Στην επεξεργασία λυμάτων,PSAκαιVPSAΤα συστήματα οξυγόνου χρησιμοποιούν και τα δύο προσρόφηση μοριακού κόσκινου για να διαχωρίσουν το οξυγόνο από τον αέρα, αλλά οι κύκλοι πίεσης, ο εξοπλισμός παροχής αέρα, οι μέθοδοι αναγέννησης και η κατάντη ενσωμάτωση είναι διαφορετικοί.
PSAχρησιμοποιεί πεπιεσμένο αέρα για προσρόφηση υπό πίεση και συνήθως βασίζεται στην αποσυμπίεση για την αναγέννηση.VPSAχρησιμοποιεί έναν φυσητήρα για την παροχή αέρα σε χαμηλότερη πίεση και χρησιμοποιεί μια αντλία κενού για να βοηθήσει την εκρόφηση. Αυτές οι διαφορές επηρεάζουν την πίεση εξόδου οξυγόνου, την κατανάλωση ισχύος, τη διαμόρφωση του εξοπλισμού, τις απαιτήσεις εγκατάστασης και τη συμβατότητα με τα συστήματα αερισμού.
Για μονάδες επεξεργασίας λυμάτων, η επιλογή θα πρέπει να βασίζεται στη ζήτηση οξυγόνου, το βάθος της λεκάνης αερισμού, την πίεση του διαχύτη, τις ώρες λειτουργίας, τον χώρο εγκατάστασης, τις διαθέσιμες υπηρεσίες κοινής ωφέλειας και την απαιτούμενη πίεση παροχής οξυγόνου.
Τεχνολογία οξυγόνου PSA στην επεξεργασία λυμάτων
A PSAΗ γεννήτρια οξυγόνου συνδυάζει συνήθως έναν αεροσυμπιεστή, εξοπλισμό καθαρισμού αέρα, δοχεία προσρόφησης, βαλβίδες μεταγωγής, εξοπλισμό ρυθμιστή οξυγόνου, αισθητήρες και ένα αυτόματο σύστημα ελέγχου.
Η διαδικασία μπορεί να χωριστεί σε διάφορα στάδια:
- Ο ατμοσφαιρικός αέρας συμπιέζεται.
- Τα φίλτρα και ο εξοπλισμός στεγνώματος απομακρύνουν τους ρύπους και την υγρασία.
- Επεξεργασμένος πεπιεσμένος αέρας εισέρχεται στην κλίνη μοριακού κόσκινου.
- Το άζωτο προσροφάται κατά προτίμηση.
- Το εμπλουτισμένο με οξυγόνο αέριο φεύγει από το δοχείο προσρόφησης.
Το κορεσμένο κρεβάτι αποσυμπιέζεται για αναγέννηση.
Το σύστημα ελέγχου αλλάζει τη διαδρομή αερίου μεταξύ των δοχείων προσρόφησης.
Τα δοχεία προσρόφησης λειτουργούν κυκλικά, έτσι ένα δοχείο μπορεί να παράγει οξυγόνο ενώ ένα άλλο αναγεννάται. Αυτή η διάταξη παρέχει μια συνεχή ροή οξυγόνου για εξοπλισμό κατάντη.
Στην επεξεργασία λυμάτων,PSAΤο οξυγόνο μπορεί να συνδεθεί με αγωγούς οξυγόνου, διαχυτές, συστήματα οξυγόνωσης ή άλλο εξοπλισμό μεταφοράς αερίου. Η απαιτούμενη πίεση εξόδου πρέπει να συγκριθεί με το βάθος βύθισης του διαχύτη, την απώλεια πίεσης του αγωγού, τις βαλβίδες και άλλες αντίσταση κατάντη.
Οι δημοσιευμένες πληροφορίες οξυγόνου PSA της NEWTEK καταγράφουν την παραγωγή οξυγόνου από1 έως 300 Nm³/h, καθαρότητα οξυγόνου του93% ±3%και πίεση οξυγόνου του0,01–0,5 MPa, ανάλογα με τη διαμόρφωση του συστήματος.
VPSA Oxygen Technology στην Επεξεργασία Λυμάτων
VPSAχρησιμοποιεί την ίδια βασική αρχή προσρόφησης αλλά αλλάζει τον κύκλο πίεσης και τη διάταξη παροχής αέρα.
