เครื่องกระจายอากาศแบบดิสก์เทียบกับเครื่องเติมอากาศบนพื้นผิว: เหตุใดการเติมอากาศแบบจุ่มใต้น้ำจึงชนะสำหรับระบบ MBR

ในการออกแบบโรงบำบัดน้ำเสียที่ทันสมัย โดยเฉพาะโรงบำบัดน้ำเสียที่ใช้ เครื่องปฏิกรณ์ชีวภาพแบบเมมเบรน (MBR) เทคโนโลยี—การเลือกระบบเติมอากาศถือเป็นการตัดสินใจที่สำคัญที่สุดอย่างหนึ่ง แม้ว่าเครื่องเติมอากาศบนพื้นผิวจะเป็นวัตถุดิบหลักในทะเลสาบแบบดั้งเดิมมายาวนาน แผ่นกระจายฟองละเอียด (การเติมอากาศใต้น้ำ) ได้กลายเป็นมาตรฐานทองคำสำหรับการใช้งาน MBR

นี่คือการเปรียบเทียบทางเทคนิคว่าเหตุใดจานกระจายแบบจุ่มใต้น้ำจึงมีประสิทธิภาพเหนือกว่าการเติมอากาศที่พื้นผิวในสภาพแวดล้อมการบำบัดที่มีประสิทธิภาพสูง

ความแตกต่างที่สำคัญ: การเติมอากาศใต้น้ำและการเติมอากาศที่พื้นผิว

จุดที่อากาศเข้าสู่น้ำ

• การเติมอากาศใต้น้ำ (เช่น แผ่นกระจายอากาศ) จะปล่อยอากาศออกมา จากด้านล่างหรือภายใน เหล้าผสมจึงส่งออกซิเจนไปทั่วลำน้ำ
• เครื่องเติมอากาศพื้นผิว แนะนำออกซิเจนที่ ผิวน้ำ โดยการกระเด็นหรือกวน

เนื่องจากโดยทั่วไประบบ MBR ทำงานในสุราผสมที่มีความเข้มข้นและลึก วิธีการจุ่มใต้น้ำจึงทำให้ฟองสบู่ลอยขึ้นตลอดความลึกทั้งหมด เพิ่มเวลาในการสัมผัสกับออกซิเจนและการเติมอากาศที่สม่ำเสมอมากขึ้น

1. ประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจน (OTE)

เป้าหมายหลักของการเติมอากาศคือการเคลื่อนย้ายออกซิเจนจากอากาศไปยังของเหลว

• เครื่องเติมอากาศพื้นผิว: เครื่องจักรเหล่านี้ทำงานโดยการสาดน้ำขึ้นไปในอากาศ ระยะเวลาสัมผัสระหว่างอากาศกับน้ำสั้นมาก โดยเกิดขึ้นที่พื้นผิวเท่านั้น
• ตัวกระจายแผ่นดิสก์: ด้วยการปล่อยฟองละเอียดหลายล้านฟองที่ด้านล่างของแท็งก์ แผ่นกระจายน้ำจึงใช้แนวน้ำทั้งหมด เมื่อฟองอากาศเพิ่มขึ้น พวกมันจะถ่ายเทออกซิเจนตลอดการเดินทาง
• ปัจจัย MBR: โดยทั่วไปถัง MBR จะมีความลึก (เป็นเมตร) เพื่อประหยัดพื้นที่ ตัวกระจายอากาศแบบดิสก์เพิ่มประสิทธิภาพตามความลึก (SOTE ที่สูงขึ้นต่อเมตร) ในขณะที่เครื่องเติมอากาศที่พื้นผิวประสบปัญหาในการให้ออกซิเจนที่ด้านล่างของถังน้ำลึก

2. การจัดการความเข้มข้น MLSS สูง

ระบบ MBR ทำงานที่ระดับสารแขวนลอยสุราผสม (MLSS) ที่สูงขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ—โดยปกติจะอยู่ระหว่างและ มก./ลิตร—เมื่อเปรียบเทียบกับระบบทั่วไป ( มก./ลิตร)

