Microporous Aeration OxygenationPerformance

Dina sistem perawatan cai limbah, prosés aerasi nyababkeun 45% dugi ka 75% tina konsumsi énergi sadaya pabrik perawatan cai limbah, pikeun ningkatkeun efisiensi transfer oksigén tina prosés aerasi, pabrik pengolahan cai limbah ayeuna biasana dianggo dina microporous. sistem aeration.Dibandingkeun jeung sistem aeration gelembung badag tur sedeng-ukuran, sistem aeration microporous tiasa nyimpen ngeunaan 50% tina konsumsi énergi. Tapi, laju utilisasi oksigén dina prosés aerasina ogé aya dina kisaran 20% dugi ka 30%. Sajaba ti éta, aya geus leuwih wewengkon di Cina ngagunakeun téhnologi aeration microporous pikeun pengobatan walungan tercemar, tapi teu aya panalungtikan ngeunaan cara alesan milih aerators microporous pikeun kaayaan cai béda. Ku alatan éta, optimasi parameter kinerja oxygenation aerator microporous pikeun produksi sabenerna sarta aplikasi tina significance hébat.

Aya seueur faktor anu mangaruhan kinerja aeration microporous sareng oxygenation, anu paling penting nyaéta volume aerasi, ukuran pori sareng pamasangan jero cai.

Ayeuna, aya pangsaeutikna studi ngeunaan hubungan antara kinerja oxygenation of aerator microporous jeung ukuran pori na jero instalasi di imah jeung di mancanagara. Panalitian langkung museurkeun kana paningkatan total koefisien transfer massa oksigén sareng kapasitas oksigénasi, sareng ngalalaworakeun masalah konsumsi énergi dina prosés aerasi. Kami nyandak efisiensi kakuatan téoritis salaku indéks panalungtikan utama, digabungkeun sareng kapasitas oksigénasi sareng tren panggunaan oksigén, mimitina ngaoptimalkeun volume aerasi, diaméter aperture sareng jerona pamasangan nalika efisiensi aerasi paling luhur, pikeun nyayogikeun rujukan pikeun aplikasi. téhnologi aeration microporous dina proyék sabenerna.

1.Bahan jeung métode

1.1 Setup tés

Setélan tés dijieunna tina Plexiglas, jeung awak utama nyaéta D {{0}}.4 m × 2 m cylindrical aeration tank jeung usik oksigén leyur ayana 0,5 m handap beungeut cai (ditémbongkeun dina Gambar 1). ).

Gambar 1 Setup Tés Aerasi sareng Oksigénasi

1.2 Bahan tés

Aerator microporous, didamel tina mémbran karét, diaméterna 215 mm, ukuran pori 50, 100, 200, 500, 1 000 μm. sension378 benchtop leyur oksigén tester, HACH, AS. méteran aliran rotor gas, rentang 0 ~ 3 m3 / h, akurasi ± 0.2%. HC-S blower. Katalis: CoCl2-6H2O, murni analitik; Deoksidan: Na2SO3, murni analitik.

1.3 Métode tés

Tés dilaksanakeun ngagunakeun métode statik non-stasioner, nyaéta, Na2SO3 jeung CoCl{3}}H2O mimitina dosis déoksigénasi salila tés, sarta aeration dimimitian nalika oksigén larut dina cai diréduksi jadi {{5} }. Parobahan konsentrasi oksigén leyur dina cai kana waktu kacatet, sarta nilai KLa diitung. Kinerja oksigénasi diuji dina volume aerasi anu béda (0.5, 1, 1,5, 2, 2,5, 3 m3/jam), ukuran pori anu béda (50, 100, 200, 500, 1, 000 μm), sareng jero cai anu béda (0,8, 1,1, 1,3, 1,5, 1,8, 2,0 m), sarta rujukan ogé dijieun pikeun CJ/T 3015. 2 -1993 "Aerator clear water oxygenation performance determination" and the United States clear water oxygenation test standards.

