120,000m³/d 도시 폐수 처리 시설에서 파인 버블 디스크 디퓨저를 사용하여 폭기 에너지를 48% 절감한 방법
부문:도시 폐수 처리 |기술:파인 버블 디스크 디퓨저 |규모:두 가지 생물학적 처리 단계에 걸쳐 10,608개 장치
프로젝트 개요
총 설계 용량이120,000 m³/d4개의 순차적 건설 단계에 걸쳐 작동합니다. 이 시설은 밀집된 도시 집수지를 제공하며 클래스 I-암모니아-질소에 대한 배출 배출 기준을 따릅니다.
2단계 - 1단계(50,000m³/d) 및 4단계(20,000m³/d)-는 폭기 시스템 교체 없이 수년 동안 지속적으로 운영되었습니다. 원래 디퓨저의 성능이 저하됨에 따라 시설 운영 팀은 에너지 소비 증가, 불안정한 용존{7}}산소(DO) 분포 및 유지 관리 부담 증가를 관찰했습니다. 명확한 성능 및 규정 준수 격차에 직면한 공장 경영진은 Aquasust에 두 단계에 걸쳐 동시에 전체 폭기 시스템 업그레이드를 설계하고 실행하도록 의뢰했습니다.
프로젝트 제공자:Aquasust의 엔지니어링 팀약 2개월에 걸쳐 단계적인 개조를 통해 총 교체품을 교체했습니다.10,608개의 디퓨저 유닛, 노후화된 레거시 장비의 두 단계를 균일한 Aquasust Φ270mm EPDM 미세 버블 디스크 디퓨저 플랫폼으로 전환합니다.
도전
2.1 1단계: 튜브 디퓨저 막힘 및 구조적 붕괴
1단계의 생물학적 반응 탱크는 원래 다음과 같은 장비를 갖추고 있었습니다.2,248개의 튜브 디퓨저 유닛장치당 8Nm³/h의 공칭 공기 흐름에서 작동합니다. 수년간의 서비스 이후 시스템은 후기-막 피로의 특징적인 징후를 나타냈습니다.
막 기공 막힘
생물막과 무기 스케일링으로 인한 -미세-기공 오염으로 인해 기포 유착이 발생하여 시스템이 미세-기포 모드에서 거친-기포 모드로 전환되고 OTE(산소 전달 효율)가 급격히 감소했습니다.
구조적 노화
- EPDM 멤브레인 균열 및 피팅 부식으로 인해 공기 채널이 형성되어 최소한의 표면적 접촉으로 큰-직경의 기포 기둥이 생성되었습니다.-
에너지 낭비
- 송풍기는 높은 배출 압력(설계 한도 81kPa 대비 76kPa)에서 작동하여 처리된 폐수 입방미터당 거의 0.146kWh를 소비합니다-.
데드존 및 슬러지 침전
- 공기 흐름이 불충분하고 고르지 않게 분산되어 튜브 배열 아래에 정지 포켓이 형성되어 슬러지가 축적되고 국지적인 혐기성 미세 환경이 조성됩니다.{1}}
개별 디퓨저 공기 흐름이 설계 임계값 아래로 떨어지면 그 결과는 전체 바이오프로세스에 전파됩니다.
|
징후 |
근본 원인 |
|
OTE 감소 |
기포 직경 증가, 공기{0}}물 접촉 면적 감소 |
|
송풍기 압력 상승 |
오염으로 인한 막 저항성 증가 |
|
슬러지 데드존 |
부적절한 바닥-세정 속도 |
|
H2S 악취 이벤트 |
황화물을 방출하는 국부적인 혐기성 구역 |
|
NH₃-N 유출수 스파이크 |
DO 결핍 시 질산화 억제 |
|
높은 유지 관리 비용 |
장치 교체 및 청소 빈도 증가 |
2.2 4단계: 오래된 디스크 디퓨저 고장
4단계에는 원래 다음이 장착되었습니다.동일한 270mm 형식이지만 이전 제품 세대인 3,722개의 디스크 디퓨저. 제조업체의 정격 서비스 수명이 크게 초과된 후 멤브레인 무결성이 무너졌습니다. 응력 균열이 여러 장치에 동시에 전파되어 디퓨저 매트가 개방형{2}}파이프 시스템과 기능적으로 동일해졌습니다. 송풍기 토출 압력은 57.3kPa(설계 한도: 61kPa)-로 안정화되었으며 최소한의 안전 여유로 작동하고 증가하는 에너지 비용으로 거친-기포 통기를 생성했습니다.
