Generatory tlenu do oczyszczania ścieków: tlen rozpuszczony, czystość i wydajność
Napowietrzanie jest w większości oczyszczalni największym odbiornikiem energii elektrycznej i pracuje przez całą dobę. OXYBERG® wytwarza tlen u Państwa na terenie zakładu ze sprężonego powietrza, w czystości, którą Państwo ustawiają, dzięki czemu szczyty ładunku pokrywa gaz, a nie dmuchawa, której nie ma. Ta strona przechodzi przez to, czego oczyszczalnia naprawdę potrzebuje, aby generator tlenu do oczyszczania ścieków został dobrany na podstawie Państwa danych o ładunku, a nie katalogu.
Co tlen daje przy oczyszczaniu ścieków
Stopień biologiczny opiera się na bakteriach, które rozkładają ładunek organiczny i zużywają przy tym tlen. Ten tlen dociera zwykle jako powietrze atmosferyczne, tłoczone do dyfuzorów przez dmuchawy, które nigdy się nie zatrzymują. To działa i dla ładunku podstawowego jest w większości oczyszczalni właściwą odpowiedzią.
Czego powietrze nie potrafi, to górna część zakresu. Powietrze zawiera około 21 % tlenu; pozostałe cztery piąte są sprężane, wdmuchiwane do komory i uwalniane z powrotem, nie wnosząc nic. Czysty tlen zmienia nie objętość, lecz siłę napędową. Wyższe ciśnienie cząstkowe w pęcherzyku zwiększa gradient w kierunku wody, dzięki czemu ta sama rozpuszczona ilość wchodzi przy znacznie mniejszym strumieniu gazu. To ma znaczenie, gdy komora, dmuchawa albo instalacja elektryczna nie mają już rezerwy.
Wykorzystują to trzy miejsca w oczyszczalni. Napowietrzanie, gdzie tlen uzupełnia albo zastępuje powietrze z dmuchawy w stopniu biologicznym. Szczyty ładunku, gdy zrzut przemysłowy, opad deszczu albo wahanie sezonowe podnoszą zapotrzebowanie ponad to, co zainstalowane napowietrzanie jest w stanie dostarczyć. Oraz sieć kanalizacyjna, gdzie tlen wprowadza się do rurociągów tłocznych i przepompowni, aby utrzymać warunki tlenowe i zapobiec powstawaniu siarkowodoru, zanim ścieki w ogóle dotrą do zakładu. Ozon to czwarte zastosowanie i różni się na tyle, że ma własną sekcję poniżej.
Generator PSA wytwarza gaz, przepuszczając sprężone powietrze przez sito molekularne, które zatrzymuje azot i przepuszcza tlen, podczas gdy druga kolumna się regeneruje. Sam proces opisuje strona generatora tlenu PSA.
Tlen rozpuszczony w komorze, a nie czystość na generatorze
Nikt, kto prowadzi oczyszczalnię, nie patrzy na czystość gazu. Obserwowany jest tlen rozpuszczony w komorze napowietrzania, a zakres roboczy mieści się tam zwykle między 1 a 3 mg/L. Poniżej nitryfikacja zwalnia, a wartości w odpływie idą w złą stronę; powyżej oczyszczalnia płaci za tlen, którego bakterie nie wykorzystują. Między generatorem a tą wartością stoją cztery rzeczy i tylko pierwsza z nich jest specyfikacją gazu.
Czystość na generatorze
Ustala, co jest dostępne do wprowadzenia, i nic ponadto. Najłatwiej ją zmienić spośród czterech i zwykle najmniej zmienia.
System wprowadzania
Rodzaj dyfuzora, głębokość zanurzenia, wielkość pęcherzyków i geometria komory decydują, jaka część oferowanego tlenu faktycznie przechodzi do roztworu. W większości oczyszczalni to najcięższy składnik równania, przesądzony przy budowie komory.
Ładunek i temperatura
Szczyt ładunku zużywa tlen rozpuszczony szybciej, niż da się go uzupełnić, a ciepła woda przy tym samym wprowadzeniu utrzymuje go mniej. Lato i najsilniejsza godzina zrzutu mają zwyczaj przychodzić razem.
Regulacja
Regulator tlenu rozpuszczonego utrzymuje wartość zadaną, ale może utrzymać tylko to, co oczyszczalnia jest w stanie dostarczyć. Gdy napowietrzanie pracuje na granicy, regulator nie ma już czego dodać.
