OxyMixX


Self-Aspirating Aerator
เครื่องเติมอากาศแบบดูดพ่นหรือเจ็ท


  

เครื่องเติมอากาศแบบดูดพ่นหรือเจ็ท เป็นเครื่องเติมอากาศที่เป็นที่นิยมใช้กันมากเนื่องจากติดตั้งง่าย และสะดวกในการดูแลรักษามีลักษณะเป็นการเติมอากาศแบบดูดพ่นอากาศจากผิวน้ำและเป่าลงในน้ำ (Self-Aspirating or Sub-surface Horizontally Directed) อากาศจะถูกดูดจากผิวน้ำผ่านเข้ามาทางท่อส่งอากาศ (Main Hollow Shaft) วางเอียงกับลงไปในน้ำ ซึ่งต่อมาจากมอเตอร์ไฟฟ้าด้านบน อากาศที่พ่นลงไปในน้ำจะเป็นเม็ดเล็กโดยออกทางใบพัดแบบไม่อุดตัน (Non Clogged Impeller) สำหรับเครื่องเติมอากาศแบบนี้อากาศที่พ่นลงไปในน้ำจะมีอัตราการถ่ายเทออกซิเจนอยู่ที่ 0.8 ถึง 1.5 กก.ออกซิเจน/ชม./แรงม้า


รูปแบบและการติดตั้ง


                      

รูปแสดงลักษณะโดยทั่วไป


เครื่องจักรนี้มีรูปแบบเป็นท่อส่งอากาศทรงกระบอกยาวด้านบนเป็นมอเตอร์ไฟฟ้าและด้านล่างเป็นใบพัดพ่นอากาศ ท่อส่งอากาศ (Main Hollow Shaft) จะถูกหมุนโดยตรงจากมอเตอร์ไฟฟ้าและบริเวณด้านบนของท่อมีร่องสำหรับให้อากาศจากผิวน้ำถูกดูดเข้าไปในท่อและจะส่งต่ออากาศไปทางด้านล่างใต้น้ำออกทางใบพัดพ่นอากาศ (Air Impeller) ใบพัดพ่นอากาศสามารถออกแบบเป็นหัวจ่ายแบบฟองละเอียด (Diffuser and Impeller) หรือเป็นใบพัดแบบออกตรง (Direct Blow and Impeller) ขึ้นอยู่กับแบบเครื่องจักรเครื่องจักรจะถูกติดตั้งเอียงบนผิวน้ำลงไปในน้ำโดยมุมเอียงจะอยู่ที่ 30-60 องศา เทียบกับระดับผิวน้ำ ผู้ติดตั้งสามารถยึดเครื่องจักรเข้ากับโครงรองรับด้านบน หรือ ติดตั้งบนทุ่นลอยบนผิวน้ำและยึดด้วยสลิงจากขอบบ่อหรือสวมอยู่บนเสาที่ปักอยู่ที่จุดใช้งานก็ได้


องค์ประกอบของเครื่องจักร

a) มอเตอร์ไฟฟ้า (Electric Motor) เป็นต้นกำลังในการหมุนท่อส่งอากาศ (Hollow Shaft) มอเตอร์ไฟฟ้า จะต้องเป็นแบบปิดมิด (TEFC) และต้องกันน้ำสาดและน้ำฝน (IP55 Class F) หรือเทียบเท่าขนาดของมอเตอร์ จะเลือกจากปริมาณการเติมออกซิเจนให้กับน้ำและการจัดวางเครื่องจักรลงบ่อ โดยผู้เลือกใช้สามารถออกแบบ และเลือกขนาดและจำนวนได้ตามต้องการ ขนาดของมอเตอร์จะเริ่มต้นจาก 0.75 kW (1 HP) ไปจนถึง 20 kW (~25 HP) หรือขึ้นอยู่กับผู้ผลิต

b) หน้าจานหลัก (Mounting Bracket) เป็นหน้าจานที่เป็นส่วนต่อยึดระหว่างมอเตอร์ไฟฟ้าและท่อส่ง อากาศด้วยน๊อตอย่างแข็งแรง หน้าจานหลักจะ ทำจากเหล็กแบบ SS400 หรือสแตนเลสแบบ SUS304 ขึ้นอยู่กับผู้ผลิต

c) ท่อส่งอากาศ (Main Hollow Shaft) มีลักษณะเป็นท่อหนาปลายด้านหนึ่งเป็นหน้าจานสำหรับยึดติด ตักหน้าจานหลักและปลายอีกด้านหนึ่งเป็นส่วนของใบพัดพ่นอากาศ ท่อส่งอากาศจะถูกออกแบบให้มีชุดลูกปรับ ศูนย์ติดตั้งบริเวณส่วนกลางของท่อเพื่อใช้ในการตั้งศูนย์เครื่อง (Balancing) ท่อส่งอากาศมักจะทำมาจาก 
สแตนเลสแบบ SUS304

