Gdy przystępowano do projektu modernizacji oczyszczalni ścieków zlokalizowanej w pobliżu polskiego miasta Stargard Szczeciński skonsultowano się z firmą Grundfos, szukano rozwiązań umożliwiających optymalizację procesów.

Ale zanim przyjrzymy się bliżej roli Grundfos w tym projekcie, przedstawimy kilka ogólnych informacji na ten temat.

Główne wyzwania dla naszego klienta to optymalizacja wydajności mieszania w okrągłych zbiornikach, w tym między innymi, zmniejszenie sedymentacji.

Chodziło o to, aby odpowiednio wybrać i rozmieścić mieszadła, które zapewnią przepływ masowy w całym zbiorniku przy możliwie najniższym zużyciu energii.

W tym module szkoleniowym skupimy się na wyzwaniach dla tego projektu i sposobie ich rozwiązania dzięki nowym zasadom projektowania i ponownemu pozycjonowaniu mieszadeł.

Jak w każdym innym procesie mieszania, dla okrągłego zbiornika są określone wymagania w odniesieniu do kształtu, a także typu mieszadła i charakterystyki cieczy.

Na etapie planowania i tworzenia projektu zdecydowano o użyciu formuły opartej na zasadzie siły ciągu.

Idea tego podejścia polega na wybraniu mieszadła, które zapewnia wystarczający ciąg przy możliwie najniższym zużyciu energii.

Zasadniczo zastosowanie zasady siły ciągu oznacza, że w projekcie można
zastosować mniejsze mieszadło niż w przypadku tradycyjnych zasad projektowania.

Teraz omówimy bardziej szczegółowo, dlaczego zasada siły ciągu jest taka ważna.

Przede wszystkim należy dokładnie zrozumieć, ile potrzeba energii mechanicznej do celu osiągnięcia pożądanych wyników.

Po ustaleniu tej wartości łatwo jest obliczyć wymagany ciąg.

Ale w niektórych przypadkach obliczenie wymaganego ciągu jest ignorowane i stosowane są tradycyjne metody wymiarowania mieszadeł.

Istnieje kilka tradycyjnych zasad związanych z doborem wielkości mieszadła.

Mogą one prowadzić do roztrwonienia dużej ilości energii w związku z nieprawidłowym doborem dla danego zbiornika.

Niemniej z wykorzystaniem metody opartej na zasadzie siły ciągu udało się, w projekcie realizowanym w Stargardzie Szczecińskim, ominąć te problemy.

Na przykład, po zastosowaniu tej zasady projektowania, zużycie energii systemu zostało zmniejszone o 25% w porównaniu ze zużyciem osiąganym przy użyciu tradycyjnych reguł.

Jednak sama zasada projektowania przyczyniła się głównie do redukcji zużycia energii.

Zapewnienie lepszej homogenizacji cieczy, przepływu masowego i zmniejszenie sedymentacji wymagało czegoś więcej niż obliczenia wymaganego ciągu.

W tym miejscu do gry wkracza odpowiednie pozycjonowanie mieszadła.

Przyjrzyjmy się bliżej procesowi realizowanemu w tym projekcie.

Istniejący układ składał się z dwóch mieszadeł umieszczonych obok siebie wzdłuż ścian zbiornika, a także dwóch mieszadeł zamontowanych bezpośrednio po przeciwnej stronie.

Takie rozmieszczenie mieszadeł sprawiło, że w środkowej część zbiornika oraz w obszarach wzdłuż ścian, w których nie zamontowano mieszadeł, proces mieszania był niewystarczający, ponieważ prędkość cieczy była zbyt niska.

Oznaczało to, że homogeniczność cieczy nie osiągała żądanego poziomu.

Te puste strefy nazywa się „strefami martwymi”.

W istniejącym układzie w martwych strefach w środku zbiornika dochodziło do sedymentacji.

Aby poprawić tę sytuację, w Stargardzie zaproponowano inny układ rozmieszczenia mieszadeł.

Obejmował on kompletne przeprojektowanie umieszczenia mieszadeł w zbiorniku.

Tak więc, zamiast umieszczania dwóch mieszadeł obok siebie wzdłuż ścian zbiornika i dwóch mieszadeł bezpośrednio naprzeciw siebie, zaplanowano użycie czterech mieszadeł w całym zbiorniku w pozycjach, które maksymalizowały wydajność przepływu.

Po wdrożeniu, rozwiązanie to doprowadziło do znacznego ograniczenia martwych stref, jednocześnie poprawiając warunki mieszania i homogenizację w zbiorniku.

Zmniejszenie martwych stref to również mniejszy poziom sedymentacji.

Prawidłowe pozycjonowanie mieszadeł przełożyło się na kilka usprawnień.

Mimo tego, że żadne komponenty nie zostały dodane lub usunięte, zmiana położenia poprawiła średnią prędkość o 30% i zwiększyła siłę ścinającą o 55% – w ten sposób znacznie zmniejszono sedymentację.

Tak więc, czego jeszcze zakłady oczyszczania ścieków mogą nauczyć się z tego projektu?

Przede wszystkim dobrze jest rozważyć alternatywy, w stosunku do tradycyjnych reguł, dobór mieszadeł.

Zastosowanie zasady projektowania z uwzględnieniem siły ciągu może doprowadzić do wielkich oszczędności.

Po drugie, wiele korzyści daje też właściwe pozycjonowanie mieszadeł.

Prawidłowe pozycjonowanie ma zasadnicze znaczenie dla wykorzystania dostępnej mocy.

Również podręcznik „Zalecenia projektowe dla mieszadeł” firmy Grundfos oferuje wskazówki w zakresie zalecanych lokalizacji mieszadeł w odniesieniu do ścian, powierzchni i dna zbiornika.