Die Modernisierung des Feinblasen-Scheibendiffusors senkt die Belüftungsenergie um 48 % bei einer Kläranlage mit 120.000 m³/Tag

Wie eine kommunale Kläranlage mit 120.000 m³/Tag die Belüftungsenergie mit Feinblasen-Scheibendiffusoren um 48 % senkt

Eine große-kommunale Abwasseraufbereitungsanlage (WWTP) in Ostasien mit einer Gesamtkapazität von120,000 m³/dist in vier aufeinanderfolgenden Bauphasen tätig. Die Anlage versorgt ein dichtes städtisches Einzugsgebiet und unterliegt den Abwassereinleitungsnormen der Klasse I-A für Ammoniak-Stickstoff.

Zwei Phasen - Phase I (50.000 m³/Tag) und Phase IV (20.000 m³/Tag) - waren viele Jahre lang im Dauerbetrieb, ohne dass das Belüftungssystem ausgetauscht wurde. Als sich die ursprünglichen Diffusoren verschlechterten, beobachtete das Betriebsteam der Anlage einen steigenden Energieverbrauch, eine instabile Verteilung des gelösten -Sauerstoffs (DO) und einen zunehmenden Wartungsaufwand. Angesichts einer deutlichen Leistungs- und Compliance-Lücke beauftragte die Anlagenleitung Aquasust mit der Planung und Durchführung einer vollständigen Modernisierung des Belüftungssystems in beiden Phasen gleichzeitig.

2.1 Phase I: Verstopfung des Rohrdiffusors und Strukturverfall

Die biologischen Reaktionstanks der Phase I waren ursprünglich damit ausgestattet2.248 RohrdiffusoreinheitenBetrieb mit einem Nennluftstrom von 8 Nm³/h pro Einheit. Nach Jahren des Betriebs zeigte das System charakteristische Anzeichen einer Membranermüdung im Spätstadium:

Verstopfung der Membranporen
-Mikro-Porenverschmutzung durch Biofilm und anorganische Ablagerungen verursachte Blasenkoaleszenz, wodurch das System vom fein-Blasenmodus in den grob{3}}Blasenmodus wechselte und die Sauerstoffübertragungseffizienz (OTE) stark verringerte.

Strukturelle Alterung
- Risse in der EPDM-Membran und Korrosion an der Passung führten zu Luftkanälen, wodurch Blasenfahnen mit großem-Durchmesser und minimalem Oberflächenkontakt-erzeugt wurden.

Energieverschwendung
- Gebläse arbeiteten mit erhöhtem Förderdruck (76 kPa gegenüber einer Auslegungsobergrenze von 81 kPa) und verbrauchten fast 0,146 kWh pro Kubikmeter behandeltem Abwasser - fast bei voller Kapazitätshöhe.

Totzonen und Schlammsedimentation
- Bei unzureichender und ungleichmäßig verteilter Luftströmung bildeten sich unter den Rohranordnungen ruhende Taschen, die zur Schlammansammlung führten und örtlich begrenzte anaerobe Mikroumgebungen erzeugten.-

Wenn der Luftstrom einzelner Diffusoren unter den Auslegungsschwellenwert fällt, breiten sich die Folgen auf den gesamten Bioprozess aus:

2.2 Phase IV: Versagen des Scheibendiffusors im Alter

Phase IV war ursprünglich mit ausgestattet3.722 Scheibendiffusoren im gleichen 270-mm-Format, aber einer früheren Produktgeneration. Nachdem die vom Hersteller angegebene Lebensdauer deutlich überschritten wurde, brach die Membranintegrität zusammen. Spannungsrisse breiteten sich gleichzeitig über mehrere Einheiten aus, wodurch die Diffusormatte funktionell einem offenen -Rohrsystem entspricht. Der Auslassdruck des Gebläses hatte sich bei 57,3 kPa stabilisiert (ausgelegte Obergrenze: 61 kPa). - Betrieb mit minimalem Sicherheitsspielraum und Erzeugung einer groben -Blasenbelüftung bei steigenden Energiekosten.

3.1 Diffusor-Auswahllogik

  Bewährte Sauerstoffübertragungseffizienz:
Bei einem Auslegungsluftstrombereich von 2,0–6,0 Nm³/h pro Einheit erreicht das Φ270-Format eine Standard-Sauerstoffübertragungseffizienz (SOTE) von mindestens 30 % in sauberem Wasser, was einer theoretischen Belüftungseffizienz von mindestens 4,5 kgO₂/kWh entspricht.

  Optimale Abdeckung des Versorgungsgebiets:
Die Spezifikation der Versorgungsfläche von 0,4–0,8 m²/Einheit stimmt mit der Tankbodengeometrie für Phase I und Phase IV überein und ermöglicht eine dichte, aber nicht-überlappende Abdeckung.

