工业效率

压缩空气在废水处理中的应用

由Scott Van Ormer和Hank Van Ormer为压缩空气挑战赛提供

当你听到“水处理”时，这是一个想到的第一件事？下水道水处理？当然，这通常是这种情况。市政水处理是经典水处理，需要曝气，搅拌和连续流体运动。

本文的目的是看一些非常典型的工业水处理流程和多年来为客户工作的各种压缩空气和节能项目。压缩空气使用的基本基础与市政水处理相似 - 一个良好的起点。

废水市政水和污水处理：

  • 用于搅动以保持固体悬浮的压缩空气
  • 通常需要压缩空气来向加工细菌提供氧气支持

所需的空气压力取决于：

  • 液体/浆深度
  • 实际水头压力2.31英尺等于1 psig
  • 为了估计，我们使用的.5个Psig的H2O - 水的比重头部为1.0。具有较高比重的混合物和浆料将具有更大的头部压力
免责声明：此数据并非旨在足以选择废水空气。它旨在为读者提供每种类型的基本操作参数的整体视图。

在工业中使用许多类型的鼓风机（旋转叶片，液体环等），特别是尺寸较小。与大多数空气和气体压缩设备一样，较大，应用良好的中央单元可能很好地证明是在规定的条件时是最节能的解决方案。每个机会都需要特定的评估。

表格1

表2

**可提供更大的单位

**注:使用单级离心鼓风机，输送更高压力的能力随流量增加而增加。产生流量所需的马力随流量和压力的选择而变化。空气“质量流量”单位和驱动功率是空气质量流量或重量的直接函数。

图1和2

图3和4

图5.

同一类型和级别的压缩空气操作设备，压力越低，每scfm输送体积的能量成本就越低。这通常是正确的，无论压缩空气发电机组的类型，只要压力流量是在给定的单位运行参数。

表3

这看起来有点简单 - 只要确定有效的最小可接受压力以及所需的实际压缩空气流量。然后，选择合适的鼓风机或空气压缩机。在现有的植物或操作中，这通常可以具有挑战性，因为许多运营商没有也不知道这些信息。

在该领域，您可以测量流量和入口压力，但要准确估计可能的最低可用排放压力，您需要知道解决方案的比重和液体或浆料材料（深度）的整体高度来建立“头部压力“要克服。

与市政污水处理设施不同，这些数据往往不仅不易获得，而且在工业废水环境中可能随时间和应用而变化。

通常压缩空气与适合处理材料的某种类型的液体或浆料泵组合。由于其简单的设计和多功能应用参数，这通常是一种空气操作的双膜片泵。它们也相对速度修复和/或改变。甚至没有考虑电动驱动泵。照片1

所有废水处理应用中的压缩空气有三种主要用途：

  • 通过氧气支撑提供加工细菌的曝气
  • 搅拌以保持固体悬浮和，
  • 连续的驱动泵移动材料。

曝气/激动的基本方法

当氧气需要曝气时，选择有些有限的选择。压缩空气经济机会是：

  • 如果用电动泵代替气动泵，可以节省多少钱?电力代替空气驱动的经济使用的主要限制因素是所需的压头(粘度和深度)和材料组成。

图形2

照片2.
Sandpiper AODD微处理器行程优化器。礼貌airvantagepump.com.
  • 如果空气操作的双膜片泵是正确的选择，请识别最低有效的入口压力并添加电子行程优化器。这些控制可以减少40％至50％的空气，如果适用，则在结合自动启动/停止时提供相同的吞吐量。
  • 确定适当的压力和流量，以选择前面描述的最有效的压缩空气供应。

当氧气含量不需要曝气，而压缩空气(与工艺泵一起)主要用于搅拌时，就有更多的机会以更低的能源成本提供相同的搅拌结果。即使压缩空气动力是非常昂贵的，这些其他行动应该总是仔细地评估具体的情况下的条件，以建立一个准确的操作能源成本。

图3.

以下案例研究涵盖了一些最普遍的机会。

液体喷射流

液体喷射流

他们如何工作：液体泵入墨水喷嘴的高速下，通过教育器绘制周围溶液的额外流动。该额外的流动（诱导液体）与泵送溶液混合并将其体积增加五倍。泵送液体（输入）的源极可以是泵或过滤室排出。液体流动介绍2

  • 喷射器搅拌在每个喷嘴处输出泵输出的五倍。这有效地有助于为关键区域提供所需的骚动水平。
  • 如果经过适当的设计和安装，通常可以在较低的能量输入下提供适当的搅拌。

炼油厂应用液流喷射器代替搅拌空气

例如:碱液生产利用了两个40英尺高、15英尺深的储罐。测量到的空气流量为240 scfm到两个废水储存罐。空气通过三个3/4英寸的管道在三面吹气，以保持固体远离内壁。此外，还配备了一台20马力的泵，持续循环混合液体，使固体颗粒远离底部并保持悬浮状态。

应用总能量：

240 SCFM在4 SCFM输入HP60-HP.

电动机驱动泵20-HP.

总能量80马力

（80 x .746÷.90 @ $ .06 kwh / 8,760小时）66.3 kW.