Użyteczna kolejność biegnie więc odwrotnie do zwyczajowej: proszę zacząć od ładunku i od wartości zadanej, którą trzeba utrzymać, ustalić, ile Państwa system wprowadzania jest w stanie wnieść, i dopiero wtedy zdecydować, co ma wychodzić z generatora.
Jakiej czystości tlenu wymaga oczyszczalnia
Do napowietrzania wystarczy dolna część zakresu. Między 90 % a 93 % gaz jest dawno powyżej punktu, w którym ogranicza ciśnienie cząstkowe, a wyższa czystość nie sprawi, że bakterie będą pracować szybciej. Wytwarzanie ozonu jest wyjątkiem i ma własne wymagania, opisane poniżej.
| Czystość | Do czego służy | Wydajność OXYBERG® 1500 |
|---|---|---|
| 90 % | Napowietrzanie, pokrycie szczytów, sieć kanalizacyjna | 44,6 Nm³/h |
| 92 % | Napowietrzanie przy nieco ostrzejszej specyfikacji | 43,1 Nm³/h |
| 93 % | Napowietrzanie i ogólne potrzeby zakładu | 41,6 Nm³/h |
| 94 % | Gdy wymaga tego proces poniżej | 40,5 Nm³/h |
| 95 % | Górna granica serii OXYBERG® | 39,1 Nm³/h |
Tutaj bilans wygląda inaczej niż przy generatorze azotu i warto to powiedzieć precyzyjnie. W maszynie azotowej czystość steruje zużyciem sprężonego powietrza, więc zamówienie zbyt wysokiej klasy podwaja sprężarkę. W OXYBERG® współczynnik powietrza wynosi 11 przy każdej czystości z zakresu. Sprężone powietrze na metr sześcienny tlenu nie zmienia się wcale.
Zmienia się wydajność, i to bardziej, niż zakłada większość specyfikacji. W całej serii maszyna dostarcza przy 90 % od 10 do 40 % więcej tlenu niż przy 95 %, a zysk jest największy przy małych wielkościach: 1500 z tabeli zyskuje 14 %, OXYBERG® 500 zyskuje 40 %. Pytanie nie brzmi więc, ile wyższa czystość kosztuje w powietrzu, bo odpowiedź brzmi: nic. Brzmi ono, ile wydajności Państwo oddają, zamawiając klasę, której komora nie potrafi wykorzystać.
Kiedy dzierżawiony zbiornik przestaje być tańszą odpowiedzią
Zbiornik ciekłego tlenu jest dobrą odpowiedzią na konkretny problem. Awaria dmuchawy, komora wyłączona do remontu, nietypowy ładunek, który trzeba przyjąć. Zbiornik organizuje się szybko, nie wymaga zgody na inwestycję i kończy się wraz ze zdarzeniem. Do takiej sytuacji nic innego się nie zbliża.
Obraz zmienia się, gdy zdarzenie przestaje być zdarzeniem. Jeśli szczyty wracają każdego lata, za każdym razem gdy określony zakład prowadzi kampanię, albo przy każdym ulewnym deszczu, dzierżawa biegnie także pomiędzy nimi, klauzula waloryzacyjna obowiązuje dalej, straty odparowania trwają każdej nocy, a harmonogram dostaw decydujący o napełnieniu zbiornika nie należy do Państwa. Od tego momentu oczyszczalnia płaci trwale za rozwiązanie zaprojektowane na wyjątek. Wobec dostaw gazu ciekłego generator PSA firmy Berg zwraca się zwykle w dwa do trzech lat.
Drugie porównanie, które warto zrobić, dotyczy większej mocy dmuchaw. Jeśli komora, ruszt dyfuzorów i instalacja elektryczna to udźwigną, więcej powietrza jest często drogą wprost i nie ma powodu, by z tym polemizować. Tlen staje się odpowiedzią wtedy, gdy któryś z tych trzech elementów nie ma już rezerwy, a to typowa sytuacja w zakładzie wielokrotnie rozbudowywanym na tej samej działce.
Potrzebujesz wymiarowania dla swojej aplikacji?
Prześlij nam profil zużycia i dane operacyjne. Nasz zespół inżynierski dobierze odpowiedni generator.
