aquabio.gr Αντώνης Χουρδάκης & ΣΙΑ Ε.Ε. a.chourdakis@aquabio.gr Διδώς Σωτηρίου 15, Ηράκλειο, 71305 τηλ.: (+30) 2810 372 899 κιν.: (+30) 697 22 22 981 fax: (+30) 2810 372 901 P U L S A R ΣΤΑΤΙΚΟΣ ΔΙΑΧΥΤΗΣ ΑΕΡΑ ΠΟΛΥ ΛΕΠΤΩΝ ΦΥΣΑΛΙΔΩΝ ΠΑΡΟΥΣΙΑΣΗ - ΜΕΤΡΗΣΕΙΣ ΑΠΟΔΟΣΕΩΝ - ΛΕΙΤΟΥΡΓΟΥΣΕΣ ΕΓΚΑΤΑΣΤΑΣΕΙΣ
Ο διαχύτης αέρα PULSAR Ο στατικός διαχύτης αέρα PULSAR είναι αποτέλεσμα της προσπάθειας να αντιμετωπιστούν τα προβλήματα που εμφανίζονταν σε μονάδες βιολογικού καθαρισμού υγρών αποβλήτων που ήταν εφοδιασμένοι με πορώδεις διαχύτες αέρα (είτε κεραμικούς είτε τύπου μεμβράνης). Τα προβλήματα αυτά προέρχονταν κυρίως από την κακή λειτουργία των πορωδών διαχυτών σε πραγματικές συνθήκες, όπου συχνά παρουσιάζονται εμφράξεις και μηχανικές καταστροφές τους. Ο PULSAR συνδυάζει υψηλές αποδόσεις σε εκμετάλλευση αέρα με μεγάλες παροχές ανακύκλωσης λυμάτων, χωρίς να παρουσιάζει προβλήματα εμφράξεων και ασταθούς λειτουργίας. Είναι κατασκευασμένος από όμοια πλαστικά στοιχεία τα οποία περιέχουν ειδικά μελετημένα διαφράγματα και συνδέονται μεταξύ τους σταθερά με τη βοήθεια κεντρικού άξονα πάνω σε μεταλλική βάση από ανοξείδωτο χάλυβα (τύπος base) ή συνδέονται απευθείας, στον αναρτώμενο τύπο (hung), με την ανοξείδωτη σωλήνα παροχής αέρα. Ο τύπος base εγκαθίσταται στον πυθμένα της δεξαμενής αερισμού και μπορούν να τροφοδοτούνται περισσότεροι διαχύτες PULSAR με την ίδια γραμμή παροχής αέρα. Ο τύπος hung τοποθετείται με ανάρτηση από την οροφή της δεξαμενής και η τοποθέτησή του μπορεί να γίνει με γεμάτη τη δεξαμενή αερισμού. Τα ακίνητα διαφράγματα τα οποία περιέχονται στα πλαστικά στοιχεία του PULSAR διασπούν τις μεγάλες φυσαλίδες του αέρα σε εκατομμύρια μικρότερες, ενώ ταυτόχρονα, λόγω του σχήματος και της σχετικής τους θέσης αυξάνεται ο χρόνος επαφής του αέρα με το υγρό, έτσι ώστε τελικά να επιτυγχάνεται πολύ μεγάλη απόδοση σε μάζα οξυγόνου ανά ισχύ (kg O 2 / kwhr). level Εικόνα 1: Οι τύποι PULSAR base και PULSAR hung 2
Πλεονεκτήματα των διαχυτών αέρα PULSAR Χαμηλότερο κόστος προμήθειας Στις συνήθεις περιπτώσεις εγκαταστάσεων βιολογικού καθαρισμού, η αντιστοιχία α- παιτήσεων σε τεμάχια διαχυτών μεταξύ PULSAR και πορωδών διαχυτών αέρα είναι περίπου 1 προς 10. Τελικά, το κόστος προμήθειας προκύπτει χαμηλότερο. Χαμηλότερο κόστος εγκατάστασης Το κόστος εγκατάστασης είναι σημαντικά χαμηλότερο λόγω των μικρότερων απαιτήσεων σε σωληνώσεις αλλά και σε ώρες εργασίας. Απαιτούνται μονάχα 0.6 εργατοώρες ανά τεμάχιο PULSAR για την τοποθέτησή του, συμπεριλαμβανομένης της κατασκευής τους δικτύου τροφοδοσίας αέρα από το εσωτερικό των δεξαμενών έως το εξωτερικό κολλεκτέρ αέρα. Υψηλότερη απόδοση σε πραγματικές μόνιμες συνθήκες Η απόδοση (kg O 2/hr) είναι μεγαλύτερη από αυτή των πορωδών διαχυτών αέρα σε πραγματικές μόνιμες