工业效率

废水处理中的压缩空气

当你听到“水处理”时,你首先想到的是什么?下水道的水处理吗?当然,这种情况经常发生。城市水处理是典型的水处理,需要曝气、搅拌和连续的流体运动。

本文的目的是了解一些非常典型的工业水处理过程和各种压缩空气和节能项目,这些项目多年来为我们的客户工作得很好。关于压缩空气使用的基本原理类似于城市水处理——这是一个很好的起点。

城市污水及污水处理:

  • 用于搅拌的压缩空气保持固体在悬浮液中
  • 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/浆料深度
  • 实际水头压力2.31英尺等于1 psig
  • 为了估算,我们使用0.5 psig每英尺水的头部——水的比重是1.0。比重较高的混合物和浆体将有较大的水头压力
免责声明:此数据不打算足够完整来选择废水空气。它的目的是让读者对各类型的基本操作参数有一个全面的了解。

有许多类型的鼓风机(旋转叶片,液环等)用于工业,特别是在较小的尺寸。与大多数空气和气体压缩设备一样,当条件要求时,更大的、应用良好的中央单元可能被证明是最节能的解决方案。每个机会都需要一个具体的评估。

表格1

表2.

**可提供更大的单位

**注意:通过单级离心式鼓风机,能够随流量而增加的压力增加。产生流量的所需马力随着流动和压力选择而变化。空气“质量流量”单元和驱动功率是气体流量或空气重量的直接函数。

图1和2

图3和4

图5.

压力越低,通过相同类型和等级的压缩空气操作设备输送的压缩空气量的每个SCFM的能量成本越低。无论压力流量在给定单元的操作参数内,这通常是真实的。

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。

与市政卫生下水道污水处理设施不同,该数据通常不仅不容易获得,而且随着时间的推移,在工业废水环境中也可能会很大。

一般是将压缩空气与某种类型的液体或浆液泵相结合来处理物料。由于其简单的设计和通用的应用参数,这通常是一个气动双隔膜泵。它们也相对快速地修复和/或改变。电动泵通常甚至不被考虑。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,
  • 输送物料的连续的驱动泵。

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:

  • 如果电动泵可以代替空气驱动泵,请调查节省。电气代替空气驱动的经济利用的主要限制因素是所需的头部压力(粘度和深度)并弥补材料。

图形2

照片2.
矶鹞渡AODD微处理器行程优化器。礼貌的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。

当氧含量不需要通气时,使用压缩空气(与过程泵)主要用于搅拌,存在以较低的能量成本提供相同的搅拌结果的额外机会。尽管压缩空气功率非常昂贵,但是应该始终通过情况在特定情况下仔细评估这些其他动作,以确定准确的操作能源成本。

图形3

以下案例研究涵盖了一些最普遍的机会。

液体流动管道

液体流动管道

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。
  • 适当且适当地设计并安装,这通常可以在较低的能量输入下提供适当的搅拌。

炼油厂应用以用液体流动模拟更换搅拌空气

示例:腐蚀性生产使用了两个40英尺高的坦克,深度。测量的空气流量为240 scfm到两个废水堆叠罐。空气通过三个3/4“线在三个边吹气,吹气,以保持内壁上的固体。还有一个20-HP泵,不断循环混合物以保持固体从底部和悬浮液中保持固体。

应用总能量:

240 SCFM在4个SCFM输入HP60-hp

电动机驱动泵20-HP.

总能量80-HP.

(80 x .746÷.90 @ $ .06 kwh / 8,760小时)66.3千瓦

估计每年的电能成本$ 34,847 /年

实施项目:在罐壁适当位置安装三套喷管,底部安装两套喷管。总输入能量10hp / 8kw离心泵(双机)

总电力运行节省(kW)54.3 kW.

