Ved spildevandsrensning,PSAogVPSAoxygensystemer bruger begge molekylsigteadsorption til at adskille oxygen fra luft, men deres trykcyklusser, luftforsyningsudstyr, regenereringsmetoder og nedstrøms integration er forskellige.
PSAbruger trykluft til adsorption under tryk og er normalt afhængig af trykaflastning til regenerering.VPSAbruger en blæser til at tilføre luft ved et lavere tryk og bruger en vakuumpumpe til at hjælpe med desorption. Disse forskelle påvirker iltudgangstryk, strømforbrug, udstyrskonfiguration, installationskrav og kompatibilitet med beluftningssystemer.
For spildevandsrensningsanlæg bør valget baseres på iltbehov, beluftningsbassinets dybde, diffusortryk, driftstimer, installationsplads, tilgængelige forsyninger og det nødvendige ilttilførselstryk.
PSA Oxygen Technology i spildevandsbehandling
A PSAoxygengenerator kombinerer normalt en luftkompressor, luftrensningsudstyr, adsorptionsbeholdere, omskifterventiler, oxygenbufferudstyr, sensorer og et automatisk kontrolsystem.
Processen kan opdeles i flere faser:
- Atmosfærisk luft komprimeres.
- Filtre og tørreudstyr fjerner forurenende stoffer og fugt.
- Behandlet trykluft kommer ind i molekylsigtelaget.
- Nitrogen adsorberes fortrinsvis.
- Iltberiget gas forlader adsorptionsbeholderen.
Det mættede leje er trykløst til regenerering.
Styresystemet skifter gasvejen mellem adsorptionsbeholdere.
Adsorptionsbeholderne fungerer cyklisk, så et kar kan producere ilt, mens et andet bliver regenereret. Dette arrangement tilvejebringer en kontinuerlig oxygenstrøm til nedstrømsudstyr.
Ved spildevandsrensning,PSAilt kan tilsluttes iltrørledninger, diffusorer, iltningssystemer eller andet gasoverførselsudstyr. Det nødvendige udløbstryk skal sammenlignes med diffusorens nedsænkningsdybde, rørledningstryktab, ventiler og anden nedstrømsmodstand.
NEWTEKs offentliggjorte PSA-iltinformation viser iltproduktion fra1 til 300 Nm³/h, oxygen renhed af93% ±3%, og ilttryk på0,01-0,5 MPa, afhængigt af systemkonfigurationen.
VPSA Oxygen Technology i spildevandsbehandling
VPSAbruger det samme grundlæggende adsorptionsprincip, men ændrer trykcyklussen og lufttilførselsarrangementet.
En typiskVPSAsystemet indeholder:
- Luftblæser
- Luftfiltreringsudstyr
- Adsorptionsbeholdere
- Vakuum pumpe
- Skifteventiler
- Iltbufferudstyr
- Tryk- og vakuumsensorer
- Automatisk kontrolsystem
Driftsprocessen følger generelt denne sekvens:
Blæseren tilfører atmosfærisk luft til adsorptionsbeholderen.
Nitrogen adsorberes af molekylsigten.
Iltberiget gas forlader adsorptionslejet.
Adsorptionsbeholderen er trykløst.
En vakuumpumpe reducerer lejetrykket yderligere.
Adsorberet nitrogen fjernes fra molekylsigten.
Sengen returneres til adsorptionsstadiet.
Den største forskel fra PSA er derfor ikke selve molekylsigten, men måden tryk skabes og fjernes på under adsorptions-regenereringscyklussen.
FordiVPSAfungerer normalt med lavere ilttilførselstryk, skal nedstrøms iltfordelingssystemet designes i overensstemmelse hermed.
PSA vs VPSA: Vigtigste tekniske forskelle
| Parameter | PSA Oxygen | VPSA Oxygen |
|---|---|---|
| Feed-luft udstyr | Luftkompressor | Luftblæser |
| Adsorptionstilstand | Tryksat | Relativt lavt tryk |
| Regenereringsmetode | Trykaflastning/desorption | Vakuum-assisteret desorption |
| Vakuum pumpe | Normalt ikke påkrævet | Påkrævet |
| Iltudløbstryk | Generelt velegnet til højtryksfordeling | Generelt egnet til levering under lavere tryk |
| Hovedstrømforbrugende udstyr | Kompressor | Blæser og vakuumpumpe |
| Vigtigt designproblem | Tryklufttryk og behandling | Blæser/vakuum dimensionering og lavtryks ilttilførsel |
| Nedstrøms krav | Kan rumme iltfordeling under tryk | Kræver kompatibelt lavtryks iltsystem |
Sammenligningen bør ikke kun baseres på oxygenrenhed eller generatorkapacitet. Trykforholdet mellem generatoren og beluftningsudstyret er lige så vigtigt.
