压缩空气在废水处理中的应用
当你听到“水处理”这个词时，你首先想到的是什么?下水道的水处理吗?当然，这种情况经常发生。市政水处理是经典的水处理，需要曝气、搅拌和连续的流体运动。
本文的目的是看一些非常典型的工业水处理工艺和各种压缩空气和节能项目，这些项目多年来为我们的客户运行良好。压缩空气使用的基本原理类似于城市水处理，这是一个很好的起点。
城市污水处理:
- 用于搅动以保持固体悬浮的压缩空气
- 通常需要压缩空气来为加工细菌提供氧气支持
所需气压取决于:
- 液体/浆深度
- 实际水头压力2.31英尺等于1psig
- 为了估算，我们使用了0.5 psig /英尺的水——水的比重是1.0。比重较高的混合物和泥浆具有较大的压头
免责声明:该数据不打算足够完整，以选择废水空气。它的目的是让读者对每种类型的基本操作参数有一个总体的看法。
工业上使用的鼓风机有很多种(旋转叶片、液环等)，特别是小尺寸的鼓风机。在大多数空气和气体压缩设备中，当条件要求时，更大的、应用良好的中央装置可能是最有效的能源解决方案。每个机会都需要一个具体的评估。
**更大的单位可供选择
**注:使用单级离心鼓风机，输送更高压力的能力随流量增加而增加。产生流量所需的马力随流量和压力的选择而变化。空气“质量流量”单位和驱动功率是空气质量流量或重量的直接函数。
同一类型和级别的压缩空气操作设备，压力越低，每scfm输送体积的能量成本就越低。这通常是正确的，无论压缩空气发电机组的类型，只要压力流量是在给定的单位运行参数。
这看起来有点简单——只需确定工作的最小可接受压力和所需的或当前实际使用的压缩空气流量。然后，选择合适的鼓风机或空压机。在现有的工厂或操作中，这通常是具有挑战性的，因为许多操作人员不知道或不知道这些信息。
在这个领域你可以测量流量和入口压力,但准确地估计可能的最低可用排放压力需要知道解决方案的比重和液体的总高度或泥浆材料(深度)建立“压头”被克服。
与市政污水处理设施不同，这些数据往往不仅不易获得，而且在工业废水环境中可能随时间和应用而变化。
一般压缩空气与某种类型的液体或浆液泵相结合，以适当地处理物料。由于其简单的设计和通用的应用参数，通常这是一个气动双隔膜泵。他们也相对较快地修复和/或改变。电动泵往往甚至没有考虑。
在所有污水处理应用中，压缩空气主要有三种用途:
- 曝气为加工细菌提供氧气支持
- 搅拌以保持固体悬浮，
- 一个连续的，驱动泵来移动物料。
曝气/搅拌的基本方法
当需要曝气供氧时，选择就有些有限了。压缩空气的经济机会有:
- 如果用电动泵代替气动泵，可以节省多少钱?电力代替空气驱动的经济使用的主要限制因素是所需的压头(粘度和深度)和材料组成。
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矶鹞渡AODD微处理器行程优化。礼貌的airvantagepump.com |
- 如果气动双隔膜泵是合适的选择，确定最低的有效进口压力，并添加一个电子行程优化器。这些控制可以减少空气使用40 - 50%，提供相同的吞吐量，同时结合自动启动/停止如果适用。
- 如前所述，确定适当的压力和流量以选择最有效的压缩空气供应。
当氧气含量不需要曝气，而压缩空气(与工艺泵一起)主要用于搅拌时，就有更多的机会以更低的能源成本提供相同的搅拌结果。即使压缩空气动力是非常昂贵的，这些其他行动应该总是仔细地评估具体的情况下的条件，以建立一个准确的操作能源成本。
下面的案例研究涵盖了一些最普遍的机会。
液体喷射流
工作原理:被泵入喷射器喷嘴的液体以高速流出，吸引周围溶液的额外流动通过教育者。这额外的流量(诱导液体)与泵送的溶液混合，使其体积增加五倍。泵送液体的来源(输入)可以是泵或过滤室排出。
- 喷射器的搅动提供了五倍的泵在每个喷嘴的输出。这有效地帮助将所需的搅动水平传递到关键区域。
- 如果经过适当的设计和安装，通常可以在较低的能量输入下提供适当的搅拌。
炼油厂应用液流喷射器代替搅拌空气
例如:碱液生产利用了两个40英尺高、15英尺深的储罐。测量到的空气流量为240 scfm到两个废水储存罐。空气通过三个3/4英寸的管道在三面吹气，以保持固体远离内壁。此外，还配备了一台20马力的泵，持续循环混合液体，使固体颗粒远离底部并保持悬浮状态。
总能量的应用:
240 SCFM在4 SCFM输入HP60-hp
电动泵20点
总能量80马力
(80 x .746 ÷ .90 @ $。06度小时/ 8760小时年)66.3千瓦
估计每年当前的电能成本34847美元/年
实施项目:在水箱壁上的适当位置安装三个喷射器，在底部安装一个双层喷射器。10-hp/ 8kw离心泵(双工)
总电力运行节余(kW)54.3千瓦
估计每年节省的总电能($。06千瓦时/ 8760小时/年)28540美元/年
工程总成本(含安装)20000美元
简单的回报8.4个月
新的喷射器系统根据需要将固体保持在悬浮状态，在清洗和清理之间留出适当的存储时间。
钢处理厂的压滤机在AODD上运行，整个周期为四个小时
过滤器运行周期为4小时。30分钟的最后一次压机在每个周期结束时需要150 '的压头。在最后一次加压前，压头为30至40英尺，每次3.5小时。