 Reduzierter Systemdruck:
Bei gleicher Behandlungskapazität arbeitet das Φ270-Scheibenformat mit einem wesentlich geringeren Luftwiderstandsverlust (weniger als oder gleich 3,5 kPa) als die herkömmliche Rohrdiffusoranordnung, wodurch der Betriebsdruck des Gebläses direkt reduziert und die mechanische Lebensdauer des Gebläses verlängert wird.

3.2 Überprüfung des Hydraulik- und Belüftungsdesigns

Phase I
 Effektive Belüftungsfläche: ~3.800 m²
 Insgesamt installierte Diffusoren: 7.532 Einheiten
  Resultierende Servicefläche: 0,50 m²/Einheit (innerhalb des Designoptimums von 0,4–0,8 m²)
  Gebläsekonfiguration: zwei aktive + ein Standby-Gebläse, Nennluftstrom 150 m³/min
 Luftstrom der Einheit im Auslegungszustand: 2,39 Nm³/h/Einheit (innerhalb des Betriebsfensters von 2,0–6,0 Nm³/h)

Phase IV
 Effektive Belüftungsfläche: ~1.665 m²
  Insgesamt installierte Diffusoren: 3.076 Einheiten
 Resultierende Servicefläche: 0,547 m²/Einheit (innerhalb des Designoptimums)
 Gebläsekonfiguration: zwei aktive + ein Standby-Gebläse, Nennluftstrom 60 m³/min
 Luftstrom der Einheit im Auslegungszustand: 2,34 Nm³/h/Einheit (innerhalb des Betriebsfensters)
Beide Phasen arbeiten im unteren-mittleren Bereich des Bereichs von 2,0–6,0 Nm³/h und gewährleisten so die Erzeugung von Mikroblasen, eine vollständige Bodenbedeckung und einen angenehmen Spielraum unterhalb der oberen Luftstromschwelle, die zu Membranverzerrungen führt.

Lösung & Lieferumfang

 

Aquasust lieferte und installierte ein umfassendes Belüftungs-Upgrade-Paket für beide Behandlungsphasen. Der Umfang umfasste nicht nur die Diffusorelemente, sondern auch die gesamte Nebeninfrastruktur, die für einen langfristigen, wartungsarmen Betrieb erforderlich ist.

4,1 Φ270 mm EPDM Feinblasen-Scheibendiffusor - Technische Spezifikation

4.2 Zusammenfassung der Diffusormenge

4.3 Zusatzausrüstung

 Luftspülschalldämpfer (Gasentlastung/Abblasen) zum Schutz des Gebläses bei Wartungsarbeiten
 UPVC-Ablassventile an den Tiefpunkten des Tanks, um zukünftige Entwässerung und Diffusorinspektion zu erleichtern
 Zwölf (12) 304-Edelstahl--Säure--Waschanlagen für Membranen (Phase IV) für die In-{4}}EPDM-Membranreinigung ohne vollständige Tankentwässerung

 

01

 

Tankentwässerung und Inspektion

Jeder biologische Reaktionstank wurde abwechselnd offline geschaltet, der Schlamm wurde in benachbarte aktive Tanks überführt und der Tank wurde entleert. Die Standortingenieure von Aquasust führten vor Beginn der Abrissarbeiten eine vollständige Zustandsuntersuchung der vorhandenen seitlichen Rohrleitungen, Hauptbelüftungsverteiler und Ankerpunkte durch.

 

02

 

Entfernung des Altsystems

Sämtliche vorhandenen Diffusoreinheiten, Sättel und Verbindungsstücke wurden systematisch entfernt. Wo die Rohrdiffusor-Seitenteile nicht mehr gebrauchsfähig waren, wurde auch das Rohrnetz ersetzt. Der Schmutz wurde entfernt und der Tankboden entsprechend dem vorgegebenen Installationsdatum für das neue Scheibendiffusorgitter vorbereitet.

 

03

 

Installation des Aquasust Φ270 Scheibendiffusors

Die neuen EPDM-Scheibendiffusoren wurden gemäß dem hydraulischen Design im technischen Gittermuster installiert, wobei das Drehmoment jeder Einheit so eingestellt wurde, dass ein Luftbypass am Verbindungssattel verhindert wird. Anschließend wurden die seitlichen Rohrleitungen, Hauptverteiler, Ablassventile und Spülbaugruppen in Betrieb genommen und vor dem Nachfüllen des Tanks einem Drucktest unterzogen.

 

04

 

Schrittweise Inbetriebnahme und DO-Verifizierung

Die Tanks wurden wieder aufgefüllt, die Gebläse starteten bei reduzierter Last und während der ersten 24-{1}Stunden-Hochlaufphase wurden an mehreren Punkten im Tankgitter Sauerstoffmesswerte gemessen. Der Luftstrom wurde schrittweise auf den Betriebssollwert- erhöht. Die Prozessdaten bestätigten eine gleichmäßige DO-Verteilung und eine stabile Nitrifikation innerhalb des normalen Aufwärmfensters.