엔지니어링 접근 방식
3.1 디퓨저 선택 논리
Aquasust는 다음과 같은 유니폼 업그레이드를 권장했습니다.Φ270mm EPDM 미세 버블 디스크 디퓨저세 가지 엔지니어링 기준에 따라 두 단계 모두에 걸쳐 수행됩니다.
입증된 산소 전달 효율:
장치당 2.0~6.0Nm3/h의 설계 공기 흐름 범위에서 Φ270 형식은 깨끗한 물에서 30% 이상의 표준 산소 전달 효율(SOTE)을 달성합니다. 이는 이론적인 통기 효율이 4.5kgO²/kWh 이상에 해당합니다.
최적의 서비스 지역 범위:
0.4~0.8m²/단위 서비스 영역 사양은 Phase I과 Phase IV 모두의 탱크 바닥 형상과 일치하여 조밀하지만 겹치지 않는 적용 범위를 가능하게 합니다.-
감소된 시스템 압력:
동일한 처리 용량에서 Φ270 디스크 형식은 기존 튜브 디퓨저 어레이보다 훨씬 낮은 공기 저항 손실(3.5kPa 이하)으로 작동하여 송풍기 작동 압력을 직접적으로 줄이고 송풍기 기계적 수명을 연장합니다.
3.2 수력 및 통기 설계 검증
1단계
유효 통기 면적: ~3,800m²
설치된 총 디퓨저: 7,532대
결과 서비스 면적: 0.50m²/개(0.4~0.8m² 이내 설계 최적)
송풍기 구성: 활성 2개 + 대기 1개, 정격 공기 흐름 150m³/min
설계 조건에서의 장치 공기 흐름: 2.39 Nm²/h/단위(2.0–6.0 Nm²/h 작동 범위 내)
4단계
유효 통기 면적: ~1,665m²
총 디퓨저 설치 대수: 3,076대
결과 서비스 면적: 0.547m²/개(설계 최적 범위 내)
송풍기 구성: 활성 2개 + 대기 1개, 정격 공기 흐름 60m³/min
설계 조건에서의 단위 공기 흐름: 2.34 Nm³/h/단위(작동 창 내)
두 단계 모두 2.0~6.0 Nm³/h 범위의 낮은{0}}중간 대역에서 작동하여 미세-버블 생성, 완전한 바닥 커버리지, 멤브레인 왜곡을 유발하는 상부 기류 임계값 아래의 편안한 여백을 보장합니다.
솔루션 및 공급 범위
Aquasust는 두 처리 단계에 걸쳐 포괄적인 폭기 업그레이드 패키지를 제공하고 설치했습니다. 범위에는 디퓨저 요소뿐만 아니라 장기-, 낮은 유지 관리 작업에 필요한 전체 보조 인프라도 포함됩니다.-
4.1 Φ270 mm EPDM 미세 기포 디스크 디퓨저 - 기술 사양
|
매개변수 |
사양 |
|
모델 |
Φ270mm EPDM 디스크 디퓨저 |
|
공기 흐름 범위 |
장치당 2.0 – 6.0 Nm³/h |
|
기포 직경 |
2mm 이하 |
|
SOTE (깨끗한 물) |
30% 이상 |
|
산소 전달 용량 |
단위당 0.13 kgO²/h 이상 |
|
이론적인 통기 효율 |
4.5kgO²/kWh 이상 |
|
기압 손실 |
3.5kPa 이하 |
|
서비스 수명 |
5년 이상 |
|
최적의 서비스 지역 |
0.4 – 0.8m²/개 |
4.2 디퓨저 수량 요약
|
치료 단계 |
설계능력 |
교체된 장치(기존) |
Aquasust Φ270 장치 설치됨 |
|
1단계 |
50,000 m³/d |
2,248개의 튜브 디퓨저 |
7,532 |
|
4단계 |
20,000 m³/d |
3,722개의 디스크 디퓨저(노후) |
3,076 |
|
총 |
70,000 m³/d |
5,970 |
10,608 |
4.3 보조 장비
유지보수 중 송풍기 보호를 위한 에어 퍼지 소음기(가스 방출/블로우다운)
향후 탈수 및 디퓨저 검사를 용이하게 하기 위해 탱크 낮은 지점의 UPVC 배수 밸브
전체 탱크 탈수 없이 현장 EPDM 멤브레인 세척을 위한 12개의 304 스테인리스-강 멤브레인 산-세척 어셈블리(4단계)-
설치 및 시운전
Aquasust는 공장{0}}전체 처리 용량에 대한 중단을 최소화하는 것을 최우선으로 두 가지 순차적 현장 단계로 개조를 실행했습니다. 표준 4{2}}단계 프로세스가 각 단계에 적용되었습니다.