诸如此类的效率措施在压缩空气挑战®基础和高级管理研讨会。
该项目是安装一个2马力电机驱动的离心泵，以操作压力机的前3.5小时的4小时循环。生产过程是一天24小时，一周7天，一年365天，混合功率$。10千瓦时
目前的空气流量为2 " AODD80年scfm
在估计输入功率(20 hp x .746 ÷ .90)下，80 SCFM在90 psig下16.6千瓦
估计每年的电能成本(16.6 kW x $)。10 kWh x 8760)14542美元/年
修改操作
16.6 kW (x 1,095小时(12% 8760)x $。10千瓦时1817 .70美元/年
1.7 kW(2马力电机)x 7,665小时/年x $。10千瓦时1303 .05美元/年
估计全年运行空气总量3120美元/年
总储蓄11421美元/年
项目总成本5000美元
简单的回报5.3个月
氯气厂:两个40英尺高的废水最后阶段抛光池，然后释放到地下水(流体深度30英尺)
目前的使用测量220 scfm在90 psig压缩空气调节到15 psig，以供应搅拌以保持清晰度。空气被输送到每个水箱的底部，然后通过水冒出来。
目前估计生产220 scfm @ 4cfm /输入55马力的电力
目前估计的电力x .746 ÷ 9045.6千瓦
运营成本(8760小时@ $。10千瓦时)39945美元/年
考虑的第一种替代技术是利用“液体流喷射器”。然而，处理这个又高又宽的坦克的动力是75马力(62千瓦)，这显然不是一个计算节省，所以这个想法被放弃了。供应低压空气在16 psig与单级螺旋叶鼓风机是下一步探索。
螺旋叶鼓风机使用25马力电机22 bhp功率(22 x .746 ÷ 90)或18.2输入kW，在15 psig下可输出239 scfm。据此，每年的主要能源成本估计为15,944美元/年(18.2 x美元)。10/kWh x 8,760小时)或每年节省24,000美元的电力能源。新鼓风机组件和管道的安装成本为14,000美元(根据组件的不同，最高可达28,000美元)。以及7到12个月的预期回报。
最后一个案例研究案例是在一个钢铁厂废水处理区，石灰石泥浆槽在一个12英尺高、8英尺直径的槽中使用30马力的连续Moyno空腔泵进行搅拌。石灰必须有效地保持悬浮状态，以避免与泵入口附近的固体堆积形成通道，从而阻碍有效搅拌。固体堵塞了再循环体积，加速了结垢系数，显著增加了昂贵的清洗次数。这可能是一个严重的环境和时间问题，清理，并在所有的可能性也影响生产。
目标是保持固体和悬浮直到定期的计划维护时间。目前，当维修人员有时间时，可以根据需要调整液箱的液位，以避免过早结垢。在目前的人力状况下，这种情况不仅麻烦，而且可能导致计划外的大量停机时间。
在清除槽内固体颗粒并重新设置以避免再次发生后，在槽底侧打开一条3/4英寸、入口压力为90psig的空气管道。测量的流量是80 scfm，它确实起作用了。
总泵功率(30 hp [x .746 ÷ 90])24.9千瓦
总空气流量80 scfm (80 ÷ 4秒/输入hp = 20-hp x .746 + .9)16.6千瓦
估计总用电量(8760运行小时/年@ 0.10美元/千瓦时)41.5千瓦
目前估计的总电力运行能量成本36354美元/年
一个机械搅拌辅助与桨叶被添加，以取代1“空气线(见上一页图纸)。这种装置由一台2马力(2马力x .746 ÷ .85)或1.75千瓦的电动机驱动。事实证明，这是非常成功的。
新配置电气运行能量:
30马力螺杆泵24.9千瓦
机械叶片泵1.75千瓦
总电力运行能量26.65千瓦
电力运营年度总能源成本23345美元/年
节约总电能13009美元/年
项目成本2540美元
简单的回报2.3个月
总结
如果废水处理过程需要空气，单靠搅拌是不够的，那么确实有两种选择——鼓风机空气或空压机空气。正确的选择将对能源成本产生非常积极的影响，如果应用和维护得当，应该会提高生产率。
在这种情况下，第二个机会是选择泵-电动或气动。无论是否有流量增强器(如喷射器)，如果是空气操作，都应该考虑在AODD泵上使用微处理器冲程优化控制。
如果只需要搅拌，它通常是保持固体悬浮，然后有一系列的选择来更换或减少压缩空气的使用，包括诸如螺旋桨、桨等机械装置。
当你看着你的废水系统时，让你的想象成为你的向导。正如他们所说，“跳出框框思考”。
欲了解更多信息，请联系美国空军Hank Van Ormer，电话:740-862-4112，电邮:hank@airpowerusainc.com，www.airpowerusainc.com
提供的表格数据和数字:
喷涂系统有限公司www.spray.com)，大陆鼓风机-纽约(continentalblower.com)、deararing空压机- OH (dearingcomp.com)， Elmo Rietschle/Gardner Denver - IL (gd-elmorietschle.com)， Monyo公司——OH (Monyo.com)， Serfilco Ltd， -IL (Serfilco.com）
2011年9月
