Воздуходувка советских времен обслуживающие очистные сооружения. Воздуходувки в системах аэрации воды. Воздуходувки для аэрации сточных вод

Воздуходувки для очистных сооружений применяются для проведения двух технологических процессов:

Для проведения аэрации. Процесс аэрации представляет собой форсированное насыщение сточных вод воздухом для стимулирования размножения аэробных бактерий. Эти полезные бактерии разлагают биомассу, содержащуюся в воде, на метан и диоксид углерода. Такой процесс происходит на всех крупных сооружениях в России. Зависимо от объема поступающих стоков интенсивность аэрации меняется регулированием производительности воздуходувок.
Удаление биогаза, образуемого в результате разложения бактериями органических веществ, содержащихся в сточных водах. Биогаз, состоящий из метана и диоксида углерода откачивается воздуходувкой из цистерн и доставляется потребителю.

Для решения поставленных задач АО «ЦЕПРИКОН» предлагает два типа воздуходувок для очистных сооружений: роторные и винтовые. С их помощью вы сможете решить все поставленные задачи в самые кратчайшие сроки. Сотрудники нашей компании могут подобрать воздуходувки для очистных сооружений непосредственно по техническому заданию клиентов.

Технические характеристики

Модульное исполнение

В отдельных случаях, когда у Заказчиков отсутствует отдельное помещение для установки воздуходувок, наша компания предлагает решить эту задачу смонтировав оборудование в блок-контейнеры. В этом случае вы получаете автономно работающую компрессорную станцию по выработке сжатого воздуха низкого давления полностью готовой к эксплуатации. Все системы монтируются внутри контейнера. Для запуска станции необходимо только подвести электричество и вывести сеть подачи воздуха к общему коллектору.

Как заказать оборудование

Если вам необходима воздуходувка для очистных сооружений, и вы готовы его купить, наша компания имеет возможность поставить его Вам на выгодных условиях. АО «ЦЕПРИКОН» является поставщиком данного оборудования на территории РФ. Сотрудники нашей компании правильно подберут Вам требуемое оборудование, которое будет полностью соответствовать вашему техническому заданию. Кроме этого мы готовы провести монтаж, пуско-наладочные работы и успешно запустить оборудование в эксплуатацию на территории Заказчика. По дополнительному договору наши сервисные инженеры проведут послепродажное сервисное обслуживание компрессоров в течение всего срока эксплуатации оборудования.

Ю.В. Горнев (Генеральный директор ООО «Вистарос»)

Достаточно известным является тот факт, что от 60 до 75 процентов энергопотребления канализационных очистных сооружений (КОС) городов и крупных промышленных предприятий приходятся на подачу воздуха в систему аэрации. В данной статье рассматриваются вопросы возможной экономии энергопотребления в системе аэрации за счет применения энергоэффективных элементов системы.

Резервы экономии энергопотребления в системе аэрации КОС огромны, они могут составлять 70% и более. Рассмотрим основные элементы данной системы, существенно влияющие на энергопотребление. Если опустить такие вопросы, как необходимость поддержания в хорошем рабочем состоянии трубопроводов подачи воздуха и т.п., то к ним относятся:

Наличие первичных отстойников на КОС, которые позволяют снизить Биологическую Потребность в Кислороде (БПК) и Химическую Потребность в Кислороде (ХПК) стоков на входе аэротенков. Как правило первичные отстойники уже присутствуют на большинстве крупных КОС.
Внедрение процесса нитрификации-денитрификации, позволяющего увеличить количество растворенного кислорода в возвратном активном иле. Данный процесс все шире внедряется при строительстве и реконструкции КОС.
Своевременное обслуживание и замена аэраторов.
Применение управляемых воздуходувок оптимальной мощности, внедрение единой системы управления для всех воздуходувок.
Применение специализированных управляемых клапанов в системе распределения воздуха по аэротенкам.
Введение системы управления каждым клапаном и всеми клапанами по данным с датчиков растворенного кислорода, установленных в бассейнах аэрации.
Применение расходомеров воздуха для стабилизации процесса распределения воздуха и оптимизации уставки по минимальному уровню растворенного кислорода для системы управления клапанами.
Введение в систему управления дополнительной обратной связи по датчику аммония на выходе из аэротенков (применяется в определенных случаях).

Первые два пункта (первичные отстойники и внедрение нитрификации-денитрификации) относятся в большей степени к вопросам капитального строительства на КОС и в данной статье подробно не рассматриваются. Ниже рассматриваются вопросы внедрения современных высокотехнологичных модулей и систем, позволяющих добиться существенного сокращения потребления электроэнергии на КОС. Данные модули и системы могут внедряться как параллельно с решением первых двух пунктов, так и независимо от них.

