Джет миксери и аератори за отпадъчни води

Посредством аерацията в процеса на пречистване на отпадъчни води в течността се внася въздух, осигурявайки по този начин аеробна среда за микробно разграждане на органичната материя. Целите на аерирането са две - да достави кислород за метаболизиращите микроорганизми и да осъществи разбъркване, при което микроорганизмите да влязат в непосредствен контакт с разтворените и суспендирани органични вещества.

Джет аератори
Джет аераторите имат широко приложение в пречистването на питейни и отпадъчни води. Те използват смукателна технология за едновременно въвеждане на големи количества течност и въздух с висок кинетичен потенциал през една или повече струйни дюзи. Силно ускорената течност излиза от вътрешната първична дюза и бързо се смесва с постъпващия въздух в изходната дюза.

Това интензивно смесване и високата степен на турбулентност в облака газ-течност го извеждат през дюзата и го придвижват по дъното на басейна, преди да го отведат във вид на колона от газови мехурчета във вертикална посока до повърхността на течността.

В по-голямата част от индустриалните приложения за пречистване на отпадъчни води джет аераторите постигат значително по-добри резултати в преноса на кислород от другите видове аериращи технологии. Хидродинамичните условия, създадени от джет дюзите, и потокът от фини мехурчета осигуряват непрекъснато обновяване на водната повърхност. Това, от своя страна, води до отлична ефективност при преноса на кислород.

Джет аераторите не изискват друг външен източник за захранване с въздух (например компресор) освен заобикалящата ги атмосфера. Те могат бъдат монтирани както като потопяеми единици, така и чрез тръбна инсталация в стената на резервоара, като за захранване на смукателните ежектори се използва суха помпа. Джет аераторите могат лесно да бъдат конфигурирани спрямо геометрията на басейните, които могат да са кръгли, правоъгълни, циркулационни или с наклонени стени.

Джет аераторите са много подходящи за употреба в дълбоки резервоари. Окислителният джет канал е пример за технологична иновация, при която чрез комбинацията от по-дълбок басейн цялостното разбъркване и запазването на инерцията се постига много добра ефективност на процеса на пречистване. В този случай, както и при много други приложения на технологията, независимият контрол на преноса на кислород и разбъркването е ценна характеристика, както от гледна точка на управлението на процесите, така и по отношение на пестенето на енергия.

Областите на приложение на джет аераторите включват: изравнителни басейни в пречиствателни станции за отпадъчни води; аеробни реактори; преработка на отпадъци от кланици, птицеферми, съоръжения за обработка на риба и др.; третиране на отпадъци от обработката на кожи; при производството на целулоза и хартия за аериране на отпадъчната утайка.

Конструкция на джет аераторите
В зависимост от желания краен резултат съществуват няколко различни конструкционни схеми за джет аератори. На пазара се предлагат например двупосочни джет аератори. Тези аератори имат дюзи и от двете страни на колектора за течността, което позволява разпространение на потока и в двете посоки. Те са идеални за големи кръгли или правоъгълни резервоари и обикновено имат само по един колектор, разположен в средата на басейна.

Друг пример са насочените аератори, които имат дюзи само от едната страна и обикновено се монтират на стените на резервоарите. Също така те могат да се поставят последователно, предизвиквайки по този начин кръгов поток. Съществуват и вихрови джет аератори, при които дюзите са разположени радиално. Те са особено подходящи за кръгли резервоари.

Употреба на джет аераторите
Джет аераторите често се използват за аериране на големи басейни. Те могат да се прилагат за аериране на отпадъчни води както в пречиствателни станции, така и в химически заводи и рафинерии. Комбинация от три радиално разположени двупосочни аератора например обикновено се използва в хранително-вкусовата промишленост за аериране на големи естествени басейни (например лагуни).

Но те също така биха могли да бъдат много подходящи за употреба в малки и средни по размер резервоари за аериране в пречиствателни станции за отпадъчни води и в промишлени предприятия, където решаващи фактори са лесните монтаж и поддръжка, и гъвкавостта при работа, а не непосредствената ефективност.

Някои от предимствата на джет аераторите са: те са подходящи за широка гама резервоари и приложения; разположението на дюзите позволява да се образува поток, ако това е необходимо; когато са по-големи на размер, дюзите на джет аераторите са устойчиви на замърсяване.

От друга страна, сред недостатъците, които съпътстват използването на джет аератори, е необходимостта от инсталиране на въздуходувки, тръбопроводи, както и допълнителна помпена система за впръскваната течност. Освен това замърсяването е проблем, когато става въпрос за по-малки дюзи или силно замърсени течности.

Системите за джет аерация използват по-малко енергия от другите системи за дифузна аерация. Непосредственото сравнение в реалните условия на пречиствателна станция за отпадъчни води показва, че с джет аераторите може да се реализира 40% по-ниска консумация на енергия.

