污水厂智能化改造

陶氏对污水厂设备进行现代化技术改造的案例

作者:Thosten Sienk 文章来源:PROCESS《流程工业》 点击数:24 发布时间:2019-03-20
陶氏化学利用Aerzen公司研发生产的鼓风机和智能化的综合性控制系统,对其生产化纤维素后的污水净化设备进行了提高能效的改进。这一污水处理厂是专门针对化学污水的净化而设计的,在技术改造项目中,陶氏对生物净化技术进行了改进,结合Aerzen公司研发生产的流量式和容积式设备实现了智能化、全自动的曝气。
污水厂智能化改造

纤维素是植物细胞壁的主要成分,其主要来源是木材或者棉花。陶氏化工在Walsrode工业园中利用纤维素生产衍生物,根据生产工艺和成分的不同,生产出来的衍生物有着多种不同特性,在许多化工产品的生产中都是重要的原材料。有些会在高温或者低温下胶化,有些能形成薄膜或者胶水,还有一些则能使液体有着不同的粘度。例如,在食品和制药工业领域中,它可以取代食品烘焙时的谷脘粉,降低食品中的脂肪含量,并且也可以延迟药物有效成分的释放。在建筑领域中,甲基纤维素保证了瓷砖粘接剂、墙面灰浆或者砂浆有着良好的粘结性能。

2017年,陶氏化工公司对Bomlitz市的污水净化处理厂进行了现代化技术改造,投资了符合工业4.0理念的曝气池供气技术
2017年,陶氏化工公司对Bomlitz市的污水净化处理厂进行了现代化技术改造,投资了符合工业4.0理念的曝气池供气技术

产生的污水被送到离厂1.5 km的污水净化处理厂中进行无害化处理,陶氏作为这一地区的公共污水处理厂运营商,负责35万居民服务的污水净化设备的日常运行和管理。因此,这一污水处理厂也承担着Bomlitz市以及周边农村的市政污水净化任务。在不断的现代化技术改造中,2017年陶氏公司为这家污水厂换掉了维修成本走高的三台磁悬浮涡轮鼓风机。现在,两台Aernez公司生产的涡轮鼓风机和储气罐以及Delta Hybrid综合压气机为生物曝气池提供曝气。

两台AT200型涡轮鼓风机的驱动电机功率各为150 kW,在最大压力差为0.1 MPa时的吸气流量为5 340 m3/h。两台鼓风机能够满足整个污水净化处理过程所需的曝气量。副厂长Sebastian Göritz先生表示,曝气时平均的压力差为0.08~0.09 MPa,两台涡轮鼓风机都由内置的变频器驱动,可以根据负载运行情况,在40 %~100 %之间调节两台设备的输出流量。因为低速时涡轮鼓风机的能源利用效率不高,在需氧量减少时,两台涡轮鼓风机将逐步停机。
 “在这种情况下,Delta Hybrid综合压气机接管了曝气池的供气任务。”Göritz先生说道。与涡轮机的流量式工作原理不同,综合压气机中的旋转活塞压气机是按照容积式原理供气的,其调节范围在25 %~100 %之间,在需氧量小的情况下更加经济和高效。污水净化处理厂使用的是D98S型旋转活塞式压气机,额定功率200 kW,最大流量为5 800 m3/h。

最佳的运营方案

Aerzen公司将旋转活塞式和螺杆式压气机的工作原理结合到一起,使Delta Hybrid综合压气机更加高效节能。它能在低压范围内按照罗茨原理进行全压压缩,在高压范围内,利用螺杆压缩机的原理进行压缩和供气。与传统的压缩机相比,这种双重压缩供气的性能将能耗降低了15 %。
Bomlitz市政污水处理厂在节能提效方面做了更多的努力。他们将涡轮鼓风机与旋转活塞压气机结合到一起,构成了一个完整的曝气池供气系统,利用Aersmart系统控制它们的工作、优化其运行。

Aerzen公司的涡轮式鼓风机的叶轮支撑,采用了空气悬浮技术,而非复杂的磁悬浮技术
Aerzen公司的涡轮式鼓风机的叶轮支撑,采用了空气悬浮技术,而非复杂的磁悬浮技术

“这是一个全新的尝试。”Göritz说。综合控制系统可以根据总控制系统提出的曝气要求,将所需的空气量最佳地分配给各个供气设备。供气量的分配以现有的技术以及相关供气设备的特性和效率为基础。“控制系统决定用哪一台鼓风机,以及决定保证最佳效率的输出功率。” 陶氏公司的污水处理专家说。Aersmart控制系统不仅是控制转速,它能始终控制着管辖的鼓风机按照最佳的工作状态运行。

Aerzen公司的涡轮式鼓风机的叶轮支撑,采用了空气悬浮技术,而非复杂的磁悬浮技术

综合控制系统可以配置成触摸屏的远程控制终端,在触摸屏上实现可视化操作。操作人员可以在曝气池现场看到控制系统的操作状态,读取相关设备的工作数据,或者将其上传到控制室中。Göritz先生认为,这种智能化的现代化技术改造将在污水处理厂中发扬光大。目前,已完成的现代化改造已经能够将生物曝气池所消耗的电能减少15 %。

结语

工业4.0给污水净化处理提供了提高能效的新机遇。未来,陶氏公司计划进一步加强对Bomlitz污水净化处理厂部分曝气负荷时的供气流量监控。
在线分析技术提供了巨大的节能潜力,“我们必须在产生碳元素的地方进行测量,不仅仅是在污水处理厂中。这样,我们就能够更加主动地采取行动,而不是被动地做出反应。”Göritz先生说道。Aersmart智能控制系统与主控系统之间的连接,正是基于准确测量基础之上控制曝气池供气量的正确做法。