AirMaxX


Fine Bubble Diffuser
หัวกระจายอากาศชนิดฟองละเอียด

  

หัวกระจายอากาศแบบฟองละเอียด เป็นอุปกรณ์เติมอากาศให้กับน้ำเสียที่มีประสิทธิภาพค่อนข้างสูง แต่มีการติดตั้งที่ซับซ้อนกว่าแบบเติมอากาศที่ผิวน้ำ ระบบการกระจายอากาศของอุปกรณ์แบบนี้ จะจ่ายลมออกผ่านหัวกระจายฯที่ติดตั้งเป็นแขนงท่อที่ก้นบ่อโดยวางหัวจ่ายให้ห่างกันเป็นแนวเท่าๆกันตามที่ผู้ออกแบบกำหนด ลมที่ส่งเข้าไปที่แขนงท่อด้านล่างจะ มาจากเครื่องจ่ายลม ซึ่งอัตราการจ่ายลมและความดันลมที่ใช้จะขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบหัวกระจายอากาศ ความต้องการออกซิเจน และขนาดของบ่อเติมอากาศ ประสิทธิภาพการถ่ายเทออกซิเจนให้กับน้ำ (OTE) ของแต่ละหัวกระจายอากาศจะอยู่ในช่วงประมาณ 5% ถึง 8% ต่อความลึก น้ำ 1 เมตร


รูปแบบและการติดตั้ง

เครื่องจักรนี้มีรูปแบบเป็นแบบใบพัดแบบโคนจานหมุนในน้ำแนวดิ่งโดยมีมอเตอร์เกียร์ขับอยู่ทางด้านบนผิวน้ำ ใบพัดจะหมุนตีน้ำให้อากาศทางด้านบนถ่ายเทลงไปด้านล่างและแผ่ขยายออกไปเป็นวงกลม โดยบริเวณการถ่ายเทอากาศจะขึ้นอยู่กับขนาดของเครื่องจักรขึ้นอยู่กับกำลังของมอเตอร์เกียร์ ผู้ติดตั้งสามารถยึดเครื่องจักรเข้ากับโครงรองรับด้านบน หรือ ติดตั้งบนทุ่นลอยบนผิวน้ำวางเป็นสามเหลี่ยม และยึดด้วยสลิงจากขอบบ่อ


องค์ประกอบของเครื่องจักร

a) แผ่นกระจายอากาศ (Membrane Disc) มีลักษณะเป็นแผ่นยางที่เจาะรูขนาดเล็กทั่วแผ่นเพื่อให้เกิดฟองอากาศละเอียดแผ่นกระจายอากาศมักทำมาจากวัสดุ EPDM หรือ วัสดุอื่นขึ้นอยู่กับผู้ผลิต

b) ฝาครอบบน (Top Cover) เป็นฝาที่ใช้ครอบยึดแผ่นกระจายให้ติดกับตัวเรือน ฝาครอบบนทำจากพลาสติกแบบPolypropylene (PP)

c) ตัวเรือน (Main Body) เป็นส่วนตัวเรือนของหัวกระจายฯ มีหน้าที่รับลมที่จ่ายเข้ามาทางข้อต่อด้านล่าง และกระจายลมไปยังแผ่นกระจายอากาศ โดยแผ่นกระจายจะวางแนบติดกับตัวเรือน ตัวเรือนทำจากพลาสติกแบบ Polypropylene (PP)

d) วาล์วกันกลับ (Check Valve Set) ทำหน้าที่ป้องกันไม่ให้ลมไหลย้อนกลับเข้ามาในระบบ มีใช้กันอยู่หลายแบบ เช่น แบบลูกบอลกันกลับ ลูกบอลสแตนเลสจะบรรจุในร่องวางรองด้วยแหวนยางที่ตรงกลางตัวเรือน และมีฝาพลาสติกปิดลูกบอลครอบปิดให้บอลเคลื่อนที่ขึ้นลงในร่องเท่านั้น ทำให้เวลามีลมย้อนกลับมาจะไม่สามารถผ่านวาล์วนี้ไปได้

e) ข้อต่อท่อ (Pipe Connector) จะเป็นส่วนที่ต่อกับระบบท่อที่ส่งลมเข้ามา ถูกออกแบบให้ต่อกับท่อได้อย่างดี เช่น ข้อต่อสแตนเลสเกลียวนอกขนาด ¾ นิ้ว สวมเข้ากับข้อต่อยางติดที่ระบบท่อ เป็นต้น