2.Hasil jeung diskusi

2.1 Prinsip tés

Prinsip dasar tés dumasar kana téori mémbran ganda anu diajukeun ku Whitman dina taun 1923. Prosés mindahkeun massa oksigén bisa ditembongkeun dina persamaan (1).

Dimana: dc/dt - laju mindahkeun massa, nyaéta, jumlah oksigén ditransfer per unit volume cai per unit waktu, mg/(Ls).

KLa - total koefisien transfer oksigén tina aerator dina kaayaan uji, mnt-1 ;

C* - oksigén larut jenuh dina cai, mg/L.

Ct - oksigén larut dina cai dina momen aeration t, mg/L.

Upami suhu tés henteu dina 20 derajat, persamaan (2) tiasa dianggo pikeun ngabenerkeun KLa:

Kapasitas oksigénasi (OC, kg/jam) dinyatakeun ku persamaan (3).

Dimana: V - volume kolam renang aeration, m3.

utilization oksigén (SOTE,%) dinyatakeun ku persamaan (4).

Dimana: q - volume aeration dina kaayaan baku, m3 / h.

Efisiensi daya téoritis [E, kg/(kW-h)] dinyatakeun ku persamaan (5).

Dimana: P - kakuatan alat aeration, kW.

Indikator anu biasa dianggo pikeun ngevaluasi kinerja oksigénasi aerator nyaéta total koefisien transfer massa oksigén KLa, kapasitas oksigénasi OC, laju pamanfaatan oksigén SOTE sareng efisiensi daya téoritis E [7]. Panalitian anu tos aya langkung difokuskeun kana tren total koefisien transfer massa oksigén, kapasitas oksigénasi sareng pamanfaatan oksigén, sareng kirang dina efisiensi kakuatan téoritis [8, 9]. Efisiensi kakuatan téoritis, salaku hiji-hijina indéks efisiensi [10], tiasa ngagambarkeun masalah pamakean énérgi dina prosés aerasi, anu janten fokus percobaan ieu.

2.2 Pangaruh aeration on oksigénasi kinerja

Kinerja oksigénasi dina tingkat aerasi anu béda-béda dievaluasi ku aerasi di handapeun 2 m tina aerator kalayan ukuran pori 200 μm, sareng hasilna dipidangkeun dina Gbr. 2.

Gbr. 2 Variasi K sarta utilization oksigén kalawan laju aeration

Salaku bisa ditempo ti Gbr. 2, KLa naek laun kalawan ngaronjatna volume aeration. Ieu utamana alatan volume aeration nu leuwih gede, nu leuwih gede wewengkon kontak gas-cair jeung efisiensi oxygenation nu leuwih luhur. Di sisi séjén, sababaraha peneliti manggihan yén laju utilization oksigén turun kalayan ngaronjatna volume aeration, sarta kaayaan sarupa kapanggih dina percobaan ieu. Ieu alatan dina jero cai nu tangtu, waktu tinggal gelembung dina cai ngaronjat nalika volume aeration leutik, sarta waktu kontak gas-cair berkepanjangan; lamun volume aeration badag, gangguan awak cai kuat, sarta lolobana oksigén teu éféktif garapan, sarta ahirna dileupaskeun tina beungeut cai dina bentuk gelembung kana hawa. Laju utilization oksigén diturunkeun tina percobaan ieu teu luhur dibandingkeun literatur, meureun kusabab jangkungna reaktor teu cukup luhur, sarta jumlah badag oksigén lolos tanpa ngahubungan kolom cai, ngurangan laju utilization oksigén.

Variasi efisiensi kakuatan teoritis (E) kalawan aeration ditémbongkeun dina Gbr. 3.

Gbr 3 efisiensi kakuatan teoritis versus volume aeration

Salaku bisa ditempo dina Gbr. 3, efisiensi kakuatan teoritis nurun laun kalawan ngaronjatna aeration. Ieu kusabab laju mindahkeun oksigén standar naek kalawan ngaronjatna volume aeration dina kaayaan jero cai nu tangtu, tapi kanaékan karya mangpaat dihakan ku blower leuwih signifikan ti kanaékan laju mindahkeun oksigén baku, jadi efisiensi kakuatan teoritis. turun kalayan paningkatan volume aerasi dina kisaran volume aerasi anu ditalungtik dina percobaan. Ngagabungkeun tren dina Gbr. 2 jeung 3, bisa kapanggih yén kinerja oxygenation pangalusna kahontal dina volume aeration tina 0.5 m3/h.