Ένα τυπικόVPSAτο σύστημα περιέχει:
- Φυσητήρας
- Εξοπλισμός φιλτραρίσματος αέρα
- Δοχεία προσρόφησης
- Αντλία κενού
- Βαλβίδες μεταγωγής
- Εξοπλισμός ρυθμιστικού διαλύματος οξυγόνου
- Αισθητήρες πίεσης και κενού
- Αυτόματο σύστημα ελέγχου
Η διαδικασία λειτουργίας ακολουθεί γενικά αυτή τη σειρά:
Ο φυσητήρας παρέχει ατμοσφαιρικό αέρα στο δοχείο προσρόφησης.
Το άζωτο προσροφάται από το μοριακό κόσκινο.
Το εμπλουτισμένο με οξυγόνο αέριο φεύγει από το στρώμα προσρόφησης.
Το δοχείο προσρόφησης αποσυμπιέζεται.
Μια αντλία κενού μειώνει περαιτέρω την πίεση του κρεβατιού.
Το προσροφημένο άζωτο αφαιρείται από το μοριακό κόσκινο.
Η κλίνη επιστρέφει στο στάδιο της προσρόφησης.
Επομένως, η κύρια διαφορά από το PSA δεν είναι το ίδιο το μοριακό κόσκινο, αλλά ο τρόπος που δημιουργείται και απομακρύνεται η πίεση κατά τη διάρκεια του κύκλου προσρόφησης-αναγέννησης.
ΕπειδήVPSAκανονικά λειτουργεί με χαμηλότερη πίεση παροχής οξυγόνου, το κατάντη σύστημα διανομής οξυγόνου πρέπει να σχεδιαστεί ανάλογα.
PSA vs VPSA: Κύριες διαφορές μηχανικής
| Παράμετρος | Οξυγόνο PSA | VPSA Oxygen |
|---|---|---|
| Εξοπλισμός τροφοδοσίας αέρα | Αεροσυμπιεστής | Φυσητήρας |
| Συνθήκη προσρόφησης | Συμπιεσμένο | Σχετικά χαμηλή πίεση |
| Μέθοδος αναγέννησης | Αποσυμπίεση/εκρόφηση | Εκρόφηση υποβοηθούμενη από κενό |
| Αντλία κενού | Κανονικά δεν απαιτείται | Υποχρεούμαι |
| Πίεση εξόδου οξυγόνου | Γενικά κατάλληλο για διανομή υψηλότερης πίεσης | Γενικά κατάλληλο για παροχή χαμηλότερης πίεσης |
| Κύριος εξοπλισμός που καταναλώνει ενέργεια | Συμπιεστής | Ανεμιστήρας και αντλία κενού |
| Βασικό θέμα σχεδιασμού | Πίεση και επεξεργασία πεπιεσμένου αέρα | Προσαρμογή μεγέθους ανεμιστήρα/κενού και παροχή οξυγόνου χαμηλής πίεσης |
| Απαίτηση κατάντη | Μπορεί να φιλοξενήσει κατανομή οξυγόνου υπό πίεση | Απαιτεί συμβατό σύστημα οξυγόνου χαμηλής πίεσης |
Η σύγκριση δεν πρέπει να βασίζεται μόνο στην καθαρότητα του οξυγόνου ή στην ικανότητα της γεννήτριας. Η σχέση πίεσης μεταξύ της γεννήτριας και του εξοπλισμού αερισμού είναι εξίσου σημαντική.
Η ζήτηση οξυγόνου είναι ένας σημαντικός παράγοντας επιλογής
Οι μονάδες επεξεργασίας λυμάτων υπολογίζουν συνήθως τη ζήτηση οξυγόνου από τη βιολογική φόρτιση, τις απαιτήσεις οξείδωσης αμμωνίας, τους στόχους διαλυμένου οξυγόνου, τη θερμοκρασία του νερού, τα χαρακτηριστικά των λυμάτων και την κατάσταση λειτουργίας του βιολογικού αντιδραστήρα.
Για παράδειγμα, μια διεργασία ενεργοποιημένης λάσπης μπορεί να απαιτεί συνεχή μεταφορά οξυγόνου σε μια λεκάνη αερισμού. Το σύστημα παραγωγής οξυγόνου πρέπει επομένως να έχει μέγεθος σύμφωνα με την απαιτούμενη ροή μάζας οξυγόνου αντί να επιλέγει απλώς μια γεννήτρια με βάση την ονομαστική της ροή αερίου.
Μια μεγαλύτερη μονάδα επεξεργασίας μπορεί να απαιτεί πολλές μονάδες παραγωγής οξυγόνου που λειτουργούν παράλληλα. Αυτό επιτρέπει στο σύστημα να ταιριάζει με την παραγωγή οξυγόνου με διακυμάνσεις στο βιολογικό φορτίο, τον εποχιακό όγκο λυμάτων ή τις αλλαγές στη ζήτηση αερισμού.
