AERATORY POWIERZCHNIOWE
Aerator powierzchniowy wolnoobrotowy pływający
Z wirnikiem stalowym
Moc: 0,75 – 110 kW, Prędkość obrotowa: 45 – 80 obr/min.
Z wirnikiem kompozytowym
Moc: 2,2 – 55 kW, Prędkość obrotowa: 42 – 68 obr/min.
Aerator powierzchniowy wolnoobrotowy pływający jest specjalistycznym urządzeniem przeznaczonym do jednoczesnego napowietrzania i mieszania ścieków, wody technologicznej oraz innych cieczy zgromadzonych w dużych, otwartych zbiornikach.
Duży wirnik pracujący z niewielką prędkością obrotową (kilkadziesiąt obr./min) podnosi ciecz z głębszych warstw, kieruje ją ku powierzchni i rozprowadza promieniowo na znacznym obszarze. W efekcie dochodzi do intensywnego kontaktu cieczy z powietrzem, transferu tlenu oraz powstawania rozległej cyrkulacji w zbiorniku.
Konstrukcja pływająca umożliwia pracę urządzenia przy zmieniającym się poziomie ścieków. Regulacja głębokości zanurzenia wirnika pozwala wpływać na wydajność tlenową, pobór mocy i intensywność mieszania.
Aeratory wolnoobrotowe są przeznaczone przede wszystkim do dużych zbiorników, w których potrzebna jest szeroka strefa oddziaływania jednego urządzenia. Ze względu na duże gabaryty, rozbudowaną konstrukcję pływającą oraz konieczność zastosowania przekładni ich dobór powinien być poprzedzony analizą technologiczną i porównaniem z bardziej kompaktowymi aeratorami powierzchniowymi, takimi jak Aqua Vulcan.
Jak działa aerator powierzchniowy wolnoobrotowy?
Aerator powierzchniowy wolnoobrotowy wykorzystuje częściowo zanurzony wirnik o dużej średnicy. Obracający się wirnik zasysa ciecz z głębszych warstw zbiornika, podnosi ją ku powierzchni, a następnie rozprowadza na boki.
Podczas kontaktu intensywnie przemieszczanej cieczy z powietrzem następuje transfer tlenu. Jednocześnie w zbiorniku powstaje cyrkulacja pionowa i pozioma, która pomaga utrzymać osad w zawieszeniu oraz wyrównuje stężenie tlenu w całej objętości cieczy.
Duży wirnik pracuje z niewielką prędkością obrotową, ale wymaga wysokiego momentu napędowego. Z tego względu silnik współpracuje z przekładnią redukcyjną, która zmniejsza prędkość obrotową i zwiększa moment przekazywany na wirnik.
Aerator realizuje jednocześnie dwie podstawowe funkcje technologiczne:
- dostarcza tlen niezbędny do prowadzenia procesów biologicznych,
- miesza ciecz i ogranicza powstawanie stref martwych.
Napowietrzanie i mieszanie w jednym urządzeniu
Podstawową funkcją aeratora powierzchniowego jest dostarczanie tlenu do ścieków lub wody technologicznej. Równie ważnym zadaniem urządzenia jest jednak mieszanie całej objętości zbiornika.
Odpowiednio dobrany aerator wolnoobrotowy może:
- zwiększać stężenie tlenu rozpuszczonego,
- poprawiać cyrkulację ścieków,
- ograniczać osiadanie osadu na dnie,
- zmniejszać ryzyko powstawania stref beztlenowych,
- wyrównywać temperaturę i skład cieczy,
- poprawiać rozprowadzanie dopływającego ładunku zanieczyszczeń,
- wspomagać pracę osadu czynnego,
- ograniczać lokalne przeciążenia komory,
- zmniejszać ryzyko zagniwania ścieków i powstawania odorów.
Szeroka strefa oddziaływania dużego wirnika sprawia, że aeratory powierzchniowe wolnoobrotowe mogą być stosowane w rozległych komorach napowietrzania, lagunach, zbiornikach retencyjnych, zbiornikach wyrównawczych i otwartych zbiornikach przemysłowych.