• ความท้าทายด้านความหนืด: MLSS สูงทำให้น้ำเสียมีความหนืดมากขึ้น (หนาขึ้น) เครื่องเติมอากาศที่พื้นผิวมักจะไม่สามารถให้พลังงานเฉพาะที่เพียงพอที่จะเจาะตะกอนหนานี้ ซึ่งนำไปสู่ ​​"โซนตาย" ที่ซึ่งของแข็งจะจับตัวและเปลี่ยนเป็นแบบไม่ใช้ออกซิเจน
• ความแม่นยำใต้น้ำ: ตัวกระจายลมแบบดิสก์จัดเรียงเป็นตารางทั่วทั้งพื้น ซึ่งให้การผสมที่สม่ำเสมอและทำให้แน่ใจว่ากากตะกอนความหนาแน่นสูงทุกลิตรจะได้รับออกซิเจนละลาย (DO) อย่างเพียงพอ โดยไม่คำนึงถึงความหนืด

3. ผลกระทบต่อสุขภาพของเมมเบรนและการเกิดฟอง

ในระบบ MBR ระบบเติมอากาศไม่เพียงแต่ให้อาหารแก่แบคทีเรียเท่านั้น มันโต้ตอบกับโมดูลเมมเบรนที่ละเอียดอ่อน

• ละอองลอยและการเกิดฟอง: เครื่องเติมอากาศบนพื้นผิวทำให้เกิดการกระเด็นและละอองลอยอย่างมีนัยสำคัญ ในน้ำเสียทางอุตสาหกรรมหรือทางเภสัชกรรม สิ่งนี้อาจทำให้เกิดฟองมากเกินไปและการปล่อยสารประกอบอินทรีย์ระเหยง่าย (VOCs) ออกสู่ชั้นบรรยากาศ
• ปฏิสัมพันธ์ที่อ่อนโยน: แผ่นกระจายลมทำให้เกิดความปั่นป่วน "ใต้พื้นผิว" ฟองละเอียดจะค่อยๆ ลอยขึ้นอย่างนุ่มนวล ทำให้เกิด "การกำจัดสิ่งสกปรก" ที่จำเป็นหากวางไว้ใต้โมดูลเมมเบรน ซึ่งช่วยรักษาความสะอาดของเมมเบรนโดยไม่ต้องมีการกระทำทางกลที่รุนแรงของใบพัดที่พื้นผิว

4. การใช้พลังงานและการสูญเสียความร้อน

โดยทั่วไปการเติมอากาศจะคำนึงถึง 45% ถึง 75% ของต้นทุนพลังงานของโรงบำบัด

• ประสิทธิภาพการเป่าลม: ตัวกระจายสัญญาณแบบดิสก์ที่จับคู่กับโบลเวอร์ประสิทธิภาพสูงสามารถควบคุมปริมาณได้อย่างแม่นยำโดยใช้ VFD (ไดรฟ์ความถี่แบบแปรผัน) ตามเซ็นเซอร์ DO แบบเรียลไทม์
• การจัดการความร้อน: เครื่องเติมอากาศที่พื้นผิวจะทำให้น้ำเสียสัมผัสกับอากาศโดยรอบ ในฤดูหนาวจะทำให้เกิดการสูญเสียความร้อนอย่างมาก ซึ่งจะทำให้กิจกรรมทางชีวภาพช้าลง ในฤดูร้อนอาจทำให้น้ำร้อนมากเกินไป การเติมอากาศใต้น้ำช่วยให้อุณหภูมิของกระบวนการคงที่

สรุปการเปรียบเทียบ: เครื่องกระจายแผ่นดิสก์กับเครื่องเติมอากาศที่พื้นผิว

บทสรุป

สำหรับระบบ MBR ทางเลือกมีความชัดเจน แผ่นกระจายฟองละเอียด ให้การถ่ายโอนออกซิเจนที่เหนือกว่า การผสมถังลึก และประสิทธิภาพการใช้พลังงานที่จำเป็นในการรักษาชีวมวลที่มีความหนาแน่นสูง แม้ว่าเครื่องเติมอากาศที่พื้นผิวอาจติดตั้งได้ง่ายกว่าในทะเลสาบเปิด แต่ก็ขาดความแม่นยำและกำลังที่จำเป็นสำหรับสภาพแวดล้อมที่มีความเข้มข้นสูงของโรงงาน MBR ทางเภสัชกรรมหรือสารเคมีสมัยใหม่