Για μικρότερες ή μεσαίες εγκαταστάσεις,PSAμπορεί να παρέχει μια πιο απλή διαμόρφωση όταν απαιτείται επίσης πίεση οξυγόνου. Για εφαρμογές μεγάλης ροής όπου το οξυγόνο χαμηλής πίεσης μπορεί να συνδεθεί απευθείας σε ένα σύστημα αερισμού, το VPSA γίνεται μια σημαντική εναλλακτική λύση για την αξιολόγηση της μηχανικής.
Η πίεση οξυγόνου επηρεάζει τη σχεδίαση του συστήματος αερισμού
Το οξυγόνο πρέπει να υπερνικήσει την πίεση που δημιουργείται από το σύστημα επεξεργασίας λυμάτων προτού περάσει από τον διαχύτη και εισέλθει στο νερό.
Για έναν βυθισμένο διαχύτη, η απαιτούμενη πίεση αερίου επηρεάζεται από:
- Βάθος νερού
- Πίεση λειτουργίας διαχύτη
- Μήκος αγωγού
- Διάμετρος σωλήνα
- Βαλβίδες και εξαρτήματα
- Ρυθμός ροής αερίου
Απώλεια πίεσης μέσω του διαχύτη
Μια βαθύτερη λεκάνη αερισμού γενικά απαιτεί υψηλότερη πίεση αερίου στην είσοδο του διαχύτη.
Αυτή είναι μια σημαντική διαφορά όταν συγκρίνετε το PSA και το VPSA. Το PSA μπορεί να παρέχει οξυγόνο σε πίεση κατάλληλη για διανομή υπό πίεση, ενώ το VPSA γενικά λειτουργεί με χαμηλότερη πίεση εξόδου οξυγόνου.
Για παράδειγμα, εάν η γεννήτρια οξυγόνου βρίσκεται μακριά από μια βαθιά λεκάνη αερισμού, η απώλεια πίεσης του αγωγού και η πίεση του διαχύτη θα πρέπει να υπολογιστούν πριν από την επιλογή ενός συστήματος οξυγόνου χαμηλής πίεσης.
Ποιότητα πεπιεσμένου αέρα και προστασία μοριακού κόσκινου
Και τα δύο συστήματα εξαρτώνται από την προσρόφηση μοριακού κόσκινου, επομένως η επεξεργασία τροφοδοσίας αέρα επηρεάζει άμεσα τις κλίνες προσρόφησης.
Το λάδι, το υγρό νερό, η σωματιδιακή μόλυνση και η υπερβολική υγρασία μπορεί να βλάψουν ή να μολύνουν το υλικό μοριακού κόσκινου και να αυξήσουν την πτώση πίεσης μέσω της κλίνης προσρόφησης. Επομένως, το τμήμα επεξεργασίας αέρα περιλαμβάνει συνήθως εξοπλισμό φιλτραρίσματος, διαχωρισμού υγρασίας και στεγνώματος κατάλληλο για τη διαμόρφωση της γεννήτριας.
Τα συστήματα PSA δίνουν συνήθως μεγαλύτερη έμφαση στην ποιότητα του πεπιεσμένου αέρα επειδή ο ατμοσφαιρικός αέρας διέρχεται πρώτα από τον συμπιεστή πριν εισέλθει στα δοχεία προσρόφησης. Πρέπει να παρακολουθούνται η θερμοκρασία εκκένωσης του συμπιεστή, η μεταφορά λαδιού, η περιεκτικότητα σε υγρασία, η κατάσταση του φίλτρου και η απόδοση του στεγνωτηρίου.
Τα συστήματα VPSA χρησιμοποιούν παροχή αέρα που βασίζεται σε ανεμιστήρα, αλλά αυτό δεν εξαλείφει την ανάγκη επεξεργασίας αέρα τροφοδοσίας. Το φιλτράρισμα της σκόνης και ο έλεγχος της υγρασίας παραμένουν σημαντικά επειδή οι προσμείξεις μπορούν να εισέλθουν στις κλίνες μοριακού κόσκινου και να επηρεάσουν την ικανότητα προσρόφησης.
Και για τις δύο τεχνολογίες, η αντικατάσταση μοριακού κόσκινου θα πρέπει να θεωρείται ως στοιχείο συντήρησης και όχι ως στοιχείο αορίστου χρόνου.
