מפזרי בועות גסות בטיפול בשפכים: יעילות ויישום

מפזרי בועות גסות- הם ה"שריר" של עולם האוורור: הם מניעים כמויות גדולות של מים, שומרים על מוצקים כבדים בתרחיף ושורדים שנים כמעט ללא תשומת לב. הם כמעט אף פעם לא נבחרים בשל יעילות העברת החמצן-שלהם, אך הם נשארים חיוניים במקום הנכון.

1. כיצד מוגדרת ונמדדת יעילות

• יעילות העברת חמצן סטנדרטית (SOTE) במים נקיים ב-20 מעלות היא הנתון היחיד שמאפשר למהנדסים להשוות מוצרים.
• ערך קטלוגי טיפוסי למערכות בועות גסות-: 0.6-1.0% למטר של שקיעה, או בערך 0.3-0.6% לכל רגל.
• לאחר תיקון השפכים (-פקטור, 0.65–0.85), השדה OTE הוא בדרך כלל 0.5–0.7% למטר-בערך-שליש מרשת בועות עדינה-.
• מכיוון שהבועות גדולות (4-10 מ"מ Ø), הן עולות במהירות (~0.25 ms⁻¹) וזמן המגע קצר; מקדם הסרט הנוזל - kL גבוה, אך שטח הממשק למ"ר אוויר קטן, כך שהקי"ג הכולל O₂ kWh⁻¹ נמוך.

2. מציאות אנרגטית

• רשת בועות גסה- זקוקה ל-2-3× יותר אוויר (וכוח מפוח) כדי לספק את אותו ק"ג O₂ כמו מערכת בועות עדינות.-
• בשירות בוצה פעילה- עירונית, האנרגיה הספציפית היא בדרך כלל 22-28 קילו-שעה ק"ג⁻¹ O₂ המועברים, לעומת 12-16 קילו-וואט-ק"ג⁻¹ עבור בועה עדינה.
• מפעלים שמבצעים מחדש רק לצורך חיסכון באנרגיה, לכן מסירים תחילה יחידות בועות גסות-; עם זאת, רשתות בועות גסות-עדיין מותקנות כאשר ערבוב-לא חמצן- הוא החובה האמיתית.

3. למה הם מנצחים למרות OTE המסכן?

* -גורם גבוה:חומרים פעילי שטח וביו-סולידים מצפים בועה של 6 מ"מ הרבה פחות מבועה של 1 מ"מ, כך שתיקון השדה הוא מתון (0.65-0.85) ונשאר יציב במשך שנים.
* ניקוי עצמי-:פתחים הם 4-8 מ"מ Ø; סמרטוטים, חצץ, CaCO₃, Fe(OH)₃ ושברי פלסטיק שוטפים ישר דרכם.
* כוח ערבוב:שבלול האוויר הגדול פועל כמו משאבת אוויר-, נותן מהירויות אנכיות של 0.3-0.5 ms⁻¹-מספיקות כדי לשמור על 6% MLSS בהשעיה אפילו במיכלים בעומק 9 מ'.
* חוסן מכני:ממברנות עשויות EPDM עבה, פוליאוריטן או צינורות אל חלד פשוטים. שטיפה בלחץ- אחת ל-3-5 שנים; ללא השריית חומצה, ללא ממברנה חוסכת מלאי.
*עלות הונית:מפזר בועות גס בגודל 20-אינץ' גס-"wide-band" יכול לעלות ב-75% פחות מדיסק בועה בגודל 12-אינץ'. לכן, עבור מיכלי אוורור מראש או EQ, ההחזר על החומרה הזולה יותר עולה על ה-kWh הנוסף של המפוח.

4. איפה מפיצי בועות גסות הם ברירת המחדל?

5. כללי אצבע לעיצוב

• כיסוי רצפה 2–4% (לעומת 8–12% עבור בועה עדינה) מכיוון שערבוב -לא OTE- קובע את המרווחים.
• שטף אוויר 3–6 ננומטר³ h⁻¹ לכל שטח מיכל מ"ר; השתמש בקצה גבוה יותר כאשר טעינת מוצקים מעל 1 ק"ג TSS m⁻³.
• אנרגיית ערבוב ספציפית מינימלית 8–10 W m⁻³; אם המיכל ארוך וצר, הוסיפו מיקסרים טבולים של 0.3 קילוואט במקום לחנוק כותרות בועות גסות- עם עודף אוויר.
• שקיעה 4–8 מ'; מתחת ל-3 מ' ה-OTE נופל בחדות וסילוני אוויר יכולים "לקצר-מעגל" לפני השטח.
• מהירות-נשיפה דרך פתח 25–35 אלפיות השנייה⁻¹ שומר על פתח ניקוי אך שומר על אובדן לחץ מתחת ל-25 kPa כך שטמפרטורת פריקת המפוח נשארת מתונה.

6. תמונת מצב של-מחזור החיים

מפעל של 100 000 m³ d⁻¹ שיתקין-איורור קדם- בועות גס (חוב 2 ק"ג O₂ h⁻¹) יוציא בערך:
• הון: 90 אלף אירו לעומת 220 אלף אירו לבועה עדינה.
• אנרגיה: +140 MWh yr⁻¹ (≈ 18 € KYr⁻¹ ב-€0.13 KWh⁻¹).
• תחזוקה: 1 אלף יורו לשנה⁻¹ (כביסה-בלחץ) לעומת 8-10 יורו לשנה⁻¹ (החלפת ממברנה + ניקוי חומצה).
עלות נוכחית נטו (8%, 15 שנים) עדיין מעדיפה בועה גסה עבור חובה זו מכיוון שדרישת החמצן נמוכה והחיסכון בגישה גדול.

מפזרי בועות גסות-הם מחמצנים-נמוכים אבל מערבלים בעלי יעילות- גבוהה. כאשר התפקיד הוא לשמור על תנועה של מוצקים כבדים, לשרוד גריסים, סיבים או אבנית כימית, או לצייד מיכל שאליו מבקרים רק בזמן תחזוקה שנתי, תוואי הבועות- הגס הוא עדיין האפשרות האמינה ביותר ולעיתים קרובות גם זולה ביותר למחזור החיים-. השתמש בהם כאשר הערבוב הוא משימה קריטית-וכל קילוגרם חמצן לקוט"ש לא.

https://www.biocell-enviro.com/