Зайдите в аэрационный зал любой современной британской очистной станции, и вы сразу услышите это — размеренное, ритмичное гудение воздуходувок, подающих сжатый воздух в миллионы литров отстоявшихся сточных вод. Этот воздух не случайный. Он — жизненно важный элемент биологической очистки. Без надежного, не содержащего загрязнений источника сжатого воздуха низкого давления микроорганизмы в резервуарах с активным илом просто не могут выполнять свою работу, и вся цепочка очистки рушится. Что кардинально изменилось за последние годы, так это какой тип Именно благодаря этому оборудованию подается воздух, и именно поэтому водопроводные компании и промышленные предприятия по всей Англии, Шотландии и Уэльсе все быстрее переходят на безмасляные воздушные компрессоры.
Традиционный «рабочий конь» — воздуходувка Рутса с масляной смазкой — десятилетиями служил отрасли. Она надежна, механически проста, и инженеры интуитивно понимают ее принцип работы. Однако у нее есть существенный недостаток: смазочное масло неизбежно попадает в отходящий воздушный поток. Даже при последующей фильтрации следы масла достигают аэрационного бассейна, образуя тонкую пленку на поверхности воды, которая подавляет перенос кислорода и покрывает носители биомассы в мембранных биореакторах (МБР). Со временем это приводит к снижению биологической активности, повышению БПК (биохимического потребления кислорода) в конечном стоке и неприятной возможности нарушения требований Агентства по охране окружающей среды в отношении сбросов. Безмасляный воздушный компрессор — будь то безмасляный винтовой, турбовоздуходувка или высокоскоростной центробежный — полностью устраняет этот риск, подавая в технологический процесс воздух класса 0 (согласно ISO 8573-1) без ущерба для качества.
Как на самом деле работает биологическая аэрация — и почему важна чистота воздуха
В процессе очистки сточных вод с использованием активного ила — доминирующего метода биологической очистки, применяемого на подавляющем большинстве очистных сооружений Великобритании, — неочищенные отстоявшиеся сточные воды поступают в большие открытые резервуары, заполненные плотной суспензией аэробных микроорганизмов. Эти бактерии метаболизируют растворенные органические соединения (измеряемые как БПК или ХПК), превращая загрязняющие вещества в углекислый газ, воду и биомассу. Критически важным компонентом является кислород. Без непрерывной подачи воздуха под достаточным давлением уровень растворенного кислорода (ДО) в резервуаре падает в течение нескольких минут, бактерии переходят к анаэробному метаболизму, и процесс очистки терпит неудачу.
Сжатый воздух низкого давления — обычно подаваемый под давлением от 0,5 до 1,0 бар (изб.) — проходит через мелкопузырьковые мембранные диффузоры, установленные в основании аэрационных резервуаров. Эти диффузоры преобразуют поток сжатого воздуха в миллионы крошечных пузырьков, максимизируя площадь контакта воздуха и воды и, следовательно, эффективность переноса кислорода (ЭПК). Безмасляный воздушный компрессор является источником, который создает давление и подает этот поток воздуха. Любое загрязнение воздуха маслом со временем разрушает материал мембранного диффузора из ПТФЭ или ЭПДМ, снижает эффективность выделения пузырьков и — что крайне важно — откладывает гидрофобные масляные пленки на биомассе, физически подавляя бактериальную активность, от которой зависит вся система. Современные правила OFWAT и разрешения Агентства по охране окружающей среды в Англии и Уэльсе не допускают такого ухудшения характеристик.
Диффузия мелких пузырьков
Воздух без масла сохраняет целостность мембраны диффузора, поддерживая стандартную эффективность переноса кислорода (SOTE) выше 281 TP5T на метр погружения на протяжении всего срока службы диффузора.
Привод с регулируемой скоростью
Интегрированная система управления с частотно-регулируемым приводом точно регулирует поток воздуха в соответствии с потребностью в растворенном кислороде в режиме реального времени, что позволяет снизить среднее энергопотребление на 20–351 тонн по сравнению с роторными воздуходувками с фиксированной скоростью вращения, работающими с постоянной производительностью.
Отсутствие вторичного загрязнения
Сертификация ISO 8573-1 класса 0 означает, что масляный туман не попадает в водоем — это важное требование для соответствия стандартам качества сточных вод Агентства по охране окружающей среды.
