Upgrade van diffusor met fijne bellenschijf verlaagt de beluchtingsenergie met 48% bij een afvalwaterzuiveringsinstallatie van 120.000 m³/d

Hoe een gemeentelijke waterzuiveringsinstallatie van 120.000 m³/d de beluchtingsenergie met 48% verlaagde met fijne bellenschijfdiffusors

Een grootschalige- gemeentelijke afvalwaterzuiveringsinstallatie (AWZI) in Oost-Azië met een totale ontwerpcapaciteit van120,000 m³/dwerkt in vier opeenvolgende bouwfasen. De faciliteit bedient een dicht stedelijk stroomgebied en valt onder de lozingsnormen van klasse I-A voor ammoniak-stikstof.

Twee fasen - Fase I (50.000 m³/d) en Fase IV (20.000 m³/d) - waren jarenlang continu in bedrijf geweest zonder vervanging van het beluchtingssysteem. Toen de oorspronkelijke diffusers verslechterden, constateerde het operationele team van de faciliteit een stijgend energieverbruik, een onstabiele distributie van opgeloste-zuurstof (DO) en een toenemende onderhoudslast. Geconfronteerd met een duidelijk prestatie- en nalevingstekort, gaf het management van de fabriek Aquasust de opdracht om een ​​volledige upgrade van het beluchtingssysteem in beide fasen tegelijkertijd te ontwerpen en uit te voeren.

2.1 Fase I: Verstopping van de buisdiffusor en structureel verval

De biologische reactietanks van fase I waren er oorspronkelijk mee uitgerust2.248 buisdiffusoreenhedenmet een nominaal luchtdebiet van 8 Nm³/h per unit. Na jaren van dienst vertoonde het systeem karakteristieke tekenen van membraanvermoeidheid in een laat- stadium:

Verstopping van membraanporiën
- micro-vervuiling van de poriën door biofilm en anorganische aanslag veroorzaakten coalescentie van bellen, waardoor het systeem van fijne- bellen naar grove- bellenmodus verschoof en de zuurstofoverdrachtsefficiëntie (OTE) sterk verminderde.

Structurele veroudering
- Scheuren in het EPDM-membraan en pascorrosie zorgden voor luchtkanalen, waardoor bellenpluimen met een grote-diameter en minimaal contact-oppervlak ontstonden.

Energieverspilling
- ventilatoren werkten bij verhoogde afvoerdruk (76 kPa tegen een ontwerpplafond van 81 kPa), waarbij bijna 0,146 kWh per kubieke meter behandeld afvalwater werd verbruikt - bijna op de maximale capaciteit.

Dode zones en slibbezinking
- met onvoldoende en ongelijkmatig verdeelde luchtstroom, vormden zich rustige zakken onder de buisreeksen, waardoor slibophoping ontstond en plaatselijke anaërobe micro-omgevingen ontstonden.

Wanneer de luchtstroom van individuele diffusers onder de ontwerpdrempel daalt, planten de gevolgen zich voort over het gehele bioproces:

2.2 Fase IV: Storing in verouderde schijfdiffusor

Fase IV was oorspronkelijk uitgerust met3.722 schijfdiffusers van hetzelfde 270 mm-formaat, maar een eerdere productgeneratie. Nadat de door de fabrikant opgegeven levensduur aanzienlijk was overschreden, stortte de membraanintegriteit in. Spanningsscheuren verspreidden zich tegelijkertijd over meerdere eenheden, waardoor de diffusormat functioneel gelijkwaardig werd aan een open-leidingsysteem. De afvoerdruk van de ventilator was gestabiliseerd op 57,3 kPa (ontwerpplafond: 61 kPa) - werkte met een minimale veiligheidsmarge en produceerde grove- bellenbeluchting tegen stijgende energiekosten.

3.1 Logica voor diffusorselectie

  Bewezen zuurstofoverdrachtsefficiëntie:
Bij het ontwerpluchtstroombereik van 2,0–6,0 Nm³/h per eenheid bereikt het Φ270-formaat een standaard zuurstofoverdrachtsrendement (SOTE) van groter dan of gelijk aan 30% in schoon water, wat overeenkomt met een theoretische beluchtingsefficiëntie van groter dan of gelijk aan 4,5 kgO₂/kWh.

  Optimale dekking van het servicegebied:
De specificatie voor het servicegebied van 0,4–0,8 m²/eenheid komt overeen met de tankvloergeometrie voor zowel Fase I als Fase IV, waardoor een dichte maar niet-overlappende dekking mogelijk is.