탱크 탈수 및 검사
각 생물학적 반응조는 순환적으로 오프라인 상태가 되었고, 슬러지는 인접한 활성조로 옮겨져 탱크의 배수가 이루어졌습니다. Aquasust 현장 엔지니어들은 철거가 시작되기 전에 기존 측면 배관, 주 통기 헤더 및 앵커 포인트에 대한 전체 상태 조사를 실시했습니다.
레거시 시스템 제거
기존의 모든 디퓨저 유닛, 안장, 연결 장치가 체계적으로 제거되었습니다. 튜브 디퓨저 측면이 서비스 가능한 상태를 벗어나는 경우 파이프 네트워크도 교체되었습니다. 잔해물을 제거하고 새 디스크 디퓨저 그리드에 대해 지정된 설치 기준에 맞춰 탱크 바닥을 준비했습니다.
Aquasust Φ270 디스크 디퓨저 설치
새로운 EPDM 디스크 디퓨저는 유압 설계에 따라 엔지니어링 그리드 패턴으로 설치되었으며, 각 장치 토크는-연결 안장에서 공기 우회를 방지하도록 설정되었습니다. 그런 다음 측면 배관, 메인 헤더, 배수 밸브 및 퍼지 어셈블리를 시운전하고 탱크를 재충전하기 전에 압력{2}}테스트를 거쳤습니다.
점진적 시운전 및 DO 검증
초기 24-시간 상승-기간 동안 탱크를 다시 채우고, 감소된 부하에서 송풍기를 시작했으며, 탱크 그리드 전체의 여러 지점에서 DO 판독값을 측정했습니다. 공기 흐름이 작동 설정점-까지 점진적으로 증가했습니다. 공정 데이터는 일반적인 예열 창 내에서 균일한 DO 분포와 안정적인 질산화를 확인했습니다.
총 사이트 방문 시간-:4단계 - 16일; 1단계 - 41일(더 많은 탱크 수 및 디퓨저 용량 반영).
검증된 결과
성능 데이터는 유사{0}}대-기준(동일한 분기, 연도별-연간-)으로 기록 및 비교되었으며, 분석에서 계절별 온도 및 유입수 부하 변동성을 제거했습니다.
6.1 통합 실적 비교
|
KPI |
1단계 - 전 |
1단계 - 이후 |
변화 |
|
일일 처리량(m³/d) |
43,800 |
51,400 |
+17.5% |
|
활성 송풍기 작동 중 |
2 |
1 |
–50% |
|
송풍기 토출압력(kPa) |
76 |
62 |
–18.4% |
|
단위 에너지 소비량(kWh/m3) |
0.146 |
0.075 |
–48.6% |
|
유출수 NH₃-N (mg/L) |
0.456 |
0.231 |
준수 |
|
월간 NH₃-N 제거량(톤/월) |
30.5 |
64.8 |
+112% |
|
KPI |
4단계 - 이전 |
4단계 - 이후 |
변화 |
|
일일 처리량(m³/d) |
20,600 |
23,300 |
+12.9% |
|
송풍기 토출압력(kPa) |
57.3 |
51.6 |
–9.95% |
|
단위 에너지 소비량(kWh/m3) |
0.155 |
0.089 |
–42.6% |
|
유출수 NH₃-N (mg/L) |
0.316 |
0.238 |
준수 |
|
월간 NH₃-N 제거량(톤/월) |
14.4 |
29.3 |
+103% |
6.2 에너지 절감 - 주요 동인
가장 중요한 운영상의 이점은단위 통기 에너지 감소: 1단계는 0.146에서 0.075kWh/m³로 감소했습니다(–48.6%), 4단계는 0.155에서 0.089kWh/m3(–42.6%). 두 단계를 결합하여 이제 시설은 더 낮은 압력에서 더 적은 수의 송풍기를 가동하면서 더 높은 일일 처리량을 처리합니다.