Iltbehov er en væsentlig udvælgelsesfaktor
Spildevandsbehandlingsanlæg beregner normalt iltbehov fra biologisk belastning, ammoniakoxidationskrav, mål for opløst ilt, vandtemperatur, spildevandsegenskaber og den biologiske reaktors driftstilstand.
For eksempel kan en aktiveret slamproces kræve kontinuerlig iltoverførsel til et beluftningsbassin. Iltgenereringssystemet skal derfor dimensioneres efter den nødvendige oxygenmassestrøm i stedet for blot at vælge en generator baseret på dens nominelle gasstrøm.
Et større renseanlæg kan kræve flere iltgenereringsmoduler, der arbejder parallelt. Dette gør det muligt for systemet at matche iltproduktionen med variationer i biologisk belastning, sæsonbestemt spildevandsmængde eller ændringer i beluftningsbehovet.
Til mindre eller mellemstore installationer,PSAkan give en mere ligetil konfiguration, når ilttryk også er påkrævet. Til applikationer med stort flow, hvor ilt under lavt tryk kan tilsluttes direkte til et beluftningssystem, bliver VPSA et vigtigt alternativ til teknisk evaluering.
Ilttryk påvirker design af beluftningssystem
Ilt skal overvinde det tryk, der genereres af spildevandsbehandlingssystemet, før det kan passere gennem diffusoren og komme ind i vandet.
For en neddykket diffusor påvirkes det nødvendige gastryk af:
- Vanddybde
- Diffusor driftstryk
- Rørledningslængde
- Rør diameter
- Ventiler og fittings
- Gasstrømningshastighed
Tryktab gennem diffusoren
Et dybere beluftningsbassin kræver generelt et højere gastryk ved diffusorens indløb.
Dette er en vigtig forskel, når man sammenligner PSA og VPSA. PSA kan levere ilt ved et tryk, der er egnet til trykfordeling, mens VPSA generelt opererer med lavere iltudløbstryk.
For eksempel, hvis iltgeneratoren er placeret langt fra et dybt beluftningsbassin, bør rørledningstryktab og diffusortryk beregnes, før der vælges et lavtryksiltsystem.
Trykluftkvalitet og molekylær sigtebeskyttelse
Begge systemer er afhængige af molekylsigteadsorption, så tilførselsluftbehandling påvirker adsorptionslejerne direkte.
Olie, flydende vand, partikelforurening og overdreven fugt kan beskadige eller kontaminere molekylsigtemateriale og øge trykfaldet gennem adsorptionslejet. Luftbehandlingssektionen omfatter derfor normalt filtrering, fugtseparering og tørringsudstyr, der passer til generatorkonfigurationen.
PSA-systemer lægger typisk større vægt på trykluftkvalitet, fordi atmosfærisk luft først passerer gennem kompressoren, før den kommer ind i adsorptionsbeholderne. Kompressorens afgangstemperatur, olieoverførsel, fugtindhold, filtertilstand og tørrerens ydeevne skal overvåges.
VPSA-systemer bruger blæserbaseret lufttilførsel, men dette eliminerer ikke behovet for tilførselsluftbehandling. Støvfiltrering og fugtkontrol er fortsat vigtig, fordi forurenende stoffer kan trænge ind i molekylsigten og påvirke adsorptionskapaciteten.
For begge teknologier bør udskiftning af molekylsigter betragtes som en vedligeholdelsesdel snarere end en komponent med ubestemt levetid.
Strømforbrug har forskellige kilder
Den elektriske belastning af PSA ogVPSAkommer hovedsageligt fra forskelligt udstyr.
Den største elektriske belastning kommer normalt fra luftkompressoren. Dens strømbehov afhænger af:
- Nødvendigt tryklufttryk
- Luftstrøm
- Kompressor effektivitet
- Driftstider
- Tørretumbler og hjælpeudstyr
VPSA fordeler normalt sin største elektriske belastning mellem luftblæseren og vakuumpumpen. Deres krav afhænger af:
- Luftstrøm
- Adsorptionstryk
- Vakuum niveau
- Vakuumpumpekapacitet
- Cyklus tid
- Tryktab i rørledninger og udstyr
For indkøb er den nyttige sammenligningspecifikt strømforbrug pr. produceret iltenhed, snarere end at sammenligne kraften til kompressoren og blæserens navneskilt alene.