 Verminderde systeemdruk:
Bij een gelijkwaardige behandelingscapaciteit werkt het Φ270-schijfformaat met een aanzienlijk lager luchtweerstandsverlies (minder dan of gelijk aan 3,5 kPa) dan de oudere buisdiffusorarrays, waardoor de werkdruk van de ventilator direct wordt verlaagd en de mechanische levensduur van de ventilator wordt verlengd.

3.2 Verificatie van het hydraulische en beluchtingsontwerp

Fase I
 Effectief beluchtingsoppervlak: ~3.800 m²
 Totaal aantal geïnstalleerde diffusers: 7.532 eenheden
  Resulterend serviceoppervlak: 0,50 m²/eenheid (binnen een ontwerpoptimum van 0,4–0,8 m²)
  Blazerconfiguratie: twee actief + één stand-by, nominale luchtstroom 150 m³/min
 Luchtstroom unit bij ontwerpomstandigheden: 2,39 Nm³/h/unit (binnen een werkvenster van 2,0–6,0 Nm³/h)

Fase IV
 Effectief beluchtingsoppervlak: ~1.665 m²
  Totaal aantal geïnstalleerde diffusers: 3.076 eenheden
 Resulterend serviceoppervlak: 0,547 m²/eenheid (binnen ontwerpoptimum)
 Blazerconfiguratie: twee actief + één stand-by, nominale luchtstroom 60 m³/min
 Luchtstroom unit bij ontwerpconditie: 2,34 Nm³/h/unit (binnen bedieningsvenster)
Beide fasen werken in de lagere{0}} middenband van het bereik van 2,0–6,0 Nm³/u, waardoor de vorming van micro- luchtbellen, volledige vloerdekking en een comfortabele marge onder de bovenste luchtstroomdrempel worden gegarandeerd die membraanvervorming veroorzaakt.

Oplossing en leveringsomvang

 

Aquasust leverde en installeerde een uitgebreid beluchtingsupgradepakket voor beide behandelingsfasen. De reikwijdte omvatte niet alleen de diffusorelementen, maar ook de volledige ondersteunende infrastructuur die nodig is voor langdurig, -onderhoudsarm- gebruik.

4.1 Φ270 mm EPDM fijne bubbelschijfdiffusor - Technische specificatie

4.2 Samenvatting diffuserhoeveelheid

4.3 Aanvullende uitrusting

 Luchtzuiveringsgeluiddempers (gasontlasting/spuien) ter bescherming van de ventilator tijdens onderhoud
 UPVC-aftapkranen op de lage punten van de tank om toekomstige ontwatering en diffusorinspectie te vergemakkelijken
 Twaalf (12) 304 roestvrijstalen-membraanzuur-wasassemblages (Fase IV) voor in-situ EPDM-membraanreiniging zonder ontwatering van de volle tank

 

01

 

Tankontwatering en -inspectie

Elke biologische reactietank werd beurtelings offline gehaald, het slib werd overgebracht naar aangrenzende actieve tanks en de tank werd leeggemaakt. De technici van Aquasust voerden een volledig staatsonderzoek uit van de bestaande laterale leidingen, hoofdbeluchtingskoppen en ankerpunten voordat er met de sloop werd begonnen.

 

02

 

Verwijdering van verouderd systeem

Alle bestaande diffusorunits, zadels en verbindingsbeslag werden systematisch verwijderd. Waar de laterale buisdiffusor niet meer bruikbaar was, werd ook het leidingnetwerk vervangen. Het puin werd opgeruimd en de tankvloer werd voorbereid op het gespecificeerde installatiepunt voor het nieuwe schijfdiffusorrooster.

 

03

 

Installatie van Aquasust Φ270 schijfdiffusor

De nieuwe EPDM-schijfdiffusers zijn volgens het hydraulische ontwerp in het ontworpen rasterpatroon geïnstalleerd, waarbij elk koppel-afgesteld is om luchtbypass bij het verbindingszadel te voorkomen. Vervolgens werden de laterale leidingen, hoofdleidingen, aftapkranen en zuiveringssystemen in gebruik genomen en op druk-getest voordat de tank opnieuw werd gevuld.

 

04

 

Geleidelijke inbedrijfstelling en DO-verificatie

De tanks werden opnieuw gevuld, de ventilatoren startten met lagere belasting en er werden DO-metingen gedaan op meerdere punten in het tanknetwerk tijdens de eerste 24-uur-opstartperiode-. De luchtstroom werd geleidelijk verhoogd tot het bedrijfsinstelpunt-. Procesgegevens bevestigden een uniforme DO-verdeling en stabiele nitrificatie binnen het normale opwarmvenster.