หลักการเลือกขนาดเครื่องจักร

การเลือกใช้และประเมินหาขนาดเครื่องจักรชนิดนี้ จะยกตัวอย่างการเติมอากาศหนึ่ง โดยเลือกระบบเติมอากาศแบบตะกอนเร่ง (Activated Sludge) เพื่อให้เป็นแนวทางแก่ผู้ออกแบบหรือผู้ใช้งานในการนำปริมาณออกซิเจนที่ระบบต้องการไปเลือกหาเครื่องจักร หรืออุปกรณ์ที่เหมาะสมกับระบบของท่าน ผู้เลือกควรจะต้องทราบข้อมูลเบื้องต้นเพื่อใช้หาขนาดที่เหมาะสมดัง รายละเอียดข้างล่างนี้


a. จำนวนหัวกระจายอากาศ (Quantity of Diffusers, N)

b. อัตราความต้องการอากาศ (Oxygen Requirement)

c. ประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน (Oxygen Transfer Efficiency, OTE) ขึ้นอยู่กับชนิดของหัวกระจายอากาศ และความลึกของน้ำ

d. คุณสมบัติของน้ำเข้าและออก (BODin and BODout)

e. อัตราการไหลเข้าระบบเติมอากาศ (Inlet Flow Rate, Q)

f. ปริมาณของน้ำในบ่อเติมอากาศ (Volume, V)

g. ระดับน้ำในบ่อเติมอากาศ (Water Depth)

h. และค่าอื่นๆที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณ


i. สามารถแสดงเป็นความสัมพันธ์ ได้แก่


M = 10-3 x (1.47 x (SO -S) x Q -1.14 x XR x QW) XR = 106 / SVI QW = Y x Q x θC x (SO -S) / (1 + kd x θC) / (XR x θC) V = Y x Q x θC x (SO -S) / (1 + kd x θC) / X N = M / (0.276 x QN x OTE) M = ความต้องการอากาศ (กก.ออกซิเจน/ชม.) SO = BOD5 ของน้ำเสียที่ไหลเข้าระบบ (มก./ลิตร) S = BOD5 ของน้ำทิ้งหรือน้ำภายในระบบ (มก./ลิตร) X = ความเข้มข้นของน้ำตะกอนที่ควบคุมไว้ในระบบ MLVSS (มก./ลิตร) XR = ความเข้มข้นของน้ำตะกอนที่ไหลกลับ (มก./ลิตร) Q = อัตราการไหลของน้ำเสียเข้าระบบ (ลบ.ม/วัน) QW = ปริมาณน้ำตะกอนที่ระบายออกจากระบบ (ลบ.ม./ลิตร) SVI = ประมาณ 50 -150 มล./กรัม Y = สัมประสิทธิ์ของจำนวนจุลชีพที่เพิ่มขึ้นกับปริมาณสารอินทรีย์ที่ถูกย่อยสลาย (มก.MLVSS / มก.BOD) θC = อายุตะกอน (วัน) kd = ค่าสัมประสิทธิ์การลดลงของจุลชีพ V = ปริมาณของน้ำในบ่อเติมอากาศ (Volume, V) D = ระดับน้ำในบ่อเติมอากาศ QN = อัตราการไหลของอากาศผ่านหัวจ่ายอากาศ (ลบ.ม/ชม.) N = จำนวนหัวกระจายอากาศ OTE = ประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน ขึ้นอยู่กับชนิดของหัวกระจายอากาศ และความลึกของน้ำ (%)
		

j. ตัวอย่างการคำนวณ : ถ้าต้องการเลือกใช้เครื่องเติมอากาศแบบเจ็ท สำหรับบ่อเติมอากาศซึ่งน้ำเสียมาจากชุมชนแห่งหนึ่ง และออกแบบให้มีการเติมอากาศแบบตะกอนเร่ง (AS) มีปริมาณน้ำไหลเข้าระบบประมาณ 10,000 ลบ.ม. ต่อวัน และมี BOD5 เข้าระบบประมาณ 180 มก./ลิตร