Основным потребителем электроэнергии в системе подачи воздуха для аэрации являются воздуходувки. Их правильный выбор является основой энергосбережения. Без этого все остальные элементы системы не дадут нужного эффекта. Тем не менее мы начнем не с воздуходувок, а будем следовать тому порядку, в котором необходимо производить подбор всех модулей.

Аэраторы

Одной из основных характеристик аэраторов является удельная эффективность растворения кислорода, измеряемая в процентах на один метр глубины погружения аэраторов. Для современных новых аэраторов это значение составляет 6% и даже 9%, для старых аэраторов оно может составлять 2% и ниже. Конструкция аэраторов и применяемые материалы определяют срок их эксплуатации без потери эффективности, который для современных систем составляет от 6 до 10 лет и более. Выбор конструкции, количества и расположения аэраторов осуществляется по таким параметрам, как БПК и ХПК стоков на входе в систему аэрации, по объему поступающих стоков в единицу времени и по конструкции аэротенков. Если мы имеем дело с реконструкцией КОС с очень старыми аэраторами, находящимися в плохом состоянии, то, в некоторых случаях, только замена аэраторов и установка соответствующих новым аэраторам воздуходувок позволит сократить энергопотребление на 60-70%!

Воздуходувки

Как сказано выше, воздуходувки являются основным элементом, обеспечивающим экономию потребляемой электроэнергии. Все остальные элементы позволяют сократить потребность в подаче воздуха или снизить сопротивление воздушному потоку. Но если при этом оставить старую неуправляемую воздуходувку с низким КПД – экономии не будет. Если на станции аэрации используется несколько неуправляемых воздуходувок, то, теоретически, оптимизировав другие элементы системы и добившись снижения потребности в подаче воздуха, можно вывести из эксплуатации и перевести в резерв несколько воздуходувок из числа ранее задействованных и, таким образом, добиться снижения энергопотребления. Можно также пытаться компенсировать суточные колебания потребности системы аэрации в кислороде путем просто включения или отключения резервной воздуходувки.

Однако значительно более эффективным является применение управляемой воздуходувки, точнее, блока из нескольких управляемых компрессоров. Это позволяет обеспечить подачу воздуха в точном соответствии с потребностью, которая существенно изменяется в течение суток, а также меняется в зависимости от сезона и других факторов. Обычная постоянная подача воздуха неуправляемыми воздуходувками всегда является избыточной и приводит к перерасходу электроэнергии, а в некоторых случаях и к нарушению технологического процесса нитрификации-денитрификации из-за избытка кислорода в аэротенках. При этом недостаток подачи воздуха приводит к превышению загрязняющими веществами в стоке на выходе КОС предельно допустимых концентраций (ПДК), что недопустимо.

Точное управление подачей воздуха при постоянном контроле уровня растворенного кислорода в аэротенках (а в некоторых случаях – и при постоянном автоматическом контроле концентрации аммония и других загрязняющих веществ в стоке на выходе из аэротенков) обеспечивает оптимальный уровень энергопотребления при гарантированном соответствии очищенных стоков существующим нормативам.

Необходимость наличия нескольких воздуходувок в блоке (например, двух больших и двух маленьких) связана с тем, что диапазон регулирования воздушного компрессора сильно ограничен. Он находится в пределах, в лучшем случае, от 35% до 100% мощности, чаще от 45% до 100%. Поэтому одна управляемая воздуходувка далеко не всегда может обеспечить оптимальную подачу воздуха с учетом суточных и сезонных изменений потребности. На сегодня наиболее известными являются три типа воздуходувок: роторные, винтовые и турбо.

Выбор нужного типа воздуходувки производится в основном по следующим параметрам:

— максимальная и номинальная потребность подачи воздуха – зависит от параметров установленных аэраторов, которые в свою очередь выбираются исходя из их эффективности и из потребности всей системы аэрации в растворенном кислороде, как было описано выше;

— требуемое максимальное избыточное давление на выходе воздуходувки — определяется максимально возможной глубиной стоков бассейна аэрации, точнее глубиной расположения аэраторов, а также потерями давления при прохождении воздуха по трубопроводу и через все элементы системы, такие, как задвижки и проч.

Как правило в каждой управляемой воздуходувке имеется свой блок управления, также важно наличие общего блока управления всеми воздуходувками, обеспечивающего оптимальный режим их эксплуатации. Управление в большинстве случаев осуществляется по давлению на выходе блока воздуходувок.