συνθήκες λειτουργίας. Πράγματι, ενώ η απόδοση των διαχυτών αέρα PULSAR σε πρότυπες συνθήκες, δηλαδή μετρούμενη σε καθαρό νερό, είναι μικρότερη από αυτή των πορωδών διαχυτών, σε πραγματικές μόνιμες συνθήκες λειτουργίας αυτή εμφανίζεται υψηλότερη. Για την αντιστοίχιση της απόδοσης ενός διαχύτη από πρότυπες σε πραγματικές συνθήκες, χρησιμοποιείται ο συντελεστής a. Για τους πορώδεις διαχύτες είναι a=0.6 όταν λειτουργούν για πρώτη φορά. Για τους διαχύτες αέρα PULSAR είναι περίπου a=0.8. Αυτό οφείλεται στην μικρότερη αντίσταση στη διάχυση του οξυγόνου από την φυσαλίδα του αέρα προς το υγρό, λόγω των συνθηκών αερισμού που δημιουργεί ο PULSAR. Η αντίσταση αυτή δημιουργείται από τη συγκέντρωση γύρω από τη φυσαλίδα επιφανειακά ενεργών ουσιών που περιέχονται στα λύματα (έλαια, απορρυπαντικά κ.α.), οι οποίες δημιουργούν ένα ιξώδες στρώμα δύσκολα διαπερατό από το οξυγόνο. Στην περίπτωση των πορωδών διαχυτών, λόγω του μαλακού αερισμού που προκαλούν, η στοιβάδα των ουσιών αυτών είναι παχύτερη και ισχυρή. Αντιθέτως, στην περίπτωση των διαχυτών αέρα PULSAR, επειδή δημιουργούνται ισχυρές διατμητικές τάσεις λόγω της τριβής του αέρα στα πτερύγια και λόγω των συγκρούσεων των φυσαλίδων μεταξύ τους, η στοιβάδα αυτή είναι λεπτότερη και χαλαρή, με αποτέλεσμα να ευνοείται η διάχυση του οξυγόνου. Σύμφωνα με μεγάλο αριθμό μετρήσεων που έχουν πραγματοποιηθεί σε λειτουργούσες μονάδες βιολογικού καθαρισμού (βλ. σχετική εργασία των K.P. Groves κ.α. 1 ) όπου συσχετίζεται ο συντελεστής a με τον χρόνο λειτουργίας των εγκατεστημένων πορωδών διαχυτών αέρα, φαίνεται ότι μέσα σε χρόνο 2 μηνών, ο συντελεστής a μειώνεται από 0.6 στο 0.4, ενώ στους 12 μήνες λειτουργίας στο 0.35 και στους 23 μήνες στο 0.3, με τάση για περαιτέρω μείωση, έτσι ώστε να κρίνεται απαραίτητη η αντικατάστασή τους, κάτι που απαιτεί μεταξύ άλλων κένωση της δεξαμενής αερισμού. Αντίθετα με τους πορώδεις διαχύτες αέρα, ο PULSAR διατηρεί την ίδια ακριβώς απόδοση όπως και την πρώτη ημέρα της λειτουργίας του. 1 Groves, K.P., Daigger, G.T., Simpkin, T.J., Redmon, D.T., Ewing, L.: Evaluation of oxygen transfer efficiency and alpha-factor on a variety of diffused aeration systems (1992) Water Environment Research, 64 (5), pp. 691-698. 3
Μερικά παραδείγματα: Πορώδης διαχύτης αέρα που έχει πρότυπη απόδοση στα 4.5m νερού 21% θα έχει: με την εγκατάστασή του πραγματική απόδοση 0.6 21% = 12.6% μετά από 2 μήνες λειτουργίας πραγματική απόδοση 0.4 21% = 8.4% μετά από 12 μήνες λειτουργίας πραγματική απόδοση 0.35 21% = 7.4%. Αντιθέτως, PULSAR με πρότυπη απόδοση στα 4.5m νερού 13.26%, παρουσιάζει σταθερή σε σχέση με το χρόνο πραγματική απόδοση 0.85 13.26% = 11.3%. Επιπλέον ενεργειακό όφελος Υπάρχει επιπλέον ενεργειακό όφελος από τη λειτουργία του