Wprowadzenie do procesu mieszania w oczyszczalni ścieków

Wprowadzenie do procesu mieszania w oczyszczalni ścieków

Poznaj korzyści stosowania filozofii projektowania w oparciu o siłę ciągu

Obecnie działające oczyszczalnie ścieków muszą podnosić stopień oczyszczania.

Wysoki priorytet powinien być również nadany bezawaryjnemu funkcjonowaniu oczyszczalni oraz efektywności energetycznej.

Aby spełnić te wymagania, bardzo ważna jest prawidłowa obsługa mieszadeł w zakładach.

Każdy etap procesu mieszania, od oczyszczania wstępnego po oczyszczanie osadów, ma ogromne znaczenie dla ostatecznego rezultatu.

W tym module szkoleniowym omówimy proces biologicznego oczyszczania ścieków.

Zawęzimy jednak zakres rozważań do ważnego etapu jakim jest mieszanie w procesie oczyszczania ścieków.

Dodatkowo przedstawimy stanowisko firmy Grundfos na temat specyfikacji wymagań dotyczących procesu mieszania, w celu tworzenia bardziej energooszczędnych i niezawodnych systemów.

Najpierw skupmy się na celu mieszania.

Mieszanie jest kluczowym elementem procesu oczyszczania ścieków.

Zasadniczo głównym celem stosowania mieszadeł ściekowych jest mieszanie cieczy z cząstkami stałymi, utrzymywanie cząstek stałych w zawiesinie w celu zapobiegania sedymentacji, a także zapewnianie optymalnych warunków dla procesów biologicznych.

Bez mieszadeł proces oczyszczania będzie niewystarczający, tym samym takie ścieki nie mogą być odprowadzone.

Dla każdej aplikacji procesu mieszania są określone specyficzne parametry początkowe w zakresie charakterystyki płynów, pasującego typu mieszadła i kształtu zbiornika.

Jednak tradycyjne sposoby określania wymagań dotyczących mieszadeł nie uwzględniają tych aspektów opierając się na określonej mocy mieszania jako podstawowej wytycznej

Określona moc mieszania to zależność pomiędzy mocą silnika na wale a objętością cieczy do mieszania.

Ten parametr oparty na wiedzy i doświadczeniu zdobytym metodą prób i błędów gwarantuje, że mieszadło będzie dobrze wykonywać swoje zadanie.

Z drugiej strony, parametr ten pomija czynniki zewnętrzne, tym samym znacząco zwiększając ryzyko stosowania przewymiarowanych silników, co może doprowadzić do większego zużycia energii, a nawet do zaburzenia samego procesu jak również rozbicia delikatnych struktur, np. osadu i struktur flokulacji.

Dobrą praktyką przy optymalizacji energetycznej mieszadeł jest próba zdefiniowania możliwie najniższej siły ciągu wymaganej w danym zastosowaniu.

Bazując na tym, można ustalić odpowiednie wymagania wstępne, aby dobrać mieszadło o właściwej mocy silnika.

Nazywamy to wymiarowaniem w oparciu o siłę ciągu.

Przyjrzyjmy się tej kwestii bardziej szczegółowo.

Ciąg jest kluczowym parametrem w procesach mieszania cieczy i jest opisany jako całkowita wartość osiowego pędu liniowego na jednostkę czasu dostarczaną do cieczy.

Z drugiej strony, wymagany ciąg, to wartość pędu potrzebna do uzyskania pożądanych wyników w konkretnym zastosowaniu, z uwzględnieniem wszystkich istotnych czynników.

Ten parametr jest kluczowy w przypadku wymiarowania urządzeń w oparciu o siłę ciągu.

Wymagany ciąg zależy od zadania mieszadła i przepływu masowego potrzebnego do osiągnięcia odpowiedniego poziomu mieszania.

W zależności od tego, czy zadanie polega na utrzymaniu cząstek stałych w zawieszeniu, mieszaniu płynów, tworzeniu płynów homogenicznych, czy tworzeniu przepływu, niezbędne jest dokładne określenie wartości ciągu, którą należy przenieść z mieszadła do wody, aby osiągnąć pożądany rezultat.

Inne ważne czynniki to parametry cieczy, wymiary zbiornika i wszelkie potencjalne przeszkody, które mogą mieć wpływ na tworzenie przepływu masowego, na przykład kolumny.

Po ustaleniu tych wartości możliwe jest obliczenie wymaganego ciągu i wybranie mieszadła o najwyższym stosunku ciągu do mocy:

Które mieszadło dostarcza ciągu wymaganego w danym zastosowaniu przy możliwie najniższym zużyciu energii?

Ta metoda doboru ma kilka korzyści, z których jednym jest oczywiście
oszczędzanie energii.

Ponadto zwiększa niezawodność, tym samym minimalizując ryzyko przestojów.

W efekcie, korzyści te prowadzą do obniżenia kosztów w całym cyklu życia produktu.

Również łączne koszty zakupu mogą być niższe, ponieważ efektem optymalizacji energetycznej jest stosowanie silników o mniejszych mocach, tym samym można również zmniejszyć moce powiązanych komponentów.

Dodajmy do tego zwiększoną niezawodność działania z należycie zaprojektowaną instalacją i otrzymamy system mieszania, który będzie działać niezawodnie przez lata.

To nie jest zbieg okoliczności, że ciąg i stosunek ciągu do mocy są kluczowymi parametrami podanymi w normie ISO 21630 dotyczącej mieszadeł zatapialnych.

Podsumowując: gdy celem jest oszczędzanie energii, tradycyjny sposób doboru oparty wyłącznie na mocy silnika na wale i objętości cieczy jest podejściem zbyt wąskim.

Ustalenie wymaganego ciągu umożliwia dobór mieszadła z większą precyzją, z uwzględnieniem czynników zewnętrznych związanych z danym zastosowaniem.

Korzyści płynące z doboru w oparciu o siłę ciągu obejmują redukcję zużycia energii, niższe koszty zakupu oraz zwiększoną niezawodność.