Сравнение мембранных аэраторов WKAER и их применение

Аэрация сточных вод необходима для более быстрой и эффективной очистки.
Система аэрации сточных вод имеет два основных назначения:

1. Подача и распределение кислорода
2. Поддержание активного ила во взвешенном состоянии.

Донный аэратор на очистных сооружениях сточных вод применяют:

• в резервуарах для биологической очистки;
• в аэробной стабилизации осадка;
• в усреднителях;
• в прочих процессах, требующих подачи воздуха.

Толщина мембраны — это важный параметр для равномерного распределения воздуха по всей поверхности аэратора. Для этого мембрана выполняется профильной, с увеличением толщины материала от периферии к центру.

Толщина неперфорированных участков мембраны чуть больше, чем у перфорированных. При работе мембраны неперфорированные участки большей толщины менее эластичны и менее вздуваются от давления сжатого воздуха, чем перфорированные участки меньшей толщины.

Гидростатическое давление воды, которое возникает над неперфорированными участками на несколько мм. водяного столба выше, чем над вздутыми от давления сжатого воздуха перфорированными участками, что облегчает доступ воды в водовоздушный поток между перфорированными участками мембраны.

Внутренняя сторона мембраны выполнена гладкой для плотного прилегания к ответной гладкой поверхности в корпусе аэратора при отключении подачи сжатого воздуха в аэратор. При этом гладкие поверхности корпуса и мембраны под действием гидростатического давления (в зависимости от глубины аэротенка и глубины погружения аэратора может достигать несколько метров водяного столба) работают как обратный клапан, который препятствует доступу воды из аэротенка в аэратор.

Диаметр пузырька - важный параметр оказывающий значительное влияние на аэрацию.

• Аэраторы выпускающие в воду пузырьки диаметром от 0,5 до 4 мм называются мелкопузырчатыми.
• Аэраторы выпускающие в воду пузырьки диаметром от 5 до 10 мм – среднепузырчатыми.
• Аэраторы выпускающие в воду пузырьки диаметром от 10 до 20 мм – крупнопузырчатыми (Аврутин А.О. статья Аэрация Брестский ГТУ 2006 год.

Чем меньше размер пузырьков в воде, тем больше газа проникает в воду.
Пузырьки малого диаметра медленнее поднимаются к поверхности, чем крупные.
При этом увеличивается время нахождения пузырьков в воде. Это в свою очередь увеличивает количество кислорода, проникающего в воду.
Диаметр пузырька существенно влияет на коэффициент массопередач.
Для расчета характеристик массопереноса средний диаметр пузырьков рекомендуется определять по Заутеру. (Григорьева А.Н. Химическая промышленность сегодня 2019 год).

Количество отверстий в мембране - является важным значением для достаточного и равномерного распределения поступающего воздуха через аэратор в аэротенок.
Отверстия перфорации выполняются прорезанием маленьких щелей в мембране, под углом примерно 5–10° к поверхности, при этом из отверстий не удаляется резина. Так обеспечивает плотное схлопывание пор при отключении подачи воздуха, что предотвращает попадание сточной воды в воздуховод.
Каждое отверстие действует как отверстие переменного диаметра, открываясь при надувании мембраны, когда включается подача воздуха.
Выбор количества и размера отверстий зависит от глубины аэротенка и потребности в кислороде.
Плотность отверстий в мембране аэратора имеет физическое ограничение, важно, чтобы образующиеся пузырьки не сливались друг с другом, поскольку сливание пузырьков приводит к образованию более крупных пузырьков, что понижает показатели переноса кислорода.

Срок службы мембраны аэратора зависит от качества её изготовления и материалов. Обычно срок составляет от 5 до 8 лет. Для увеличения срока службы мембран рекомендуется применять воздушную и/или химическую промывку 1 раз в 12–24 месяца. Это способствует энергосбережению, поскольку снижает сопротивление систем аэрации.
При падении эффективности мембранных аэраторов (в условиях регулярных промывок) более чем на 20% в связи со старением, экономически целесообразно заменить мембраны или систему.
Также существует понятие «экономически оправданный срок службы мембран», который может составлять 6 – 8 лет.

Площадь активной поверхности мембраны аэратора — это площадь мембранной поверхности, которая позволяет покрывать большую площадь в аэротенке, сокращая при этом общее количество аэрационных элементов.

Оптимальный расход воздуха на 1 аэратор - оптимальный расход воздуха, который будет достаточен для поддержания наилучшего показателя (SOTE)
Есть прямая зависимость: стандартная эффективность переноса кислорода
(SOTE) снижается при увеличении расхода воздуха на 1 аэратор.

Рабочий диапазон расхода воздуха — это диапазон от минимальных до максимальных значений, при котором обеспечивается надежная работа аэратора и аэрационной системы.

Потеря давления в аэраторе определяет потерю напора воздуха в аэрационной системе исходя из подаваемого расхода воздуха.
Есть прямая зависимость, чем выше расход воздуха, тем больше потеря напора воздуха.

SOTE, % – эффективность переноса кислорода в стандартных условиях (на чистой воде), или эффективность использования кислорода воздуха в стандартных условиях.

SOTE % = определяется как соотношение растворившегося кислорода к общему количеству, поданного с воздухом в %:

SOTR × W × 100 / Qair × J O2

SOTR, кг/ч (Standard Oxygen Transfer Rate) – скорость переноса кислорода в стандартных условиях (в чистой воде). или окислительная способность в стандартных условиях.

SAE кг/ч (кВт/ч) – общая эффективность системы аэрации (на чистой воде), кг/(кВт·ч)

SAE = SOTR / P, где Р – потребляемая энергия, кВт.