L'aggiornamento del diffusore a disco a bolle fini riduce l'energia di aerazione del 48% a 120.000 m³/d WWTP

Come un impianto di depurazione municipale da 120.000 m³/giorno riduce l'energia di aerazione del 48% con i diffusori a dischi a bolle fini

Un-impianto municipale di trattamento delle acque reflue (WWTP) su larga scala nell'Asia orientale con una capacità di progettazione totale di120,000 m³/dopera attraverso quattro fasi di costruzione sequenziali. L'impianto serve un bacino urbano denso ed è soggetto agli standard di scarico degli effluenti di Classe I-A per l'ammoniaca-azoto.

Due fasi - Fase I (50.000 m³/giorno) e Fase IV (20.000 m³/giorno) - erano in funzionamento continuo da molti anni senza sostituzione del sistema di aerazione. Man mano che i diffusori originali si deterioravano, il team operativo della struttura ha osservato un aumento del consumo di energia, una distribuzione instabile dell'ossigeno disciolto (DO) e un aumento degli oneri di manutenzione. Di fronte a un chiaro divario in termini di prestazioni e conformità, la direzione dell'impianto ha incaricato Aquasust di progettare ed eseguire un aggiornamento completo del sistema di aerazione in entrambe le fasi contemporaneamente.

2.1 Fase I: Intasamento del Diffusore del Tubo e Decadimento Strutturale

I serbatoi di reazione biologica della Fase I erano originariamente dotati di2.248 unità diffusori tubolarifunzionante con una portata d'aria nominale di 8 Nm³/h per unità. Dopo anni di servizio, il sistema ha mostrato segni caratteristici di affaticamento della membrana in fase avanzata-:

Blocco dei pori della membrana
- L'incrostazione dei micro{{1}pori da parte del biofilm e delle incrostazioni inorganiche ha causato la coalescenza delle bolle, spostando il sistema dalla modalità a bolle-fine a quella a bolle-grossolane e riducendo drasticamente l'efficienza di trasferimento dell'ossigeno (OTE).

Invecchiamento strutturale
- La rottura della membrana EPDM e la corrosione dei raccordi hanno creato canali d'aria, generando pennacchi di bolle di grande-diametro con una superficie-di contatto minima.

Spreco energetico
- i soffiatori funzionavano a una pressione di scarico elevata (76 kPa contro un limite di progettazione di 81 kPa), consumando quasi 0,146 kWh per metro cubo di acque reflue trattate - quasi al limite della capacità.

Zone morte e sedimentazione dei fanghi
- con un flusso d'aria insufficiente e distribuito in modo non uniforme, si sono formate sacche quiescenti sotto i sistemi di tubi, causando l'accumulo di fanghi e creando micro-ambienti anaerobici localizzati.

Quando il flusso d'aria del singolo diffusore scende al di sotto della soglia di progettazione, le conseguenze si propagano all'intero bioprocesso:

2.2 Fase IV: Guasto del diffusore del disco invecchiato

La Fase IV era originariamente dotata3.722 diffusori a disco dello stesso formato da 270 mm ma di una generazione di prodotto precedente. Dopo che la durata di servizio prevista dal produttore è stata sostanzialmente superata, l'integrità della membrana è crollata. Le crepe da stress si sono propagate su più unità contemporaneamente, rendendo il tappetino del diffusore funzionalmente equivalente a un sistema di tubi-aperto. La pressione di scarico del ventilatore si è stabilizzata a 57,3 kPa (soffitto di progetto: 61 kPa) - funzionando con un margine di sicurezza minimo e producendo un'aerazione a bolle grossolane- con un costo energetico crescente.

3.1 Logica di selezione del diffusore

  Efficienza comprovata di trasferimento dell'ossigeno:
Nell'intervallo di flusso d'aria di progettazione di 2,0–6,0 Nm³/h per unità, il formato Φ270 raggiunge un'efficienza di trasferimento dell'ossigeno standard (SOTE) maggiore o uguale al 30% in acqua pulita, corrispondente a un'efficienza di aerazione teorica maggiore o uguale a 4,5 kgO₂/kWh.

  Copertura ottimale dell'area di servizio:
La specifica dell'area di servizio di 0,4–0,8 m²/unità si allinea con la geometria del pavimento del serbatoio sia per la Fase I che per la Fase IV, consentendo una copertura densa ma non-sovrapposta.

