หากคุณเคยทำงานด้านการบำบัดน้ำเสีย ไม่ว่าจะเป็นในฐานะผู้ควบคุมโรงงาน วิศวกรกระบวนการ หรือบุคคลที่จัดการระบบบำบัดน้ำเสียของเทศบาลหรืออุตสาหกรรม คุณคงทราบดีว่าการตกตะกอนเป็นขั้นตอนที่สำคัญที่สุดขั้นตอนหนึ่งในกระบวนการบำบัดทั้งหมด การตกตะกอนคือจุดที่อนุภาคแขวนลอยขนาดเล็ก (เช่น ตะกอน แบคทีเรีย และอินทรียวัตถุ) เริ่มจับตัวกันเป็นก้อนขนาดใหญ่และหนักกว่า ซึ่งสามารถกำจัดออกได้อย่างง่ายดายในการตกตะกอนหรือขั้นตอนการกรองที่ตามมา เป้าหมายคือการสร้างฝูงที่หนาแน่นพอที่จะเกาะตัวได้อย่างรวดเร็ว แต่ไม่ใหญ่หรือเปราะบางจนแยกออกจากกันก่อนที่จะแยกออกจากกัน อย่างไรก็ตาม สิ่งที่ผู้ปฏิบัติงานจำนวนมากไม่ได้ให้ความสำคัญเสมอไปก็คืออุปกรณ์ผสมที่เหมาะสมสามารถสร้างหรือทำลายขั้นตอนนี้ได้ และนั่นคือจุดที่เครื่องกวนสิ่งปฏิกูลทางเข้าด้านข้างเข้ามามีบทบาท
ฉันทำงานในอุปกรณ์ผสมทางอุตสาหกรรมมานานกว่า 12 ปี ดังนั้นฉันจึงช่วยโรงงานหลายร้อยแห่งแก้ไขปัญหาการจับตัวเป็นก้อนอันเป็นผลจากการเลือกรูปแบบเครื่องกวนที่ไม่ถูกต้อง ในช่วงต้นอาชีพของฉัน ฉันเฝ้าดูโรงงานบำบัดขนาดกลางต่อสู้กันเป็นเวลาหลายเดือน: ตะกอนของพวกมันมีขนาดเล็กเกินไปที่จะเกาะตัว หรือพวกมันแตกสลายในบ่อพักน้ำ ซึ่งนำไปสู่ความขุ่นของน้ำทิ้งที่สูงขึ้นและมีค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมสำหรับการเติมสารเคมีซ้ำ จนกระทั่งเราได้เปลี่ยนเครื่องกวนแบบเข้าด้านบนด้วยเครื่องกวนน้ำเสียทางเข้าด้านข้างที่มีขนาดเหมาะสม ประสิทธิภาพการตกตะกอนจึงเพิ่มขึ้น 28% ในเวลาเพียงสองสัปดาห์ ประสบการณ์นั้นติดอยู่ในใจฉัน และนี่คือเหตุผลว่าทำไมฉันถึงอยากแจกแจงให้ชัดเจนว่าอุปกรณ์เฉพาะชิ้นนี้ส่งผลต่อการตกตะกอนอย่างไร และเหตุใดจึงมักเป็นตัวเลือกที่ดีกว่าเครื่องกวนประเภทอื่นๆ สำหรับการบำบัดน้ำเสีย
เพื่อให้เข้าใจว่าเครื่องกวนแบบเข้าด้านข้างส่งผลต่อการจับตัวเป็นก้อนอย่างไร คุณต้องจำไว้ว่าการจับตะกอนต้องใช้อะไรบ้าง: แรงเฉือนที่ช้า อ่อนโยน และสม่ำเสมอ ต่างจากการจับตัวเป็นก้อนที่คุณใช้การผสมอย่างรวดเร็วเพื่อสร้างการจับตัวเป็นก้อนของไมโครฟล็อคเล็กๆ อาศัยการผสมด้วยความเร็วต่ำเพื่อกระตุ้นให้ไมโครฟล็อคเหล่านั้นชนกันและเกาะกันโดยไม่แตกหัก แรงเฉือนที่มากเกินไป (เช่น จากเครื่องกวนแบบทางเข้าความเร็วสูง) จะทำให้ flocs แตกเป็นชิ้น ในขณะที่การผสมน้อยเกินไปจะทำให้อนุภาคไม่มีทางมาบรรจบกัน ดังนั้นคุณจึงไม่ได้อะไรเลยนอกจากกระแสสิ่งปฏิกูลที่ขุ่นมัว เครื่องกวนแบบเข้าด้านข้างได้รับการออกแบบมาเพื่อมอบความสมดุลที่สมบูรณ์แบบ และนี่คือวิธีการ
