Dalam kejuruteraan rawatan air, proses unit seperti tangki pembekuan, tangki pemberbukuan, dan tangki tindak balas pelembut memerlukan keseragaman pencampuran air yang sangat tinggi. Secara tradisinya, pencampuran dicapai dengan memasang agitator mekanikal. Walau bagaimanapun, dengan peningkatan kos tenaga dan pelaksanaan dasar "dwi-karbon", semakin banyak projek mula cuba menggantikan pengadukan mekanikal dengan udara termampat untuk mencapai matlamat penjimatan tenaga dan pengurangan pelepasan. Artikel ini berkongsi prinsip, kaedah pengiraan dan nilai aplikasi teknologi pencampuran pneumatik untuk profesional rawatan air.
I. Titik Sakit Pergolakan Mekanikal Tradisional
Dalam proses rawatan air konvensional, pengaduk dayung atau rangka biasanya dipasang dalam tangki pencampuran, tangki pemberbukuan dan tangki tindak balas pelembut. Motor memacu dayung untuk berputar, mewujudkan vorteks dan ricih di dalam air, dengan itu menggalakkan pencampuran menyeluruh bahan kimia dan air mentah. Walau bagaimanapun, pergolakan mekanikal mempunyai masalah berikut:
1. Penggunaan Tenaga Tinggi
Dalam-loji rawatan air sisa berskala besar, kuasa pengacau mekanikal biasanya antara 2 dan 15 kW, dengan masa operasi yang panjang dan penggunaan kuasa tahunan yang tinggi.
2. Kos Penyelenggaraan Tinggi
Agitator melibatkan berbilang komponen yang mudah rosak seperti motor, pengurang, gandingan dan pendesak. Penyelenggaraan harian dan penggantian alat ganti memerlukan-masa dan memerlukan tenaga-intensif.
3. Medan Aliran Tidak Sekata dalam Tangki
Dalam sesetengah tangki berbentuk tidak sekata atau tangki tindak balas volum yang besar-, pergolakan mekanikal dengan mudah mewujudkan "zon mati", mengakibatkan kesan pencampuran yang tidak memuaskan.
Oleh itu, mencari teknologi pergolakan yang lebih cekap dan menjimatkan-tenaga telah menjadi satu trend.
II. Prinsip Pergolakan Udara Mampat
Agitasi udara termampat ialah teknologi yang menghasilkan buih dengan memasukkan udara termampat ke bahagian bawah atau dinding tangki. Apabila gelembung udara naik di dalam air, ia menghasilkan aliran udara ke atas, serentak memacu air di sekeliling untuk membentuk aliran beredar. Berbanding dengan agitasi mekanikal, agitasi pneumatik mempunyai beberapa kelebihan yang ketara: (1) Penjimatan tenaga dan penggunaan yang dikurangkan; tidak perlu memasang-pengacau kuasa tinggi, hanya pemampat udara tunggal diperlukan untuk bekalan udara berpusat; (2) Tiada haus mekanikal; hampir tiada penyelenggaraan diperlukan; (3) Medan aliran yang lebih seragam; pengedaran gelembung yang munasabah mengelakkan "zon mati"; (4) Juga mempunyai fungsi pengudaraan; dalam sesetengah proses, ia boleh membantu meningkatkan oksigen terlarut. III. Pengiraan Isipadu Udara Banyak projek melibatkan pengubahsuaian jenis ini, tetapi selalunya tanpa sebarang asas saintifik, dengan sewenang-wenangnya menyambungkan paip bekalan udara ke dalam kolam, mengakibatkan prestasi yang tidak memuaskan.
III. Pengiraan Isipadu Udara
Banyak projek melibatkan pengubahsuaian jenis ini, tetapi selalunya tanpa sebarang asas saintifik, dengan sewenang-wenangnya menyambungkan paip sumber udara ke dalam tangki, mengakibatkan prestasi yang tidak memuaskan.
Isipadu udara yang diperlukan untuk pengudaraan dan pencampuran boleh dikira menggunakan formula berikut.
Dalam formula: Qa ialah kadar aliran udara yang diperlukan untuk pengudaraan dan pencampuran di bawah keadaan standard, m³/min; Pt ialah kuasa aci pengaduk asal, kW, yang boleh diambil sebagai 0.75~0.90 daripada kuasa motor; h ialah kedalaman air di salur masuk pengedaran udara, m.
Tekanan udara (tekanan tolok) yang diperlukan untuk pengudaraan dan pencampuran boleh dikira menggunakan formula berikut.
Dalam formula: pc ialah tekanan udara (tekanan tolok) yang diperlukan untuk pengudaraan dan pencampuran, kPa; Δph ialah tekanan statik pada kedalaman air, kPa, Δph=9.81 × h; Δpf ialah kehilangan tekanan di sepanjang saluran paip dan pada titik tempatan, kPa, yang boleh dikira dengan merujuk kepada kandungan yang berkaitan dalam artikel "Kaedah untuk Menentukan Kuasa dan Tekanan Peniup Pengudaraan" pada akaun awam ini melalui pautan di penghujung artikel ini; Δpd ialah kehilangan tekanan kepala pengedaran udara, kPa, yang boleh dirujuk dengan pengilang dan biasanya 3~15 kPa.
IV. Pertimbangan Reka Bentuk untuk Pencampuran Pneumatik
1. Diameter Buih dan Halaju Naik
Menurut kesusasteraan, diameter gelembung biasanya sekitar 5 mm, dan isipadu udara umumnya menyumbang 10% daripada kadar aliran cecair. Lebih kecil diameter gelembung, lebih perlahan halaju meningkat, dan lebih baik kesan pergolakan cecair, tetapi penggunaan tenaga udara termampat lebih tinggi sedikit; jika diameter gelembung terlalu besar, kecekapan pencampuran akan dikurangkan.
2. Peranti Pengedaran Paip dan Udara
Kepala pengedaran udara hendaklah diagihkan secara sama rata, dan paip berliang atau kepala pengudaraan mikroporous biasanya digunakan. Reka bentuk mesti memastikan bahawa buih diagihkan sama rata dalam tangki untuk mengelakkan "litar pintas" tempatan.
3. Ciri-ciri Hidraulik Kolam
Untuk kolam dalam, gelembung udara mengalami kehilangan yang lebih besar semasa pendakian, justeru memerlukan-udara termampat tekanan yang lebih tinggi.
Ringkasan
Dalam konteks "karbon dwi" (karbon dioksida, penyerapan karbon dan pelepasan karbon), teknologi pengadukan udara termampat menawarkan loji rawatan air kaedah pencampuran-penjimatan tenaga dan{1}}penyelenggaraan yang sangat cekap, tenaga dan rendah. Dengan mengira penggunaan dan tekanan udara secara rasional, mengoptimumkan reka bentuk pengedaran udara, dan mengawal saiz gelembung, pencampuran yang lebih seragam daripada pengadukan mekanikal boleh dicapai, sambil mengurangkan kos operasi dengan ketara. Pada masa hadapan, dengan pembangunan sistem kawalan pintar, pencampuran pneumatik dijangka akan dikaitkan dengan pemantauan kualiti air dalam talian, membolehkan-bekalan udara atas permintaan dan penjimatan tenaga dinamik, menunjukkan potensi aplikasi yang hebat dalam rawatan air perbandaran, air beredar industri dan tindak balas kimia.
