Disc Diffusers vs Surface Aerators: Hvorfor nedsenket lufting vinner for MBR-systemer

I utformingen av moderne avløpsrenseanlegg - spesielt de som bruker Membranbioreaktor (MBR) teknologi – valget av luftesystem er en av de mest kritiske avgjørelsene. Mens overflateluftere lenge har vært en stift i tradisjonelle laguner, Fine bobleskive diffusere (nedsenket lufting) har blitt gullstandarden for MBR-applikasjoner.

Her er en teknisk sammenligning av hvorfor neddykkede skivediffusorer overgår overflatelufting i behandlingsmiljøer med høy ytelse.

Hovedforskjeller: Nedsenket vs. overflatelufting

Hvor luften kommer inn i vannet

• Nedsenket lufting (f.eks. skivediffusorer) slipper ut luft fra bunnen eller innenfra den blandede væsken slik at oksygen leveres gjennom vannsøylen.
• Overflateluftere innføre oksygen ved vannoverflaten ved sprut eller agitasjon.

Fordi MBR-systemer vanligvis opererer i dyp, tett blandet brennevin, lar neddykkede metoder bobler stige gjennom hele dypet, noe som øker oksygenkontakttiden og mer jevn lufting.

1. Oksygenoverføringseffektivitet (OTE)

Det primære målet med lufting er å flytte oksygen fra luften til væsken.

• Overflateluftere: Disse maskinene fungerer ved å sprute vann i luften. Kontakttiden mellom luft og vann er ekstremt kort, og forekommer bare på overflaten.
• Diskdiffusere: Ved å frigjøre millioner av fine bobler i bunnen av tanken, utnytter skivediffusorer hele vannsøylen. Når bobler stiger, overfører de oksygen gjennom hele reisen.
• MBR-faktoren: MBR-tanker er vanligvis dype (til meter) for å spare plass. Diskdiffusorer oppnår effektivitet med dybde (høyere SOTE per meter), mens overflateluftere sliter med å oksygenere bunnen av dype tanker.

2. Håndtere høye MLSS-konsentrasjoner

MBR-systemer opererer med betydelig høyere nivåer av blandet brennevin Suspended Solids (MLSS) – vanligvis mellom og mg/L – sammenlignet med konvensjonelle systemer (mg/L).

• Viskositetsutfordringer: Høy MLSS gjør avløpsvannet mer viskøst (tykkere). Overflateluftere klarer ofte ikke å gi nok lokalisert energi til å trenge gjennom dette tykke slammet, noe som fører til "døde soner" hvor faste stoffer legger seg og blir anaerobe.
• Nedsenket presisjon: Skivespredere er anordnet i et gitter over gulvet. Dette gir jevn blanding og sikrer at hver liter slam med høy tetthet får tilstrekkelig oppløst oksygen (DO), uavhengig av viskositet.

3. Innvirkning på membranhelse og skumdannelse

I et MBR-system mater luftesystemet ikke bare bakterier; den samhandler med de sensitive membranmodulene.

• Aerosoler og skummende: Overflateluftere skaper betydelig sprut og aerosoler. I industrielt eller farmasøytisk avløpsvann kan dette føre til overdreven skumdannelse og frigjøring av flyktige organiske forbindelser (VOC) i atmosfæren.
• Skånsom interaksjon: Diskdiffusorer gir turbulens under overflaten. De fine boblene stiger forsiktig, og gir den nødvendige "skureeffekten" hvis de plasseres under membranmoduler, noe som hjelper til med å holde membranene rene uten den voldsomme mekaniske virkningen av et overflatehjul.

4. Energiforbruk og varmetap

Lufting står vanligvis for 45 % til 75 % av et renseanleggs energikostnader.

• Vifteeffektivitet: Diskdiffusorer sammen med høyeffektive blåsere kan strupes nøyaktig ved hjelp av VFD-er (Variable Frequency Drives) basert på sanntids DO-sensorer.
• Termisk styring: Overflateluftere utsetter avløpsvannet for omgivelsesluften. Om vinteren forårsaker dette massivt varmetap, som bremser den biologiske aktiviteten. Om sommeren kan det overopphete vannet. Nedsenket lufting holder prosesstemperaturen stabil.

Sammenligningssammendrag: Disc-diffusere vs. overflateluftere

Konklusjon

For et MBR-system er valget klart. Fine bobleskive diffusere gi den overlegne oksygenoverføringen, dyptankblandingen og energieffektiviteten som kreves for å opprettholde en biomasse med høy tetthet. Selv om overflateluftere kan være enklere å installere i åpne laguner, mangler de presisjonen og kraften som kreves for det høyintensive miljøet til et moderne farmasøytisk eller kjemisk MBR-anlegg.