Технические характеристики
Линейка безмасляных аэрационных воздуходувок Ever Power — типовые характеристики для использования в системах очистки муниципальных сточных вод в Соединенном Королевстве.
| Параметр | Безмасляный винтовой воздуходув | Центробежный турбонагнетатель | Традиционный воздуходув Рутса |
|---|---|---|---|
| Диапазон рабочего давления | 0,3 – 1,5 бар (г) | 0,4 – 1,0 бар(г) | 0,3 – 0,8 бар(г) |
| Пропускная способность по расходу | 100 – 5000 м³/ч | 500 – 20 000 м³/ч | 200 – 8000 м³/ч |
| Класс качества воздуха | ISO 8573-1 Класс 0 | ISO 8573-1 Класс 0 | Класс 3–5 (присутствует нефть) |
| Удельная мощность (кВт на 1000 м³/ч при 0,6 бар) | 13,5 – 16,0 кВт | 11,0 – 14,5 кВт | 18,0 – 24,0 кВт |
| Уровень шума (на расстоянии 1 м) | 68–74 дБ(А) | 65–72 дБ(А) | 80–92 дБ(А) |
| Перенос нефти в воздухе | 0,000 мг/м³ | 0,000 мг/м³ | 0,5 – 5,0 мг/м³ |
| Управление частотно-регулируемым приводом | Стандарт | Стандарт | Только модернизация |
| Интервал планового технического обслуживания | 4000–8000 ч | 8000–16000 ч | 2000–4000 ч |
Почему британские водоканалы выбирают безмасляные аэрационные воздуходувки
Аргументы в пользу модернизации – это не просто вопрос экологической совести, они обусловлены экономической целесообразностью эксплуатации и ужесточением нормативного давления. Компании Thames Water, Severn Trent, United Utilities и Anglian Water опубликовали планы по достижению нулевого уровня выбросов, в которых обязуются значительно сократить энергоемкость на всех своих объектах. Аэрация обычно составляет 50–601 тонну от общего потребления электроэнергии очистными сооружениями, что делает эффективность воздуходувок самым важным рычагом, доступным инженерам, стремящимся сократить как затраты, так и выбросы углекислого газа.
Снижение затрат на электроэнергию >20%
Независимые проверки на нескольких объектах в Великобритании неизменно показывают, что замена устаревших роторных воздуходувок на безмасляные винтовые воздуходувки с частотно-регулируемым приводом обеспечивает экономию энергии от 201 до 381 тонны в год. При нынешних ценах на электроэнергию в Великобритании это напрямую приводит к шестизначной годовой экономии для средних и крупных очистных сооружений.
Обеспечение соответствия нормативным требованиям
Ужесточение Агентством по охране окружающей среды пороговых значений для разрешений на сброс сточных вод — особенно для БПК, аммиака и фосфора — делает надежность процесса очистки бескомпромиссной. Безмасляный воздух класса 0 гарантирует, что никакие случаи загрязнения на стороне аэрации не повлияют на биологическую эффективность, защищая операторов от дорогостоящих предписаний и проверок разрешений.
Снижение затрат на техническое обслуживание на протяжении всего жизненного цикла
Безмасляные винтовые и центробежные воздуходувки не содержат компонентов маслопровода — ни маслоохладителей, ни маслоотделителей, ни масляных фильтров. Интервалы технического обслуживания в центробежных конфигурациях увеличиваются до 8000–16000 часов работы, что существенно сокращает частоту плановых профилактических осмотров и риск внеплановых поломок по сравнению с традиционными машинами, работающими на смазке.
Интеллектуальное управление, связанное с DO
Современные безмасляные аэрационные воздуходувки напрямую интегрируются с системами SCADA через Modbus, PROFIBUS или Ethernet/IP. Датчики растворенного кислорода в резервуаре передают сигналы в режиме реального времени на контроллер частотно-регулируемого привода воздуходувки, непрерывно оптимизируя поток воздуха в соответствии с биологической потребностью в кислороде — что дополнительно снижает потери энергии в периоды низкой нагрузки ночью и в выходные дни.
Применение аэрации сточных вод по всей Великобритании
Универсальность безмасляного воздушного компрессора позволяет использовать его в полном спектре конфигураций биологической очистки, применяемых в водохозяйственном секторе Соединенного Королевства. От небольших сельских установок, обслуживающих несколько сотен человеко-километров, до крупнейших городских очистных сооружений, обрабатывающих десятки миллионов литров в день, основное требование всегда остается неизменным: чистая, надежная подача сжатого воздуха с переменным объемом, способная динамически реагировать на колебания нагрузки в течение суточного цикла расхода.