ขั้นแรก เครื่องกวนแบบเข้าด้านข้างจะติดตั้งในแนวนอนที่ด้านข้างของถัง ซึ่งปกติแล้วจะอยู่ที่ 1/3 ถึง 1/2 ของเส้นผ่านศูนย์กลางถังด้านล่างพื้นผิวของเหลว ตำแหน่งนี้สร้างรูปแบบการไหลขนาดใหญ่และมีเสถียรภาพ ซึ่งจะหมุนเวียนปริมาตรถังทั้งหมดโดยไม่มีโซนตาย ซึ่งเครื่องกวนแบบทางเข้าด้านบนและด้านล่างมักจะประสบปัญหาในถังขนาดใหญ่ Dead Zone คือจุดที่การผสมอ่อนเกินไปหรือไม่มีอยู่ ดังนั้นอนุภาคจึงอยู่ตรงนั้นและไม่ก่อตัวเป็นก้อน สำหรับถังบำบัดน้ำเสียที่สามารถบรรจุได้หลายล้านแกลลอน นี่ถือเป็นเรื่องใหญ่ หากคุณมีถังเติมอากาศขนาด 50,000 แกลลอนที่ใช้สำหรับการตกตะกอน เครื่องกวนแบบทางเข้าด้านบนอาจครอบคลุมพื้นที่เล็กๆ รอบใบพัดเท่านั้น โดยปล่อยให้ขอบของถังมีการผสมที่ไม่ดี ในทางตรงกันข้าม เครื่องกวนแบบทางเข้าด้านข้างจะสร้างการไหลที่สม่ำเสมอซึ่งไหลไปทั่วถัง เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอนุภาคจะมีโอกาสชนกัน
มาผูกเรื่องนั้นกับวิทยาศาสตร์กันเถอะ สิ่งปฏิกูลมีขนาดอนุภาค ความหนาแน่น และประจุปะปนกัน เพื่อให้ก้อนฟองก่อตัวขึ้น อนุภาคทั้งสองจะต้องเข้ามาใกล้มากพอที่แรงของฟาน เดอร์ วาลส์จะดึงพวกมันเข้าหากัน การชนกันนั้นเกิดขึ้นเนื่องจากการไหลของของไหลที่สร้างขึ้นโดยเครื่องกวน ใบพัดของเครื่องกวนทางเข้าด้านข้างจะสร้างกระแสไหลในแนวรัศมีที่เคลื่อนที่ไปตามผนังถัง จากนั้นโค้งลงและย้อนกลับไปยังศูนย์กลาง ทำให้เกิดเป็นวงต่อเนื่อง การไหลประเภทนี้เรียกว่าการไหล "ตามแนวแกน-รัศมี" และเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการจับตัวเป็นก้อนเนื่องจากจะเคลื่อนอนุภาคด้วยความเร็วต่ำสม่ำเสมอ โดยปกติคือ 20 ถึง 50 รอบต่อนาที ขึ้นอยู่กับขนาดของถัง เครื่องกวนระดับแนวหน้า โดยเฉพาะสำหรับถังขนาดใหญ่ มักจะมีความเร็วปลายที่สูงขึ้นเพื่อดันการไหลลงด้านล่าง ซึ่งสามารถสร้างความปั่นป่วนมากกว่าที่จำเป็น เพิ่มแรงเฉือนและทำลายคราบที่เปราะบาง
ประโยชน์หลักอีกประการหนึ่งของเครื่องกวนแบบทางเข้าด้านข้างสำหรับสิ่งปฏิกูลคือความสามารถในการจัดการปริมาตรถังแบบแปรผัน โรงบำบัดหลายแห่งมีถังจับตะกอนที่ไม่ได้เต็มความจุเสมอไป ตัวอย่างเช่น ในช่วงระยะเวลาที่มีการไหลต่ำ ถังเหล่านั้นอาจเต็มเพียง 60% เท่านั้น เครื่องกวนแบบเข้าด้านบนที่ติดตั้งเหนือระดับของเหลวไม่สามารถปรับความสูงของของเหลวที่เปลี่ยนแปลงได้ ดังนั้นเมื่อถังมีน้ำเต็มถังเพียงครึ่งเดียว ใบพัดจะอยู่เหนือน้ำบางส่วน ส่งผลให้การผสมไม่สม่ำเสมอ อย่างไรก็ตาม เครื่องกวนแบบทางเข้าด้านข้างได้รับการติดตั้งไว้ต่ำกว่าระดับของเหลวขั้นต่ำ ดังนั้นจึงทำงานอย่างต่อเนื่องไม่ว่าถังจะเต็มแค่ไหนก็ตาม ความน่าเชื่อถือนั้นแปลเป็นขนาด floc ที่สอดคล้องกัน แม้ว่าอัตราการไหลของสิ่งปฏิกูลจะเปลี่ยนแปลง ซึ่งเป็นสิ่งที่สำคัญมากขึ้นเรื่อยๆ เนื่องจากโรงงานต้องรับมือกับการไหลเข้าที่แปรผันจากเหตุการณ์พายุหรือการปล่อยของเสียทางอุตสาหกรรม
