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技術文庫
富氧曝氣
富氧曝氣
Oxygen Enriched Air Aeration
(OEAA)
PSA&膜製氮機的富氧空氣回用
推動OEAA計畫的動力
| SMC | 客戶 |
|---|---|
| 銷售額－內延成長？ | 污水處理電耗降低。 |
| 市場發展切入點？ | 污水處理設備維修費用降低。 |
| 加值技術服務？ | 污水處理停機時間減少。 |
| 企業競爭力補充？ | 節能減排新項目申報機會。 |
| 企業形象（環保理念）提升？ | 安全使用。 |
| 技術（know-how）知識累積？ | 不放水改造安裝。 |
OEAA適用的客戶
- 自有污水處理廠（站/車間）
- 採用活性污泥法工藝
- 生產流程中有氧化工序
- 採用空氣／氧氣曝氣
- 制氮機到用氣點距離<1500m（理論最大距離9000m，但管路過長，能耗及投資增加）
活性污泥法的由來
1912年英國人Clark and Cage發現對廢水進行長時間曝氣會產生污泥並使水質明顯改善，其後Arden and Lackett進一步研究，發現由於實驗容器洗不乾淨，瓶壁留下殘渣反而使處理效果提高，從而發現活性微生物菌膠團，定名為活性污泥。
活性污泥法的基本組成
目前90％左右的污水處理廠還在使用這個工藝
1916年在英國建成的首座活性污泥法污水處理廠
降低污水處理電耗成本
曝氣池：
顯著的氣體攪拌流態
敞開式－流態可見
密閉式－流態不可見，抽風
活性污泥法的三個要素
- 活性污泥－起吸附和氧化分解有機物作用的微生物
- 食物－水體中的有機物
- 氧氣（溶氧）－微生物生存和起氧化反應作用的必需品—曝氣
降低污水處理電耗成本
曝氣
在水（液體）中提供溶氧的充氣過程
- 空氣曝氣－利用自然空氣，採用加壓和非加壓的方式，廣泛應用
- 純氧曝氣－液態氧和製氧機作為氣源，加壓供氣，應用逐漸擴大
- 富氧曝氣－很少看到工程應用的報道
曝氣的要點：八個字
不多不少，混合均勻
曝氣在污水處理上的重要性
達標排放：最重要的關鍵要素之一
處理成本：40～60％ 總成本
目前90％左右的污水處理都有用活性污泥法（曝氣）；
在此類污水處理製程中，電耗佔總成本60～70％；
曝氣耗電量是總電耗的70～80；
為什麼富氧曝氣可以節能
氧轉移效率差異：
純氧轉移效率>富氧轉移效率>空氣轉移效率
氧轉移效率＝實際被水體吸收的氧氣量／投加的氧氣總量 ％
雙膜理論公式
氧轉移速率Rm
Rm＝KLa×（Cs－Cp）
氧濃度差，此值越大，氧轉移速率越高，
- Kla：總傳質係數（與曝氣器，水溫，水質等相關）
- Cs：飽和溶氧，特定條件下水中溶氧能達到的最大值
- Cp：操作溶氧，水處理運作所需的溶氧數值
亨利定律
Cs＝H•Px
- Cs：飽和溶氧
- H：亨利常數
- Px：氣體組分壓
道爾頓分壓定律：
氣體組分的分壓與其所佔的體積百分比成正比
道爾頓分壓定律：
富氧空氣的氧分壓大於空氣的氧分壓。
亨利定律：
富氧空氣的飽和溶氧濃度Cs大於空氣飽和溶氧濃度Cs
雙膜理論公式 Rm＝KLa×（Cs－Cp）
富氧曝氣氧轉移速率必然大於空氣曝氣
以35％富氧空氣為例
| 道爾頓分壓定律 | 例：在1atm下，空氣的氧分壓為21kPa，35％富氧空氣的氧氣分壓為36KPa |
| 亨利定律 Cs＝H•Px | 在1個大氣壓力下，空氣曝氣的飽和溶氧Cs為9.08，富氧曝氣飽和溶氧Cs＝（36／21）×9.08=15.57 |
| 雙膜理論公式 Rm＝KLa×（Cs－Cp） | 富氧曝氣氧轉移速率與空氣曝氣氧轉移速率相比，假設：KLa相等，Cp為2 |
為什麼富氧曝氣可以節能
- 氧轉移效率高＝氧的利用率高
- 所需的供氣總量大幅降低
- 曝氣設備所用的電力減少
為什麼選擇GW射流曝氣系統
功能 富氧空氣輸送及氧氣傳質設備合而為一
為什麼選擇GW射流曝氣系統
| GW射流器氧轉移效率 | 鼓風曝氣氧轉移效率 |
|---|---|
| 空氣：≥30％ | 空氣：（中孔）≤5％ （微孔）≤10％ |
| 富氧空氣：≥30%×1.9 （36%） =57% |
富氧空氣：（中孔）≤9.5％ （微孔）≤19％ |
為什麼選擇GW射流曝氣系統
舉例：
客戶曝氣池需要／需要補充的氧量為50kg／h；
制氮機富氧空氣量為200m³／h；含氧量＝35％×200×1.41=98.7kg/h。
採用GW射流器：氧轉移量＝98.7×57%≈56kg/h
鼓風微孔曝氣：氧轉移量＝98.7×19%≈19kg/h
為什麼選擇GW射流曝氣系統
| GW射流曝氣 | 鼓風曝氣 |
|---|---|
| 氣體輸送：負壓吸氣，氣水混合後進入曝氣池； | 有壓供氣－材質的問題；防油密封的問題； |
| 不需要考慮安全因素 | 需要考慮安全因素 |
GW射流曝氣系統不放水安裝