Материалы, конструкция и принцип работы
Безмасляный винтовой воздуходувка обеспечивает чистоту воздуха благодаря принципиально иной конструктивной концепции по сравнению со своим аналогом, работающим со смазкой. Мужские и женские профили ротора, изготовленные с высокой точностью из высококачественного алюминиевого сплава или нержавеющей стали, покрыты ПТФЭ или сверхтонким керамическим термонапылением, обеспечивающим необходимые рабочие зазоры без каких-либо смачиваемых маслом уплотнительных поверхностей. Механизм синхронизации вращения ротора обеспечивает субмикронную точность, поддерживая зазоры со стороны сжатия, измеряемые тысячными долями миллиметра. В результате получается внутренний цикл сжатия воздуха, который никогда не контактирует с маслом — ни в одной точке пути воздушного потока от входного фильтра до нагнетательного коллектора.
Высокоскоростные центробежные турбонагнетатели работают по другому принципу — динамическое сжатие за счет вращающегося со скоростью 15 000–50 000 об/мин рабочего колеса на магнитных или воздушных подшипниках, что полностью исключает использование масла в процессе сжатия. Конструкция с магнитными подшипниками исключает любой механический контакт между вращающимися и неподвижными компонентами, что делает эти машины чрезвычайно тихими и безвибрационными по сравнению с альтернативными объемными компрессорами. Для крупных муниципальных предприятий Великобритании, обрабатывающих 50 000–500 000 единиц электроэнергии, сочетание высокой производительности, очень высокой эффективности при полной нагрузке и исключительной чистоты воздуха делает турбонагнетатель предпочтительным вариантом для крупных инженерно-консультационных компаний, включая Atkins, Jacobs и Stantec, в рамках действующих стандартов AMP8.
Материал ротора
Алюминиевый сплав 7075-T6 или нержавеющая сталь 316L, термонапыленное покрытие из ПТФЭ/керамики с шероховатостью Ra <0,4 мкм.
Обсадная труба
Высокопрочный чугун GJL-250, отлитый под высоким давлением, с интегрированными охлаждающими ребрами и эпоксидным порошковым покрытием в соответствии со стандартом BS EN 13240.
Подшипники
Шарикоподшипники углового контакта (смазанные консистентной смазкой, изолированные от воздушного тракта) или активные магнитные подшипники (АМП) в центробежном варианте.
Система привода
Электродвигатель с постоянными магнитами класса IE4 со встроенным частотно-регулируемым приводом, корпус IP55 (опция IP65), изоляция класса F, трехфазное питание 50 Гц / 400 В.
Управление и связь
Встроенный ПЛК с 7-дюймовым цветным сенсорным экраном HMI; поддержка Modbus RTU/TCP, PROFIBUS-DP, Ethernet/IP, стандартный входной сигнал DO 4–20 мА.
Успехи клиентов: Anglian Water — Модернизация очистных сооружений в Питерборо
Пример из практики · Восточный Мидлендс, Англия · Муниципальный сектор водоснабжения
Очистные сооружения Питерборо Стэнграунд обслуживают около 180 000 жителей города и прилегающих районов Кембриджшира. В существующем здании воздуходувок находились четыре устаревших воздуходувки Рутса с масляной смазкой, установленные в период AMP4, работающие на фиксированной скорости по ступенчатой схеме управления, что приводило к значительным потерям энергии в непиковые часы. Показатели растворенного кислорода в каналах вторичной очистки регулярно превышали 3,0 мг/л в ночное время — классический признак чрезмерной аэрации, — в то время как попадание масла на очистные сооружения вызывало прогрессирующее загрязнение керамических диффузорных панелей с мелкими пузырьками, установленных в 2019 году со значительными капитальными затратами.
Компания Ever Power поставила четыре безмасляных винтовых воздуходувки со встроенными двигателями IE4 PM и частотно-регулируемым приводом, каждая мощностью 2200 м³/ч при давлении 0,65 бар (изб.) с возможностью регулирования мощности на 401 тонну. Интеграция SCADA с существующей системой Siemens PCS7 позволила осуществлять прямое каскадное управление растворенным кислородом. После 12 месяцев сбора эксплуатационных данных на предприятии было зафиксировано снижение потребления электроэнергии в цехе воздуходувок на 311 тонн, что эквивалентно экономии 420 тонн CO2 в год и более 180 000 фунтов стерлингов на электроэнергии. Скорость загрязнения диффузоров снизилась до незначительного уровня, что увеличило прогнозируемый интервал замены мембран с 5 лет до более чем 10 лет.