Управляемые воздушные клапаны

Если в системе одна воздуходувка (или блок воздуходувок) подает воздух только в один бассейн аэрации, то можно работать без воздушных клапанов. Но, как правило, на станциях аэрации блок воздуходувок подает воздух для нескольких аэротенков. В этом случае необходимы воздушные клапаны на входе в каждый аэротенк для регулирования распределения воздушного потока. Дополнительно клапаны могут использоваться на трубах, распределяющих подачу воздуха в разные зоны одного аэротенка. Ранее для названных целей использовались поворотные заслонки, управляемые вручную. Однако для эффективного управления системой аэрации необходимо использовать дистанционно управляемые клапаны.

К важным характеристикам управляемых клапанов относятся:

Линейность характеристики управления, т.е. степень соответствие изменения положения привода клапана (актуатора) изменению воздушного потока через клапан во всем диапазоне управления.
Погрешность и повторяемость отработки приводом клапана заданной уставки по воздушному потоку. Определяется качеством клапана (линейностью характеристики управления), привода и системы управления приводом.
Падение давление на клапане в рабочем диапазоне раскрытия.

Падение давления на поворотных заслонках при частичном открытии может быть весьма значительным и достигать 160-190 мбар, что приводит к большим дополнительным энергозатратам.

Если в системе используются даже самые высококачественные, но универсальные клапаны (предназначенные как для воды, так и для воздуха), то падение давление на таких клапанах в рабочем диапазоне раскрытия (40-70%) обычно составляет 60-90 мбар. Простая замена такого клапана на специализированный воздушный клапан VACOMASS elliptic приведет к дополнительной экономии не менее, чем 10% электроэнергии! Это обусловлено тем, что падение давления на VACOMASS elliptic во всем рабочем диапазоне не превышает 10-12 мбар. Еще большего эффекта можно добиться при использовании клапанов VACOMASS jet для которых падение давления в рабочем диапазоне не превышает 5-6 мбар.

Управляемые специализированные воздушные клапана

VACOMASS фирмы Binder GmbH , Германия.

Часто в месте установки управляемого клапана делают сужение трубопровода для применения клапана оптимального типоразмера. Так как сужение и расширение выполняется в виде трубы Вентури, это не приводит к сколь-нибудь существенному дополнительному перепаду давления на участке с клапаном. В тоже время клапан меньшего диаметра работает в оптимальном диапазоне открытия, что обеспечивает линейность управления и минимизацию перепада давления на самом клапане.

Датчики растворенного кислорода и система управления клапанами

БА1 – бассейн аэрации 1; БА2 – бассейн аэрации 2;

ПЛК – программно-логический контроллер;

БВ – блок воздуходувок;

F – расходомер воздуха; Р – датчик давления;

О2 – датчик растворенного кислорода

М – привод (актуатор) воздушного клапана

СУЗ – система управления задвижкой (клапаном)

СУВ – система управления воздуходувками

На рисунке представлена наиболее распространенная схема управления процессом подачи воздуха для нескольких бассейнов аэрации. Качество очистки стока в аэротенках определяется наличием нужного количества растворенного кислорода. Поэтому за основную контролируемую величину, как правило, принимают концентрацию растворенного кислорода [мг/литр]. Один или несколько датчиков растворенного кислорода устанавливают в каждый аэротенк. В системе управления задается уставка (установленное среднее значение) концентрации кислорода, с таким расчетом, чтобы минимальная фактическая концентрация кислорода, гарантированно обеспечивала низкую концентрацию вредных веществ (например, аммония) в стоках на выходе из системы аэрации — в пределах ПДК. Если поступающий объем стоков в тот или иной аэротенк уменьшается (либо уменьшается его БПК и ХПК), то уменьшается и потребность в кислороде. Соответственно, количество растворенного кислорода в аэротенке становится выше уставки и, по сигналу от датчика кислорода, система управления задвижками (СУЗ) уменьшает раскрытие соответствующего воздушного клапана, что приводит к уменьшению подачи воздуха в аэротенк. Одновременно это приводит к увеличению давления Р на выходе блока воздуходувок. Сигнал от датчика давления поступает на систему управления воздуходувками (СУВ), которая уменьшает подачу воздуха. В результате энергопотребление воздуходувок снижается.

Необходимо отметить, что для решения задачи энергосбережения очень важна хорошо продуманная оптимальная уставка заданной минимальной концентрации растворенного кислорода в СУЗ.

Не менее важна правильная и обоснованная уставка заданного давления Р на выходе блока воздуходувок.

Расходомеры воздуха

Основная задача расходомеров воздуха в системе аэрации с точки зрения энергосбережения – это стабилизация процесса подачи воздуха, что позволяет понизить уставку концентрации растворенного кислорода для системы управления.