Целият процес на аериране и разбъркване протича под повърхността, така че няма вероятност от образуване на мъгла или отделяне на пръски. При този процес не се очакват и проблеми, свързани със заледяване, тъй като аерационните и смесителните елементи елиминират термичната стратификация и по този начин предотвратяват замръзването.

При системите за джет аерация както разбъркването, така и преносът на кислород могат да бъдат независимо управлявани. Разбъркването се управлява чрез рециркулационна помпа, а степента на пренос на кислород се контролира от количеството въздух, подавано от въздуходувката към системата за джет аерация.

Джет миксери
В наши дни миксерите са се превърнали в основен елемент от процеса на пречистване на отпадъчни води. Други области на приложение за тях са хранително-вкусовата и химическата промишленост, строителството, както и в технологичните процеси. Основните цели, които трябва да постигат, са свързани с генерирането на поток, поддържането на суспензия и хомогенизацията. Миксерите могат да бъдат различни по вид и размер – хоризонтални с потопяем двигател или вертикални със стандартен двигател за сух монтаж.

Съществуват редица съображения, които трябва да се вземат предвид при разработването на система от джет миксери, по отношение на: областта на приложение, материалите, които се разбъркват и специфичните им свойства, формата и обема на резервоара, в който се извършва разбъркването, времето за престой, енергийните ограничения и др.

Джет миксерите имат няколко предимства пред конвенционалните турбинни бъркалки. При тях няма движещи се части, така че разходите за поддръжката им са ниски. Също така те са много по-лесни за монтаж в сравнение с конвенционалните бъркалки, за които е необходима опора в горната част на резервоара, което може да доведе до изискване за изграждането на по-дебели стени или използването на материали с по-висока якост.

Джет миксерите оставят по-малко мъртви зони в плитки или правоъгълни резервоари в сравнение с турбинните бъркалки. Ако системата изисква освен разбъркване и отместване на течността, то джет миксерът е с по-висока ефективност. Джет миксерите използват 20-40% по-малко енергия за отделяне на утайки и частици от дъното и смесване на газ и течност. Механичните бъркалки показват недостатъци и по отношение на инвестициите и разходите за енергия, както и при приложението им за биохимични процеси. Затова в тези случаи се предпочита използването на джет миксери.

Джет миксерът може да бъде монтиран в отворен или затворен резервоар, като за стабилизиране на съоръжението не са необходими опори. В дълбоки резервоари не се изисква използването на дълги валове или потопени неподвижни лагери. Употребата на неподвижни лагери може да доведе до спояване на валовете. Дългите валове, от своя страна, могат да се деформират или да се огънат. При дълбоките резервоари и такива с голям диаметър, в които турбинните бъркалки са неефективни, могат да се използват няколко джет миксера.

В системите, използващи джет миксери, не се изисква поставяне на прегради. Радиалният модел на потока елиминира образуването на вихри. Въпреки това джет миксерът може да се монтира и в резервоар със съществуващи прегради, като съдържанието на резервоара гарантирано ще се разбърка напълно.

Избор на джет аератор и джет миксер
Процесът трябва да започне с избора на джет аератор, отговарящ на съответните изисквания за аерация. След това трябва да се определи дали разбъркването, осигурено от подбрания аератор, е достатъчно. Ако не е така, трябва да се избере допълнителен миксер, така че тягата от двете съоръжения да отговаря на изискванията за разбъркване. За случаите на по-големи резервоари често оптималното решение е използването и на миксер, и на джет аератор.

Количеството на доставения въздух се адаптира към количеството кислород, необходимо за процеса, и ако след това има нужда от допълнително количество въздух за поддържането на твърдите частици в суспензия, то би било по-енергийно ефективно той да се предостави от механична бъркалка. Механичният миксер осигурява добър и директен контакт между отпадъчните води и утайката, поддържа твърдите вещества в суспензия и желаната посока на потока през резервоара.

Разположение на джет аераторите и миксерите
Джет аераторите трябва да бъдат пространствено разположени съгласно принципите за позициониране, които се прилагат за миксерите. За да се използва оптимално източникът на струята и да се постигне максимален обем на потока в целия резервоар, струята трябва да бъде насочена по посока на най-дългия път без препятствия. Потокът следва формата на резервоара, образувайки непрекъснат затворен контур.

Джет аераторите могат да се използват във всякакъв вид резервоари. Единственият параметър, който трябва да се има предвид, е отстоянието от страничната стена. Разстоянието от изхода на ежектора до страничната стена трябва да бъде не по-малко от 0,6 м. За окислителните канали се използва същото отстояние, както при миксерите.

В обхвата на въздушната струя на джет аератора не се монтира никакво друго оборудване. В кръгли резервоари миксерът трябва да бъде поставен под ъгъл от 40°спрямо центъра на резервоара, а джет аераторът - под 20°, за да се постигне максимална ефективност на разбъркване.