OxyBlade


Surface Aerator
เครื่องเติมอากาศแบบผิวน้ำ


  

เครื่องเติมอากาศแบบผิวน้ำ เป็นเครื่องเติมอากาศที่เป็นที่นิยมใช้กันมากเนื่องจากติดตั้งง่าย และสะดวกในการดูแลรักษา มีลักษณะการเติมอากาศในแนวดิ่งและกวนน้ำ ในขณะเดียวกันทำให้เกิดการกวนอย่างสมบูรณ์ (Complete Mix) ไม่ทำให้เกิดจุดอับอากาศ (Dead Zone) ในบ่อเติมอากาศ จึงเหมาะกับระบบบำบัดที่มีบ่อเติมอากาศขนาดใหญ่ และระดับน้ำค่อนข้างลึก สำหรับเครื่องเติมอากาศแบบนี้จะมีอัตราการถ่ายเทออกซิเจนอยู่ที่ 0.8 ถึง 1.5 กก.ออกซิเจน/ชม./แรงม้า


รูปแบบและการติดตั้ง


เครื่องจักรนี้มีรูปแบบเป็นแบบใบพัดแบบโคนจานหมุนในน้ำแนวดิ่งโดยมีมอเตอร์เกียร์ขับอยู่ทางด้านบนผิวน้ำ ใบพัดจะหมุนตีน้ำให้อากาศทางด้านบนถ่ายเทลงไปด้านล่างและแผ่ขยายออกไปเป็นวงกลม โดยบริเวณการถ่ายเทอากาศจะขึ้นอยู่กับขนาดของเครื่องจักรขึ้นอยู่กับกำลังของมอเตอร์เกียร์ ผู้ติดตั้งสามารถยึดเครื่องจักรเข้ากับโครงรองรับด้านบน หรือ ติดตั้งบนทุ่นลอยบนผิวน้ำวางเป็นสามเหลี่ยม และยึดด้วยสลิงจากขอบบ่อ


องค์ประกอบของเครื่องจักร


   

รูปแสดงองค์ประกอบของเครื่องจักร


a) มอเตอร์เกียร์ (Gear Motor) เป็นต้นกำลังในการหมุนใบพัดเติมอากาศ (Air Impeller) โดยมีการทดรอบอยู่ที่ช่วงประมาณ 50 ถึง 120 รอบต่อนาที ติดตั้งในแนวดิ่งแบบหน้าจาน (Flange Mount) มอเตอร์ไฟฟ้าจะต้องเป็นแบบปิดมิด (TEFC) และต้องกันน้ำสาดและน้ำฝน (IP55 Class F) หรือเทียบเท่า ขนาดของมอเตอร์เกียร์จะเลือกจากปริมาณการเติมออกซิเจนให้กับน้ำและการจัดวางเครื่องจักรลงบ่อ โดยผู้เลือกใช้สามารถออกแบบและเลือกขนาดและจำนวนได้ตามต้องการ ขนาดของมอเตอร์จะเริ่มต้นจาก 0.75 kW (1 HP) ไปจนถึง 110 kW (~150 HP) หรือขึ้นอยู่กับผู้ผลิต

b) ใบพัดเติมอากาศ (Air Impeller) มีลักษณะเป็นใบพัดแบบโคน (Conical Shape and Spiral Blade) ด้านบนจะมีหน้าจานเพื่อประกบกับส่วนของมอเตอร์เกียร์ ขณะหมุนจะกวนน้ำและดึงน้ำจากส่วนล่างของบ่อเติมอากาศขึ้นมาด้านบน ทำให้น้ำแตกกระจายและอากาศสามารถแทรกเข้าจับกับน้ำเสียได้ดียิ่งขึ้น ใบพัดเติมอากาศมักจะทำมาจากเหล็กแบบ SS400 และพ่นทับด้วยสีอีพอกซี่

c) โครงยึดเครื่อง (Support Frame) ลักษณะของโครงยึดเครื่องจะขึ้นอยู่กับการติดตั้ง ซึ่งผู้ใช้งานมักจะติดตั้งเครื่องบนทุ่นลอย (Float) โครงยึดเครื่องจะมีลักษณะเป็นก้านสามก้านสำหรับยึดติดกับทุ่นลอยทั้งสามมุม ด้านบนยึดติดกับหน้าจานของมอเตอร์เกียร์ตรงกลางเครื่อง ส่วนด้านที่จะยึดติดกับทุ่นลอยจะอยู่ที่ปลายก้านทั้งสาม โครงยึดเครื่องมักจะทำมาจากเหล็กแบบ SS400 และพ่นทับด้วยสีอีพอกซี่

d) ทุ่นลอย (Float) จะมีลักษณะคล้ายทรงกระบอกตั้ง โดยมีข้อต่อสำหรับยึดกับก้านของโครงยึดเครื่องทั้งสามด้าน ทุ่นลอย มักจะทำมาจากเหล็กแบบ SS400 พ่นทับด้วยอีพอกซี่ และภายในบรรจุโฟมเพื่อช่วยในการพยุงตัวให้ลอยได้ดี


หลักการเลือกขนาดเครื่องจักร

การเลือกใช้และประเมินหาขนาดเครื่องจักรชนิดนี้ จะยกตัวอย่างการเติมอากาศหนึ่ง โดยเลือกระบบเติมอากาศแบบตะกอนเร่ง (Activated Sludge) เพื่อให้เป็นแนวทางแก่ผู้ออกแบบหรือผู้ใช้งานในการนำปริมาณออกซิเจนที่ระบบต้องการไปเลือกหาเครื่องจักร หรืออุปกรณ์ที่เหมาะสมกับระบบของท่าน ผู้เลือกควรจะต้องทราบข้อมูลเบื้องต้นเพื่อใช้หาขนาดที่เหมาะสมดัง รายละเอียดข้างล่างนี้




a. ขนาดของเครื่องจักรเป็นกิโลวัตต์ หรือ แรงม้า (Power Requirement, kW or HP)

b. ความต้องการอากาศ (Oxygen Requirement)

c. อัตราการถ่ายเทออกซิเจนให้กับน้ำ (Oxygen Transfer Rate, OTR) ขึ้นอยู่กับชนิดและลักษณะของเครื่องเติมอากาศ

d. ประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน (Oxygen Transfer Efficiency, OTE) ขึ้นอยู่กับชนิด ลักษณะของเครื่องเติม อากาศ และระดับน้ำใบบ่อเติมอากาศ

e. คุณสมบัติของน้ำเข้าและออก (BODin and BODout)

f. อัตราการไหลเข้าระบบเติมอากาศ (Inlet Flow Rate, Q)

g. ปริมาณของน้ำในบ่อเติมอากาศ (Volume, V)

h. ระดับน้ำในบ่อเติมอากาศ (Water Depth)

i. และค่าอื่นๆที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณ

j. 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 kW = M / OTR kW 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)

	   

รูปแสดงแบบของเครื่องจักร


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

ดังนั้นเลือกใช้เครื่องที่มีขนาด 15 kW ติดตั้งจำนวน 4 ชุด สำหรับบ่อที่มีขนาดกว้าง 20 ม. ยาว 30 ม. และกำหนดระดับน้ำลึกที่ 4 ม. เป็นต้น