هوادهی دینامیک برای بهبود انتقال انبوه اکسیژن در فرآیند تصفیه فاضلاب

تصفیه فاضلاب عامل حدود ۱ % کل مصرف انرژی الکتریکی در کشورهای پیشرفته است. روش هوادهی دینامیک که نوسانات را در جریان گاز اعمال می‌کند، پتانسیل بالایی را برای افزایش انتقال جرم اکسیژن و راندمان انرژی فرآیند تصفیه بیولوژیکی فاضلاب نشان می‌دهد. ما انتقال جرم مدهای هوادهی پالسی را در مقایسه با هوادهی جریان ثابت در تست ژئومتری در یک مطالعه عددی مورد بررسی قرار دادیم. اثرات سرعت جریان، فرکانس پالس، اندازه حباب و عمق تزریق بر انتقال جرم مورد بررسی قرار گرفت. گاز با یک الگوی موج مربعی در حالت خاموش برای کاربرد در حوضچه‌های هوادهی کارخانه‌های تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار گرفت. ژئومتری با عمق هوادهی ۴ متر مورد بررسی قرار گرفت. منبع تغذیه با فرکانس‌ها در دامنه ۰.۱ تا ۴ Hz گرفته شده‌است. افزایش نرخ انتقال جرم اکسیژن تا ۲۴ % در مقایسه با هوادهی مداوم تعیین می‌شود. علاوه بر این، نرخ انتقال جرم قابل‌مقایسه برای نرخ جریان جرمی پایین در طول پالس به دست می‌آید. بنابراین، تقاضای هوا در تراکم و مصرف انرژی را می توان با استفاده از هوادهی دینامیک کاهش داد. راندمان انتقال اکسیژن مشتق‌شده از شبیه‌سازی‌ها با

Highlights•Dynamic aeration in form of pulsed modes increases the oxygen mass transfer by up to 24%.•Pulsed modes lead to higher gas hold-up.•Potential increase of aeration efficiency by 16% using pulsed modes is shown in relevant scales for wastewater treatment.AbstractWastewater treatment is responsible for about 1% of the total electric energy consumption in developed countries. The dynamic aeration method, which applies oscillations to the gas flow, shows a high potential for increase of oxygen mass transfer and energy efficiency of the biological wastewater treatment process. We investigated the mass transfer of pulsed aeration modes in comparison to constant flow aeration in a test geometry in a numerical study. The effects of flow rate, pulsation frequency, bubble size and injection depth on mass transfer were studied. Gas was pulsated with a square wave pattern in on/off mode for the application in aeration basins of wastewater treatment plants. A geometry with up to 4 m aerati