Konstrukcja aeratora powierzchniowego wolnoobrotowego
Aerator jest osadzony na rozbudowanej konstrukcji pływającej, która utrzymuje silnik, przekładnię, wał i wirnik w odpowiednim położeniu względem lustra cieczy.
W skład urządzenia wchodzi:
- silnik elektryczny,
- przekładnia redukcyjna,
- pionowy wał napędowy,
- wirnik napowietrzający,
- centralna konstrukcja nośna,
- ramiona i wsporniki pływaków,
- pływaki wypornościowe,
- system regulacji zanurzenia wirnika,
- uchwyty i liny mocujące,
- elementy poziomujące,
- sprężyny stabilizujące,
- opcjonalny deflektor,
- zabezpieczenia termiczne silnika.
Elementy mające kontakt ze ściekami mogą być wykonane ze stali nierdzewnej AISI 304. W zależności od modelu i warunków eksploatacji stosowany jest wirnik stalowy albo lżejszy wirnik wykonany z materiału kompozytowego.
Rozbudowana konstrukcja pływająca musi zapewniać odpowiednią wyporność, stateczność oraz odporność na siły osiowe, momenty gnące i obciążenia powstające podczas pracy dużego wirnika.
Regulacja zanurzenia wirnika i wydajności aeratora
Jedną z najważniejszych cech aeratora pływającego jest możliwość regulacji głębokości zanurzenia wirnika.
Zmiana stopnia zanurzenia wpływa między innymi na:
- wydajność tlenową,
- pobór mocy przez silnik,
- intensywność mieszania,
- ilość pompowanej cieczy,
- zasięg oddziaływania aeratora,
- obciążenie silnika i przekładni.
Większe zanurzenie wirnika powoduje zazwyczaj wzrost intensywności pracy, poboru mocy i transferu tlenu. Ustawienie musi jednak uwzględniać moc silnika, charakterystykę przekładni, właściwości cieczy oraz wymagania procesu technologicznego.
Dodatkową możliwość regulacji można uzyskać przez zastosowanie przemiennika częstotliwości. Sterowanie prędkością obrotową pozwala dostosować pracę aeratora do zmieniającego się obciążenia oczyszczalni, ilości dopływających ścieków oraz aktualnego zapotrzebowania na tlen.
Połączenie regulacji zanurzenia wirnika i sterowania falownikiem umożliwia bardziej elastyczne prowadzenie procesu napowietrzania.
Aerator z wirnikiem stalowym
Wirnik stalowy jest przeznaczony do instalacji, w których ważna jest wysoka odporność mechaniczna i trwałość konstrukcji.
Zastosowanie stali nierdzewnej ogranicza ryzyko korozji elementów mających kontakt ze ściekami. Ze względu na znaczną masę wirnika układ napędowy, przekładnia, wał oraz konstrukcja pływająca muszą być odpowiednio zwymiarowane.
Aeratory z wirnikiem stalowym mogą być stosowane w trudnych warunkach eksploatacyjnych, w dużych zbiornikach oraz w instalacjach wymagających rozbudowanej i wytrzymałej konstrukcji.
Aerator z wirnikiem kompozytowym
Lekki wirnik wykonany z materiału kompozytowego zmniejsza masę części wirującej i ogranicza obciążenie niektórych elementów układu napędowego.
Materiały kompozytowe są odporne na działanie wielu czynników korozyjnych występujących w ściekach i wodzie technologicznej.
Wybór pomiędzy wirnikiem stalowym i kompozytowym powinien uwzględniać:
- skład i właściwości cieczy,
- obecność zanieczyszczeń stałych,
- wymagany transfer tlenu,
- wielkość i geometrię zbiornika,
- przewidywany czas pracy urządzenia,
- warunki środowiskowe,
- wymagania dotyczące trwałości i serwisowania.
Gdzie stosuje się aeratory powierzchniowe wolnoobrotowe?
