A pneumatikus levegőztető berendezések tényleges (üzemi) oxigénező kapacitásának mérése

Cégünk már 1998 óta foglalkozik mechanikus levegőztető berendezések fejlesztésével és gyártásával, a biológiai szennyvíztisztítók aktiválóinak keveréséhez és levegőztetéséhez. Az egyik legfontosabb paraméter, amit az ilyen levegőztető rendszereknél figyelemmel kísérnek, az elektromos energia fogyasztás, és az üzemeltetés gazdaságossága, például 10 év alatt.

Ezért, a berendezéseink fejlesztése folyamán, kénytelenek voltunk mérni a tényleges oxigénezés mértékét. Jelenleg rendelkezünk egy olyan speciális mérőberendezéssel, amely képes mérni a tényleges (üzemi) oxigénezés mértékét és hatásfokát, a pneumatikus levegőztető rendszerekben.

A mérés a következőkből áll:

• Üzem közben, a konkrét aktiváló vízszintjére egy speciális harangot engedünk, amely felfogja a medencéből kiáramló levegőt. A medencéből kiáramló levegő kinyomja a harangban lévő levegőt.
• A mérőberendezéssel a folyamatos oxigénkoncentrációt (O2) mérjük, a medencéből a harangon keresztül áramló gázban. Az aktiváló vízszintjén elhelyezett harang megakadályozza, hogy a vízbe az aktiváló feletti levegőrétegből levegő juthasson.
• A mérés egészen addig tart, amíg a folyamatos oxigénkoncentráció nem lesz egyenletes értékű.
• Ezt a mérést az aktiváló felületétől, és a kiáramló levegő intenzitásától függően az aktiváló több pontján is elvégezzük.
• Ajánlott, hogy a mérést olyan feltételek mellett végezzük el, amikor az oldott oxigén az aktiválóban például 2 mg/l értéken stabilizálódott. Ez az oxigénkoncentráció érték egyébként a leggyakrabban javasolt koncentráció a szennyvíztisztító megfelelő és gazdaságos üzemeltetéséhez.
• Ezt követően megmérjük az aktiválóba juttatott teljes levegőmennyiséget. Ez a mérés rendkívül egyszerű. A levegőbevezető csőbe lyukat fúrunk, és abba egy mérőszondát helyezünk el.
• A két érték, tehát az aktiválóba ténylegesen bejuttatott levegőmennyiség, és az aktiváló vízszintje felett mért koncentráció különbözetéből megállapítható az az oxigénmennyiség, ami a szennyvízben marad. És ez az érték adja levegőztető berendezés tényleges üzemi oxigénező kapacitását, az adott oldott oxigénkoncentráció mellett.
• Ezzel a módszerrel valójában az adott körülmények között üzemelő konkrét szennyvíztisztító tényleges oxigén-felhasználását lehet megmérni.
• Árammérővel meg lehet mérni a levegőztető rendszer tényleges teljesítményfelvételét (a finombuborékos rendszereknél). A teljesítményfelvétellel el kell osztani az OC értékét, ami aztán a tényleges oxigénezési értékét adja az adott aktiválónak, amely az adott körülmények között, az adott levegőztető berendezéssel működik.

Megjegyzés:
Cégünk a fenti módon, 2003. október 10-ig, 4 nagy szlovák kommunális szennyvíztisztítóban mérte a tényleges, üzemi OC-t és a finombuborékos levegőztetők oxigénezésének hatásfokát. A mért levegőztető egységek 1,5-től 4 évig voltak üzemben. A levegőztetők gyártói osztrák, finn és cseh cégek voltak. A szennyvíz hőmérséklete 13 °C-tól 18 °C-ig változott. A tengerszint feletti magasság 250 és 500 m között volt. A mérés idején a levegő hőmérséklet 20 °C és 28 °C között változott. A mérések bizonyították, hogy a tényleges, üzemi oxigénezés mértéke egyik helyen sem volt több mint 1,5 kg O2/kWóra.

Tehát:

• Az adott feltételek mellett, a dokumentációk szerint, a tényleges, üzemi oxigénezésnek a finombuborékos levegőztetők esetén kb. 2,0 és 3,0 kg O2/kWóra értéket kellene produkálni. Az általunk mért reális oxigénezés az adott feltételek mellett, a szennyvíztisztító projektdokumentációi szerinti értékek, és a fenti értékek szerint is csak 50 %-t ért elt.
• Ezért a megfelelő oxigénezés eléréséhez az elektromos áramfogyasztás kb. 2-szerese a projektdokumentációkban feltüntetett értékeknek.
• Ilyen esetekben mindenképpen kifizetődik az ilyen levegőztető elemek, vagy az egész rendszerek újra – gazdaságosabbra és hatékonyabbra – cserélése.
• Valószínűleg a tényleges energiafogyasztása a finombuborékos rendszereknek jóval magasabb, mint amit a beszállító és gyártó cégek a dokumentációkban és projektekben feltüntetnek.
  