Ile tlenu potrzebuje Państwa oczyszczalnia
Proszę zacząć od ładunku, nie od komory
Ładunek BZT i ChZT wraz z zapotrzebowaniem na nitryfikację określa, ile tlenu potrzebuje biologia. Objętość komory mówi o czasie zatrzymania, a nie o zapotrzebowaniu na tlen, i dwie oczyszczalnie z taką samą komorą mogą leżeć bardzo daleko od siebie. Proszę wziąć wartości z własnych zapisów ruchowych, a nie z wartości projektowej, której nikt nie sprawdzał od rozruchu.
Proszę rozstrzygnąć: ładunek podstawowy czy szczyt
Ciągłe wzbogacanie i pokrywanie okazjonalnych szczytów to dwie różne maszyny. Ta jedna decyzja przesuwa wielkość bardziej niż cokolwiek innego w specyfikacji i najczęściej pozostaje otwarta w zapytaniu.
Proszę wyprowadzić czystość z zastosowania
Napowietrzanie mieści się w dolnej części zakresu. Wytwarzanie ozonu ma własne wymagania. Powyższa tabela jest punktem wyjścia.
Proszę sprawdzić sprężone powietrze
Przepływ pomnożony przez współczynnik powietrza 11 daje zapotrzebowanie, a ponieważ współczynnik nie zmienia się wraz z czystością, cały rachunek to jedno mnożenie. Jakość liczy się tak samo jak ilość: zanieczyszczenia olejowe i wilgoć resztkowa skracają żywotność sita, więc osuszacz nie jest miejscem na oszczędności. OXYBERG® wymaga sprężonego powietrza zgodnego z ISO 8573-1:2010 klasa 1.4.1 przy 7 bar(g).
Generatory tlenu OXYBERG® do pracy napowietrzającej
OXYBERG® obejmuje łącznie 18 wielkości, wymienionych w całości w przeglądzie generatorów tlenu. Poniższy wybór obejmuje zakres, w którym mieści się większość oczyszczalni, podany w dwóch czystościach istotnych dla napowietrzania.
| Model | O₂ przy 90 % | O₂ przy 93 % | Sprężone powietrze przy 90 % |
|---|---|---|---|
| OXYBERG® 500 | 2,1 Nm³/h | 1,7 Nm³/h | 23,1 Nm³/h |
| OXYBERG® 900 | 9,2 Nm³/h | 8,2 Nm³/h | 101,2 Nm³/h |
| OXYBERG® 1200 | 18,9 Nm³/h | 17,4 Nm³/h | 207,9 Nm³/h |
| OXYBERG® 1500 | 44,6 Nm³/h | 41,6 Nm³/h | 490,6 Nm³/h |
| OXYBERG® 1700 | 65,8 Nm³/h | 62,1 Nm³/h | 723,8 Nm³/h |
| OXYBERG® 2000 | 131,6 Nm³/h | 124,2 Nm³/h | 1 447,6 Nm³/h |
| OXYBERG® 4000 | 197,4 Nm³/h | 186,3 Nm³/h | 2 171,4 Nm³/h |
Która wielkość pasuje, zależy od tego, czy tlen niesie ładunek podstawowy, czy pokrywa szczyty, a nie od tego, jak duży jest zakład. Oczyszczalnia, która potrzebuje wsparcia tylko w najbardziej obciążonych miesiącach, leży o kilka wielkości niżej niż taka, która wzbogaca w sposób ciągły przy tej samej wydajności.
Tam, gdzie brakuje odpowiedniego sprężonego powietrza, generator planuje się jako kompletną instalację, a nie pojedynczą maszynę: stacja sprężarek, uzdatnianie powietrza, zbiornik buforowy, generator i magazyn tlenu, dobrane jako jeden ciąg i pochodzące z jednego źródła w ramach BERG Group. Tę konfigurację przedstawia strona instalacji tlenowej PSA. Właściwe standardowe zespoły generatorów NITROBERG® i OXYBERG® podlegają ocenie zgodności według PED 2014/68/EU z zastosowaniem modułów B i D. Inżynieria i produkcja są Made in Germany.
