Mieszanie należy do zasadniczych operacji jednostkowych inżynierii procesowej. Proces mieszania jest realizowany w aparatach typu zbiornikowego, z wykorzystaniem mieszadeł, najczęściej mechanicznych. Przebiega on w sposób wymuszony i wymaga dostarczenia energii mechanicznej z zewnątrz. Celem mieszania jest wytworzenie mieszaniny o wymaganej jednorodności oraz utrzymanie jej w takim stanie, co prowadzi do intensyfikacji procesów wymiany masy i ciepła przebiegających w mieszanym ośrodku. Pod względem fazowym powstająca mieszanina może stanowić układ jednorodny lub niejednorodny. Intensyfikacja przebiegu procesów wymiany masy i ciepła następuje poprzez zwiększenie powierzchni międzyfazowej w wyniku rozproszenia jednej fazy w drugiej oraz poprzez wytworzenie w cieczy prądów konwekcyjnych [5].
1. Wprowadzenie
Parametrem określającym proces mieszania jest stopień mieszania, czyli iloraz wzajemnego rozprowadzania dwóch lub więcej substancji do momentu, w którym będą one idealnie rozprowadzone. Parametr ten określa jednorodność mieszaniny ilościowo, czyli efekt mieszania, natomiast zmiany mogą być użyte do określenia jak intensywnie zachodzi proces mieszania. Ważnymi pojęciami opisującymi mieszanie jest intensywność oraz efektywność mieszania. Intensywność mieszania określana jest poprzez kilka wielkości, tj. liczbę Reynoldsa, moc mieszania, obwodową prędkość na łopatkach mieszadła oraz częstotliwość obrotów mieszadła. Efektywność mieszania określa ilość energii, która jest potrzebna do uzyskania określonego celu technologicznego [5].
W przypadku cieczy niejednorodnych (zawiesin i emulsji) mających tendencję do grawitacyjnego rozwarstwienia, proces mieszania stwarza stan równowagi dynamicznej. Wówczas stężenie jest wyrównane, ale tylko tak długo, jak mieszana jest zawiesina. Mieszanie mechaniczne jest więc najpopularniejszą metodą zwiększania jednorodności układu. Obroty mieszadła mechanicznego powodują powstanie zawirowań, co z kolei prowadzi do przemieszczania się elementów cieczy, a tym samym do mieszania się układu, czyli zwiększenia jego jednorodności.
Odpowiednie wymieszanie ścieków z osadem czynnym jest podstawowym warunkiem dla właściwego przebiegu oczyszczania ścieków w systemach z osadem czynnym. Urządzenia do mieszania w sekwencyjnych reaktorach porcjowych mają na celu zapewnienie szybkiego rozproszenia doprowadzanego substratu w całej objętości komory podczas fazy napełniania i reakcji (ujednorodnienie składu zawartości reaktora SBR), utrzymanie w stałym zawieszeniu biomasy osadu czynnego celem kontaktu z substratem (ang.: blending and suspension) oraz utrzymanie w miarę jednorodnych warunków hydrodynamicznych w każdym punkcie reaktora [7, 10, 11].
W reaktorach porcjowych SBR stosowane są takie same sposoby mieszania jak w metodzie przepływowej. W warunkach tlenowych podczas fazy reakcji mieszanie osadu czynnego może być realizowane za pomocą urządzeń napowietrzających. Z kolei w warunkach beztlenowych i anoksycznych możliwe jest stosowanie mieszadeł mechanicznych zanurzalnych o osi poziomej lub pływających mieszadeł pionowych. Alternatywnymi rozwiązaniami względem klasycznych urządzeń mieszających osad czynny mogą być mieszadła eżektorowe, czyli tzw. hydroeżektory [10].
W pracy zaprezentowano zagadnienia związane z możliwością wykorzystania mieszadeł eżektorowych w sekwencyjnych reaktorach porcjowych jako alternatywnego rozwiązania względem konwencjonalnych mieszadeł mechanicznych.
