• bullet
  • Rejestracja
  • bullet
Artykuły: Napowiet...

Nawigacja

Napowietrzanie tlenem zanieczyszczonych zbiornikw wodnych



Napowietrzanie tlenem zanieczyszczonych zbiornikw wodnych




NAPOWIETRZANIE TLENEM ZANIECZYSZCZONYCH ZBIORNIKOW WODNYCH





Mimo, że na ziemi mamy dużo wody, jej dystrybucja nie jest rwnomierna. Często ludzie toczą prawdziwe bitwy, aby pozyskać to bezcenne dobro. Problemy wody na świecie łączą się w dużej mierze z warunkami geograficznymi występującymi na danym terenie. Ludzie wydostają wodę z głębi ziemi, budują zbiorniki retencyjne, żeby zgromadzić odpowiednie zasoby, budują kanały, odwracają biegi rzek, aby doprowadzić wodę do miejsc, gdzie jej najbardziej brakuje. Oprcz walki o dostęp do wody, zauważa się rwnież bitwy przeciwko wodzie. Od wiekw ludzie z jednej strony walczą o dostęp do wody, a z drugiej – bronią się przed powodziami.



Nadmierny pobr wody w okresach niżwek przynosi środowisku niepowetowane szkody. Aby dostarczyć bieżącą wodę do ciągle rozrastających się miast, retencjonować pod potrzeby rolnictwa i rekreacji, należy wdrażać nowe technologie oczyszczania wd zanieczyszczonych w akwenach wodnych (ściekw).

Napowietrzanie wd zanieczyszczonych znajdujących się w zbiornikach otwartych (akwenach wodnych, oczyszczalniach ściekw) stanowi niezmiernie istotny proces. Siłą napędową pobory tlenu przez zanieczyszczoną wodę jest deficyt tlenowy tj. rżnica pomiędzy zawartością tlenu w stanie nasycenia a obecną zawartością tlenu. Zawartość tlenu w stanie nasycenia zależy od temperatury, ciśnienia cząstkowego tlenu nad roztworem i od substancji rozpuszczalnych w wodzie. Polepszenie kinetyki napowietrzania może nastąpić przez wprowadzenie ulepszonych urządzeń napowietrzających bądź zwiększenie stężenia tlenu w stanie gazowym. Regularne rozpuszczanie tlenu zapobiega wytwarzaniu siarkowodoru. Napowietrzanie sprowadza się do czysto chemicznego procesu utleniania.

Istnieją 3 dominujące sposoby napowietrzania wd:

1. Podpowierzchniowe rozpraszanie pęcherzykw powietrza za pośrednictwem porowatego materiału filtracyjnego z użyciem dmuchaw napowietrzających

2. napowietrzanie strumieniowe za pomocą pomp strumieniowych oraz zwężek typu Venturiego

3. aeratory powierzchniowe, używające obracających się łopatek lub szczotek na linii stylu wody i powietrza

Dziś liczne instalacje biologiczne z powodzeniem używają tlenu dodatkowego (zbiornikiem z ciekłym tlenem) z generatorami opartymi na adsorpcji zmiennociśnieniowej (PSA – pressure swing adsorption) zmienno prżniowej (VSA – vacuum swing adsorption) oraz kriogenicznych instalacji do separacji składnikw powietrza (ASU – air separation units).

Jednym z najlepszych sposobw napowietrzania atmosferycznego zachowując minimalne koszty, ktre może być wykorzystywane w zarwno w mniejszych oczyszczalniach komunalnych jak i przemysłowych jest urządzenie nowej technologii adsorpcji zmiennoprżniowej, opartej na pojedynczym złożu filtracyjnym z oszczędnymi urządzeniami mieszającymi (jednoczesne mieszanie wody i rozpuszczanie tlenu).