Aeratory powierzchniowe wolnoobrotowe pływające mogą być stosowane w:
- komorach osadu czynnego,
- komunalnych oczyszczalniach ścieków,
- przemysłowych oczyszczalniach ścieków,
- lagunach napowietrzanych,
- zbiornikach retencyjnych,
- zbiornikach wyrównawczych,
- zbiornikach wód technologicznych,
- stawach przemysłowych,
- dużych otwartych zbiornikach,
- instalacjach wymagających jednoczesnego mieszania i natleniania,
- zbiornikach o zmiennym poziomie cieczy.
Urządzenia tego typu warto rozważyć przede wszystkim tam, gdzie jeden duży wirnik powinien wytworzyć rozległą cyrkulację i objąć oddziaływaniem znaczną część zbiornika.
Ze względu na duże rozmiary aeratora konieczne jest zapewnienie odpowiedniej przestrzeni roboczej, prawidłowego systemu mocowania oraz możliwości transportu i montażu urządzenia.
Zalety aeratorów powierzchniowych wolnoobrotowych
Do najważniejszych zalet aeratorów wolnoobrotowych należą:
- jednoczesne napowietrzanie i mieszanie cieczy,
- szeroka strefa oddziaływania wirnika,
- możliwość stosowania w dużych zbiornikach,
- praca przy zmiennym poziomie cieczy,
- regulacja zanurzenia wirnika,
- możliwość współpracy z przemiennikiem częstotliwości,
- ograniczanie sedymentacji osadu,
- poprawa cyrkulacji w zbiorniku,
- dodatkowe kierunkowanie przepływu w rowach cyrkulacyjnych,
- możliwość wykonania elementów ze stali nierdzewnej.
Ograniczenia aeratorów wolnoobrotowych
Aerator powierzchniowy wolnoobrotowy jest urządzeniem o dużych wymiarach i znacznej masie. Rozbudowane pływaki, konstrukcja nośna, przekładnia i duży wirnik zwiększają koszt produkcji, transportu, montażu oraz późniejszego serwisowania.
Do ograniczeń rozwiązania należą:
- wysoki koszt wykonania konstrukcji pływającej,
- konieczność zastosowania przekładni,
- duże gabaryty urządzenia,
- znaczna masa całkowita,
- bardziej wymagający transport i montaż,
- konieczność serwisowania przekładni,
- ograniczona możliwość szybkiego przenoszenia urządzenia,
- potrzeba indywidualnego dopasowania do geometrii zbiornika.
Z tego względu przed wyborem aeratora wolnoobrotowego warto porównać jego zastosowanie z układem kilku mniejszych aeratorów powierzchniowych Aqua Vulcan.
Przykładowe parametry aeratorów wolnoobrotowych
Poniższe dane przedstawiają przykładowe wykonania aeratorów powierzchniowych wolnoobrotowych. Ostateczne parametry urządzenia powinny zostać potwierdzone podczas indywidualnego doboru technologicznego.
Parametr | P15 | P30 | P45 |
Moc silnika | 15 kW | 30 kW | 45 kW |
Prędkość obrotowa przy 50 Hz | 82 obr./min | 56 obr./min | 60 obr./min |
Transfer tlenu w czystej wodzie | 33 kg O₂/h | 64,5 kg O₂/h | 96 kg O₂/h |
Minimalny wymiar zbiornika | 10 m | 13 m | 16 m |
Maksymalny wymiar zbiornika | 21 m | 24,5 m | 32 m |
Minimalny poziom cieczy | 1,5 m | 2,0 m | 2,0 m |
Maksymalny poziom cieczy | 4,0 m | 3,5 m | 5,5 m |
Orientacyjna masa urządzenia | 620 kg | 1897 kg | 2340 kg |
Orientacyjna średnica konstrukcji | 6 m | 6 m | 6 m |
Rodzaj wirnika | K lub S | K lub S | K lub S |
K – kompozytowy
S – stalowy
Podane wartości transferu tlenu zostały określone dla badań w czystej wodzie. Przy projektowaniu instalacji pracującej w ściekach należy zastosować odpowiednie współczynniki korekcyjne, w tym współczynniki α i β.
