
Принцип работы компрессора для очистных сооружений
- Роль компрессора в системе очистки сточных вод
- Типы компрессоров для очистных сооружений
- Принцип работы компрессора в различных типах очистных сооружений
- Расчет производительности компрессора для очистных сооружений
- Особенности эксплуатации компрессоров для очистных сооружений
- Критерии выбора компрессора для очистных сооружений
- Заключение
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:
- Компрессор нагнетает воздух в систему воздуховодов
- Воздух поступает в аэраторы (диффузоры), расположенные на дне аэротенка
- Через мелкие отверстия в аэраторах воздух выходит в виде мелких пузырьков
- Пузырьки воздуха, поднимаясь через толщу воды, насыщают ее кислородом
- Кислород используется аэробными бактериями для окисления органических загрязнений
Станции биологической очистки (СБО)
В современных станциях биологической очистки компрессор выполняет несколько функций:
- Аэрация — подача воздуха в аэротенк для обеспечения жизнедеятельности аэробных бактерий
- Работа эрлифтов — перекачка жидкости между камерами станции с помощью воздушных насосов (эрлифтов)
- Очистка фильтров — продувка фильтров для предотвращения их засорения
- 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:
- Замена воздушных фильтров — загрязненные фильтры снижают производительность компрессора и увеличивают энергопотребление
- Проверка и замена мембран (для мембранных компрессоров) — мембраны являются расходным материалом и требуют периодической замены
- Очистка аэраторов — засорение аэраторов приводит к неравномерной аэрации и снижению эффективности очистки
- 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:
- Использовать компрессоры с частотным регулированием, позволяющие адаптировать производительность к текущей нагрузке
- Применять мелкопузырчатые аэраторы, обеспечивающие более эффективную передачу кислорода
- Оптимизировать режим работы компрессора в зависимости от суточных колебаний объема и состава сточных вод
- Регулярно проводить техническое обслуживание для поддержания оптимальной производительности
Критерии выбора компрессора для очистных сооружений
При выборе компрессора для очистных сооружений необходимо учитывать следующие факторы:
- Производительность — должна соответствовать объему и составу сточных вод
- Создаваемое давление — зависит от глубины погружения аэраторов и гидравлического сопротивления системы
- Надежность — компрессор должен обеспечивать бесперебойную работу в течение длительного времени
- Энергоэффективность — низкое энергопотребление снижает эксплуатационные расходы
- Уровень шума — особенно важно для очистных сооружений, расположенных вблизи жилых зон
- Простота обслуживания — доступность запчастей и расходных материалов
- 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.