Sammenligningen skal også bruge samme iltflow, renhed, driftstimer og udløbstrykforhold.
Integration med spildevandsluftningsudstyr
Iltgeneratoren er kun en del af oxygenoverførselssystemet.
En komplet installation kan omfatte:
- Ilt generator
- Iltbuffertank
- Distributionsrørledning
- Flowreguleringsventiler
- Tryksensorer
- Oxygenkoncentrationssensorer
- Opløst iltsensorer
- Finbobler eller andet iltoverførselsudstyr
- PLC/SCADA interface
For PSA kan iltbufferen reducere effekten af generatorens cykling på nedstrøms iltforsyningen. Tryksensorer kan overvåge distributionsledningen, mens iltsensorer kan overvåge produktgaskoncentration.
VPSA kan også integreres med iltlagring og automatisk styring, men iltrørledningen og nedstrøms trykreguleringsudstyr skal designes omkring dets lavere leveringstryk.
Hvor opløst iltsensorer er tilsluttet anlæggets kontrolsystem, kan iltgenereringen justeres i henhold til de faktiske reaktorforhold i stedet for at arbejde kontinuerligt med en fast ydelse.
Vedligeholdelsesforskelle
PSA-vedligeholdelse er stærkt forbundet med trykluftsiden. Typiske inspektionspunkter omfatter kompressorolietilstand, luftfiltre, tørretumblere, ventiler, tryksensorer, iltsensorer og molekylsigteydelse.
VPSA-vedligeholdelse flytter en del af udstyrets fokus mod blæser- og vakuumsystemet. Vakuumpumpens tilstand, tætninger, filtre, ventiler, vakuumtryk og adsorptionslejetryksadfærd kræver regelmæssig inspektion.
For begge systemer kan unormalt trykfald, længere cyklustid, reduceret oxygenrenhed, ustabilt oxygenflow og øget strømforbrug indikere problemer i luftbehandlingssystemet, skifteventiler, molekylsigte, sensorer eller kontrolsekvens.
En vedligeholdelsesplan bør derfor overvåge driftsdata i stedet for kun at stole på planlagt komponentudskiftning.
Hvad skal købere af spildevandsbehandling sammenligne?
En teknisk sammenligning bør omfatte mere end generatorkapacitet.
| Køber parameter | Teknisk betydning |
|---|---|
| Ilt flow | Bestemmer adsorptionsleje og udstyrskapacitet |
| Ilt renhed | Bestemmer iltkoncentrationen, der tilføres processen |
| Udløbstryk | Skal matche diffusor og rørledningskrav |
| Specifikt strømforbrug | Tillader sammenligning af driftsenergi |
| Top iltbehov | Bestemmer generator- og bufferkapacitet |
| Driftstider | Påvirker det årlige elforbrug |
| Beluftningsbassinets dybde | Påvirker det nødvendige gastryk |
| Rørledningsafstand | Bestemmer distributionstryktab |
| Føde-luft kvalitet | Beskytter molekylsigte og ventiler |
| Installationsområde | Bestemmer udstyrsarrangement |
| Kontrolgrænseflade | Bestemmer PLC/SCADA-integration |
| Adgang til vedligeholdelse | Påvirker servicetid og nedetid |
| Fremtidig ekspansion | Bestemmer modulære kapacitetskrav |
Den mest nyttige købssammenligning er derfor baseret på det komplette iltgenererings- og iltoverførselssystem.
NEWTEK Oxygen Generation til spildevandsbehandling
NEWTEKfokuserer på on-site PSA oxygen- og nitrogengenereringssystemer. Dens PSA-iltkonfiguration kombinerer luftrensning, zeolitmolekylsigteadsorption, adsorptionsbeholdere, tryk- og oxygensensorer, automatisk kontrol, gasrør og iltopbevaring/kontrolkomponenter.
For spildevandsbehandlingsapplikationer inkluderer de relevante udstyrsparametre oxygenflow, renhed, udløbstryk, dugpunkt, luftforbrug, rørstørrelse og kontrolkonfiguration. NEWTEK's offentliggjorte PSA-iltdata dækker produktionskapaciteter fra 1 til 300 Nm³/h, med oxygenrenhed på 93% ±3%, oxygentryk på 0,01-0,5 MPa og et atmosfærisk oxygendugpunktsområde på -40 grader til -75 grader.
Den korrekte systemkonfiguration bør bestemmes ud fra spildevandsanlæggets faktiske iltbehov og beluftningsforhold og derefter matches med generatorkapaciteten, ilttrykket, kontrolsystemet og installationsmiljøet.