ผู้จัดการโรงงานถามฉันบ่อยครั้งว่า "ทำไมไม่ใช้เครื่องกวนแบบถังขนาดใหญ่ทั่วไปในการจับตะกอน" แม้ว่าเครื่องกวนถังขนาดใหญ่ทั่วไปสามารถทำงานเพื่อผสมสารเคมีหรือสารแขวนลอยที่เป็นของแข็งได้ แต่แบบจำลองทางเข้าด้านข้างได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับความต้องการเฉพาะของการตกตะกอนของสิ่งปฏิกูล สิ่งปฏิกูลไม่ได้เป็นของเหลวที่สม่ำเสมอ แต่มีอินทรียวัตถุ กรวด ไขมัน น้ำมัน และจาระบี (FOG) ซึ่งทั้งหมดนี้สามารถสะสมบนใบพัดของเครื่องกวนเมื่อเวลาผ่านไป การออกแบบใบพัดของเครื่องกวนทางเข้าด้านข้างได้รับการปรับให้เหมาะสมเพื่อป้องกันการเปรอะเปื้อน ด้วยใบมีดที่กว้างและพื้นผิวเรียบที่ไม่ดักจับของแข็ง เมื่อใบพัดเกิดการเปรอะเปื้อน การไหลของใบพัดจะหยุดชะงัก และการผสมจะไม่สม่ำเสมอทำให้เกิดการจับตัวเป็นก้อนที่ไม่ดี ฉันเคยเห็นพืชใช้เครื่องกวนถังขนาดใหญ่ทั่วไปซึ่งจะเปรอะเปื้อนใน 30 วัน ซึ่งต้องทำความสะอาดทุกวัน ในขณะที่เครื่องกวนสิ่งปฏิกูลด้านข้างอาจใช้เวลา 6 ถึง 12 เดือนระหว่างการทำความสะอาด ลดเวลาหยุดทำงาน และค่าแรง
เรามาพูดถึงประสิทธิภาพการใช้พลังงาน ซึ่งเป็นข้อกังวลอย่างมากสำหรับโรงบำบัดน้ำเสีย เนื่องจากเป็นโรงงานอุตสาหกรรมที่ใช้พลังงานมากที่สุดแห่งหนึ่ง โดยการผสมคิดเป็นสัดส่วนถึง 30% ของการใช้พลังงานทั้งหมดในโรงงาน เครื่องกวนแบบทางเข้าด้านข้างมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องกวนแบบทางเข้าด้านบนสำหรับถังขนาดใหญ่ เนื่องจากใช้เส้นทางการไหลในแนวนอนที่ต้องใช้กำลังน้อยกว่าในการหมุนเวียนทั้งถัง เครื่องกวนแบบทางเข้าด้านข้างสำหรับถังจับตะกอนขนาด 50,000 แกลลอนอาจใช้ 15 แรงม้า ในขณะที่เครื่องกวนแบบเข้าด้านบนสำหรับถังเดียวกันอาจต้องใช้ 25 แรงม้าเพื่อให้ได้ความเร็วการไหลเท่ากัน การใช้พลังงานที่ต่ำลงไม่เพียงแต่ลดค่าไฟเท่านั้น แต่ยังสร้างสภาพแวดล้อมการผสมที่มีเสถียรภาพมากขึ้น เนื่องจากเครื่องกวนไม่ได้ทำงานอย่างหนักในการเคลื่อนย้ายของเหลว สำหรับการตกตะกอน การผสมที่เสถียรคือกุญแจสำคัญ กำลังไฟฟ้าที่แปรผันส่งผลให้อัตราการไหลแปรผัน ซึ่งอาจทำให้ flocs ก่อตัวไม่สอดคล้องกัน
ตอนนี้ มาดูตัวอย่างจริงเพื่อสร้างรูปธรรมนี้กัน ปีที่แล้ว ฉันทำงานร่วมกับโรงงานแปรรูปอาหารที่ประสบปัญหาการใช้บ่อบำบัดน้ำเสียหลัก โรงงานแห่งนี้ผลิตน้ำเสียที่มีสารแขวนลอยและอินทรียวัตถุสูง และเครื่องกวนที่อยู่ด้านบนสุดในถังจับตัวเป็นก้อนทำให้เกิดแรงเฉือนมากจน flocs มีขนาดเพียง 20 ถึง 30 ไมครอน ซึ่งเล็กเกินกว่าจะตกตะกอน ดังนั้นน้ำทิ้งจึงมี 120 NTU (หน่วยความขุ่นแบบเนโฟโลเมตริก) ซึ่งสูงกว่าขีดจำกัดการปล่อยทิ้งในท้องถิ่นที่ 