2.3 Pangaruh ukuran pori dina kinerja oxygenation

Ukuran pori boga pangaruh gede dina formasi gelembung, nu leuwih gede ukuran pori, nu leuwih gede ukuran gelembung. Gelembung dina kinerja oxygenation tina dampak utamana manifested dina dua aspék: Kahiji, nu leuwih leutik gelembung individu, nu leuwih gede sakabéh aréa permukaan husus gelembung, nu leuwih gede gas-cair aréa kontak mindahkeun massa, nu leuwih kondusif pikeun mindahkeun tina. oksigén; Bréh, nu leuwih badag gelembung, nu kuat peran aduk caina, gas-cair campur antara leuwih gancang, nu hadé pangaruh oxygenation. Mindeng titik kahiji dina prosés mindahkeun massa muterkeun hiji peran utama. Tésna nyaéta volume aerasi disetel ka 0.5 m3/jam, pikeun mariksa pangaruh ukuran pori dina KLa jeung pamakéan oksigén, tingali Gambar 4.

Gbr. 4 Kurva variasi KLa jeung pamakéan oksigén kalawan ukuran pori

Salaku bisa ditempo ti Gbr. 4, duanana KLa jeung utilization oksigén turun kalayan ngaronjatna ukuran pori. Dina kaayaan jero cai sareng volume aerasi anu sami, KLa tina 50 μm aperture aerator kira-kira tilu kali lipat tina 1,000 μm aperture aerator. Ku alatan éta, nalika aerator dipasang dina jero cai nu tangtu, aperture leutik kapasitas oxygenation aerator jeung utilization oksigén leuwih gede.

Variasi efisiensi daya téoritis jeung ukuran pori ditémbongkeun dina Gbr. 5.

Gbr 5 efisiensi kakuatan teoritis vs ukuran pori

Sapertos tiasa ditingali tina Gbr. 5, efisiensi kakuatan téoritis nunjukkeun tren ningkat teras turun kalayan ningkatna ukuran aperture. Ieu kusabab di hiji sisi, aerator aperture leutik ngagaduhan KLa sareng kapasitas oksigénasi anu langkung ageung, anu kondusif pikeun oksigénasi. Di sisi anu sanés, leungitna résistansi dina jero cai anu tangtu ningkat ku panurunan diaméter aperture. Nalika pangurangan ukuran pori dina leungitna résistansi pangaruh promosi langkung ageung tibatan peran transfer massa oksigén, efisiensi kakuatan téoritis bakal ngirangan kalayan ngirangan ukuran pori. Ku alatan éta, nalika diaméter aperture leutik, efisiensi kakuatan téoritis bakal ningkat kalawan ngaronjatna diaméter aperture, sarta diaméter aperture 200 μm pikeun ngahontal nilai maksimum 1,91 kg / (kW-h); Nalika diaméter aperture> 200 μm, leungitna résistansi dina prosés aerasi henteu deui maénkeun peran anu dominan dina prosés aerasi, KLa sareng kapasitas oksigénasi kalayan paningkatan diaméter aperture tina aerator bakal ngirangan, sareng ku kituna, teoritis. efisiensi kakuatan nembongkeun trend handap signifikan.

2.4 Pangaruh jero cai instalasi dina kinerja oxygenation

Jero cai dimana aerator dipasang gaduh pangaruh anu signifikan dina pangaruh aerasi sareng oksigénasi. Sasaran ulikan ékspérimén nya éta saluran cai deet kirang ti 2 m. Jero aerasi tina aerator ditangtukeun ku jero cai kolam renang. Panalitian anu aya utamina museurkeun kana jerona anu direndam tina aerator (nyaéta, aerator dipasang di handapeun kolam renang, sareng jero cai ningkat ku ningkatkeun jumlah cai), sareng tés utamina museurkeun kana jero pamasangan. aerator (nyaéta, jumlah cai dina kolam renang dijaga konstan, sareng jangkungna pamasangan aerator disaluyukeun pikeun milarian jero cai anu pangsaéna pikeun éfék aerasi), sareng parobahan KLa sareng oksigén. utilization kalawan jero cai ditémbongkeun dina Gbr. 6.