2. Zasada działania mieszadła eżektorowego
Mieszadło eżektorowe, nazywane również mieszadłem strumienicowym, działa w oparciu o zasadę zwężki Venturiego z wykorzystaniem podstawowego i wtórnego przepływu cieczy. Wytwarzany przez pompę strumień podstawowy cieczy (Q1) tłoczony jest poprzez dyszę do rury eżektora (hydroeżektora). Podczas przepływu strumienia cieczy przez dyszę wzrasta jej prędkość, powodując lokalne obniżenie ciśnienia, które powoduje zasysanie cieczy z zewnątrz i powstanie strumienia wtórnego (Q2). Strumień podstawowy i wtórny łączą się w rurze eżektora powodując zwiększenie ciągu i prędkości oraz wytworzenie jednego strumienia (Q1 + Q2) o dużej mocy (rys. 1). Dla każdego strumienia podstawowego (Q1), hydroeżektor odbiera 2- lub 3-częściowy strumień wtórny (Q2). A zatem objętościowa wydajność mieszadła eżektorowego może wynosić od 3 · Q1 do 4 · Q1 (przy ciśnieniu różnicowym pompy od 1 do 6 bar).
![Rys. 1 Zasada działania mieszadła strumieniowego [15]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_01-1024x372.jpg)
Strumień wypływający z eżektora rozprzestrzenia się w formie stożkowej i wciąga więcej cieczy ze swego otoczenia. Ponadto, wyrzucany z eżektora strumień sprzyja dalszemu mieszaniu cieczy przez formowanie przepływu wirowego wewnątrz zbiornika (rys. 2).
![Rys. 2 Schemat mieszania cieczy z wykorzystaniem mieszadła eżektorowego [14]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_02-1024x664.jpg)
Zastosowanie mieszadła eżektorowego (hydroeżektora) w komorze osadu czynnego sprowadza się do wytwarzania ruchu cyrkulacyjnego, dzięki czemu biomasa osadu czynnego znajduje się w stanie zawieszenia w całej objętości zbiornika. Mieszadło eżektorowe (strumieniowe) wytwarza silny strumień mieszaniny ścieków i osadu czynnego o dużej energii, efektem czego jest znacząca turbulencja mieszaniny w bioreaktorze.
3. Rodzaje mieszadeł eżektorowych
Klasyfikacja mieszadeł eżektorowych (strumienicowych) jest podobna do systematyki aeratorów strumienicowych, która została przedstawiona dokładnie w poprzednim numerze Forum Eksploatatora (1/2019) [9]. W zależności od konstrukcji i położenia w zbiorniku, mieszadła eżektorowe można podzielić na dyszowe klasyczne (jedno-, dwu- i wielodyszowe) (rys. 3), magistralne (fot. 1) oraz odśrodkowe (fot. 2).
![Rys. 3 Klasyczne mieszadła eżektorowe – jednodyszowe [15]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_03a-1024x896.jpg)
![Rys. 3 Klasyczne mieszadła eżektorowe – dwudyszowe [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_03b-1024x940.jpg)
![Fot. 1 Mieszadło eżektorowe w układzie magistralnym [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_1-1024x731.jpg)
Klasyczne mieszadła eżektorowe składają się z pompy, dyszy (zwężki Venturiego) oraz rury eżektora (rys. 4). Najczęściej zwężka Venturiego jest połączona z eżektorem, tworząc zintegrowany element nazywany hydroeżektorem (rys. 5).
![Rys. 4 Schemat mieszadła strumieniowego [15]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_04-1024x435.jpg)
![Rys. 5 Hydroeżektor w postaci zespolonej zwężki Venturiego i rury eżektora [1]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_05-1-1024x325.jpg)
![Fot. 2 Mieszadło eżektorowe odśrodkowe; a – korpus z przewodem ssawnym [6],](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_2a-1024x584.jpg)
![Fot. 2 Mieszadło eżektorowe odśrodkowe; b – korpus z głowicami z otworami ssawnymi [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_2b-1024x708.jpg)
Mieszadło eżektorowe magistralne (magistrale eżektorowe) składa się z kilku lub kilkunastu dysz (hydroeżektorów), nazywanych również głowicami, umieszczonych na przewodzie magistralnym (głównym), do którego tłoczony jest osad czynny za pomocą pompy recyrkulacyjnej umieszczonej poza reaktorem. Pompa zasysa osad czynny z wnętrza reaktora za pomocą wlotu dzwonowego (rys. 6).
![Rys. 6 Schemat działania mieszadła eżektorowego magistralnego [12]; 1 – przewód magistralny z osadem czynnym, 2 – wlot dzwonowy do pompy, 3 – pompa recyrkulacyjna, 4 – otwór ssawny, 5 – hydroeżektor (głowica)](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_06-1024x871.jpg)
Każdy hydroeżektor posiada otwór ssawny, przez który zasysany jest osad czynny z reaktora. Strumień mieszaniny z dużą prędkością wylotową wydostaje się z hydroeżektora na zewnątrz, wywołując ruch cyrkulacyjny w zbiorniku. Wykorzystywane w mieszadłach eżektorowych magistralnych głowice eżektorowe posiadają różny kształt i konstrukcję, co zobrazowano na rys. 7. Mogą być one trwale zespolone z przewodem magistralnym (poprzez spawanie) lub mogą być nakręcane.
