Diskdiffusere vs. overfladebeluftere: hvorfor nedsænket beluftning vinder for MBR-systemer

I design af moderne spildevandsrensningsanlæg - især dem, der bruger Membranbioreaktor (MBR) teknologi – valget af beluftningssystem er en af de mest kritiske beslutninger. Mens overfladeluftere længe har været en fast bestanddel i traditionelle laguner, Fine Bubble Disc Diffusere (undervandsluftning) er blevet guldstandarden for MBR-applikationer.

Her er en teknisk sammenligning af, hvorfor nedsænkede skivediffusorer udkonkurrerer overfladebeluftning i højtydende behandlingsmiljøer.

Nøgleforskelle: Nedsænket vs. overfladeluftning

Hvor luften kommer i vandet

• Nedsænket beluftning (f.eks. skivediffusorer) frigiver luft fra bunden eller indefra den blandede væske, så ilt leveres gennem vandsøjlen.
• Overfladeluftere indføre ilt ved vands overflade ved sprøjt eller agitation.

Fordi MBR-systemer typisk opererer i dyb, tæt blandet væske, tillader nedsænkede metoder bobler at stige gennem hele dybden, hvilket øger iltkontakttiden og mere ensartet beluftning.

1. Overførsel af ilt Efficiency (OTE)

Det primære mål med beluftning er at flytte ilt fra luften ind i væsken.

• Overfladebeluftere: Disse maskiner fungerer ved at sprøjte vand ud i luften. Kontakttiden mellem luft og vand er ekstremt kort og forekommer kun ved overfladen.
• Diskdiffusorer: Ved at frigive millioner af fine bobler i bunden af tanken udnytter skivediffusorer hele vandsøjlen. Når boblerne stiger, overfører de ilt under hele rejsen.
• MBR-faktoren: MBR-tanke er typisk dybe (til meter) for at spare plads. Diskdiffusorer opnår effektivitet med dybden (højere SOTE pr. meter), hvorimod overfladeluftere kæmper for at ilte bunden af ​​dybe tanke.

2. Håndtering af høje MLSS-koncentrationer

MBR-systemer fungerer ved betydeligt højere niveauer af blandede væsker, suspenderede faste stoffer (MLSS) - sædvanligvis mellem og mg/L - sammenlignet med konventionelle systemer (mg/L).

• Viskositetsudfordringer: Høj MLSS gør spildevand mere tyktflydende (tykkere). Overfladebeluftere formår ofte ikke at levere nok lokaliseret energi til at trænge ind i dette tykke slam, hvilket fører til "døde zoner", hvor faste stoffer bundfældes og bliver anaerobe.
• Nedsænket præcision: Skive diffusorer er anbragt i et gitter på tværs af gulvet. Dette giver ensartet blanding og sikrer, at hver liter højdensitetsslam modtager tilstrækkeligt opløst oxygen (DO), uanset viskositet.

3. Indvirkning på membransundhed og skumdannelse

I et MBR-system fodrer beluftningssystemet ikke kun bakterier; det interagerer med de følsomme membranmoduler.

• Aerosoler og skummende: Overfladebeluftere skaber betydelige sprøjt og aerosoler. I industrielt eller farmaceutisk spildevand kan dette føre til overdreven skumdannelse og frigivelse af flygtige organiske forbindelser (VOC'er) til atmosfæren.
• Blid interaktion: Disc diffusorer giver "under overfladen" turbulens. De fine bobler stiger blidt, hvilket giver den nødvendige "skure"-effekt, hvis de placeres under membranmoduler, hvilket hjælper med at holde membranerne rene uden den voldsomme mekaniske påvirkning af et overfladehjul.

4. Energiforbrug og varmetab

Beluftning tegner sig typisk for 45 % til 75 % af et renseanlægs energiomkostninger.

• Blæser effektivitet: Diskdiffusorer parret med højeffektive blæsere kan drosles præcist ved hjælp af VFD'er (Variable Frequency Drives) baseret på DO-sensorer i realtid.
• Termisk styring: Overfladeluftere udsætter spildevandet for den omgivende luft. Om vinteren forårsager dette massivt varmetab, som bremser den biologiske aktivitet. Om sommeren kan det overophede vandet. Nedsænket beluftning holder procestemperaturen stabil.

Sammenligningsoversigt: Disc-diffusere vs. overfladebeluftere

Konklusion

For et MBR-system er valget klart. Fine Bubble Disc Diffusere giver den overlegne iltoverførsel, dybtankblanding og energieffektivitet, der kræves for at opretholde en biomasse med høj tæthed. Selvom overfladeluftere kan være nemmere at installere i åbne laguner, mangler de den præcision og kraft, der kræves til det højintensive miljø i et moderne farmaceutisk eller kemisk MBR-anlæg.