Η κατανάλωση ρεύματος έχει διαφορετικές πηγές
Το ηλεκτρικό φορτίο του PSA καιVPSAπροέρχεται κυρίως από διαφορετικά κομμάτια εξοπλισμού.
Το κύριο ηλεκτρικό φορτίο συνήθως προέρχεται από τον αεροσυμπιεστή. Η απαίτηση ισχύος του εξαρτάται από:
- Απαιτούμενη πίεση πεπιεσμένου αέρα
- Ροή αέρα
- Απόδοση συμπιεστή
- Ώρες λειτουργίας
- Στεγνωτήριο και βοηθητικός εξοπλισμός
Το VPSA κανονικά κατανέμει το κύριο ηλεκτρικό του φορτίο μεταξύ του φυσητήρα αέρα και της αντλίας κενού. Οι απαιτήσεις τους εξαρτώνται από:
- Ροή αέρα
- Πίεση προσρόφησης
- Επίπεδο κενού
- Χωρητικότητα αντλίας κενού
- Χρόνος κύκλου
- Απώλειες πίεσης αγωγών και εξοπλισμού
Για τις προμήθειες, η χρήσιμη σύγκριση είναιειδική κατανάλωση ενέργειας ανά μονάδα παραγόμενου οξυγόνου, αντί να συγκρίνετε μόνο την ισχύ του συμπιεστή και του ανεμιστήρα.
Η σύγκριση θα πρέπει επίσης να χρησιμοποιεί την ίδια ροή οξυγόνου, καθαρότητα, ώρες λειτουργίας και συνθήκες πίεσης εξόδου.
Ενσωμάτωση με Εξοπλισμό Αερισμού Λυμάτων
Η γεννήτρια οξυγόνου είναι μόνο ένα μέρος του συστήματος μεταφοράς οξυγόνου.
Μια πλήρης εγκατάσταση μπορεί να περιλαμβάνει:
- Γεννήτρια οξυγόνου
- Ρυθμιστικό δοχείο οξυγόνου
- Αγωγός διανομής
- Βαλβίδες ελέγχου ροής
- Αισθητήρες πίεσης
- Αισθητήρες συγκέντρωσης οξυγόνου
- Αισθητήρες διαλυμένου οξυγόνου
- Λεπτή φυσαλίδα ή άλλος εξοπλισμός μεταφοράς οξυγόνου
- Διεπαφή PLC/SCADA
Για το PSA, το ρυθμιστικό διάλυμα οξυγόνου μπορεί να μειώσει την επίδραση του κύκλου της γεννήτριας στην κατάντη παροχή οξυγόνου. Οι αισθητήρες πίεσης μπορούν να παρακολουθούν τη γραμμή διανομής, ενώ οι αισθητήρες οξυγόνου μπορούν να παρακολουθούν τη συγκέντρωση προϊόντος-αερίου.
Το VPSA μπορεί επίσης να ενσωματωθεί με αποθήκευση οξυγόνου και αυτόματο έλεγχο, αλλά ο αγωγός οξυγόνου και ο εξοπλισμός ελέγχου πίεσης κατάντη πρέπει να σχεδιάζονται γύρω από τη χαμηλότερη πίεση παροχής.
Όταν οι αισθητήρες διαλυμένου οξυγόνου συνδέονται στο σύστημα ελέγχου της εγκατάστασης, η παραγωγή οξυγόνου μπορεί να ρυθμιστεί σύμφωνα με τις πραγματικές συνθήκες του αντιδραστήρα αντί να λειτουργεί συνεχώς σε μια σταθερή έξοδο.
Διαφορές συντήρησης
Η συντήρηση του PSA συνδέεται στενά με την πλευρά του πεπιεσμένου αέρα. Τα τυπικά σημεία επιθεώρησης περιλαμβάνουν την κατάσταση λαδιού συμπιεστή, φίλτρα αέρα, στεγνωτήρια, βαλβίδες, αισθητήρες πίεσης, αισθητήρες οξυγόνου και απόδοση μοριακού κόσκινου.
Η συντήρηση VPSA μετατοπίζει μέρος της εστίασης του εξοπλισμού προς τον ανεμιστήρα και το σύστημα κενού. Η κατάσταση της αντλίας κενού, οι σφραγίδες, τα φίλτρα, οι βαλβίδες, η πίεση κενού και η συμπεριφορά της πίεσης της κλίνης προσρόφησης χρειάζονται τακτική επιθεώρηση.