估计年度总电能节约($ .06 kWh / 8,760小时/年)$ 28,540 / yr

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。

钢制加工厂在完整的四小时周期内运行澳元

过滤器运行一个4小时的循环。一个30分钟的最后压机需要150 '的头部压力在每个周期结束。在最终压机之前,水头压力为30至40英尺,每个周期3.5小时。

气动增压器

像这样的效率措施在压缩空气挑战's®基础和高级管理研讨会。

该项目是安装2-HP电动机驱动的离心泵,以按下4小时循环的前3.5小时。生产过程每天24小时,每周7天,每年365天,共混率为0.10千瓦时

目前的空气流到2“AODD80 scfm.

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

估计年度电能成本(16.6 kW x $ .10 kwh x 8,760)$ 14,542 / yr

修改操作

16.6 kW(x 1,095小时(12%8,760)x $ .10 kwh1817 .70美元/年

1.7 kW(2马力电机)x 7,665小时/年x $。10千瓦时$ 1,303.05 /年

估计总年度经营空气3120美元/年

总储蓄$ 11,421.25 /年

项目总成本$ 5,000

简单的回报5.3个月

氯气厂:两个40英尺高的废水最后阶段抛光池,然后释放到地下水(流体深度30英尺)

目前使用测量的90个PSIG压缩空气中的220 scfm调节到15psig以供应搅拌以保持清晰度。空气送到每个罐的底部,从水中冒泡。

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 kW.

运营成本(8,760小时@ $ .10 kWh)39945美元/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下提供低压空气,并探讨了单级螺旋凸耳鼓风机。

使用22 BHP电动机的螺旋凸轮鼓风机(22 x,746÷90)或18.2输入kW将以15 psig提供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。

最后一个案例研究示例在于钢厂废水处理区域,其中石灰石浆料罐在12英尺高的罐中用30-HP渐进式Moyno腔泵搅拌。石灰必须有效地保持在悬浮液中,以避免在泵入口周围围绕泵入口的固体积聚堵塞。固体阻断再循环量,加速结垢因子并显着增加昂贵清洁的数量。这可能是清理和所有概率的重要环境和耗时的问题,也是影响生产的概率。

图6

目标是保持固体和悬架直到定期预定的维护时间。根据需要在维护人员发现时间时调整流体罐水平,目前避免过早污垢。这种情况不仅有麻烦,而且可能导致现在与当前的人力情况发生过大的停机时间。

在清除罐内的固体物质并复位以避免再次发生后,一个3/4英寸的空气管道在90 psi的入口压力下进入到罐的底部。测量的流量是80scfm,它确实做到了。

总估计泵功率(30-HP [x .746÷90])24.9 kW.

总空气流量80 scfm (80 ÷ 4秒/输入马力= 20马力x .746 + .9)16.6 kW.

使用总估计功率(8,760次运营时间/ YR @ $ .10 / kWh)41.5 kW.

总电流估计电气运行能源成本$ 36,354 / yr

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 kW.

机械叶片泵1.75 kW.

总电气运行能源26.65 kW.

总电力运行年度能源成本$ 23,345 /年

总电能节约$ 13,009 /年

项目成本$ 2,540

简单的回报2.3个月

总结

如果废水处理过程需要空气,而仅搅拌是不够的,那么真的有两种选择——鼓风机空气或空压机空气。正确的选择将对能源成本产生非常积极的影响,如果正确应用和维护,应能提高生产率。

在这种情况下的第二个机会是泵的选择-电动或空气驱动。有或没有流量增强器,如排出器,如果空气操作,应考虑使用微处理器的行程优化控制AODD泵。

如果只需要搅拌,通常是为了保持固体悬浮,那么有一系列的选择来替换或减少压缩空气的使用,包括像螺旋桨,桨叶等机械设备。

当你看着你的废水系统,让你的想象成为你的向导。正如他们所说,“要跳出思维定势”。

如需更多信息,请联系美国空军Hank Van Ormer,电话:740-862-4112,电子邮件:hank@airpowerusainc.com.www.airpowerusainc.com

表格数据及图表由:

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

2011年9月