Tlen do wytwarzania ozonu w oczyszczalniach ścieków
Ozon pełni w ściekach inną funkcję niż w wodzie pitnej. Tutaj służy do rozkładu ChZT, do którego biologia nie dociera, oraz do atakowania mikrozanieczyszczeń przechodzących przez konwencjonalną oczyszczalnię bez zmian. Umieszczony przed stopniem biologicznym potrafi też udostępnić kolejnym bakteriom związki trudno rozkładalne. W miarę jak wymagania wobec odpływu się zaostrzają, a mikrozanieczyszczenia zyskują na znaczeniu, to właśnie ta część zakładu najprawdopodobniej urośnie, a po wybudowaniu zużywa tlen w sposób ciągły.
Generator ozonu nie pracuje na powietrzu. Potrzebuje czystego, suchego gazu zasilającego, ponieważ zasilanie powietrzem wyraźnie obniża wydajność ozonu i wytwarza tlenki azotu jako produkt uboczny. Dlatego przed każdym większym stopniem ozonowania stoi zasilanie tlenem i to ono, a nie generator ozonu, staje się trwałym kosztem eksploatacyjnym. Wymagania co do czystości i punktu rosy różnią się między systemami ozonowania, dlatego zasilanie tlenem dobiera się do specyfikacji generatora, który zasila, a nie do wartości standardowej.
Ozon stosowany do dezynfekcji, odbarwiania oraz korekty smaku i zapachu należy do innego procesu. Ta strona to tlen do uzdatniania wody pitnej i procesowej.
Czego generator tlenu potrzebuje na miejscu
| Parametr | Wartość |
|---|---|
| Ciśnienie robocze | 10 bar |
| Ciśnienie wlotowe sprężonego powietrza | 7 bar(g) |
| Jakość sprężonego powietrza | ISO 8573-1:2010 klasa 1.4.1 |
| Poziom hałasu | 55 do 78 dB(A) |
| Temperatura otoczenia | +5 °C do +40 °C |
Jakość sprężonego powietrza jest wymaganiem wobec Państwa instalacji, a nie właściwością generatora, i jest najczęściej niedoceniana. Olej i wilgoć docierające do sita skracają jego żywotność, a koszt tego ujawnia się po latach jako spadająca wydajność, a nie jako awaria.
Zbiornik buforowy należy do projektu nawet wtedy, gdy średnie zapotrzebowanie wygląda komfortowo, ponieważ oczyszczalnie nie pobierają równomiernie. Poranny szczyt ładunku, epizod burzowy i pierwsze godziny po ponownym włączeniu komory obciążają bardziej niż średnia dobowa, a bufor to pokrywa, dzięki czemu generator nie musi być na to dobierany. Ile rezerwy utrzymują Państwo ponadto, należy do własnej organizacji ruchu i warto to rozstrzygnąć, dopóki większy bufor jest jeszcze tani do dołożenia.
Zbudowane w Niemczech, serwisowane standardowymi częściami
Berg opracowuje i buduje generatory we własnym zakładzie. Inżynieria i produkcja są Made in Germany. Liczy się to mniej jako etykieta, a bardziej jako fakt praktyczny: rysunki, montaż i ludzie, którzy dobrali Państwa konfigurację, znajdują się w jednym miejscu, dzięki czemu pytanie techniczne trafia do kogoś, kto potrafi na nie odpowiedzieć, a nie do kogoś, kto musi je przekazać dalej.
Gdy instalacja już pracuje, opiekę zapewnia światowa sieć partnerów serwisowych z bezpośrednią linią do Niemiec. Części eksploatacyjne to standardowe podzespoły z wolnego rynku, co utrzymuje serwis w warunkach konkurencji przez cały okres życia maszyny. W instalacji, która ma pracować dziesięciolecia i przez ten czas utrzymywać wartości w odpływie, waży to zwykle więcej niż różnica w cenie zakupu. Gwarancja biegnie trzy lata, a z umową serwisową do pięciu lat.
FAQ: generatory tlenu w oczyszczaniu ścieków
W czterech miejscach. W stopniu biologicznym uzupełnia lub zastępuje powietrze z dmuchawy, aby bakterie rozkładające ładunek organiczny miały czym pracować. Jako pokrycie szczytów przyjmuje piki ładunku, za którymi zainstalowane napowietrzanie nie nadąża, pochodzące ze zrzutów przemysłowych, opadów deszczu lub wahań sezonowych. W sieci kanalizacyjnej wprowadza się go do rurociągów tłocznych i przepompowni, aby utrzymać warunki tlenowe i zapobiec powstawaniu siarkowodoru. Służy też jako gaz zasilający do wytwarzania ozonu, stosowanego przeciw ChZT i mikrozanieczyszczeniom.