Gbr. 6 Kurva variasi K sarta utilization oksigén kalawan jero cai

Gambar 6 nunjukkeun yén kalayan paningkatan jero cai, panggunaan KLa sareng oksigén nunjukkeun tren paningkatan anu jelas, kalayan KLa bénten langkung ti opat kali dina 0.jero cai 8 m sareng jero cai 2 m. Ieu kusabab cai anu langkung jero, langkung lami waktos cicing gelembung dina kolom cai, langkung lami waktos kontak gas-cair, langkung saé pangaruh transfer oksigén. Ku alatan éta, nu deeper aerator dipasang, beuki kondusif pikeun kapasitas oxygenation jeung utilization oksigén. Tapi pamasangan jero cai naek dina waktos anu sareng leungitna lalawanan ogé bakal ningkat, dina raraga nungkulan leungitna lalawanan, perlu pikeun ngaronjatkeun jumlah aeration, nu inevitably bakal ngakibatkeun kanaékan konsumsi énergi jeung biaya operasi. Ku alatan éta, pikeun ménta jero instalasi optimal, perlu pikeun evaluate hubungan antara efisiensi kakuatan téoritis jeung jero cai, tingali Table 1.

Tabél 1 nunjukkeun yén efisiensi daya téoritis pisan rendah dina jero pamasangan 0.8 m, ngan ukur 0.5 kg/(kW-h), ngajadikeun aerasi cai deet teu pantes. Pamasangan jero cai tina 1.1 ~ 1.5 m rentang, alatan kanaékan signifikan dina kapasitas oxygenation, sedengkeun aerator ku éfék lalawanan teu atra, jadi efisiensi kakuatan teoritis naek gancang. Salaku jero cai naek salajengna ka 1,8 m, pangaruh leungitna lalawanan dina kinerja oxygenation jadi beuki loba signifikan, hasilna tumuwuhna efisiensi kakuatan téoritis condong level off, tapi masih nembongkeun trend ngaronjatna, sarta dina instalasi. tina jero cai 2 m, efisiensi kakuatan teoritis ngahontal maksimum 1,97 kg / (kW-h). Ku alatan éta, pikeun saluran <2 m, aeration handap leuwih hade pikeun oxygenation optimal.

kacindekan

Ngagunakeun métode statik non-stasioner pikeun microporous aeration tés oxygenation cai jelas, dina jero cai test (< 2 m) and pore size (50 ~ 1 000 μm) conditions, the total oxygen mass transfer coefficient KLa and oxygen utilisation increased with the installation of the water depth; with the increase in pore size and decreased. In the process of increasing the aeration volume from 0.5 m3/h to 3 m3/h, the total oxygen mass transfer coefficient and oxygenation capacity gradually increased, and the oxygen utilisation rate decreased.

Efisiensi kakuatan téoritis mangrupikeun hiji-hijina indikator éféktivitas. Dina kaayaan tés, efisiensi kakuatan téoritis sareng aerasi sareng pamasangan jero cai ningkat, kalayan paningkatan aperture mimiti ningkat teras turun. Pamasangan jero cai sareng aperture kedah janten kombinasi anu lumrah supados pagelaran oksigénasi ngahontal anu pangsaéna, sacara umum, langkung ageung jerona seleksi cai tina aperture aerator langkung ageung.

Hasil tés nunjukkeun yén aerasi cai deet henteu kedah dianggo. Dina jero instalasi 2 m, volume aerasi 0.5 m3/h jeung aerator kalayan ukuran pori 200 μm ngahasilkeun efisiensi daya teoritis maksimum 1,97 kg/(kW-h).