Adsorpcja zmiennoprżniowa (VSA)



Podstawowym składnikiem technologii VSA są stałe cząstki granulatu glinki o nazwie zeolit, nazywane rwnież sitem cząsteczkowym. Rżne typy granulatu charakteryzują się istotną cechą: pochłaniają jeden lub kilka wybranych gazw.

W przypadku technologii VSA stosowana postać zeolitu pochłania (adsorbuje) wyłącznie azot z powietrza dostarczanego do instalacji napowietrzającej (im wyższe ciśnienie tym więcej azotu ulega absorpcji).

W odrżnieniu od konwencjonalnych systemw opartych na technologii VSA wyposażonych w dwa, a niekiedy nawet trzy złoża zeolitowe, system S3 VSA firmy Air Products (rys.1) ma jedno złoże filtracyjne, pojedynczą dmuchawę oraz jeden zawr automatyczny.

Dmuchawa napowietrzająca (1) wdmuchuje strumień powietrza do instalacji poprzez moduł filtra/tłumika (2) oraz zawr czterodrogowy (3). Po przejściu przez promiennik chłodzący (niewidoczny na rysunku) powietrze zostaje przekierowane przez zawr zbiornika ze złożem (4). Powietrze wpływające do złoża w zbiorniku nieznacznie podnosi jego ciśnienie. Azot ulega adsorpcji, pozostawiając powietrze bogate w tlen., ktre następnie trafia do zbiornika buforowego (5). Po upływie zaprogramowanego czasu, zawr czterodrogowy (3) zaczyna się otwierać tak, że dotychczasowa dmuchawa (1) działa teraz jak pompa prżniowa, odsysając gaz ze złoża. W następstwie odessania w zbiorniku ze złożem powstaje prżnia, ktra powoduje, że większość azotu ulega adsorpcji z sita cząsteczkowego. W momencie osiągnięcia wystarczającej prżni zawr kontaktowy CV1 (6) otwiera się umożliwiając wpłynięcie strumieniowi tlenu ze zbiornika buforowego (5) z powrotem do złoża, w celu wypłukania pozostałości azotu. Następnie złoże ulega regeneracji, a cały cykl powtarza się od początku.



Adsorpcja zmiennociśnieniowa PSA



Najpopularniejsze obecnie systemem jest adsorpcja zmiennociśnieniowa PSA (rys.2). Zasady działania tej technologii nie rżnią się zasadniczo od wyżek opisanej. ]

Złoże zeolitowe rwnież podlega wahaniom ciśnienia, tj. pomiędzy wartościami wysokimi (zwykle około 8 bar) a ciśnieniem atmosferycznym. W większości przypadkw w technologii PSA stosuje się dwa złoża zeolitowe.

Działanie systemu rozpoczyna się w momencie zwiększenia ciśnienia jednego ze złż w wyniku przepuszczenia przez nie strumienia powietrza pod ciśnieniem (azot ulega pochłonięciu, zaś czysty tlen zostaje wpompowany do zbiornika buforowego). W chwili nasycenia pierwszego złoża, strumień sprężonego powietrza zostaje skierowany na drugi pokład zeolitu. W międzyczasie pierwsze złoże zostaje odpowietrzone do atmosfery, w następstwie czego obniża się ciśnienie, a co za tym idzie – wystąpi desorpcja i uwolnienie bogatego w azot gazu wtrnego. Technologia PSA wymaga ciągłego dostarczania strumienia czystego sprężonego powietrza., a w skutek tego występuje wysoki pobr energii. To wysokie zapotrzebowanie na energię wynika z faktu, że tlen zostaje odzyskany z powietrza wlotowego i zamieniony na strumień gazu napowietrzającego.

W przypadku gdy ciśnienie powietrza dopływającego wynosi 8 bar przed jego zużyciem, strata energii będzie dużo większa niż w przypadku powietrza o ciśnieniu 0,5 bar. Stąd dużo niższe zużycie energii w przypadku systemw VSA w porwnaniu z PSA.