Powietrze to około 21 % tlenu; reszta jest sprężana, wdmuchiwana do komory i uwalniana z powrotem, nie wnosząc nic. Tlen o czystości 90 do 95 % podnosi ciśnienie cząstkowe w pęcherzyku, co zwiększa siłę napędową w kierunku wody, a ta sama rozpuszczona ilość wchodzi przy znacznie mniejszym strumieniu gazu. To nie jest argument za zastępowaniem sprawnych dmuchaw. To argument na sytuacje, w których komora, ruszt dyfuzorów albo instalacja elektryczna nie mają już rezerwy, a więcej powietrza nie da się uzyskać.
Zwyczajowo od 1 do 3 mg/L w komorze napowietrzania. Poniżej nitryfikacja zwalnia, a wartości w odpływie na tym cierpią; powyżej oczyszczalnia dostarcza tlen, którego biologia nie wykorzystuje. Właściwa wartość w tym paśmie zależy od ładunku, temperatury i procesu, i lepiej wziąć ją z własnych zapisów niż z reguły kciuka, ponieważ ta sama wartość zadana zachowuje się inaczej w lutym niż w sierpniu.
Wynika to z ładunku, a nie z wielkości zakładu. Ładunek BZT i ChZT wraz z zapotrzebowaniem na nitryfikację wyznaczają wymaganie, a dwie oczyszczalnie o identycznej objętości komór mogą potrzebować bardzo różnych ilości. Drugie pytanie waży tyle samo co pierwsze: czy tlen niesie ładunek podstawowy w sposób ciągły, czy pokrywa tylko szczyty. Ta decyzja przesuwa wielkość maszyny bardziej niż jakakolwiek inna i najczęściej pozostaje otwarta, gdy przychodzi zapytanie.
W normalnej pracy od 90 % do 93 %. Powyżej bakterie nic nie zyskują, ponieważ ciśnienie cząstkowe dawno przestało być czynnikiem ograniczającym. W odróżnieniu od generatora azotu wyższa czystość nie kosztuje tu sprężonego powietrza: współczynnik powietrza OXYBERG® wynosi 11 przy każdej klasie z zakresu. Kosztuje wydajność. Ta sama maszyna dostarcza przy 90 % od 10 do 40 % więcej tlenu niż przy 95 %, a zysk jest największy przy małych wielkościach.
Proszę pomnożyć przepływ tlenu przez 11 i mają Państwo zapotrzebowanie, przy każdej czystości z zakresu. To cały rachunek i można go wykonać, zanim ktokolwiek wyceni urządzenia. Jakość powietrza liczy się tak samo jak ilość, bo od niej zależy żywotność sita, a zbyt mały osuszacz jest droższym błędem niż nieco za mała sprężarka. OXYBERG® wymaga sprężonego powietrza zgodnego z ISO 8573-1:2010 klasa 1.4.1.
Zbiornik buforowy przeprowadza oczyszczalnię przez krótkie przerwy i jest to jeden z powodów, dla których należy on do projektu, a nie do listy opcji. Poza tym to, ile rezerwy Państwo utrzymują, jest decyzją ruchową zależną od ładunku, wartości w odpływie i kosztu przekroczenia. Warto ją rozstrzygnąć na etapie projektu, dopóki większy bufor albo rezerwa butlowa są jeszcze tanie do dołożenia.
Generator mierzy czystość tlenu na bieżąco analizatorem cyrkonowym i pokazuje wartość na panelu HMI, wraz z wykresem trendu dla trwającego procesu. Wartości czujników i godziny pracy trafiają do pamięci długoterminowej na potrzeby późniejszej analizy, a alarmy noszą znacznik czasu z pełną ścieżką audytu, dzięki czemu odchylenie i jego potwierdzenie pozostają możliwe do prześledzenia długo po zmianie, na której wystąpiły. Dla zakładu, który musi wykazać organowi nadzoru równomierną pracę, taki zapis stoi obok własnych danych procesowych instalacji, zamiast przychodzić osobno wraz z dostawą.