Totale duur op-site:Fase IV - 16 dagen; Fase I - 41 dagen (wat een groter tankaantal en diffuservolume weerspiegelt).

Geverifieerde resultaten

Prestatiegegevens werden geregistreerd en vergeleken op een gelijke-voor-basis (hetzelfde kalenderkwartaal, jaar-gedurende-jaar), waarbij seizoenstemperatuur en invloedsvariabiliteit van de belasting uit de analyse werden geëlimineerd.

6.1 Geconsolideerde prestatievergelijking

6.2 Energiereductie - De belangrijkste drijfveer

De Fase I-verschuiving van twee actieve ventilatoren naar één - met bijna het dubbele van de doorvoer - is de duidelijkste demonstratie van de efficiëntiewinst. De geschatte eenvoudige terugverdientijd van de kapitaalinvestering bedraagt ​​binnen ongeveer 18 maanden, alleen gebaseerd op operationele elektriciteitsbesparingen.

6.3 Vermindering van de ventilatordruk - Technische veiligheidsmarge

De afname van de persdruk van de ventilator is niet alleen een energiebesparing; het heeft structurele en betrouwbaarheidswaarde:

Fase I: Druk daalde van 76 kPa naar 62 kPa tegen een designplafond van 81 kPa. De ruimte tussen de operatie- en- het plafond werd groter van 5 kPa naar 19 kPa -, waardoor de veilige bedieningsruimte bijna verviervoudigde.
Fase IV: De druk daalde van 57,3 kPa naar 51,6 kPa tegen een plafond van 61 kPa. De hoofdruimte is meer dan verdubbeld.

Een lagere bedrijfsdruk betekent minder thermische en mechanische belasting van de lagers, waaiers en motoren van de ventilator, waardoor de levensduur van de apparatuur wordt verlengd en de kans op activering van de veiligheidsklep, lekkage van pijpverbindingen en ongeplande stilstanden wordt verkleind.

6.4 Ammoniak-Stikstofverwijdering - Naleving en intensivering van de behandeling

Ondanks de behandeling van een groter dagelijks volume, hielden beide fasen het afvalwater NH₃-N ruim onder de drempelwaarden van Klasse I-A. Belangrijker nog is dat de totale hoeveelheid ammoniak die per maand wordt verwijderd, meer dan verdubbeld is:

Fase I: van 30,5 naar 64,8 ton/maand (+112%)
Fase IV: van 14,4 naar 29,3 ton/maand (+103%)
Dit resultaat weerspiegelt de verbeterde DO-verdeling die volledige en stabiele nitrificatie over het gehele tankvolume mogelijk maakt - een direct gevolg van de uniforme fijne- dekking van de bellen die wordt geleverd door het Aquasust Φ270 schijfdiffusorrooster.

Waarom Aquasust

 

 

Aquasust is gespecialiseerd in de engineering, productie en implementatie op locatie van fijnbellenbeluchtingssystemen voor de behandeling van gemeentelijk en industrieel afvalwater. Dit project demonstreert de volledige-stapelcapaciteit die Aquasust onderscheidt van een diffuser-enige leverancier:

1

Ontwerp-build levering

Van hydraulische modellering en optimalisatie van de diffusorindeling tot -installatiebeheer op locatie en inbedrijfstelling van processen

2

Prestatie-ondersteunde specificatie

Elke Aquasust Φ270 EPDM-schijfdiffusor is vervaardigd met een rendement groter dan of gelijk aan 30% SOTE en groter dan of gelijk aan 4,5 kgO₂/kWh, onafhankelijk verifieerbaar aan de hand van GB/T 17393-testprotocollen

3

Bijkomende integratie

Ontluchtingssamenstellen, aftapkleppen en zuur-wassystemen worden geleverd als een gecoördineerd pakket, geen bijzaak

4

Bewezen veldresultaten

Documented post-retrofit energy reduction of 42–49%, ammonia removal improvement of >100%, en ventilatordrukreductie tot 18% in een echte gemeentelijke bedrijfsomgeving

Bent u klaar om een ​​beluchtingsupgrade voor uw faciliteit te evalueren?

Neem contact op met het technische team van Aquasust en geef uw tankafmetingen, ontwerpstroom en bestaande ventilatorspecificaties door. We zullen kosteloos een voorlopige diffuserindeling, een berekening van het servicegebied- en een geschatte energiebesparing voorbereiden.

  Ontdek de Aquasust Φ270 mm EPDM-schijfdiffusor
  Retrofitservices voor beluchtingssystemen
  Vraag een projectbeoordeling aan