Принцип работы компрессора для очистных сооружений

Компрессор является ключевым элементом современных очистных сооружений, обеспечивающим эффективную биологическую очистку сточных вод. Правильно подобранное оборудование и понимание принципов его работы позволяют значительно повысить качество очистки и снизить эксплуатационные расходы. В этой статье мы детально рассмотрим принципы работы компрессоров для очистных сооружений, их виды, особенности применения и критерии выбора.

Роль компрессора в системе очистки сточных вод

Компрессор (или воздуходувка) в системе очистных сооружений выполняет важнейшую функцию — аэрацию сточных вод. Аэрация представляет собой процесс искусственного насыщения воды кислородом, который необходим для жизнедеятельности аэробных бактерий. Именно эти микроорганизмы являются основными "работниками" биологической очистки, перерабатывая органические загрязнения в безвредные вещества.

Принцип работы компрессора в очистных сооружениях заключается в следующем: воздух из компрессора подается в аэротенк (специальный резервуар для биологической очистки), где за счет этого на находящихся в жидкости взвешенных частицах начинают активно размножаться бактерии. Эти микроорганизмы окисляют органические вещества, содержащиеся в сточных водах, превращая их в безвредные продукты жизнедеятельности и частицы плодородного ила. Последний поглощает вредные вещества, а патогенные микробы, содержащиеся в стоках, погибают.

Без достаточного количества кислорода биологические процессы очистки замедляются или прекращаются, что приводит к снижению эффективности всей системы и возникновению неприятного запаха.

Типы компрессоров для очистных сооружений

В системах очистки сточных вод применяются различные типы компрессоров, каждый из которых имеет свои особенности и область применения:

Мембранные (диафрагменные) компрессоры

Наиболее распространенный тип компрессоров для малых и средних очистных сооружений. Принцип их работы основан на колебаниях эластичной мембраны, которая создает воздушный поток. Основные преимущества:

• Безмасляная конструкция, исключающая загрязнение воды
• Низкий уровень шума
• Высокая надежность и длительный срок службы
• Простота обслуживания
• Экономичность при малых и средних объемах очистки

Мембранные компрессоры, например производства SECOH, широко используются в локальных очистных сооружениях для частных домов и небольших предприятий.

Поршневые компрессоры

Этот тип компрессоров использует поршень, приводимый в движение кривошипом, для сжатия воздуха. Поршневые компрессоры подходят для обеспечения высоких давлений и часто используются на очистных сооружениях для выполнения конкретных задач, таких как обратная промывка фильтров.

Принцип работы поршневого компрессора заключается в следующем:

• Мотор передает момент вращения на коленчатый вал и шатун, которые приводят в движение поршень
• В верхнем положении поршня происходит разряжение, провоцирующее всасывание атмосферного воздуха в камеру сжатия
• Двигаясь в нижнюю точку цилиндра, поршень обеспечивает сжатие воздушной массы до требуемого давления
• По достижении необходимой компрессии открывается нагнетательный клапан, и сжатый воздух поступает в пневмосеть

Винтовые компрессоры

Винтовые компрессоры обеспечивают стабильную подачу воздуха благодаря использованию двух винтов, которые сжимают воздух между собой. Они идеальны для длительной непрерывной работы и обеспечивают высокую производительность при минимальных эксплуатационных затратах.

Принцип работы винтового компрессора:

• Поток атмосферного воздуха попадает в блок с роторами за счет естественного воздушного разряжения
• Проходя через винтовые элементы с минимальными зазорами, воздушная масса интенсивно сжимается
• Благодаря особой форме роторов, винтовые компрессоры практически не создают пульсаций
• После сжатия воздух подается в пневматическую линию и далее в систему аэрации

Роторно-пластинчатые компрессоры

В аппаратах этого типа перемещение рабочей среды в цилиндрическом корпусе (статоре) происходит за счет вращения ротора с набором подвижных пластин, причем ось ротора не совпадает с осью корпуса. Во время работы ротора центробежная сила отбрасывает пластины от центра и прижимает их к корпусу, создавая подвижные рабочие отсеки, в которых происходит сжатие воздуха.

Принцип работы компрессора в различных типах очистных сооружений

Аэротенки

В аэротенках компрессор обеспечивает подачу воздуха через систему аэраторов, расположенных на дне резервуара. Воздух, поднимаясь через толщу воды в виде мелких пузырьков, насыщает ее кислородом и одновременно перемешивает содержимое, предотвращая оседание активного ила.