Aerator wolnoobrotowy czy aerator Aqua Vulcan?
Oba rozwiązania służą do powierzchniowego napowietrzania i mieszania cieczy, ale różnią się konstrukcją, sposobem montażu oraz zakresem najbardziej opłacalnych zastosowań.
Kryterium | Aerator wolnoobrotowy pływający | Aerator Aqua Vulcan |
Konstrukcja | Duży wirnik, przekładnia i rozbudowana platforma pływająca (3 pływaki) | Bardziej kompaktowa konstrukcja (jeden pływak) |
Prędkość wirnika | Niewielka prędkość obrotowa | Wyższa prędkość pracy |
Gabaryty | Duże wymiary i znaczna masa | Mniejsze wymiary i łatwiejszy transport |
Montaż | Wymaga odpowiedniej przestrzeni i systemu mocowania | Możliwość szybkiego montażu w istniejącym zbiorniku |
Charakter pracy | Szeroka cyrkulacja generowana przez duży wirnik | Intensywne napowietrzanie i mieszanie z dużym zasięgiem oddziaływania |
Koszt inwestycji | Zazwyczaj wyższy koszt jednostkowy | Zazwyczaj niższy próg rozpoczęcia inwestycji |
Rozbudowa instalacji | Duża centralna jednostka | Możliwość stopniowego dodawania urządzeń |
Serwis | Obejmuje przekładnię i rozbudowaną konstrukcję | Prostsza konstrukcja mechaniczna, wirnik bezpośrednio na wale silnika |
Transport | Wymaga większych środków transportowych | Łatwiejszy transport i przenoszenie |
Wynajem | Mniej praktyczny ze względu na gabaryty | Dobrze przystosowany do zastosowań okresowych |
Typowe zastosowanie | Duże zbiorniki projektowane pod konkretny aerator | Modernizacje, awarie, przeciążenia, praca sezonowa i elastyczność doboru |
Aerator wolnoobrotowy warto rozważyć, gdy duży zbiornik wymaga kierunkowania cyrkulacji w rowach oraz pracy jednej dużej centralnej jednostki (nawet 110kW).
Aerator Aqua Vulcan może być korzystniejszym rozwiązaniem, gdy ważne są:
- szybki montaż,
- łatwy transport,
- możliwość wynajmu,
- niższy koszt rozpoczęcia inwestycji,
- stopniowa rozbudowa systemu (moc do 55kW),
- rozmieszczenie kilku urządzeń w różnych częściach zbiornika,
- łatwiejsze dopasowanie do nieregularnego kształtu komory,
- możliwość czasowego zwiększenia wydajności napowietrzania.
O wyborze rozwiązania powinny decydować warunki technologiczne, geometria zbiornika, zapotrzebowanie na tlen, wymagany zasięg mieszania oraz całkowity koszt zakupu i eksploatacji.
Jak dobrać aerator powierzchniowy do zbiornika?
Aeratora nie należy dobierać wyłącznie na podstawie mocy silnika lub objętości zbiornika.
Do prawidłowego doboru potrzebne są między innymi:
- długość i szerokość zbiornika,
- głębokość całkowita,
- minimalny i maksymalny poziom cieczy,
- rodzaj ścieków lub wody technologicznej,
- stężenie osadu,
- wymagane stężenie tlenu rozpuszczonego,
- zapotrzebowanie procesu na tlen,
- wymagany zasięg mieszania,
- ilość i charakter dopływających ścieków,
- zmienność obciążenia w ciągu doby i roku,
- informacje o istniejącym systemie napowietrzania,
- dostępna moc przyłączeniowa,
- możliwości transportu i montażu,
- sposób zamocowania urządzenia w zbiorniku.
Dlatego dobór urządzenia powinien uwzględniać zarówno wymagany transfer tlenu, jak i zdolność aeratora do utrzymania odpowiedniej cyrkulacji w całym zbiorniku.
