Su arıtma mühendisliğinde, pıhtılaşma tankları, flokülasyon tankları ve yumuşatma reaksiyon tankları gibi ünite prosesleri, son derece yüksek su karışımı homojenliği gerektirir. Geleneksel olarak karıştırma, mekanik karıştırıcılar kurularak gerçekleştirilir. Ancak artan enerji maliyetleri ve "ikili-karbon" politikalarının uygulanmasıyla birlikte, enerji tasarrufu ve emisyon azaltma hedeflerine ulaşmak için giderek daha fazla proje mekanik karıştırmayı basınçlı havayla değiştirmeyi denemeye başlıyor. Bu makale, su arıtma profesyonelleri için pnömatik karıştırma teknolojisinin ilkelerini, hesaplama yöntemlerini ve uygulama değerini paylaşmaktadır.
I. Geleneksel Mekanik Karıştırmanın Sorunlu Noktaları
Geleneksel su arıtma proseslerinde, kanatlı veya çerçeveli karıştırıcılar tipik olarak karıştırma tanklarına, flokülasyon tanklarına ve yumuşatma reaksiyon tanklarına monte edilir. Motor, kürekleri dönmeye yönlendirerek suda girdaplar ve kesmeler oluşturur, böylece kimyasalların ve ham suyun iyice karışmasını sağlar. Ancak mekanik çalkalamanın aşağıdaki sorunları vardır:
1. Yüksek Enerji Tüketimi
Büyük-ölçekli atık su arıtma tesislerinde, mekanik karıştırıcıların gücü genellikle 2 ile 15 kW arasındadır, çalışma süreleri uzundur ve yıllık güç tüketimi yüksektir.
2. Yüksek Bakım Maliyetleri
Karıştırıcılar, motorlar, redüktörler, kaplinler ve çarklar gibi kolaylıkla hasar görebilecek çok sayıda bileşeni içerir. Günlük bakım ve parçaların değiştirilmesi zaman-alıcı ve emek-yoğun bir iştir.
3. Tanktaki Düzensiz Akış Alanı
Düzensiz şekilli bazı tanklarda veya{0}büyük hacimli reaksiyon tanklarında, mekanik karıştırma kolaylıkla "ölü bölgeler" oluşturarak tatmin edici olmayan karıştırma etkilerine neden olur.
Bu nedenle, daha verimli ve enerji{0}tasarrufu sağlayan karıştırma teknolojilerinin bulunması bir trend haline geldi.
II. Basınçlı Hava Karıştırma Prensibi
Basınçlı hava çalkalama, tankın tabanına veya duvarlarına basınçlı hava vererek kabarcıklar üreten bir teknolojidir. Hava kabarcıkları suda yükseldikçe yukarıya doğru bir hava akışı oluşturur ve aynı anda çevredeki suyu dolaşımlı bir akış oluşturacak şekilde yönlendirir. Mekanik karıştırmayla karşılaştırıldığında, pnömatik karıştırmanın birçok önemli avantajı vardır: (1) Enerji tasarrufu ve azaltılmış tüketim; yüksek-güçte bir karıştırıcı kurmaya gerek yoktur; merkezi hava beslemesi için yalnızca tek bir hava kompresörüne ihtiyaç vardır; (2) Mekanik aşınma yok; neredeyse hiç bakım gerektirmez; (3) Daha düzgün akış alanı; makul kabarcık dağılımı "ölü bölgeleri" önler; (4) Ayrıca bir havalandırma işlevi de vardır; bazı işlemlerde çözünmüş oksijenin artmasına yardımcı olabilir. III. Hava Hacmi Hesaplaması Birçok proje bu tür modifikasyonları içerir, ancak çoğu zaman herhangi bir bilimsel temele dayanmadan, hava besleme borusunun havuza keyfi olarak bağlanması, yetersiz performansa neden olur.
III. Hava Hacmi Hesabı
Pek çok proje bu tür modifikasyonları içerir, ancak çoğu zaman herhangi bir bilimsel dayanağı olmaksızın, hava kaynağı borusunun tanka keyfi olarak bağlanması, tatmin edici olmayan performansla sonuçlanır.
Havalandırma ve karıştırma için gerekli hava hacmi aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir.
Formülde: Qa, standart koşullar altında havalandırma ve karıştırma için gereken hava akış hızıdır, m³/dak; Pt orijinal karıştırıcının şaft gücüdür, kW, motor gücünün 0,75~0,90'ı olarak alınabilir; h, hava dağıtım girişindeki su derinliğidir, m.
Havalandırma ve karıştırma için gerekli hava basıncı (gösterge basıncı) aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanabilir.
Formülde: pc, havalandırma ve karıştırma için gereken hava basıncıdır (gösterge basıncı), kPa; Δph su derinliğindeki statik basınçtır, kPa, Δph=9.81 × h; Δpf, boru hattı boyunca ve yerel noktalardaki basınç kaybıdır, kPa, bu makalenin sonundaki bağlantı aracılığıyla bu kamu hesabındaki "Havalandırma Üfleyicilerin Gücünü ve Basıncını Belirleme Yöntemleri" makalesindeki ilgili içeriğe başvurularak hesaplanabilir; Δpd, hava dağıtım yükünün basınç kaybıdır, kPa, üreticiye danışılabilir ve genellikle 3~15 kPa'dır.
IV. Pnömatik Karıştırma İçin Tasarım Hususları
1. Kabarcık Çapı ve Yükselen Hız
Literatüre göre kabarcık çapı genellikle 5 mm civarındadır ve hava hacmi genellikle sıvı akış hızının %10'unu oluşturur. Kabarcık çapı ne kadar küçük olursa, yükselme hızı o kadar yavaş olur ve sıvı çalkalama etkisi o kadar iyi olur, ancak basınçlı havanın enerji tüketimi biraz daha yüksektir; kabarcık çapı çok büyükse karıştırma verimliliği düşecektir.
2. Boru ve Hava Dağıtım Cihazı
Hava dağıtım başlıkları eşit olarak dağıtılmalıdır ve gözenekli borular veya mikro gözenekli havalandırma başlıkları yaygın olarak kullanılmaktadır. Tasarım, yerel "kısa devreleri" önlemek için kabarcıkların tankta eşit şekilde dağıtılmasını sağlamalıdır.
3. Havuz Hidrolik Özellikleri
Derin havuzlar için, hava kabarcıkları çıkış sırasında daha büyük kayıplara uğrar, dolayısıyla daha yüksek-basınçlı basınçlı hava gerektirir.
Özet
"Çift karbon" (karbon dioksit, karbon tutma ve karbon emisyonları) bağlamında, basınçlı hava karıştırma teknolojisi, su arıtma tesislerine son derece verimli, enerji-tasarrufu ve az-bakım gerektiren bir karıştırma yöntemi sunar. Hava tüketimini ve basıncını rasyonel bir şekilde hesaplayarak, hava dağıtım tasarımını optimize ederek ve kabarcık boyutunu kontrol ederek, mekanik karıştırmaya göre daha düzgün bir karıştırma elde edilebilir ve aynı zamanda işletme maliyetleri önemli ölçüde azaltılabilir. Gelecekte, akıllı kontrol sistemlerinin geliştirilmesiyle birlikte, pnömatik karıştırmanın çevrimiçi su kalitesi izlemeyle bağlantılı olması, isteğe bağlı hava beslemesi ve dinamik enerji tasarrufu sağlaması, belediye su arıtma, endüstriyel dolaşım suyu ve kimyasal reaksiyonlarda büyük uygulama potansiyeli göstermesi bekleniyor.