 Pressione del sistema ridotta:
A una capacità di trattamento equivalente, il formato del disco Φ270 funziona con una perdita di resistenza all'aria sostanzialmente inferiore (inferiore o uguale a 3,5 kPa) rispetto al vecchio array di diffusori a tubi, riducendo direttamente la pressione operativa del ventilatore ed estendendo la vita meccanica del ventilatore.

3.2 Verifica della progettazione idraulica e di aerazione

Fase I
 Superficie effettiva di aerazione: ~3.800 m²
 Totale diffusori installati: 7.532 unità
  Area di servizio risultante: 0,50 m²/unità (entro 0,4–0,8 m² ottimali in termini di progettazione)
  Configurazione ventilatore: due attivi + uno in standby, portata d'aria nominale 150 m³/min
 Flusso d'aria dell'unità alle condizioni di progettazione: 2,39 Nm³/h/unità (entro la finestra operativa di 2,0–6,0 Nm³/h)

Fase IV
 Superficie effettiva di aerazione: ~1.665 m²
  Totale diffusori installati: 3.076 unità
 Area di servizio risultante: 0,547 m²/unità (entro il livello ottimale di progettazione)
 Configurazione ventilatore: due attivi + uno in standby, portata d'aria nominale 60 m³/min
 Flusso d'aria dell'unità alle condizioni di progettazione: 2,34 Nm³/h/unità (entro la finestra operativa)
Entrambe le fasi operano nella fascia medio-bassa-dell'intervallo 2,0–6,0 Nm³/h, garantendo la generazione di micro-bolle, una copertura completa del pavimento e un margine confortevole al di sotto della soglia superiore del flusso d'aria che causa la distorsione della membrana.

Soluzione e ambito della fornitura

 

Aquasust ha fornito e installato un pacchetto completo di aggiornamento dell'aerazione in entrambe le fasi di trattamento. L'ambito copriva non solo gli elementi diffusori ma anche l'intera infrastruttura ausiliaria necessaria per il funzionamento a lungo-termine e con-bassa manutenzione.

4.1 Diffusore a disco a bolle fini EPDM Φ270 mm - Specifiche tecniche

4.2 Riepilogo quantità diffusori

4.3 Attrezzature ausiliarie

 Silenziatori di spurgo dell'aria (sfiato/spurgo del gas) per la protezione del ventilatore durante la manutenzione
 Valvole di scarico in UPVC nei punti bassi del serbatoio per facilitare la futura disidratazione e l'ispezione del diffusore
 Dodici (12) gruppi di lavaggio con acido-della membrana in acciaio inossidabile 304-(Fase IV) per la pulizia della membrana EPDM in-situ senza drenaggio del serbatoio pieno

 

01

 

Drenaggio e ispezione del serbatoio

Ciascun serbatoio di reazione biologica è stato messo offline a rotazione, i fanghi sono stati trasferiti in serbatoi attivi adiacenti e il serbatoio è stato drenato. Gli ingegneri del sito Aquasust hanno condotto un'indagine completa sulle condizioni delle tubazioni laterali esistenti, dei collettori di aerazione principali e dei punti di ancoraggio prima dell'inizio di qualsiasi demolizione.

 

02

 

Rimozione del sistema legacy

Tutte le unità diffusori, le selle e i raccordi di collegamento esistenti sono stati sistematicamente rimossi. Laddove le parti laterali del diffusore del tubo non erano più utilizzabili, è stata sostituita anche la rete di tubi. I detriti sono stati rimossi e il fondo del serbatoio è stato preparato secondo il dato di installazione specificato per la nuova griglia del diffusore a disco.

 

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Installazione del diffusore a disco Aquasust Φ270

I nuovi diffusori a disco in EPDM sono stati installati nello schema a griglia ingegnerizzato in base al progetto idraulico, con la coppia di ciascuna unità-impostata per impedire il bypass dell'aria sulla sella di connessione. Le tubazioni laterali, i collettori principali, le valvole di drenaggio e i gruppi di spurgo sono stati quindi messi in servizio e testati la pressione-prima del riempimento del serbatoio.