PULSAR. Πράγματι, η πτώση πίεσης του αέρα όπως τροφοδοτείται στον διαχύτη από δύο μεγάλης διατομής οπές στη βάση του είναι αμελητέα (μερικά cm H 2O) σε σχέση με την πτώση πίεσης που παρατηρείται στους πορώδεις διαχύτες λεπτής φυσαλίδας η οποία ξεκινάει από 40 έως 50 cm H 2O, αυξάνεται με το χρόνο λόγω της σταδιακής απόφραξής τους είτε από σκόνη του εισερχόμενου αέρα είτε από βιομάζα που εισχωρεί για διάφορους λόγους στο εσωτερικό του διαχύτη και η οποία μπορεί να φτάσει ακόμα και τα 150cm H 2O πριν ο διαχύτης καταστραφεί. Απρόσκοπτη λειτουργία σε υψηλές θερμοκρασίες Η λειτουργία του PULSAR δεν επηρεάζεται από τη θερμοκρασία του παρεχόμενου α- έρα, η οποία σε βαθιές δεξαμενές αερισμού μπορεί να φτάνει ακόμα και τους 200 C στην έξοδο του φυσητήρα και, παρά την μερική του ψύξη κατά τη διαδρομή του μέσα στις σωληνώσεις, να τροφοδοτείται σε θερμοκρασία πολύ υψηλή για τους πορώδεις διαχύτες. Οι υψηλές αυτές θερμοκρασίες συμβάλλουν στη μείωση της απόδοσης και στη γήρανση του υλικού κατασκευής τους. Αντιθέτως, ο PULSAR είναι αδιάφορος στην όποια θερμοκρασία του αέρα, αφού δέχεται στο εσωτερικό του μονάχα μείγμα υγρού και αέρα, σε αρκετά μεγάλες παροχές. Ιδανικός για εγκαταστάσεις τύπου SBR Στις εγκαταστάσεις βιολογικού καθαρισμού διακοπτόμενης λειτουργίας (SBR) ο αερισμός δεν είναι συνεχής, αλλά διακόπτεται κατά διαστήματα. Εάν χρησιμοποιούνται πορώδεις διαχύτες αέρα, οι διακοπές αυτές επιταχύνουν δραματικά την απόφραξη των διαχυτών, καθώς κατά τη διάρκειά τους δημιουργούνται εισροές υγρού στο εσωτερικό τους (π.χ. από κάποιο ρήγμα είτε χαλαρή σύνδεση), λόγω ψύξης του αέρα που έχει παραμείνει μέσα στο δίκτυο. Με την επαναλειτουργία του αερισμού, η ποσότητα υγρού που έχει εισέλθει είναι δυνατόν να βουλώσει ολόκληρη τη συστοιχία των πορωδών διαχυτών. Η λειτουργία του PULSAR είναι ανεπηρέαστη από οποιοδήποτε αριθμό διακοπών στον αερισμό και μπορεί να δώσει έξυπνες και λειτουργικές λύσεις στο σχεδιασμό εγκαταστάσεων με μεγάλες εποχιακές διακυμάνσεις φορτίου, όπου επιζητείται διακοπτόμενος οικονομικός αερισμός π.χ. για τη χειμερινή περίοδο, ενώ μπορεί να παραμένει για απεριόριστα χρονικά διαστήματα σε γεμάτες δεξαμενές χωρίς λειτουργία. Για μικρές εγκαταστάσεις τύπου SBR, προτείνεται ο τύπος PULSAR hung ως η πλέον κατάλληλη λύση. 4
Μειωμένη παραγωγή περίσσειας ιλύος, πλήρως σταθεροποιημένης Σημαντικό χαρακτηριστικό των μονάδων βιολογικού καθαρισμού στις οποίες ο αερισμός πραγματοποιείται με διαχύτες αέρα PULSAR είναι η σημαντικά μικρότερη παραγωγή περίσσειας βιομάζας. Το γεγονός αυτό, διαπιστωμένο σε όλες τις λειτουργούσες σήμερα με διαχύτες αέρα PULSAR εγκαταστάσεις έχει την ακόλουθη ερμηνεία. Στις εγκαταστάσεις στις οποίες χρησιμοποιούνται οι κλασσικοί διαχύτες αέρα λεπτής φυσαλίδας, η