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La aireación es el proceso más intensivo en energía en el tratamiento municipal de aguas residuales, a menudo contabilizyo 45-60% del consumo de energía total de una planta .
Una comparación técnica entre burbuja fina and burbuja gruesa Los sistemas de aireación revelan diferencias significativas en su eficiencia y costos operativos, impulsados principalmente por la física fundamental de la transferencia de gas.
Eficiencia de transferencia de oxígeno (OTE) es una medida de cuán efectivamente un sistema de aireación transfiere el oxígeno del aire a las aguas residuales. El principio central es que un área de superficie de burbuja más grande y un tiempo de contacto más largo con el líquido dan como resultado una mayor transferencia de oxígeno.
*Difusores de burbujas finas: Estos difusores producen burbujas pequeñas, típicamente de 1-3 mm de diámetro. Un volumen de aire dado, cuando se rompe en numerosas burbujas pequeñas, tiene una superficie acumulativa significativamente mayor que el mismo volumen en unas pocas burbujas grandes. Además, las burbujas más pequeñas aumentan más lentamente, aumentando su tiempo de contacto con el agua. Como resultado, los sistemas de burbujas finos tienen una alta ote, a menudo que van desde 20% a más del 40% .
*Difusores de burbujas gruesas: Estos producen burbujas más grandes, típicamente de más de 6 mm de diámetro. Las burbujas más grandes aumentan rápidamente a la superficie, lo que resulta en un tiempo de contacto mucho más corto y un área de superficie total más baja para la transferencia de oxígeno. En consecuencia, su ote es significativamente más baja, típicamente Menos del 10% .
Eficiencia de aireación estándar (SAE) es una métrica más completa que cuantifica la cantidad de oxígeno transferido por unidad de energía consumida. Mide la eficiencia general del sistema mediante el factorización tanto en la OTE como en la potencia requerida para operar los sopladores. A menudo se expresa en libras o kilogramos de oxígeno por caballos de fuerza (LB O2 /HP-HR).
*Sistemas de burbujas finos: Debido a su OTE superior, los sistemas de burbujas finas requieren mucho menos aire comprimido de sopladores para lograr el mismo nivel de oxígeno disuelto (DO). Esto se traduce directamente en un menor consumo de energía. Sus valores SAE generalmente van desde 4.0 a 7.0 lb O2/HP-HR o superior
*Sistemas de burbujas gruesas: Debido a su bajo OTE, los sistemas de burbujas gruesas necesitan un mayor volumen de aire y sopladores más potentes para satisfacer la demanda de oxígeno. Por lo tanto, su SAE es mucho más bajo, típicamente que va desde 1.5 a 3.0 lb O2/HP-HR .
Consejos:
Diseño y variabilidad del sistema: los valores OTE y SAE establecidos son solo rangos generales. El rendimiento real depende en gran medida de los parámetros de diseño específicos, como la profundidad de la cuenca, la temperatura del agua, el punto de ajuste de oxígeno disuelto y el tipo de membrana difusor utilizada. El rendimiento de un sistema de burbujas grueso bien diseñado a veces puede superponerse con el de un sistema de burbujas fino mal diseñado.
En algunas aplicaciones, se puede utilizar una combinación de ambos sistemas: burbujas finas para transferencia eficiente de oxígeno y burbujas gruesas (o mezcladores mecánicos) para una mezcla efectiva.
Si bien los sistemas de burbujas finas pueden tener un costo de capital inicial más alto, los ahorros significativos en el consumo de energía conducen a un Costo total de propiedad mucho más bajo sobre la vida del sistema. El ahorro de energía puede ser sustancial, a menudo reduciendo los costos de energía de aireación de una planta por 30-50% o más.
Un costo inicial más pronunciado para el sistema de burbujas finas, pero con el tiempo, los costos operativos para el sistema de burbujas gruesas aumentarían mucho más, con la línea de costo total para el sistema de burbujas fino que se aplanan y eventualmente se volvía significativamente más bajos.
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