Και για τα δύο συστήματα, η μη φυσιολογική πτώση πίεσης, ο μεγαλύτερος χρόνος κύκλου, η μειωμένη καθαρότητα οξυγόνου, η ασταθής ροή οξυγόνου και η αυξημένη κατανάλωση ενέργειας μπορεί να υποδηλώνουν προβλήματα στο σύστημα επεξεργασίας αέρα, στις βαλβίδες μεταγωγής, στο μοριακό κόσκινο, στους αισθητήρες ή στη σειρά ελέγχου.
Επομένως, ένα σχέδιο συντήρησης θα πρέπει να παρακολουθεί τα δεδομένα λειτουργίας αντί να βασίζεται μόνο στην προγραμματισμένη αντικατάσταση εξαρτημάτων.
Τι πρέπει να συγκρίνουν οι αγοραστές επεξεργασίας λυμάτων;
Μια τεχνική σύγκριση θα πρέπει να περιλαμβάνει περισσότερο από τη χωρητικότητα της γεννήτριας.
| Παράμετρος αγοραστή | Μηχανική Σημασία |
|---|---|
| Ροή οξυγόνου | Προσδιορίζει την ικανότητα προσρόφησης-κλίνης και εξοπλισμού |
| Καθαρότητα οξυγόνου | Καθορίζει τη συγκέντρωση οξυγόνου που παρέχεται στη διαδικασία |
| Πίεση εξόδου | Πρέπει να ταιριάζει με τις απαιτήσεις του διαχύτη και του αγωγού |
| Ειδική κατανάλωση ρεύματος | Επιτρέπει τη σύγκριση της ενέργειας λειτουργίας |
| Μέγιστη ζήτηση οξυγόνου | Προσδιορίζει τη χωρητικότητα γεννήτριας και buffer |
| Ώρες λειτουργίας | Επηρεάζει την ετήσια κατανάλωση ηλεκτρικής ενέργειας |
| Βάθος λεκάνης αερισμού | Επιρροές που απαιτούν πίεση αερίου |
| Απόσταση αγωγού | Προσδιορίζει την απώλεια πίεσης κατανομής |
| Ποιότητα τροφοδοσίας-αέρα | Προστατεύει το μοριακό κόσκινο και τις βαλβίδες |
| Χώρος εγκατάστασης | Καθορίζει τη διάταξη του εξοπλισμού |
| Διασύνδεση ελέγχου | Καθορίζει την ενοποίηση PLC/SCADA |
| Πρόσβαση στη συντήρηση | Επηρεάζει το χρόνο σέρβις και το χρόνο διακοπής λειτουργίας |
| Μελλοντική επέκταση | Καθορίζει τις απαιτήσεις σπονδυλωτής χωρητικότητας |
Η πιο χρήσιμη σύγκριση αγορών βασίζεται επομένως στο πλήρες σύστημα παραγωγής οξυγόνου και μεταφοράς οξυγόνου.
NEWTEK Oxygen Generation για Επεξεργασία Λυμάτων
NEWTEKεπικεντρώνεται στα επιτόπια συστήματα παραγωγής οξυγόνου και αζώτου PSA. Η διαμόρφωση οξυγόνου PSA συνδυάζει καθαρισμό αέρα, προσρόφηση μοριακού κόσκινου ζεόλιθου, δοχεία προσρόφησης, αισθητήρες πίεσης και οξυγόνου, αυτόματο έλεγχο, σωληνώσεις αερίου και εξαρτήματα αποθήκευσης/ελέγχου οξυγόνου.
Για εφαρμογές επεξεργασίας λυμάτων, οι σχετικές παράμετροι εξοπλισμού περιλαμβάνουν τη ροή οξυγόνου, την καθαρότητα, την πίεση εξόδου, το σημείο δρόσου, την κατανάλωση αέρα, το μέγεθος του σωλήνα και τη διαμόρφωση ελέγχου. Τα δημοσιευμένα δεδομένα οξυγόνου PSA της NEWTEK καλύπτουν παραγωγικές ικανότητες από 1 έως 300 Nm³/h, με καθαρότητα οξυγόνου 93% ±3%, πίεση οξυγόνου 0,01–0,5 MPa και εύρος σημείου δρόσου ατμοσφαιρικού οξυγόνου από -40 μοίρες έως -75 μοίρες.
Η σωστή διαμόρφωση του συστήματος πρέπει να προσδιορίζεται από την πραγματική ζήτηση οξυγόνου και τις συνθήκες αερισμού της μονάδας αποχέτευσης, στη συνέχεια να αντιστοιχιστεί με τη χωρητικότητα της γεννήτριας, την πίεση οξυγόνου, το σύστημα ελέγχου και το περιβάλλον εγκατάστασης.