A fenti mérési módszer előnyei:

• A bemutatott mérési módszer objektív és közvetlen. Képletek, és bonyolult összefüggések, valamint kémiai analízisek nélkül is (amik bizonyos hibákat vinnének a mérésbe) megfelelő eredményt ad.
• A felhasznált mérőeszközök rendkívül pontosak, és a szennyvíztisztító üzemeltetője az egész mérési folyamatot ellenőrizheti – tehát ellenőrizheti az oxigén-koncentrációt, a levegő mennyiségét, és a teljesítményértékeket.
• Az egész mérés, még a nagyobb szennyvíztisztítók esetében is egy nap alatt elvégezhető, és az eredmény azonnal rendelkezésre áll.
• A bemutatott mérési módszer alapján kimutatható a tényleges energiafogyasztás a konkrét szennyvíztisztító esetében, reális működési feltételek mellett. Az idealizált oxigénezési paraméter (oxigénezési kapacitás) a tiszta vízben, valójában olyan érték, amely a beruházónak semmit sem árul el a jövőben – a biológiai iszap tisztítása közben – várható energiafelhasználás mértékéről.
  

A biológia tisztítás hatékonyságának növelése érdekében előnyös lehet az aktiváló rendszert, iszapsűrítéses aktiválással helyettesíteni. A következőkben bemutatásra kerülő aktiválási rendszer iparvédelmi bejelentéssel rendelkezik. Az elv nagyon egyszerű. Az aktiváló levegőztetésének és keverésének egymást követő be- és kikapcsolásával el kell érni az aktiváló iszapkoncentrációjának növekedését, és a változó oxikus és anoxikus feltételek létrehozásával – egy medencében – el kell érni az egyidejű nitrifikációt és denitrifikációt.

Az iszapkoncentráció növelésének folyamata a következő:

• A levegőztetés és a keverés kikapcsolása esetén az iszap azonnal az aktiváló medence fenekére ül le és besűrűsödik. Az oldott oxigén leggyorsabb felhasználására a medence alján kerül sor, és idővel az O2 nélküli folyadékhatár a vízszint felé tolódik el, a szedimentációval és a besűrűsödő iszappal szemben.
• Ott, ahol anoxikus feltételek jönnek létre, megkezdődik a denitrifikáció. Az aktiválási keverék kivételére a vízszint közelében kerül sor, tehát onnan, ahol a keverék koncentrációja a legalacsonyabb. Minél nagyobb a keverés és levegőztetés nélküli időtartam, annál nagyobb az iszapkoncentráció növekedése az eredeti értékhez képest.
• Ezért javaslunk például 1 óra levegőztetést, majd 1 óra sűrítést, keverés és levegőztetés nélkül. Ezért a levegőztető berendezésnek körülbelül 100 %-kal túlméretezettnek kell lennie, és ugyanígy a keverő berendezésnek is nagyobb hatásfokkal kell működnie, mit a folyamatosan üzemelő keverő-berendezéseknél.
• Az iszapkoncentráció további növelése érdekében be lehet vezetni a ciklikus szennyvízszivattyúzást az aktiválóba, és esetleg a ciklikus iszaprecirkulációt az ülepítő tartályból. A levegőztetés és keverés idején az aktiválóba nem kerül szennyvíz, és az iszap sem lesz recirkulálva. A keverés és a levegőztetés kikapcsolása után, egy bizonyos időtartam eltelte után kezdődik meg ismét a szennyvíz bevezetése és az iszap recirkulálása. A szennyvíz bevezetése az ellenkező oldalon kell hogy legyen, mint az aktivált keverék kivétele, hogy ne kerülhessen sor a szennyvíz azonnali ülepítőbe áramlására. Az aktivált keverék áramlása az aktiválási szintről történik.
  Ezzel el lehet érni az aktiváló maximális iszapkoncentrációját. A gyakorlati tapasztalataink alapján ilyen módon az iszapkoncentrációt az eredeti értékről akár 100 %-kal is lehet növelni. Tehát ahol korábban a folyamatos iszapkoncentráció 4 kg/m3 volt, ott elérhető a 8 kg/m3-es iszapkoncentráció is.
  A hátrány viszont az, hogy a szennyvíztisztító befolyásánál egy akkumulációs medencét kell létesíteni, vagy az ülepítő medencét túl kell méretezni. Az ilyen üzemeltetésű aktiválás esetén a legjobb megoldás a mechanikus levegőztető berendezés alkalmazása, amelyet nem gond óránként akár többször is kikapcsolni, és bekapcsolni.
  Egy másik módszer az iszapbesűrítésre az, hogy olyan mechanikus levegőztető berendezést alkalmazunk, a melynek nincs elegendő keverőképessége. A levegőztetésre és keverésre csak a medence felső részében kerül sor, miközben a medence alján az iszap szedimentációja és besűrűsödése folyik. Ez másik, megfelelő méretű és kapacitású keverő berendezés, időközönként és rövid idő alatt, az egész medence tartalmát intenzíven felkeveri. Például 3 óra keverés nélküli üzemelést, 10 perc intenzív keverés követ. A tapasztalataink alapján, a PAMP berendezés alkalmazásával, a 4 méternél mélyebb medencék iszapkoncentrációját az eredeti értékhez képest 30 %-kal lehet növelni.
• Ezzel az iparvédelmi bejelentéssel védett eljárással növelhető az iszapbesűrítés a finombuborékos levegőztetővel működtetett keringtető aktiváló rendszereknél is. Például a levegőztetés folyamatosan be van kapcsolva – a medencének ebben a részében jelentősen megnő az O2 koncentráció. A medencének abban a részében, ahol nincs levegőztetés, és ezért keverés sem, az iszap szedimentációjára és besűrűsödésére kerül sor. A megfelelően túlméretezett keverés csak ciklikusan, az egész medence tartalmának felkeverésére kapcsol be, a nitrifikáció és denitrifikáció hatékonyságának szükséglete szerint.