Jeżeli istnieje konieczność zastosowania tlenu napowietrzającego o wyższym ciśnieniu, można z powodzeniem skorzystać z niewielkich sprężarek, ktre doskonale nadają się do obsługi z systemami typu VSA, wyposażonych w kilka złż zeolitowych jedynie w przypadku, gdy zapotrzebowanie na tlen przekracza 20 ton dziennie.





Tlen i aeratory



Mieszalniki i aeratory dostępne na rynku zostały zaprojektowane z przeznaczeniem do korzystania z powietrza atmosferycznego. Można tych urządzeń z powodzeniem używać, dostarczając do nich tlen z miejscowego generatora typu VSA. Konstrukcja takich urządzeń jest zwykle oparta na pompach odśrodkowych lub mieszalnikach śmigłowych.

Przy korzystaniu z tlenu ilość gazu, ktra trafia do zbiornika ściekowego zmniejsza się około 30-krotnie. Znaczącym parametrem związanym z napowietrzaniem jest stopień rozproszenia wpompowanego gazu, niezależnie od tego czy pojawia się on w postaci pęcherzykw powietrza czy strumienia o wysokiej zawartości tlenu. Firma Air Products stosuje zmodyfikowaną wersję mieszalnika śmigłowego. (rys.3).

Urządzenie to działa na zasadzie pola niskiego ciśnienia, zlokalizowanego za śmigłem (1), w wyniku przepływu wody ponad zamkniętą czaszą. Dysza gazowa (3) połączona ze źrdłem tlenu za pomocą elastycznego przewodu rurowego (2) umieszczona jest w polu niskiego ciśnienia. Mieszalnik napowietrzający powoduje powstanie strugi wodnej poruszającej się z dużą prędkością, ktra wypycha tlen (zarwno rozpuszczony jak i będący w trakcie rozpuszczenia) do zbiornika wodnego.



Ilość przesyłanego tlenu



Maksymalna osiągalna wydajność dla instalacji o 85-proc. Efektywności przesyłania tlenu mierzona na podstawie ilości rozpuszczonego tlenu w zbiorniku z osadem aktywnym zawiera się w przedziale 0,8-1,1 kg/kWh. Na bazie tego wyniku można powiedzieć, że dolną granicę wydajności osiągają konwencjonalne technologie napowietrzania, oparte na napowietrzaniu drobnopęcherzykowym.

W odniesieniu do systemw opartych na powietrzu używa się wspłczynnika pomiaru standardowych ilości przesyłanego tlenu (SOTR – standard oxygen transfer rate) tzn. wspłczynnika podającego wydajność przesyłową tlenu w czystej wodzie w temperaturze 200C poczynając od zera.

Standardowe rwnanie służące do otrzymania poprawnych wartości w odniesieniu do wd zanieczyszczonych. (rys.4)



Względy ekonomiczne i bezpieczeństwa



Systemy typu VSA cechuje znaczne bezpieczeństwo w porwnaniu z generatorami ciekłego tlenu czy innymi systemami produkcji tlenu na miejscu. Systemy oparte na tlenie ciekłym wymagają przestrzegania szczeglnych przepisw bezpieczeństwa. Dodatkowo zbiorniki te muszą zostać umieszczone na betonowym fundamencie z zachowaniem swobodnego dostępu do tlenu z cysterny dostawcy. Tlen ciekły choć sam w sobie niepalny, znacznie wspomaga jednak zapłon innych materiałw.

Względy bezpieczeństwa dotyczące generatorw typu VSA znacznie rżnią się od opisanych wcześniej. Urządzenie to oddziela tlen z powietrza w miarę potrzebom a przechowywana ilość tlenu gazowego pozostaje względnie niewielka. Ze względu na wymg obniżenia poziomu hałasu dmuchawy należy umieścić w specjalnie izolowanej obudowie. Generatory typy VSA nie wymagają tak ostrożnego wyboru lokalizacji jak inne urządzenia.