31%
Достигнута экономия энергии
180 000 фунтов стерлингов
Ежегодная экономия электроэнергии
420 т
ежегодное сокращение выбросов CO2
Что говорят наши клиенты
❝
У нас были серьёзные сомнения по поводу отказа от воздуходувок Рутса — наша команда знала их досконально. Но данные о производительности за первый зимний квартал убедили всех. Система управления DO — это небо и земля по сравнению с тем, что у нас было раньше, а снижение уровня шума в помещении воздуходувки значительное. Наши операторы действительно довольны.
— Инженер-технолог, компания Severn Trent Water, очистные сооружения West Midlands STW
❝
Наши мембраны МБР загрязнялись с такой скоростью, что экономическая целесообразность системы становилась критической. После установки безмасляных воздуходувок Ever Power для биологической очистки и очистки мембран скорость загрязнения резко снизилась. Теперь мы прогнозируем срок службы мембран значительно превышающий первоначальный расчетный. Окупаемость инвестиций в воздуходувки составила менее трех лет.
— Руководитель объекта, оператор промышленных очистных сооружений · Йоркшир, Англия
❝
Процесс закупки был простым, а техническая команда Ever Power продемонстрировала отличные знания — они понимали параметры нашего цикла SBR и правильно подобрали вентиляторы как для аэробной, так и для анаэробной фаз. Доставка на объект в Шотландии прошла быстрее, чем ожидалось, а ввод в эксплуатацию каждого агрегата был завершен в течение одного дня. Я бы без колебаний рекомендовал их для модернизации сельских установок.
— Менеджер по контрактам, подрядчик по водоочистке · Шотландия
Ever Power: Индивидуальные решения для безмасляных воздуходувок для водопроводной отрасли Великобритании.
Компания Ever Power располагает современным производственным комплексом, оснащенным 5-осевыми обрабатывающими центрами с ЧПУ, линиями прецизионной шлифовки роторов и полностью оборудованным стендом для испытаний производительности, откалиброванным в соответствии со стандартами BS EN ISO 1217 и ISO 5167. Наша инженерная команда, начиная с первого контакта с клиентами в Великобритании, стремится понять конкретные гидравлические условия — глубину резервуара, погружение диффузора, падение давления в трубопроводной сети и принципы управления — прежде чем выдавать официальное коммерческое предложение. Это не процесс выбора из каталога. Каждый аэрационный воздуходувный агрегат, покидающий наш завод, подбирается по размерам, конфигурируется и проходит испытания на производительность в соответствии с фактическими условиями эксплуатации на объекте.
Наши возможности по индивидуальной настройке продукции выходят далеко за рамки стандартных вариантов моделей. Мы регулярно производим роторы с нестандартными профилями для нестандартных коэффициентов давления, изготавливаем корпуса из нержавеющей стали для работы в агрессивных средах, содержащих фильтрат и промышленные сточные воды, поставляем сертифицированные по стандартам ATEX зоны 1 и 2 конфигурации для полигонов твердых бытовых отходов и химических заводов, а также интегрируем интерфейсы датчиков растворенного кислорода сторонних производителей в нашу стандартную платформу контроллеров. В рамках рамочных соглашений с Великобританией и программ капитального строительства AMP8 мы предлагаем выделенное управление проектами, поддержку при вводе в эксплуатацию на месте нашими британскими сервисными инженерами и круглосуточный удаленный мониторинг в стандартной комплектации.
Готовы модернизировать свою систему аэрации?
Сообщите нам расход, давление на выходе и конфигурацию резервуара. Наши инженеры предоставят вам полное техническое предложение и ориентировочную цену в течение 48 часов — без каких-либо обязательств с вашей стороны.
Часто задаваемые вопросы
Ever Power Industrial — решения для безмасляной аэрации
Поставка безмасляных винтовых и центробежных воздуходувок для водохозяйственной отрасли Великобритании. Разработка индивидуальных решений. Конкурентоспособные цены. Поддержка при вводе в эксплуатацию на территории Великобритании.
отредактировано gzl