![Rys. 7 Głowice eżektorowe stosowane w mieszadłach eżektorowych [14]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_07-1024x347.jpg)
Magistrale eżektorowe mogą być jedno- lub dwukierunkowe, tzn. głowice mogą być umieszczone po jednej lub po obu stronach przewodu głównego (fot. 3). W celu intensyfikacji mieszania możliwe jest również umieszczenie głowic eżektorowych pod różnym kątem (fot. 4). Liczba głowic eżektorowych oraz ich pozycja w zbiorniku jest określana na podstawie objętości zbiornika i właściwości transportowych, tak, aby uzyskać optymalną wydajność i efektywność mieszania.
![Fot. 3 Magistrala eżektorowa [12]; a – jednokierunkowa,](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_3a-1024x657.jpg)
![Fot. 3 Magistrala eżektorowa [12] - b – d](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_3b-768x1024.jpg)
symetryczna,
![Fot. 3 Magistrala eżektorowa [12]; c – dwukierunkowa asymetryczna](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_3c-1-901x1024.jpg)
![Fot. 4 Magistrala eżektorowa z głowicami umieszczonymi pod różnym kątem [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_4-1024x768.jpg)
Mieszadło eżektorowe odśrodkowe składa się z korpusu, do którego tłoczony jest osad czynny za pomocą pompy recyrkulacyjnej umiejscowionej poza reaktorem (rys. 8).
![Rys. 8 Schemat rozmieszczenia mieszadła eżektorowego odśrodkowego w reaktorze [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_08.jpg)
Korpus zaopatrzony jest w kilka lub kilkanaście dysz (głowic eżektorowych) rozłożonych promieniście, które zapewniają równomierny odpływ strumienia i ruch cyrkulacyjny w zbiorniku. Strumień podstawowy Q1 dostarczany jest bezpośrednio do korpusu za pomocą pompy, z kolei strumień wtórny Q2 osadu czynnego może być zasysany przewodem ssawnym (fot. 2a) lub może być samoczynnie zasysany poprzez otwory ssawne umieszczone w poszczególnych głowicach eżektorowych (fot. 2b).
W zależności od lokalizacji, mieszadła eżektorowe mogą być instalowane przy dnie reaktora (mieszadła wolnostojące denne) (rys. 3), jak również mogą być umieszczone na konstrukcji podwieszanej lub pływającej (rys. 9).
![Rys. 9 Schemat działania mieszadła eżektorowego z zespołem napędowym położonym ponad powierzchnią cieczy [2]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_09.jpg)
W przypadku zmiennego zwierciadła ścieków w reaktorach SBR mieszadła pływające mają większe uzasadnienie niż mieszadła podwieszane do pomostu. Podstawowymi elementami mieszadła eżektorowego pływającego jest pompa śmigłowa oraz króciec wylotowy (dysza). Pompa przetłacza osad czynny, który dostaje się do wnętrza urządzenia przez otwory znajdujące się pod kapturem wlotowym, chroniącym przed oblodzeniem i zasysaniem powietrza. Przetłaczany osad czynny wyrzucany jest z dużą prędkością w żądanym kierunku.
Kąt wylotu strumienia cieczy zależy od nachylenia króćca wylotowego oraz usytuowania mieszadła eżektorowego (rys. 10).
![Rys. 10 Sposób mieszania z wykorzystaniem mieszadła eżektorowego z zespołem napędowym położonym ponad powierzchnią osadu czynnego [2]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_10-1024x644.jpg)
Króciec wylotowy może być nachylony w stosunku do poziomu pod kątem: 15, 30, 45 lub 90°. Po zamocowaniu mieszadła na stanowisku roboczym istnieje dodatkowo możliwość obrotu króćca wylotowego co 15° względem osi pionowej. Możliwość doboru mocy mieszadła oraz dowolnego kąta wylotu strumienia w kierunku pionowym i poziomym pozwala na optymalny dobór i wymieszanie osadu czynnego niemal we wszystkich kształtach reaktora SBR [2, 10]. Możliwa jest również pionowa cyrkulacja w reaktorze porcjowym z zastosowaniem tego typu mieszadła (rys. 11).