Система подачи воздуха от блока воздуходувок в несколько аэротенков является достаточно сложной, с точки зрения управления. В ней, как во всякой пневматической системе, присутствуют взаимовлияние и запаздывание при отработке управляющих воздействий и сигналов от датчиков обратной связи. Поэтому фактическая концентрация растворенного кислорода постоянно колеблется возле заданного значения (уставки). Наличие расходомеров воздуха и общей системы управления всеми клапанами позволяет существенно снизить время реакции системы и уменьшить колебания. Что, в свою очередь, позволяет понизить уставку, без опасения превысить ПДК аммония и других вредных веществ в стоках на выходе КОС. Из опыта компании Binder GmbH введение в систему управления данных от расходомеров позволяет получить дополнительную экономию электроэнергии порядка 10%.

Кроме того, если на КОС идет процесс поэтапной реконструкции системы аэрации, при котором сначала устанавливают аэраторы, клапаны, систему управления клапанами и расходомеры воздуха при сохранении старой воздуходувки, а затем переходят к выбору новых управляемых воздуходувок, то данные по фактическому расходу воздуха помогут произвести оптимальный выбор воздуходувок, что приводит к существенной экономии при их закупке и эксплуатации.

Отличительной особенностью расходомеров VACOMASS фирмы Binder GmbH является их возможность работать на коротких прямых участках «до» и «после» за счет специальных технологических решений, а также устанавливаться непосредственно в блоке клапанов VACOMASS.

Датчик аммония

Датчик концентрации аммония может устанавливаться в канале на выходе стоков из системы аэротенков для контроля качества очистки. Кроме того, введение показаний от датчика аммония в систему управления позволяет дополнительно стабилизировать систему и получить дополнительную экономию электроэнергии за счет дальнейшего снижения уставки концентрации растворенного кислорода.

Пример организации системы управления подачей воздуха в аэротенки с обратной связью по датчику растворенного кислорода (DO) и аммония (NH4).

Воздуходувки или компрессора низкого давления широко используются в химической, металлургической, пищевой и добывающей промышленности а также в аэрации сточных вод, производстве строительных материалов и на железной дороге.
Компания «Спецстроймашина» производит воздуходувки серии ВР (воздуходувки роторные), на базе нагнетателей лучших мировых производителей, таких, как компании Tuthill
Vacuum & Blower Systems (США); Dresser Roots (CША, Англия), Aerzener Maschinenfabrik GmbH (Германия). Все используемые нагнетатели имеют сертификат ISO 9001. Воздуходувки серии ВР производства компании «Спецстроймашина» имеют высокий КПД, надежны и безотказны в работе на протяжении длительного срока эксплуатации.

При работе с Заказчиком инженеры нашей компании тщательно и скрупулезно изучают и анализируют полученную техническую информацию и предлагают оборудование высокого качество по оптимальной цене.

Применение качественных импортных нагнетателей с низкими шумовыми характеристиками позволяют использовать воздуходувки серии ВР непосредственно в производственных помещениях. Для дополнительной защиты от воздействия шумового излучения компания «Спецстроймашина» производит и поставляет в комплекте с воздуходувками серии ВР, шумозащитные кожухи двух модификащий ШК ССМ и ШК «Стрибог» ССМ с интегрированным шкафом управления воздуходувкой ШУВ ССМ.

Шумкожух ШК ССМ спроектирован таким образом, чтобы открытие минимального числа панелей позволяло обеспечить наилучшее обслуживание узлов и механизмов воздуходувки.

Конструкция воздуходувок ВР позволяет осуществлять легкий и беспрепятственный доступ к основным узлам, подлежащим периодической замене или обслуживанию: ремням, заливным пробкам нагнетателя, коммутационной коробки электродвигателя, съемной крышки воздушного фильтра и т. д.

Воздуходувки серии ВР оснащены виброопорами. Существует возможность простого и быстрого монтажа виброопор на бетонный фундамент производственного помещения.

Для автоматизации работы оборудования компания Спецстроймашина производит различные шкафы управления воздуходувками ШУВ ЗТ ССМ (звезда-треугольник), ШУВ ПлП ССМ (шкаф управления воздуходувкой с плавным пуском), ШУВ ЧП ССМ (шкаф управления воздуходувкой с частотным приводом) и др. используя для этого комплектующие таких известных мировых производителей как Siemens, Danfos, Mitsubishi и др.

Усилиями конструкторов компании «Спецстроймашина» удалось спроектировать воздуходувки серии ВР, гармонично сочетающие в себе качество, компактность и возможностью установки приводных электродвигателей разных фирм на одну базу.