Принцип работы системы аэрации в аэротенке:

1. Компрессор нагнетает воздух в систему воздуховодов
2. Воздух поступает в аэраторы (диффузоры), расположенные на дне аэротенка
3. Через мелкие отверстия в аэраторах воздух выходит в виде мелких пузырьков
4. Пузырьки воздуха, поднимаясь через толщу воды, насыщают ее кислородом
5. Кислород используется аэробными бактериями для окисления органических загрязнений

Станции биологической очистки (СБО)

В современных станциях биологической очистки компрессор выполняет несколько функций:

1. Аэрация — подача воздуха в аэротенк для обеспечения жизнедеятельности аэробных бактерий
2. Работа эрлифтов — перекачка жидкости между камерами станции с помощью воздушных насосов (эрлифтов)
3. Очистка фильтров — продувка фильтров для предотвращения их засорения
4. Перемешивание — создание движения жидкости для предотвращения образования осадка

Принцип работы компрессора в СБО типа Юнилос:

• Воздух из компрессора подается в приемную камеру, где происходит предварительная аэробная очистка активным илом
• Через фильтр крупных фракций сточные воды перекачиваются главным насосом (эрлифтом) в аэротенк
• В аэротенке происходит окончательное разрушение органического загрязнения активным илом
• Циркулятор подает насыщенную кислородом смесь ила во вторичный отстойник
• Во вторичном отстойнике происходит отделение очищенной воды от активного ила
• Очищенная вода выводится за пределы установки через фильтр чистой воды

Расчет производительности компрессора для очистных сооружений

Правильный расчет производительности компрессора является важным этапом проектирования очистных сооружений. Недостаточная мощность приведет к неэффективной очистке, а избыточная — к неоправданным энергозатратам.

Основные параметры, характеризующие воздуходувки:

• Производительность (м³/час)
• Создаваемое избыточное давление (бар или кПа)

Расчет требуемой производительности компрессора следует производить исходя из объема перерабатываемой воды. Для биологической очистки сточных вод обычно требуется 2-4 м³ воздуха на 1 м³ сточных вод в час.

Для точного расчета необходимо учитывать:

• Объем сточных вод
• Концентрацию загрязнений
• Требуемую степень очистки
• Глубину погружения аэраторов
• Тип используемых аэраторов
• Температуру сточных вод

Особенности эксплуатации компрессоров для очистных сооружений

Режим работы

Для эффективной очистки сточных вод компрессор должен работать непрерывно или с минимальными перерывами. Длительное отключение компрессора (более 2-3 часов) может привести к гибели аэробных бактерий и нарушению процесса очистки.

В современных очистных сооружениях часто используется циклический режим работы компрессора, при котором периоды активной аэрации чередуются с периодами отстаивания. Это позволяет снизить энергозатраты без ущерба для качества очистки.

Техническое обслуживание

Регулярное техническое обслуживание компрессора является залогом его долгой и бесперебойной работы:

1. Замена воздушных фильтров — загрязненные фильтры снижают производительность компрессора и увеличивают энергопотребление
2. Проверка и замена мембран (для мембранных компрессоров) — мембраны являются расходным материалом и требуют периодической замены
3. Очистка аэраторов — засорение аэраторов приводит к неравномерной аэрации и снижению эффективности очистки
4. Проверка герметичности системы — утечки воздуха снижают эффективность аэрации и увеличивают нагрузку на компрессор

Энергоэффективность

Компрессоры являются одними из наиболее энергоемких элементов очистных сооружений. Для снижения энергозатрат рекомендуется:

1. Использовать компрессоры с частотным регулированием, позволяющие адаптировать производительность к текущей нагрузке
2. Применять мелкопузырчатые аэраторы, обеспечивающие более эффективную передачу кислорода
3. Оптимизировать режим работы компрессора в зависимости от суточных колебаний объема и состава сточных вод
4. Регулярно проводить техническое обслуживание для поддержания оптимальной производительности

Критерии выбора компрессора для очистных сооружений

При выборе компрессора для очистных сооружений необходимо учитывать следующие факторы:

1. Производительность — должна соответствовать объему и составу сточных вод
2. Создаваемое давление — зависит от глубины погружения аэраторов и гидравлического сопротивления системы
3. Надежность — компрессор должен обеспечивать бесперебойную работу в течение длительного времени
4. Энергоэффективность — низкое энергопотребление снижает эксплуатационные расходы
5. Уровень шума — особенно важно для очистных сооружений, расположенных вблизи жилых зон
6. Простота обслуживания — доступность запчастей и расходных материалов
7. Стоимость — включая как первоначальные инвестиции, так и эксплуатационные расходы

Заключение

Компрессор является сердцем системы биологической очистки сточных вод, обеспечивая необходимые условия для жизнедеятельности аэробных бактерий. Правильный выбор, установка и обслуживание компрессора позволяют значительно повысить эффективность очистных сооружений и снизить эксплуатационные расходы.

Применение современных компрессоров в сочетании с эффективными системами аэрации позволяет получить на выходе максимально очищенную воду экологически безопасным способом. Это особенно важно в условиях ужесточения экологических требований и роста стоимости водных ресурсов.