Bolha fina vs. aeração grossa de bolhas no tratamento municipal de águas residuais

Aeração é o processo mais intensivo em energia no tratamento municipal de águas residuais, geralmente representeo 45-60% do consumo total de energia de uma planta .

Uma comparação técnica entre bolha fina and bolha grossa Os sistemas de aeração revelam diferenças significativas em sua eficiência e custos operacionais, impulsionados principalmente pela física fundamental da transferência de gás.

Eficiência de transferência de oxigênio (OTE)

Eficiência de transferência de oxigênio (OTE) é uma medida de quão efetivamente um sistema de aeração transfere oxigênio do ar para as águas residuais. O princípio do núcleo é que uma área de superfície de bolha maior e um tempo de contato mais longo com o líquido resultam em maior transferência de oxigênio.

*Difusores de bolhas finas: Esses difusores produzem pequenas bolhas, tipicamente de 1 a 3 mm de diâmetro. Um dado volume de ar, quando dividido em inúmeras pequenas bolhas, possui uma área de superfície cumulativa significativamente maior do que o mesmo volume em algumas bolhas grandes. Além disso, as bolhas menores aumentam mais lentamente, aumentando seu tempo de contato com a água. Como resultado, os sistemas finos de bolhas têm um alto ote, muitas vezes variando de 20% a mais de 40% .

*Difusores grossos de bolhas: Eles produzem bolhas maiores, geralmente com mais de 6 mm de diâmetro. As bolhas maiores aumentam rapidamente para a superfície, resultando em um tempo de contato muito mais curto e em uma área de superfície total menor para a transferência de oxigênio. Consequentemente, o ote deles é significativamente menor, normalmente menos de 10% .

Eficiência de aeração padrão (SAE)

Eficiência de aeração padrão (SAE) é uma métrica mais abrangente que quantifica a quantidade de oxigênio transferida por unidade de energia consumida. Ele mede a eficiência geral do sistema, considerando o OTE e a energia necessária para operar os sopradores. É frequentemente expresso em libras ou quilogramas de oxigênio por hora de potência (lb o2 /hp-hr).

*Sistemas de bolhas finas: Devido à sua OTE superior, os sistemas de bolhas finas exigem muito menos ar comprimido dos sopradores para atingir o mesmo nível de oxigênio dissolvido (DO). Isso se traduz diretamente em menor consumo de energia. Seus valores SAE normalmente variam de 4,0 a 7,0 lb o2/hp-hr ou superior

*Sistemas grossos de bolhas: Devido ao seu baixo ote, os sistemas de bolhas grossos precisam de um maior volume de ar e sopradores mais poderosos para atender à demanda de oxigênio. O SAE deles é, portanto, muito menor, normalmente variando de 1,5 a 3,0 lb o2/hp-hr .

Pontas:

Projeto e variabilidade do sistema: os valores de OTE e SAE declarados são apenas intervalos gerais. O desempenho real depende fortemente de parâmetros de projeto específicos, como a profundidade da bacia, temperatura da água, ponto de ajuste de oxigênio dissolvido e o tipo de membrana do difusor utilizada. O desempenho de um sistema de bolhas grossas bem projetadas às vezes pode se sobrepor ao de um sistema de bolhas finas mal projetadas.

Em algumas aplicações, uma combinação de ambos os sistemas pode ser usada - finas bolhas para transferência eficiente de oxigênio e bolhas grossas (ou misturadores mecânicos) para mistura eficaz.

Economia de custos operacionais de longo prazo

Embora os sistemas finos de bolhas possam ter um custo de capital inicial mais alto, a economia significativa no consumo de energia leva a um Custo total de propriedade muito menor sobre a vida do sistema. A economia de energia pode ser substancial, geralmente reduzindo os custos de energia de aeração de uma planta por 30-50% ou mais.

Custo inicial mais acentuado para o sistema de bolhas finas, mas com o tempo, os custos operacionais para o sistema grosso de bolhas subiriam muito mais, com a linha de custo total para o sistema de bolhas finas achatando e eventualmente se tornando significativamente menor.