Массо-габаритные характеристики воздуходувок серии ВР соизмеримы с зарубежными аналогами. При установке воздуходувок серии ВР экономяться значительные производственные площади и повышается удобство технического обслуживания оборудования.

В случае отсутствия у Заказчика помещений для установки оборудования компания «Спецстроймашина» изготавливает и устанавливает воздуходувки в блок контейнеры типа «Север» с различной степенью автоматизации а так же проводит сервисные и пуско-налодочные работы.

Воздуходувки производства компании «Спецстроймашина» проходят строгий контроль качества и обязательную сертификацию, что позволяет нашей продукции конкурировать со многими мировыми производителями компрессоров низкого давления, таких как GE Roots , Vienybe, LUTOS, Robuschi, Kaeser Compressors, Hibon, Atlas Copco, Aerzener.

Air Blowers for Aeration in Wastewater Treatment

Keywords: biological treatment, air blowers, aeration

Biological treatment today is one of the most environment-friendly methods of treatment of industrial and municipal wastewater. Saturation of the treated water with oxygen is a mandatory condition for an efficient aerobic biological treatment process. This is achieved with air blowers designed for compression and delivery of air, and for creation of vacuum.

Описание:

Воздуходувки для аэрации при очистке сточных вод

Биологическая очистка в настоящее время является одним из наиболее экологичных методов водоочистки как промышленных, так и бытовых сточных вод. Для эффективного протекания процесса аэробной биологической очистки обязательным условием является насыщение очищаемых вод кислородом. Для этого используются воздуходувки, предназначенные для сжатия и нагнетания воздуха, а также для создания вакуума.

При выборе оборудования для очистных сооружений воздуходувкам уделяют особое внимание. Расход воздуха, требуемый для очистки сточных вод, зависит от потребности процесса в кислороде, необходимой эффективности удаления загрязняющих веществ, а также от используемой технологии очистки. Необходимое количество подаваемого воздуха при проведении очистки в аэротенках зависит от состава и температуры сточных вод, геометрических характеристик аэротенков, типа используемых аэраторов.

Расчетное рабочее давление, которое должны создавать воздуходувки, следует принимать исходя из глубины расположения аэраторов в аэротенках и потерь напора в воздухоподающей сети и самих аэраторах.

Диапазон требуемой производительности воздуходувки, в зависимости от заданных условий, может значительно отличаться и составлять от нескольких кубических метров воздуха до десятков тысяч. В то же время, независимо от типоразмера, воздуходувки, применяемые для аэрации сточных вод, должны соответствовать следующим требованиям.

1. Аэрация является одним из наиболее энергозатратных процессов. До 70 % энергии на очистных сооружениях расходуется системами аэрации. Соответственно, одним из важнейших требований является высокая энергоэффективность используемых воздуходувок. Согласно требованиям нормативных документов необходимо рассматривать возможность утилизации тепла сжатого воздуха для нужд станции очистки сточных вод. Рекомендуется использовать воздуходувное оборудование, позволяющее осуществлять регулирование расхода подаваемого воздуха. Это связано с суточной и сезонной неравномерностью притока сточных вод, а также с изменением как температуры сточных вод, так и температуры воздуха, поступающей к воздуходувкам. При использовании технологий биологического удаления азота и фосфора рекомендуется предусматривать гибкое либо ступенчатое управление системой подачи воздуха в аэротенки с применением средств автоматизации.

2. Воздуходувки должны оказывать минимальное воздействие на экологию окружающей среды. Класс чистоты сжатого воздуха регламентируется согласно ГОСТ Р ИСО 8573–1–2016 «Сжатый воздух. Часть 1. Загрязнения и классы чистоты», который идентичен международному стандарту ИСО 8573–1:2010* «Сжатый воздух. Часть 1. Загрязнения и классы чистоты» (ISO 8573–1:2010). В настоящее время рекомендуются к использованию безмасляные воздуходувки. Отсутствие масла благотворно влияет на поддержание жизнедеятельности бактерий и микроорганизмов при обработке осадка сточных вод, воздух которых не содержит частиц масла. Особенно неприемлемо содержание воздуха в том случае, если вода после очистки должна быть повторно использована.

3. Воздуходувка должна работать максимально бесшумно, так как повышенный уровень шума негативно влияет на персонал, занимающийся эксплуатацией оборудования очистных сооружений.

4. Воздуходувка должна быть рассчитана на условия эксплуатации, то есть быть устойчивой к коррозии, перепадам температур и воздействию атмосферных осадков.

5. Воздуходувки должны отличаться простотой в эксплуатации.