Gesamtdauer auf-Website:Phase IV - 16 Tage; Phase I: - 41 Tage (entsprechend größerer Tankanzahl und größerem Diffusorvolumen).

Verifizierte Ergebnisse

Leistungsdaten wurden auf gleicher -für-ähnlicher Basis (gleiches Kalenderquartal, Jahr-über-Jahr aufgezeichnet und verglichen, wobei saisonale Temperatur- und Zuflussbelastungsschwankungen aus der Analyse ausgeschlossen wurden.

6.1 Konsolidierter Leistungsvergleich

6.2 Energiereduzierung - Der Haupttreiber

Die Umstellung in Phase I von zwei aktiven Gebläsen auf ein - mit nahezu doppeltem Durchsatz - ist der deutlichste Beweis für den Effizienzgewinn. Die geschätzte einfache Amortisation der Kapitalinvestition erfolgt allein aufgrund der betrieblichen Stromeinsparungen innerhalb von etwa 18 Monaten.

6.3 Reduzierung des Gebläsedrucks - Technische Sicherheitsmarge

Die Verringerung des Gebläseaustrittsdrucks führt nicht nur zu einer Energieeinsparung; Es hat einen strukturellen und zuverlässigen Wert:

Phase I: Der Druck fiel von 76 kPa auf 62 kPa bei einer Auslegungsobergrenze von 81 kPa. Der Betriebsabstand zwischen - und der Decke vergrößerte sich von 5 kPa auf 19 kPa - und vervierfachte damit nahezu den sicheren Betriebsspielraum.
Phase IV: Der Druck fiel von 57,3 kPa auf 51,6 kPa bei einem Höchstwert von 61 kPa. Die Kopffreiheit hat sich mehr als verdoppelt.

Ein niedrigerer Betriebsdruck bedeutet eine geringere thermische und mechanische Belastung der Gebläselager, Laufräder und Motoren, verlängert die Lebensdauer der Geräte und verringert die Wahrscheinlichkeit der Betätigung von Sicherheitsventilen, von Leckagen an Rohrverbindungen und ungeplanten Stillständen.

6.4 Ammoniak-Stickstoffentfernung - Compliance und Behandlungsintensivierung

Trotz der Behandlung einer größeren täglichen Menge blieb in beiden Phasen der NH₃-N-Wert des Abwassers deutlich unter den Grenzwerten der Klasse I-A. Noch wichtiger ist, dass sich die Gesamtmasse des pro Monat entfernten Ammoniaks mehr als verdoppelt hat:

Phase I: von 30,5 auf 64,8 Tonnen/Monat (+112%)
Phase IV: von 14,4 auf 29,3 Tonnen/Monat (+103%)
Dieses Ergebnis spiegelt die verbesserte DO-Verteilung wider, die eine vollständige und stabile Nitrifikation über das gesamte Tankvolumen ermöglicht -eine direkte Folge der gleichmäßigen feinen-Blasenabdeckung durch das Aquasust Φ270-Scheibendiffusorgitter.

Warum Aquasust

 

 

Aquasust ist auf die Entwicklung, Herstellung und Implementierung von feinblasigen Belüftungssystemen für die kommunale und industrielle Abwasserbehandlung spezialisiert. Dieses Projekt demonstriert die volle -Stack-Fähigkeit, die Aquasust von einem reinen Diffusor--Anbieter unterscheidet:

1

Entwerfen-Build-Bereitstellung

Von der hydraulischen Modellierung und der Optimierung des Diffusor-Layouts bis hin zum-Installationsmanagement vor Ort und der Prozessinbetriebnahme

2

Leistungs-unterstützte Spezifikation

Jeder Aquasust Φ270 EPDM-Scheibendiffusor wird mit einem SOTE von mehr als oder gleich 30 % und einem Wirkungsgrad von mehr als oder gleich 4,5 kgO₂/kWh hergestellt, unabhängig überprüfbar anhand der Testprotokolle GB/T 17393

3

Nebenintegration

Luftspülbaugruppen, Ablassventile und Säurewaschsysteme werden als aufeinander abgestimmtes Paket und nicht als nachträgliche Komponenten geliefert

4

Bewährte Feldergebnisse

Documented post-retrofit energy reduction of 42–49%, ammonia removal improvement of >100 % und eine Reduzierung des Gebläsedrucks um bis zu 18 % in einer realen kommunalen Betriebsumgebung

Sind Sie bereit, ein Belüftungs-Upgrade für Ihre Anlage zu prüfen?

Kontaktieren Sie das Technikteam von Aquasust mit Ihren Tankabmessungen, Ihrem Auslegungsdurchfluss und den vorhandenen Gebläsespezifikationen. Wir erstellen kostenlos ein vorläufiges Diffusor-Layout, eine -Versorgungsflächenberechnung und eine voraussichtliche Schätzung der Energieeinsparung.

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