 

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Messa in servizio graduale e verifica DO

I serbatoi sono stati riempiti, i ventilatori sono stati avviati a carico ridotto e le letture DO sono state effettuate in più punti sulla griglia del serbatoio durante il periodo iniziale di accelerazione- di 24 ore. Il flusso d'aria è stato progressivamente aumentato fino al-punto operativo. I dati di processo hanno confermato una distribuzione uniforme del DO e una nitrificazione stabile all'interno della normale finestra di riscaldamento.

Durata totale sul-sito:Fase IV - 16 giorni; Fase I - 41 giorni (che riflette un numero maggiore di serbatoi e un volume del diffusore maggiore).

Risultati verificati

I dati sulle prestazioni sono stati registrati e confrontati su base simile-per-(stesso trimestre di calendario, anno-su-anno), eliminando dall'analisi la temperatura stagionale e la variabilità del carico influente.

6.1 Confronto delle prestazioni consolidate

6.2 Riduzione Energetica - Il Driver Principale

Il passaggio della Fase I da due soffianti attive a una - con una produttività quasi doppia - è la dimostrazione più chiara del miglioramento dell'efficienza. Il rimborso semplice stimato dell'investimento di capitale è previsto in circa 18 mesi sulla base del solo risparmio energetico operativo.

6.3 Riduzione della pressione del ventilatore - Margine di sicurezza tecnica

La diminuzione della pressione di scarico del ventilatore non è solo un risparmio energetico; ha valore strutturale e di affidabilità:

Fase I: la pressione è scesa da 76 kPa a 62 kPa rispetto a un soffitto di progetto di 81 kPa. Lo spazio operativo-al-soffitto si è ampliato da 5 kPa a 19 kPa - quasi quadruplicando il margine operativo sicuro.
Fase IV: la pressione è scesa da 57,3 kPa a 51,6 kPa contro un limite massimo di 61 kPa. L'altezza libera è più che raddoppiata.

Una pressione operativa inferiore significa una riduzione dello stress termico e meccanico su cuscinetti, giranti e motori dei ventilatori, prolungando la durata operativa delle apparecchiature e riducendo la probabilità di attivazione della valvola di sicurezza, perdite dai giunti dei tubi e arresti non pianificati.

6.4 Ammoniaca-Rimozione dell'azoto - Conformità e intensificazione del trattamento

Nonostante il trattamento di un volume giornaliero maggiore, entrambe le fasi hanno mantenuto l'NH₃-N dell'effluente ben al di sotto delle soglie di Classe I-A. Ancora più significativo, la massa totale di ammoniaca rimossa ogni mese è più che raddoppiata:

Fase I: da 30,5 a 64,8 tonnellate/mese (+112%)
Fase IV: da 14,4 a 29,3 tonnellate/mese (+103%)
Questo risultato riflette la migliore distribuzione del DO che consente una nitrificazione completa e stabile sull'intero volume del serbatoio - una conseguenza diretta della copertura uniforme di bolle fini-fornita dalla griglia del diffusore a disco Aquasust Φ270.

Perché Aquasust

 

 

Aquasust è specializzata nella progettazione, produzione e implementazione in sito di sistemi di aerazione a bolle fini per il trattamento delle acque reflue municipali e industriali. Questo progetto dimostra la piena-capacità dello stack che distingue Aquasust da un fornitore di soli diffusori-:

1

Progetta-crea la consegna

Dalla modellazione idraulica e ottimizzazione del layout del diffusore alla-gestione dell'installazione in loco e alla messa in servizio del processo

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Specifica supportata dalle prestazioni-

Ogni diffusore a disco Aquasust Φ270 EPDM è prodotto con un'efficienza SOTE maggiore o uguale a 30% e un'efficienza maggiore o uguale a 4,5 kgO₂/kWh, verificabile in modo indipendente rispetto ai protocolli di test GB/T 17393

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Integrazione accessoria

I gruppi di spurgo dell'aria, le valvole di scarico e i sistemi di lavaggio con acido-vengono forniti come pacchetto coordinato, senza ripensamenti

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Risultati comprovati sul campo

Documented post-retrofit energy reduction of 42–49%, ammonia removal improvement of >100% e riduzione della pressione della ventola fino al 18% in un reale ambiente operativo municipale

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Contatta il team di ingegneri Aquasust con le dimensioni del serbatoio, il flusso di progetto e le specifiche del ventilatore esistente. Prepareremo gratuitamente il layout preliminare del diffusore, il calcolo dell'area di servizio-e una stima del risparmio energetico previsto.

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