βιομάζα που υπάρχει και αναπτύσσεται στη δεξαμενή αερισμού στο μεγαλύτερο ποσοστό της βρίσκεται στη μορφή συσσωματωμάτων (κροκίδων) όπου οι μικροοργανισμοί είναι «παγιδευμένοι». Έτσι έχουν μειωμένη δραστηριότητα, με αποτέλεσμα μικρότερο ρυθμό ανάπτυξης αλλά και μικρότερο ρυθμό ενδογενούς αναπνοής. Αντιθέτως, στα συστήματα που είναι εφοδιασμένα με διαχύτες αέρα PULSAR, η εξαιρετικά μεγάλη παροχή ανάμεικτου υγρού μέσα στους διαχύτες (περίπου 250m 3 /hr για κάθε διαχύτη) και οι έντονες διατμητικές τάσεις που ασκούνται στις κροκίδες λόγω τριβής τους στα πτερύγια έχουν ως αποτέλεσμα το σύνολο της βιομάζας να βρίσκεται σε διασκορπισμένη μορφή, με τελικό αποτέλεσμα εντονότερους ρυθμούς ανάπτυξης και ενδογενούς αναπνοής και τελικά μικρότερη παραγωγή βιομάζας περισσότερο σταθεροποιημένης. Άμεση τέλος σχέση με την μειωμένη παραγωγή «περίσσειας ιλύος προς απομάκρυνση» αλλά και καλύτερης ποιότητας επεξεργασμένου νερού έχει το γεγονός ότι ενώ με τους κλασσικούς διαχύτες λεπτής φυσαλίδας η ποσότητα της βιομάζας στη δεξαμενή αερισμού δεν μπορεί να υπερβαίνει τη συγκέντρωση 5 000-7 000 mg/l SS, ό- ταν χρησιμοποιούνται οι διαχύτες αέρα PULSAR αυτή μπορεί να φτάνει μέχρι τις 20 000 mg/l SS. Αυτό έχει ως αποτέλεσμα να τριπλασιάζονται σχεδόν οι δυνατότητες που έχει μια εγκατάσταση με δεδομένο όγκο δεξαμενής αερισμού. 5
Φωτογραφικό υλικό Ο διαχύτης αέρα PULSAR Εικόνα 2: Οι διάφοροι τύποι διαχυτών αέρα PULSAR 6
Εικόνα 3: PULSAR base Εικόνα 4: PULSAR hung 7
Εικόνα 5: Τοποθετημένοι διαχύτες αέρα PULSAR σε εργοστάσιο επεξεργασία βρώσιμης ελιάς (άδεια δεξαμενή αερισμού) Εικόνα 6: Τοποθετημένοι διαχύτες αέρα PULSAR σε εργοστάσιο επεξεργασία βρώσιμης ελιάς (δεξαμενή αερισμού σε λειτουργία) 8
Εικόνα 7: PULSAR base σε σειρές των 9 Εικόνα 8: PULSAR base σε πλήρη λειτουργία σε μονάδα επεξεργασίας βιομηχανικών αποβλήτων 9
Εγκαταστάσεις με το σύστημα aquabio Εικόνα 9: Διπλή, παράλληλη εγκατάσταση βιολογικού καθαρισμού σε ξενοδοχειακή μονάδα πολυτελείας 1100 κλινών Εικόνα 10: Μηχανοστάσιο εγκατάστασης 10
Εικόνα 11: Διπλή, παράλληλη εγκατάσταση σε οινοποιείο (Ένωση Πεζών Κρήτης) Εικόνα 12: Μηχανοστάσιο εγκατάστασης 11
Εικόνα 13: Εγκατάσταση βιολογικού καθαρισμού σε λειτουργία σε εργοστάσιο παραγωγής γαλακτοκομικών προϊόντων Εικόνα 14: Μονάδα βιολογικού καθαρισμού 2000 κλινών 12
Εικόνα 15: Μηχανοστάσιο κολλεκτέρ φυσητήρων Εικόνα 16: Κεντρικό δίκτυο αέρα αεραντλίες 13
Εικόνα 17: Ανοξείδωτα καπάκια ασφαλείας Εικόνα 18: Επεξεργασμένο νερό 14
Εγκαταστάσεις με το σύστημα aquabio SBR Εικόνα 19: Εγκατάσταση βιολογικού καθαρισμού διακοπτόμενης λειτουργίας (SBR) σε ξενοδοχειακή μονάδα 150 κλινών Εικόνα 20: Εγκατάσταση βιολογικού καθαρισμού διακοπτόμενης λειτουργίας (SBR) σε θεραπευτικό κέντρο τεχνητού νεφρού 15