5 NTU มาก เราเปลี่ยนเครื่องกวนน้ำเสียจากทางเข้าด้านบนซึ่งมีขนาดพอๆ กับถังขนาด 40,000 แกลลอน ภายใน 10 วัน ขนาดฟองของพวกมันเพิ่มขึ้นเป็น 80 ถึง 100 ไมครอน น้ำล้นของบ่อพักเปลี่ยนจากขุ่นเป็นใส และความขุ่นลดลงเหลือ 4 NTU พวกเขายังลดปริมาณโพลีเมอร์ลง 18% เนื่องจากการผสมอย่างสม่ำเสมอทำให้สารตกตะกอน (โพลีเมอร์) มีการกระจายอย่างเท่าเทียมกัน ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้สารเคมีเพิ่มเติมเพื่อชดเชยการผสมที่ไม่สม่ำเสมอ
ตัวอย่างนี้เน้นย้ำสิ่งที่ฉันบอกลูกค้าทุกคน: การเลือกอุปกรณ์ผสมที่เหมาะสมสำหรับการจับตะกอนไม่ใช่แค่ "การผสม" เท่านั้น แต่ยังเกี่ยวกับการควบคุมแรงเฉือนและการไหลเพื่อให้ตรงกับอนุภาคที่คุณกำลังทำงานด้วย สำหรับสิ่งปฏิกูลซึ่งมีขนาดอนุภาคหลากหลายและมีแนวโน้มที่จะทำให้อุปกรณ์เหม็น เครื่องกวนจากทางเข้าด้านข้างจะดีกว่ารุ่นทางเข้าด้านบนหรือด้านล่าง เนื่องจากพวกมันจะรักษาสมดุลของความสม่ำเสมอของการไหล อัตราแรงเฉือน ความต้านทานการเปรอะเปื้อน และความสามารถในการปรับตัวให้เข้ากับปริมาตรของถัง
แน่นอนว่าเครื่องกวนจากทางเข้าด้านข้างนั้นไม่เหมือนกันทั้งหมด เมื่อคุณกำลังมองหาอุปกรณ์สำหรับการตกตะกอนของสิ่งปฏิกูล คุณต้องการเครื่องที่ได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการใช้งานเกี่ยวกับน้ำเสีย ไม่ใช่เครื่องผสมแบบทางเข้าด้านข้างทั่วไปที่มีไว้สำหรับการผลิตทางเคมี เครื่องผสมแบบทางเข้าด้านข้างทั่วไปอาจไม่ทนต่อการกัดกร่อนที่จำเป็นสำหรับสิ่งปฏิกูล หรือการออกแบบใบพัดอาจทำให้เกิดแรงเฉือนมากเกินไป ด้วยเหตุนี้การทำงานร่วมกับซัพพลายเออร์ที่เชี่ยวชาญด้านการผสมทางอุตสาหกรรมสำหรับการบำบัดน้ำเสียจึงเป็นเรื่องสำคัญ หากคุณกำลังค้นหาตัวเลือกต่างๆ คุณจะพบโมเดลต่างๆ ที่ได้รับการปรับให้เหมาะกับขนาดถังและอัตราการไหลที่แตกต่างกัน ตั้งแต่หน่วยขนาดกะทัดรัดสำหรับโรงงานเทศบาลขนาดเล็ก ไปจนถึงหน่วยขนาดใหญ่สำหรับโรงงานอุตสาหกรรม
ฉันรู้ว่าการเปลี่ยนประเภทเครื่องกวนอาจรู้สึกเหมือนเป็นการลงทุนครั้งใหญ่ โดยเฉพาะสำหรับผู้จัดการโรงงานที่ต้องรับมือกับงบประมาณที่จำกัด แต่ข้อมูลสำรองผลตอบแทนจากการลงทุน การศึกษาในปี 2022 โดยสหพันธ์สิ่งแวดล้อมทางน้ำ (WEF) พบว่าพืชที่อัปเกรดไปใช้เครื่องกวนด้านข้างเพื่อการตกตะกอนพบว่าความขุ่นของน้ำทิ้งลดลงโดยเฉลี่ย 22% การใช้โพลีเมอร์ลดลง 15% และการใช้พลังงานในการผสมน้อยลง 10% การประหยัดเหล่านี้เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วสำหรับโรงงานที่มีถังจับตะกอนขนาด 1 ล้านแกลลอน ซึ่งคิดเป็นเงินหลายหมื่นดอลลาร์ต่อปีสำหรับต้นทุนสารเคมีและพลังงานที่ลดลง พร้อมทั้งการหยุดทำงานเพื่อการบำรุงรักษาน้อยลง