Dobierzemy aerator odpowiedni do Twojego zbiornika
Nie wiesz, czy w Twoim obiekcie lepiej zastosować duży aerator powierzchniowy wolnoobrotowy, czy kilka kompaktowych aeratorów Aqua Vulcan?
Prześlij nam:
- wymiary i głębokość zbiornika,
- minimalny i maksymalny poziom cieczy,
- rodzaj ścieków,
- aktualne stężenie tlenu,
- przepływ dobowy,
- stężenie osadu,
- informacje o istniejącym systemie napowietrzania,
- opis aktualnego problemu technologicznego,
- oczekiwany efekt napowietrzania i mieszania.
Porównamy możliwe warianty i pomożemy wybrać rozwiązanie zapewniające wymagane napowietrzanie i mieszanie przy racjonalnych kosztach inwestycyjnych oraz eksploatacyjnych.
Skontaktuj się z Grupą KN i poproś o analizę doboru aeratora do Twojego zbiornika.
Najczęściej zadawane pytania o aeratory
Co to jest aerator powierzchniowy wolnoobrotowy?
Jest to mechaniczne urządzenie napowietrzające wyposażone w duży wirnik (100 – 200 cm) pracujący częściowo nad, a częściowo pod powierzchnią cieczy. Wirnik dostarcza tlen i jednocześnie wytwarza cyrkulację w zbiorniku.
Czy aerator wolnoobrotowy również miesza ścieki?
Tak. Oprócz transferu tlenu aerator powoduje przemieszczanie dużych ilości cieczy. Pomaga to utrzymywać osad w zawieszeniu i ograniczać powstawanie stref martwych. Jednak ze względu na specyfikę działania zwykle stosuje się go przy napełnieniu zbiornika nie przekraczającym 4,5m.
Po co w aeratorze stosuje się przekładnię?
Duży wirnik powinien pracować z niewielką prędkością, ale jednocześnie wymaga wysokiego momentu obrotowego. Przekładnia zmniejsza prędkość obrotową silnika i zwiększa moment przekazywany na wirnik.
Czy można regulować wydajność aeratora?
Tak. Wydajność można regulować poprzez zmianę zanurzenia wirnika oraz zastosowanie przemiennika częstotliwości. Zakres regulacji zależy od konkretnej konstrukcji urządzenia.
Czy aerator może pracować przy zmiennym poziomie ścieków?
Tak. Konstrukcja pływająca podąża za zmianami poziomu cieczy. Konieczne jest jednak prawidłowe zamocowanie urządzenia i zachowanie dopuszczalnego zakresu zanurzenia wirnika oraz systematyczna kontrola wypoziomowania pływaków.
Czy aerator wolnoobrotowy jest lepszy od Aqua Vulcan?
Są to rozwiązania przeznaczone do innych warunków pracy. Aerator wolnoobrotowy może zapewniać cyrkulację kierunkową w zbiornikach z kanałami cyrkulacyjnymi. Aqua Vulcan jest bardziej kompaktowy i może być łatwiejszy do zastosowania podczas modernizacji, w instalacjach tymczasowych oraz tam, gdzie korzystniejsze jest rozmieszczenie kilku mniejszych urządzeń.
Czy wydajność tlenowa w ściekach jest taka sama jak w czystej wodzie?
Nie. Dane katalogowe są najczęściej określane podczas badań w czystej wodzie. W ściekach rzeczywisty transfer tlenu zależy między innymi od temperatury, stężenia osadu, zasolenia, środków powierzchniowo czynnych i właściwości cieczy.
Czy aerator wolnoobrotowy można zamontować w istniejącym zbiorniku?
Jest to możliwe, ale należy sprawdzić wymiary zbiornika, poziom cieczy, dostęp transportowy, możliwość opuszczenia urządzenia na wodę oraz sposób wykonania systemu mocującego.
Czy aerator powierzchniowy może zastąpić napowietrzanie dyfuzorowe?
W niektórych instalacjach tak, ale decyzja wymaga analizy technologicznej. Należy porównać wymagany transfer tlenu, potrzebę mieszania, głębokość zbiornika, koszty inwestycyjne oraz warunki eksploatacji.