Sparge


Coarse Bubble Diffuser
หัวกระจายอากาศชนิดฟองหยาบ


  

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


รูปแบบและการติดตั้ง

หัวกระจายอากาศ มีลักษณะคล้ายทรงกระบอกหรือท่อ ถูกออกแบบให้แข็งแรงและสะดวกในการซ่อมบำรุงกว่าแบบ อื่น ฟองอากาศที่ได้จะมีขนาดใหญ่หรือฟองแบบหยาบ (Course Bubble) และช่องเปิดมีขนาดใหญ่เพื่อไม่ให้มีการอุดตันของตะกอนได้ (Non Clog) หัวกระจายอากาศจะถูกติดตั้งเป็นแขนงท่อที่ก้นบ่อเติมอากาศ โดยวางหัวจ่ายให้ห่างกันเป็นแนวเท่าๆกันตามที่ผู้ออกแบบกำหนดลมที่ส่งเข้าไปที่แขนงท่อด้านล่างจะมาจากเครื่องจ่ายลม (Air Blower) ซึ่งอัตราการจ่ายลมและความดันลมที่ใช้จะขึ้นอยู่กับการออกแบบระบบหัวกระจายอากาศ ความต้องการออกซิเจน และขนาดของบ่อเติมอากาศ


องค์ประกอบของเครื่องจักร

a) ตัวเรือน (Main Body) เป็นส่วนหลักของหัวกระจายอากาศ มีลักษณะเป็นโครงเหล็กคล้ายทรงกระบอก เชื่อมติดกันอย่างแข็งแรง ด้านล่างทำเป็นมุมฉากและมีช่องเปิดด้านข้างทั้งสองตลอดความยาว เพื่อให้จ่ายลมได้อย่างต่อเนื่องและถูกออกแบบให้มีอากาศสะสมอยู่ตลอดเวลาเพื่อกันน้ำไหลย้อนเข้าไปในท่อได้ ตัวเรือนทำจากสแตนเลสแบบ SUS304

b) ข้อต่อท่อ (Pipe Connector) จะเป็นส่วนที่ต่อกับระบบท่อที่ส่งลมเข้ามา เชื่อมติดอย่างดีกับตัวเรือนด้านท้ายของหัวจ่าย อากาศ ถูกออกแบบให้ต่อกับท่อได้อย่างดี เช่น ข้อต่อ สแตนเลสเกลียวนอกขนาด ¾ นิ้ว เป็นต้น ข้อต่อท่อทำจากสแตนเลสแบบ SUS304


หลักการเลือกขนาดเครื่องจักร

การเลือกใช้และประเมินหาขนาดเครื่องจักรชนิดนี้ จะยกตัวอย่างการเติมอากาศหนึ่ง โดยเลือกระบบเติมอากาศแบบตะกอนเร่ง (Activated Sludge) เพื่อให้เป็นแนวทางแก่ผู้ออกแบบหรือผู้ใช้งานในการนำปริมาณออกซิเจนที่ระบบต้องการไปเลือกหาเครื่องจักร หรืออุปกรณ์ที่เหมาะสมกับระบบของท่าน ผู้เลือกควรจะต้องทราบข้อมูลเบื้องต้นเพื่อใช้หาขนาดที่เหมาะสมดังรายละเอียดข้างล่างนี้


a. จำนวนหัวกระจายอากาศ (Quantity of Diffusers, N)

b. อัตราความต้องการอากาศ (Oxygen Requirement)

c. ประสิทธิภาพในการถ่ายเทออกซิเจน (Oxygen Transfer Efficiency, OTE) ขึ้นอยู่กับชนิดของหัวกระจายอากาศ และ ความลึกของน้ำ

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 และความลึก ของน้ำ (%) สำหรับหัวจ่ายแบบนี้จะกำหนดไว้ที่ 2.46 % / น้ำลึก 1 ม

j. 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 เลือกใช้อุปกรณ์เติมอากาศแบบหัวกระจายอากาศแบบฟองหยาบ และเลือกจ่ายลมหัวละ 25 ลบ.ม./ชม. ที่ระดับน้ำ 4 ม.; OTE = 2.46% x 4 = 9.84 % N = M / (0.276 x QN x OTE) = 69.5 / (0.276 x 25 x 9.84%) = 102.3 หัว

    

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

ดังนั้นเลือกใช้หัวจ่ายอากาศอย่างน้อยจำนวน 103 หัว โดยจะต้องทำการจัดวางตำแหน่งหัวจ่ายอากาศลงบนบ่อเติมอากาศที่ออกแบบไว้ เช่น บ่อที่มีขนาดกว้าง 20 ม. ยาว 30 ม. และกำหนดระดับน้ำลึกที่ 4 ม. ควรจัดวางหัวจ่ายอากาศที่ 8 x 14 หรือ 112 หัว และใช้เครื่องเป่าอากาศที่ให้ปริมาณอากาศรวมที่ประมาณ 2,800 ลบ.ม./ชม.ที่ความดัน 5,000 มม.น้ำ เป็นต้น