d) ใบพัดพ่นอากาศ (Air Impeller) ติดตั้งที่ส่วนปลายของท่อส่งอากาศประกอบด้วยใบพัดและท่อพ่น อากาศ โดยท่อพ่นอากาศจะมีอยู่สองแบบ คือแบบท่อพ่นอากาศแบบฟองละเอียด (Diffuser) และท่อพ่น อากาศโดยตรง (Direct Blow) แบบแรก จะส่งอากาศออกมาทางท่อขนาดเล็กจำนวนสามท่อ เพื่อให้ได้ ฟอกอากาศแบบเล็ก และแบบหลังจะพ่นอากาศออกมาโดยทางออกเดียว ใบพัดพ่นอากาศมักจะทำมาจาก สแตนเลสแบบ SUS304

e) โครงสวมท่อส่งอากาศ (Protection Tube) มีลักษณะเป็นโครงสวมเข้ากับท่อส่งอากาศเพื่อป้องกัน ท่อส่งอากาศ จะยึดติดกับมอเตอร์ด้านปลาย ของโครงจะมีแผ่น กันอากาศกระแทกที่ผิวน้ำ (Vortex Shield) เพื่อป้องกันไม่ให้ใบพัดเสียหายจากการ กระแทกของอากาศที่ผิวน้ำ โครงสวมท่อส่งอากาศมักจะทำมา จากสแตนเลสแบบ SUS304

f) โครงยึดเครื่อง (Support Frame) ลักษณะของโครงยึดเครื่องจะขึ้นอยู่กับการติดตั้ง ถ้าติดตั้งด้านบน โครงจะเป็นแบบฉากหันขึ้นด้านบน ด้านหนึ่งจะยึดติดกับเครื่อง สามารถปรับมุมเอียงได้ตั้งแต่ 30 ไปจนถึง 60 องศา อีกด้านหนึ่งจะออกแบบให้ยึดติดกับฐานที่รองรับได้อย่างแข็งแรง กรณีติดตั้งเครื่องบนทุ่นลอย (Float) โครงยึดเครื่องจะมีลักษณะเป็นแผงสำหรับยึดติดกับทุ่นลอย ด้านที่จะยึดติดกับเครื่องจะเหมือนแบบแรก ส่วนด้านที่จะยึดติดกับทุ่นลอยจะขึ้นอยู่กับลักษณะและรูปแบบของทุ่น โครงยึดเครื่องมักจะทำมาจากเหล็กแบบ SS400 ชุบด้วยกัลป์วาไนซ์หรือเป็นสแตนเลส แบบ SUS304

g) ทุ่นลอย (Float) จะมีสองลักษณะได้แก่ ทุ่นรูปตัวยู (U-Float) และทุ่นแบบทรงสี่เหลี่ยมผืนผ้า (Rectangular Float) แบบแรกมักจะใช้กับเครื่องขนาดเล็กประมาณ 5 แรงม้าลงมา และแบบหลังจะใช้กับ เครื่องขนาดใหญ่กว่าและจะมีสามทุ่นต่อเครื่อง ทุ่นลอยจะทำจากพลาสติกแบบโพลีเอททีลีน (PE) และบรรจุโฟมเพื่อช่วยในการพยุงตัวให้ลอยได้ดี


  

รูปแสดงองค์ประกอบของเครื่องจักร


หลักการเลือกขนาดเครื่องจักร

การเลือกใช้และประเมินหาขนาดเครื่องจักรชนิดนี้ จะยกตัวอย่างการเติมอากาศหนึ่ง โดยเลือกระบบเติมอากาศแบบตะกอนเร่ง(Activated Sludge) เพื่อให้เป็นแนวทางแก่ผู้ออกแบบหรือผู้ใช้งานในการนำปริมาณออกซิเจนที่ระบบต้องการไปเลือกหาเครื่องจักรหรืออุปกรณ์ที่เหมาะสมกับระบบของท่าน ผู้เลือกควรจะต้องทราบข้อมูลเบื้องต้นเพื่อใช้หาขนาดที่เหมาะสมดังรายละเอียดข้างล่างนี้


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 ลักษณะของเครื่องเติมอากาศ และระดับน้ำใบบ่อเติมอากาศ

e. คุณสมบัติของน้ำเข้าและออก (BODin and BODout)

f. อัตราการไหลเข้าระบบเติมอากาศ (Inlet Flow Rate, Q)

g. ปริมาณของน้ำในบ่อเติมอากาศ (Volume, V)

h. ระดับน้ำในบ่อเติมอากาศ (Water Depth)

i. และค่าอื่นๆที่เกี่ยวข้องกับการคำนวณ


j. สามารถแสดงเป็นความสัมพันธ์ ได้แก่่


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) SVI = ประมาณ 50 -150 มล./กรัม Y = สัมประสิทธิ์ของจำนวนจุลชีพที่เพิ่มขึ้นกับปริมาณสารอินทรีย์ที่ถูกย่อยสลาย (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
OTR kW = 1 ถึง 2 กก.ออกซิเจน / ชม. / กิโลวัตต์ เลือกใช้ค่า 1.5; kW ~ 46.33 kW

ดังนั้นเลือกใช้เครื่องที่มีขนาด 7.5 kW ติดตั้งจำนวน 8 ชุด สำหรับบ่อที่มีขนาดกว้าง 20 ม. ยาว 30 ม. และกำหนดระดับน้ำลึกที่ 4 ม. เป็นต้น