Zastosowanie generatorw typu S3 VSA umożliwia uzyskania zadowalających wynikw w dziedzinie oczyszczania ściekw oraz napowietrzania fazy wodnej przy jednoczesnym obniżeniu kosztw eksploatacyjnych. Najlepsze modele generatorw VSA wyposażone w kilka złż zeolitowych są zdolne wyprodukować 3,5 kg tlenu/kWh. W strumieniu gazu zwykle o czystości 90 %. Natomiast wydajność mikrogeneratorw VSA zwykle wynosi od 1,1 do 1,8 kg tlenu.kWh (od 263 do 4500 kg tlenu dziennie).



MARCIN SZYPA






Przykadowe prace

Kamienie milowe w rozwoju technologi informacyjnej od epoki kamienia łupanego po dzień dzisiejszy

Kamienie milowe w rozwoju technologi informacyjnej od epoki kamienia łupanego po dzień dzisiejszy SPIS TREŚCI…………………………………………………2 1.) Na początku…………………...

Elektryczność w domu

Elektryczność w domu Elektryczność w domu Energia elektryczna ma w domu wiele zastosowań - zasila lampy, telewizor, kuchenki, magnetowid i wiele innych urządzeń. Elektryczność trafia w domach do dwch rodzajw obwodw - oświetleniowego i gniazd w ścianach. Urząd...

Budowa i znaczenie bakterii

Budowa i znaczenie bakterii Bakterie są wszechobecne. Zasiedlają środowiska najrozmaitszych typw od najwyższych szczytw grskich po oceaniczne głębiny. Oczywiście każde środowisko jest zasiedlone przez jemu właściwe formy bakterii. Liczne bakterie przystosowane są do ...

W ludziach więcej rzeczy zasługuje na podziw, niż na pogardę w oparciu o literaturę wojny i okupacji.

W ludziach więcej rzeczy zasługuje na podziw, niż na pogardę w oparciu o literaturę wojny i okupacji. W ludziach więcej rzeczy zasługuje na podziw, niż na pogardę. Wykaż słuszność stwierdzenia na podstawie poznanej literatury wojny i okupacji. W swoich rozwa...

Tren VIII

Tren VIII W trenie tym podmiot liryczny, ojciec zrozpaczony po stracie crki, zwraca się do niej w swym monologu. Mwi jej jak widoczne jest jej zniknięcie . Stosuje przy tym kontrast: w pierwszej części ukazuje dom przepełniony jej osobą, a w drugiej obraz pustości i szrości jaka nasta&#...

Spr o zamek w "Panu Tadeuszu".

Spr o zamek w "Panu Tadeuszu". Zamek był własnością Stolnika Horeszki. Po jego śmierci w 1792 roku budowla została trochę zapomniana. Interesował się nim sędzia oraz klucznik Gerwazy, ktry dzień w dzień zamykał i otwierał drzwi zamku. Po pewnym czasie zamkie...

Podstawy prawa karnego

Podstawy prawa karnego PRAWO KARNE Źrdła prawa karnego: 1) Kodeks karny z 6 kwietnia 1997 r. Składa się z 3 części: oglnej, szczegłowej, wojskowej. Oglna: podstawowe zagadnienia prawa karnego np.: zasady odpowiedzialności karnej, formy popełnienia przestęp...

Protisty

Protisty Protisty - jedno z pięciu wyrżnianych obecnie krlestw organizmw żywych, obejmujące te eukarionty, ktre pozostały po wyłączeniu organizmw zaliczonych do zwierząt, roślin i grzybw. Nie istnieje żadna zaawansowana ewolucyjnie cecha, ktra wyrżniałaby protis...

Zobacz wszystkie

Nawigacja

Tagi

studia szkoa streszczenie notatka ciga referat wypracowanie biografia opis praca dyplomowa opracowania test liceum matura ksika

Prawa

Do g?ry