U inženjerstvu za obradu vode, jedinični procesi kao što su rezervoari za koagulaciju, rezervoari za flokulaciju i rezervoari za reakciju omekšavanja zahtevaju izuzetno visoku uniformnost mešanja vode. Tradicionalno, miješanje se postiže ugradnjom mehaničkih miješalica. Međutim, sa rastućim troškovima energije i implementacijom politike "dvostrukog-ugljika", sve više i više projekata počinje pokušavati zamijeniti mehaničko miješanje komprimiranim zrakom kako bi se postigli ciljevi uštede energije i smanjenja emisija. Ovaj članak dijeli principe, metode proračuna i vrijednost primjene tehnologije pneumatskog miješanja za profesionalce za tretman vode.
I. Bolne tačke tradicionalne mehaničke agitacije
U konvencionalnim procesima prerade vode, lopatice ili ramovi za miješanje se obično ugrađuju u spremnike za miješanje, flokulacijske tankove i reakcione tankove za omekšavanje. Motor pokreće lopatice da se rotiraju, stvarajući vrtloge i smicanje u vodi, čime se promoviše temeljito miješanje hemikalija i sirove vode. Međutim, mehaničko miješanje ima sljedeće probleme:
1. Visoka potrošnja energije
U velikim-postrojenjima za prečišćavanje otpadnih voda, snaga mehaničkih miješalica je uglavnom između 2 i 15 kW, s dugim radnim vremenom i velikom godišnjom potrošnjom energije.
2. Visoki troškovi održavanja
Mešalice uključuju više komponenti koje se lako oštećuju kao što su motori, reduktori, spojnice i impeleri. Svakodnevno održavanje i zamjena dijelova zahtijevaju-vrijeme i radno-.
3. Polje neravnomjernog protoka u rezervoaru
U nekim rezervoarima nepravilnog oblika ili velikim{0}}reakcionim rezervoarima, mehaničko miješanje lako stvara "mrtve zone", što rezultira nezadovoljavajućim efektima miješanja.
Stoga je pronalaženje efikasnijih i{0}}štedljivih tehnologija miješanja postalo trend.
II. Princip mešanja komprimovanog vazduha
Agitacija komprimiranim zrakom je tehnologija koja stvara mjehuriće uvođenjem komprimiranog zraka u dno ili zidove rezervoara. Kako se mjehurići zraka dižu u vodi, oni stvaraju uzlazni tok zraka, istovremeno pokrećući okolnu vodu kako bi se formirao cirkulirajući tok. U poređenju sa mehaničkim mešanjem, pneumatsko mešanje ima nekoliko značajnih prednosti: (1) Ušteda energije i smanjena potrošnja; nema potrebe za ugradnjom mješalice velike snage, potreban je samo jedan vazdušni kompresor za centralizirano dovod zraka; (2) Nema mehaničkog habanja; praktično nije potrebno održavanje; (3) Ujednačenije polje strujanja; razumna distribucija mjehurića izbjegava "mrtve zone"; (4) Takođe ima funkciju aeracije; u nekim procesima može pomoći u povećanju otopljenog kisika. III. Proračun količine zraka Mnogi projekti uključuju ovu vrstu modifikacije, ali često bez ikakve naučne osnove, proizvoljno spajanje cijevi za dovod zraka u bazen, što rezultira nezadovoljavajućim performansama.
III. Proračun zapremine vazduha
Mnogi projekti uključuju ovu vrstu modifikacije, ali često bez ikakve naučne osnove, proizvoljno spajanje cijevi izvora zraka u rezervoar, što rezultira nezadovoljavajućim performansama.
Zapremina zraka potrebna za aeraciju i miješanje može se izračunati pomoću sljedeće formule.
U formuli: Qa je brzina protoka vazduha potrebna za aeraciju i mešanje u standardnim uslovima, m³/min; Pt je snaga osovine originalne miješalice, kW, koja se može uzeti kao 0,75~0,90 snage motora; h je dubina vode na ulazu za distribuciju zraka, m.
Vazdušni pritisak (manometarski pritisak) potreban za aeraciju i mešanje može se izračunati korišćenjem sledeće formule.
U formuli: pc je vazdušni pritisak (manometrični pritisak) potreban za aeraciju i mešanje, kPa; Δph je statički pritisak na dubini vode, kPa, Δph=9.81 × h; Δpf je gubitak tlaka duž cjevovoda i na lokalnim tačkama, kPa, koji se može izračunati pozivanjem na relevantni sadržaj u članku „Metode za određivanje snage i pritiska aeracionih puhala“ na ovom javnom nalogu putem linka na kraju ovog članka; Δpd je gubitak pritiska glave za distribuciju vazduha, kPa, koji se može konsultovati sa proizvođačem i generalno iznosi 3~15 kPa.
IV. Razmatranje dizajna za pneumatsko miješanje
1. Prečnik mjehura i brzina rasta
Prema literaturi, prečnik mjehurića je obično oko 5 mm, a volumen zraka općenito čini 10% brzine protoka tekućine. Što je manji prečnik mjehurića, to je sporija brzina rasta i bolji je učinak miješanja tekućine, ali je potrošnja energije komprimovanog zraka nešto veća; ako je prečnik mjehurića prevelik, efikasnost miješanja će biti smanjena.
2. Cjevovod i uređaj za distribuciju zraka
Glave za raspodjelu zraka trebaju biti ravnomjerno raspoređene, a obično se koriste porozne cijevi ili mikroporozne glave za aeraciju. Dizajn mora osigurati da su mjehurići ravnomjerno raspoređeni u spremniku kako bi se izbjegli lokalni "kratki spojevi".
3. Hidraulične karakteristike bazena
Za duboke bazene, mjehurići zraka trpe veće gubitke tokom izrona, što zahtijeva veći{0}}pritisak komprimovanog zraka.
Rezime
U kontekstu "dvostrukog ugljika" (ugljični dioksid, sekvestracija ugljika i emisije ugljika), tehnologija miješanja komprimovanog zraka nudi postrojenjima za prečišćavanje vode visoko efikasnu metodu miješanja{0}}uštede energije i niskog-održavanja. Racionalnim proračunom potrošnje i pritiska vazduha, optimizacijom dizajna distribucije vazduha i kontrolom veličine mehurića, može se postići ujednačenije mešanje od mehaničkog mešanja, uz značajno smanjenje operativnih troškova. U budućnosti, razvojem inteligentnih kontrolnih sistema, očekuje se da će pneumatsko miješanje biti povezano s online praćenjem kvaliteta vode, omogućavajući-dovod zraka na zahtjev i dinamičku uštedu energije, pokazujući veliki potencijal primjene u prečišćavanju komunalne vode, industrijskoj cirkulacijskoj vodi i hemijskim reakcijama.