Máy khuếch tán đĩa so với máy sục khí bề mặt: Tại sao sục khí chìm lại mang lại lợi ích cho hệ thống MBR

Trong thiết kế các nhà máy xử lý nước thải hiện đại—đặc biệt là những nhà máy sử dụng Lò phản ứng sinh học màng (MBR) công nghệ—việc lựa chọn hệ thống sục khí là một trong những quyết định quan trọng nhất. Trong khi các thiết bị sục khí bề mặt từ lâu đã là thiết bị chủ yếu ở các đầm phá truyền thống, Máy khuếch tán đĩa bong bóng mịn (sục khí chìm) đã trở thành tiêu chuẩn vàng cho các ứng dụng MBR.

Dưới đây là so sánh kỹ thuật về lý do tại sao bộ khuếch tán dạng đĩa chìm hoạt động tốt hơn khả năng thông khí bề mặt trong môi trường xử lý hiệu suất cao.

Sự khác biệt chính: Sục khí chìm và sục khí bề mặt

Nơi không khí đi vào nước

• Sục khí chìm (ví dụ: bộ khuếch tán dạng đĩa) giải phóng không khí từ phía dưới hoặc bên trong hỗn hợp rượu để oxy được phân phối khắp cột nước.
• Máy sục khí bề mặt đưa oxy vào bề mặt nước bằng cách bắn tung tóe hoặc khuấy động.

Bởi vì hệ thống MBR thường hoạt động trong dung dịch hỗn hợp sâu và đậm đặc nên các phương pháp ngập cho phép bong bóng nổi lên trong toàn bộ độ sâu, tăng thời gian tiếp xúc với oxy và sục khí đồng đều hơn.

1. Hiệu suất truyền oxy (OTE)

Mục tiêu chính của sục khí là di chuyển oxy từ không khí vào chất lỏng.

• Máy sục khí bề mặt: Những máy này hoạt động bằng cách bắn nước vào không khí. Thời gian tiếp xúc giữa không khí và nước cực kỳ ngắn, chỉ xảy ra ở bề mặt.
• Bộ khuếch tán đĩa: Bằng cách giải phóng hàng triệu bong bóng mịn ở đáy bể, bộ khuếch tán dạng đĩa tận dụng toàn bộ cột nước. Khi bong bóng nổi lên, chúng sẽ vận chuyển oxy trong suốt hành trình.
• Yếu tố MBR: Bể MBR thường sâu (đến mét) để tiết kiệm không gian. Máy khuếch tán dạng đĩa đạt hiệu quả theo độ sâu (SOTE cao hơn trên mét), trong khi máy sục khí bề mặt gặp khó khăn trong việc cung cấp oxy cho đáy bể sâu.

2. Quản lý nồng độ MLSS cao

Hệ thống MBR hoạt động ở mức chất rắn lơ lửng hỗn hợp rượu (MLSS) cao hơn đáng kể—thường là giữa và mg/L—so với các hệ thống thông thường ( mg/L).

• Những thách thức về độ nhớt: MLSS cao làm cho nước thải có độ nhớt cao hơn (đặc hơn). Các thiết bị sục khí bề mặt thường không cung cấp đủ năng lượng cục bộ để xuyên qua lớp bùn dày này, dẫn đến “vùng chết” nơi chất rắn lắng xuống và chuyển sang trạng thái kỵ khí.
• Độ chính xác chìm: Bộ khuếch tán đĩa được bố trí thành lưới trên sàn. Điều này mang lại sự trộn đều và đảm bảo rằng mỗi lít bùn mật độ cao nhận đủ oxy hòa tan (DO), bất kể độ nhớt.

3. Tác động đến sức khỏe màng và khả năng tạo bọt

Trong hệ thống MBR, hệ thống sục khí không chỉ nuôi vi khuẩn; nó tương tác với các mô-đun màng nhạy cảm.

• Bình xịt và tạo bọt: Thiết bị sục khí bề mặt tạo ra sự bắn tung tóe và khí dung đáng kể. Trong nước thải công nghiệp hoặc dược phẩm, điều này có thể dẫn đến tạo bọt quá mức và giải phóng các Hợp chất hữu cơ dễ bay hơi (VOC) vào khí quyển.
• Tương tác nhẹ nhàng: Bộ khuếch tán dạng đĩa cung cấp nhiễu loạn “dưới bề mặt”. Các bong bóng mịn nổi lên nhẹ nhàng, mang lại hiệu ứng “cọ rửa” cần thiết nếu được đặt bên dưới các mô-đun màng, giúp giữ cho màng sạch mà không có tác động cơ học mạnh của bánh công tác bề mặt.

4. Tiêu thụ năng lượng và thất thoát nhiệt

Sục khí thường chiếm 45% đến 75% chi phí năng lượng của nhà máy xử lý.

• Hiệu suất thổi: Bộ khuếch tán dạng đĩa kết hợp với máy thổi hiệu suất cao có thể được điều chỉnh chính xác bằng cách sử dụng VFD (Bộ truyền động tần số thay đổi) dựa trên cảm biến DO thời gian thực.
• Quản lý nhiệt: Thiết bị sục khí bề mặt đưa nước thải ra không khí xung quanh. Vào mùa đông, điều này gây ra sự mất nhiệt lớn, làm chậm hoạt động sinh học. Vào mùa hè, nó có thể làm nước quá nóng. Sục khí chìm giữ cho nhiệt độ quá trình ổn định.

Tóm tắt so sánh: Máy khuếch tán đĩa so với Máy sục khí bề mặt

Kết luận

Đối với hệ thống MBR, sự lựa chọn là rõ ràng. Máy khuếch tán đĩa bong bóng mịn cung cấp khả năng vận chuyển oxy vượt trội, trộn bể sâu và hiệu quả năng lượng cần thiết để duy trì sinh khối mật độ cao. Mặc dù thiết bị sục khí bề mặt có thể lắp đặt đơn giản hơn trong các đầm phá mở nhưng chúng thiếu độ chính xác và công suất cần thiết cho môi trường cường độ cao của nhà máy MBR dược phẩm hoặc hóa chất hiện đại.