2개의 활성 송풍기에서 1개의 -로 처리량 -을 거의 두 배로 늘리는 1단계는 효율성 향상을 가장 명확하게 보여줍니다. 자본 투자에 대한 예상 단순 회수 기간은 운영 전력 절감액만을 기준으로 약 18개월 이내입니다.
6.3 송풍기 압력 감소 - 엔지니어링 안전 여유
송풍기 토출 압력의 감소는 단순한 에너지 절약이 아닙니다. 이는 구조적 및 신뢰성 가치를 전달합니다.
1단계: 설계 상한선 81kPa에 대해 압력이 76kPa에서 62kPa로 떨어졌습니다. 작동-~천장 간격이 5kPa에서 19kPa로 넓어졌습니다-. 이는 안전 작동 헤드룸의 거의 4배입니다.
단계 IV: 압력은 61kPa의 한도에 대해 57.3kPa에서 51.6kPa로 떨어졌습니다. 헤드룸이 2배 이상 넓어졌습니다.
작동 압력이 낮다는 것은 송풍기 베어링, 임펠러 및 모터의 열적, 기계적 응력이 감소하고 장비 서비스 수명이 연장되며 안전 밸브 작동, 파이프 조인트 누출 및 계획되지 않은 가동 중단 가능성이 낮아짐을 의미합니다.
6.4 암모니아-질소 제거 - 규정 준수 및 처리 강화
더 많은 일일 처리량에도 불구하고 두 단계 모두 배출수 NH₃-N을 Class I-A 기준치보다 훨씬 낮게 유지했습니다. 더욱 중요한 것은 매달 제거되는 암모니아의 총량이 두 배 이상 증가했다는 점입니다.
1단계: 30.5~64.8톤/월(+112%)
4단계: 14.4~29.3톤/월(+103%)
이 결과는 Aquasust Φ270 디스크 디퓨저 그리드가 제공하는 균일한 미세 기포 적용 범위의 직접적인 결과인 전체 탱크 볼륨-에 걸쳐 완전하고 안정적인 질화를 가능하게 하는 개선된 DO 분포를 반영합니다.
왜 아쿠아서스트인가?
Aquasust는 도시 및 산업 폐수 처리를 위한 미세 기포 폭기 시스템의 엔지니어링, 제조 및 현장 구현을 전문으로 합니다. 이 프로젝트는 Aquasust를 디퓨저-전용 공급업체와 구별하는 전체-스택 기능을 보여줍니다.
디자인-빌드 제공
유압 모델링 및 디퓨저 레이아웃 최적화부터 -현장 설치 관리 및 공정 시운전까지
성능-지원 사양
모든 Aquasust Φ270 EPDM 디스크 디퓨저는 30% SOTE 이상, 4.5kgO²/kWh 이상의 효율로 제조되며 GB/T 17393 테스트 프로토콜에 대해 독립적으로 검증 가능합니다.
보조 통합
공기 퍼지 어셈블리, 배수 밸브 및 산{0}}세척 시스템은 나중에 고려하지 않고 조화된 패키지로 제공됩니다.
입증된 현장 결과
Documented post-retrofit energy reduction of 42–49%, ammonia removal improvement of >100%, 실제 도시 운영 환경에서 송풍기 압력 최대 18% 감소
귀하 시설의 폭기 업그레이드를 평가할 준비가 되셨습니까?
탱크 치수, 설계 흐름 및 기존 송풍기 사양에 대해서는 Aquasust 엔지니어링 팀에 문의하세요. 예비 디퓨저 레이아웃, 서비스-면적 계산 및 예상 에너지 절약 견적을 무료로 준비해드립니다.
Aquasust Φ270mm EPDM 디스크 디퓨저 살펴보기
폭기 시스템 개조 서비스
프로젝트 평가 요청