估计年度电流电能成本34847美元/年

实施项目：在坦克墙上的适当点上安装三个喷射器图案，底部的双组。总能量输入10-HP / 8 KW离心泵（双面）

总电力运营储蓄（KW）54.3千瓦

估计每年节省的总电能($。06千瓦时/ 8760小时/年)28540美元/年

项目总成本（安装）20,000美元

简单的回报8.4个月

根据需要，新的喷射系统将固体悬挂在悬架中，允许在清洁和清除之间适当的储存时间。

钢处理厂的压滤机在AODD上运行，整个周期为四个小时

过滤器运行4小时循环。在每个循环结束时，30分钟的最终压力机需要头压150'。在最终压力机之前，每循环3.5小时的头部压力为30至40英尺。

气动增压器

诸如此类的效率措施被教导压缩空气挑战's®基本面和先进的管理研讨会。

该项目是安装一个2马力电机驱动的离心泵，以操作压力机的前3.5小时的4小时循环。生产过程是一天24小时，一周7天，一年365天，混合功率$。10千瓦时

目前的空气流到2“AODD80年scfm

80 SCFM在90 PSIG下，估计输入功率（20-HP x .746÷.90）16.6千瓦

估计每年的电能成本(16.6 kW x $)。10 kWh x 8760)14542美元/年

修改操作

16.6 kW (x 1,095小时(12% 8760)x $。10千瓦时$ 1,817.70 /年

1.7千瓦（2-HP电机）x 7,665小时/年x $ .10 kwh1303 .05美元/年

估计全年运行空气总量$ 3,120.75 /年

总储蓄11421美元/年

总项目成本5000美元

简单的回报5.3个月

氯植物：两个40英尺高的废水最终阶段抛光罐，然后释放到地下水（流体深度30英尺）

目前的使用测量220 scfm在90 psig压缩空气调节到15 psig，以供应搅拌以保持清晰度。空气被输送到每个水箱的底部，然后通过水冒出来。

目前估计的电力生产220 SCFM @ 4 CFM /输入55-HP

电流估计电力X .746÷9045.6千瓦

运营成本（8,760小时@ $ .10 kWh）$ 39,945 /年

螺旋叶鼓风机

考虑的第一种替代技术正在利用“液体流动介质”。然而，处理这个高大宽敞的坦克的动力是75-HP（62 kW），这显然不是计算的节省，所以这个想法被遗弃了。接下来探讨在16台PSIG下供应低压空气。

使用25马力电动马达22马力功率牵引（22×0.746÷90）或18.2输入千瓦螺旋叶片鼓风机将在15psig递送239 SCFM。有了这个，初步估计的年度能源成本为15,944美元/年（18.2 x $ .10 / kWh x 8,760小时）或每年电能节省24,000美元/年。安装的新款鼓风机包装和管道的安装成本为14,000美元（达28,000美元，具体取决于包装）。预计7至12个月的预期简单的投资回报。

最后一个案例研究案例是在一个钢铁厂废水处理区，石灰石泥浆槽在一个12英尺高、8英尺直径的槽中使用30马力的连续Moyno空腔泵进行搅拌。石灰必须有效地保持悬浮状态，以避免与泵入口附近的固体堆积形成通道，从而阻碍有效搅拌。固体堵塞了再循环体积，加速了结垢系数，显著增加了昂贵的清洗次数。这可能是一个严重的环境和时间问题，清理，并在所有的可能性也影响生产。

图6.

目标是保持固体和悬浮直到定期的计划维护时间。目前，当维修人员有时间时，可以根据需要调整液箱的液位，以避免过早结垢。在目前的人力状况下，这种情况不仅麻烦，而且可能导致计划外的大量停机时间。

在将罐清除固体并复位以避免再次电流后，将在90个PSIG进入压力下的3/4“空气管线被打开到罐的底部。测量的流量为80 SCFM，它确实完成了这项工作。

总泵功率(30 hp [x .746 ÷ 90])24.9千瓦

总空气流量80 SCFM（80÷4秒/输入HP = 20-HP x .746 + .9）16.6千瓦

估计总用电量(8760运行小时/年@ 0.10美元/千瓦时)41.5千瓦

总电流估计电气运行能源成本36354美元/年

加入了用桨的机械混合辅助，以替换1“空气管线（参见上一页的图纸）。这种布置由2-HP电动机（2-HP X.746÷.85）或1.75 kW驱动。这已经证明是非常成功的。

新配置电气运行能量：

30-HP渐进式腔泵24.9千瓦

机械桨泵1.75 kW.

总电气运行能源26.65 kW.

总电气运营年能成本$ 23,345 /年

总电能节约$ 13,009 /年

项目成本2540美元

简单的回报2.3个月

概括

如果废水处理过程需要空气，单独搅拌是不够的，那么真的有两种选择 - 鼓风机空气或空气压缩机空气。适当的选择将对能源成本产生非常积极的影响，并且正确应用和维护，应提高生产率。

在这种情况下，第二种机会是泵选择 - 电动或空气驱动。如果空气操作，则有或没有流量增强器，如喷射器，应考虑在AODD泵上使用微处理器行程优化控制。

如果仅需要搅拌，通常会在悬架中保持固体，然后有一系列选项来替换或减少压缩空气使用，包括这种机械装置作为螺旋桨，桨叶等。

当你看看你的污水系统时，让你的想象力成为你的指导。正如他们所说，“在盒子外思考”。

有关更多信息，请联系Hank Van Ormer，Air Power USA，电话：740-862-4112，电子邮件：hank@airpowerusainc.com.那www.airpowerusainc.com.

表数据和数字提供：

喷涂系统有限公司www.spray.com），欧式鼓风机 - 纽约（continentalblower.com），辅助空气压缩机 - 哦（亲爱的Comp.com.），Elmo Rietschle / Gardner Denver - IL（gd-elmorietschle.com.），Monyo Inc. - 哦（monyo.com.)， Serfilco Ltd， -IL (Serfilco.com.）

2011年9月

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