ผมขอสรุปเรื่องนี้ การตกตะกอนเป็นกระบวนการละเอียดอ่อนซึ่งขึ้นอยู่กับการผสมที่มีแรงเฉือนต่ำสม่ำเสมอเพื่อสร้างฟองขนาดใหญ่และตกตะกอนได้ เครื่องกวนสิ่งปฏิกูลทางเข้าด้านข้างให้สิ่งนั้นโดยการสร้างรูปแบบการไหลที่สม่ำเสมอทั่วทั้งถัง ปรับให้เข้ากับระดับของเหลวที่แปรผัน ต้านทานการเปรอะเปื้อน และใช้พลังงานอย่างมีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องกวนประเภทอื่นๆ หน่วยทางเข้าด้านขวาไม่เพียงแต่ปรับปรุงการจับตัวเป็นก้อนเท่านั้น แต่ยังช่วยลดต้นทุนการดำเนินงาน ลดความเสี่ยงในการปฏิบัติตามข้อกำหนด และยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์อีกด้วย
หากคุณต้องการอัปเกรดกระบวนการจับตะกอนของคุณ หรือหากคุณกำลังเผชิญกับปัญหาต่างๆ เช่น การจับตัวเป็นก้อนขนาดเล็ก ความขุ่นสูง หรือการทำความสะอาดอุปกรณ์บ่อยครั้ง ฉันขอแนะนำให้คุณสำรวจตัวเลือกต่างๆ ที่ออกแบบมาเพื่อความต้องการของคุณโดยเฉพาะ ไม่ว่าคุณจะจัดการโรงงานเทศบาลขนาดเล็กหรือโรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ การเลือกอุปกรณ์ผสมที่เหมาะสมคือก้าวแรกในการบำบัดที่ดีขึ้นและลดต้นทุน หากต้องการเรียนรู้เพิ่มเติมว่าเครื่องกวนแบบเข้าด้านข้างสามารถทำงานอย่างไรกับกระบวนการจับตะกอนของคุณ อย่าลังเลที่จะติดต่อเรา
อ้างอิง:
- สหพันธ์สิ่งแวดล้อมน้ำ (2022) เทคโนโลยีการผสมสำหรับการตกตะกอนของน้ำเสีย: การวิเคราะห์ประสิทธิภาพและต้นทุน สำนักพิมพ์ WEF, อเล็กซานเดรีย, เวอร์จิเนีย
- บาร์นส์ ดี. และบลิส พีเจ (2019) การบำบัดน้ำเสีย: หลักการและการปฏิบัติ (ฉบับที่ 5) สำนักพิมพ์ IWA, ลอนดอน
- เยอรมัน, RM (2020) การผสมในกระบวนการจับตะกอน: อัตราแรงเฉือนและรูปแบบการไหล วารสารวิศวกรรมสิ่งแวดล้อม, 146(8), 04020067.
- เมตคาล์ฟและเอ็ดดี้. (2014) วิศวกรรมน้ำเสีย: การบำบัดและการกู้คืนทรัพยากร (ฉบับที่ 5) การศึกษา McGraw-Hill นิวยอร์ก
[ข้อความลิงก์: เครื่องกวนแบบทางเข้าด้านอุตสาหกรรม] ที่ /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/industrial-side-entry-agitators.html
[ข้อความลิงก์: เครื่องกวนถังขนาดใหญ่] ที่ /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/large-tank-agitator.html
[ข้อความลิงก์: เครื่องผสมถังทางเข้าด้านข้าง] ที่ /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/side-entry-tank-mixers.html
[ข้อความลิงก์: Side-Entry Mixer] ที่ /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/side-entry-mixer.html
[ข้อความลิงก์: เครื่องกวนผสมทางอุตสาหกรรมแบบทางเข้าด้านข้าง] ที่ /industrial-mixing-equipment/side-entry-agitator/side-entry-industrial-mixers-agitators.html