กำหนดให้ BOD5 ออกจากระบบ = 20 มก./ลิตร Y = 0.6 kd = 0.06 θC = 10 (วัน) X = 2,500 มก./ลิตร MLVSS SVI = 100 มล./กรัม สามารถคำนวณค่า XR = 106 / SVI = 10,000 มก./ลิตร QW = Y x Q x θC x (SO -S) / (1 + kd x θC) / (XR x θC) = 0.6 x 10,000 x 10 x (180 -20) / (1 + 0.06x10)/(10,000x10) = 60 ลบ.ม /ลิตร V = Y x Q x θC x (SO -S) / (1 + kd x θC) / X = 0.6 x 10,000 x 10 x (180 -20) / (1 + 0.06x10) / 2,500 = 2,400 ลบ.ม. M = 10-3 x (1.47 x (SO -S) x Q -1.14 x XR x QW) = 10-3 x (1.47 x (180 -20) x 10,000 -1.14 x 10,000 x 60) = 1,668 กก.ออกซิเจน / วัน = 69.5 กก.ออกซิเจน / ชม.
เมื่อกำหนดการทำงานเป็น 24 ชม./ วัน เลือกใช้อุปกรณ์เติมอากาศแบบหัวกระจายอากาศแบบฟองละเอียด และเลือกจ่ายลมหัวละ 3 ลบ.ม./ชม. ที่ระดับน้ำ 4 ม OTE = 5% x 4 = 20% N = M / (0.276 x QN x OTE) = 69.5 / (0.276 x 3 x 20%) = 419.7 หัว SVI = ประมาณ 50 -150 มล./กรัม Y = สัมประสิทธิ์ของจำนวนจุลชีพที่เพิ่มขึ้นกับปริมาณสารอินทรีย์ ที่ถูกย่อยสลาย (มก.MLVSS / มก.BOD) θC = อายุตะกอน (วัน) kd = ค่าสัมประสิทธิ์การลดลงของจุลชีพ V = ปริมาณของน้ำในบ่อเติมอากาศ (Volume, V) D = ระดับน้ำในบ่อเติมอากาศ kW = ขนาดของเครื่องจักร (กิโลวัตต์) OTR kW = อัตราการถ่ายเทออกซิเจนให้กับน้ำของอุปกรณ์ (กก.ออกซิเจน/ชม./กิโลวัตต์)

k. ตัวอย่างการคำนวณ : ถ้าต้องการเลือกใช้เครื่องเติมอากาศแบบเจ็ท สำหรับบ่อเติมอากาศซึ่งน้ำเสียมาจากชุมชนแห่งหนึ่ง และออกแบบให้มีการเติมอากาศแบบตะกอนเร่ง (AS) มีปริมาณน้ำไหลเข้าระบบประมาณ 10,000 ลบ.ม./วัน และมี BOD5 เข้าระบบประมาณ 180 มก./ลิตร


กำหนดให้ BOD5 ออกจากระบบ = 20 มก./ลิตร Y = 0.6 kd = 0.06 θC = 10 (วัน) X = 2,500 มก./ลิตร MLVSS SVI = 100 มล./กรัม สามารถคำนวณค่า XR = 106 / SVI = 10,000 มก./ลิตร QW = Y x Q x θC x (SO -S) / (1 + kd x θC) / (XR x θC) = 0.6 x 10,000 x 10 x (180 -20) / (1 + 0.06x10)/(10,000x10) = 60 ลบ.ม /ลิตร V = Y x Q x θC x (SO -S) / (1 + kd x θC) / X = 0.6 x 10,000 x 10 x (180 -20) / (1 + 0.06x10) / 2,500 = 2,400 ลบ.ม. M = 10-3 x (1.47 x (SO -S) x Q -1.14 x XR x QW) = 10-3 x (1.47 x (180 -20) x 10,000 -1.14 x 10,000 x 60) = 1,668 กก.ออกซิเจน / วัน = 69.5 กก.ออกซิเจน / ชม. เมื่อกำหนดการทำงานเป็น 24 ชม. / วัน เลือกใช้เครื่องเติมอากาศแบบเจ็ท OTRkW = 1 ถึง 2 กก.ออกซิเจน / ชม. / กิโลวัตต์ เลือกใช้ค่า 1.5; kW ~ 46.33 kW

ดังนั้นเลือกใช้หัวจ่ายอากาศอย่างน้อยจำนวน 420 หัว โดยจะต้องทำการจัดวางตำแหน่งหัวจ่ายอากาศลงบนบ่อ เติมอากาศที่ออกแบบไว้ เช่น บ่อที่มีขนาดกว้าง 20 ม. ยาว 30 ม. และกำหนดระดับน้ำลึกที่ 4 ม. ควรจัดวางหัวจ่ายอากาศที่ 18 x 26 หรือ 468 หัว และใช้เครื่องเป่าอากาศที่ให้ปริมาณอากาศรวมที่ประมาณ 1,404 ลบ.ม./ชม.ที่ความดัน 5,000 มม.น้ำ เป็นต้น