![Rys. 11 Pionowa cyrkulacja osadu czynnego z wykorzystaniem mieszadła eżektorowego [2]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_11-1024x933.jpg)
Na uwagę zasługuje także inne rozwiązanie mieszadła strumieniowego, które może być stosowane w reaktorach SBR. Mieszadło eżektorowe ma postać obrotowego słupa zamocowanego z jednej strony do dna reaktora, a z drugiej strony do górnej krawędzi wewnętrznej reaktora. Głowica mieszadła posiada złącze obrotowe umożliwiające swobodną zmianę położenia dysz w płaszczyźnie poziomej. Dysze osadzone są na zaworach trójdrożnych, które pozwalają na wybór pracy dowolnej dyszy lub wszystkich równocześnie. Wszystkie dysze osadzone są na przegubach kulistych, dzięki czemu możliwa jest zmiana kąta działania w płaszczyźnie pionowej o 30°. Pompa tłoczy osad czynny z reaktora do mieszadła eżektorowego. Mieszadło eżektorowe posiada sterowanie dźwigniami. Po podłączeniu do głowicy mieszadła rurociągu tłocznego pompy i jej uruchomieniu, osad czynny przepływa przez złącze obrotowe, rurę pionową mieszadła, otwarty w tym czasie jeden zawór trójdrożny, jego przegub kulowy i dyszę strumieniową, uzyskując prędkość wypływu ponad 10 m/s, co powoduje ruch cyrkulacyjny w całej objętości reaktora. Efektywność mieszania w reaktorze SBR znacznie poprawia możliwość kierowania strumieni w dowolne miejsce zbiornika (rys. 12) [8].
![Rys. 12 Mieszadło eżektorowe z ruchomymi dyszami wylotowymi [8]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_12-386x1024.jpg)
Ciekawe rozwiązanie konstrukcyjne mieszadła eżektorowego przedstawia rys. 13. Głowica hydroeżektora umieszczona jest centralnie w zbiorniku, przy czym posiada ona przedłużenie zakończone konfuzorem stanowiącym komorę rozprężną. Długi odcinek eżektora wydłuża czas mieszania osadu czynnego strumienia podstawowego Q1 i strumienia wtórnego Q2. Takie rozwiązanie może być stosowane w reaktorach SBR o znacznych głębokościach.
![Rys. 13 Schemat mieszadła eżektorowego w postaci pionowej [13]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_13-1011x1024.jpg)
4. Efektywność mieszadeł eżektorowych
Efektywność mieszania w technologii osadu czynnego odnosi się do nakładu energetycznego, który zostaje wprowadzony do komory osadu czynnego w celu utrzymania biomasy w zawieszeniu w całej objętości reaktora. Zapotrzebowanie energii do mieszania osadu czynnego mieści się w zakresie 8÷13 W/m3 reaktora wg danych amerykańskich, oraz 3÷8 W/m3 reaktora wg danych niemieckich (DVGW) [3]. Mieszanie jest procesem bardzo energochłonnym, dlatego w sposób racjonalny należy dostosowywać do potrzeb typ mieszadła oraz intensywność mieszania. Badania wykazują, że eżektorowe systemy mieszania charakteryzują się niższym zużyciem energii elektrycznej w porównaniu do mieszania mechanicznego. Przykładowo, zmiana systemu mieszania z konwencjonalnych mieszadeł mechanicznych (zużycie energii elektrycznej na poziomie 10 W/m3) na magistralę eżektorową w komorze osadu czynnego o pojemności 5 983 m3 pozwoliła na zmniejszenie energochłonności procesu mieszania do poziomu 4 W/m3. Efektem wprowadzenia systemu eżektorowego była oszczędność energii elektrycznej na poziomie 314 484 kWh/rok [6]. Przegląd literatury donosi, że energochłonność mieszadeł eżektorowych nie przekracza 6 W/m3 komory.
Analiza tematu wskazuje, że mieszadło eżektorowe (pojedyncza głowica eżektorowa) może skutecznie mieszać zbiorniki głębokie o pojemności od 100 do 400 m3 oraz zbiorniki płytkie o pojemności od 5 do 100 m3. Na każdy 1 bar spadku ciśnienia na eżektorze wystąpi turbulencja na odległość do 5 m od głowicy eżektorowej [14].
Efektywność mieszania osadu czynnego w reaktorze SBR zależy od rodzaju zastosowanego mieszadła eżektorowego, kształtu zbiornika, jego lokalizacji w obrębie reaktora oraz od ilości tłoczonego osadu czynnego przez pompę recyrkulacyjną. Na efektywność mieszania osadu czynnego w reaktorze znaczny wpływ ma prędkość wylotowa strugi z hydroeżektora, która determinuje powstanie ruchu cyrkulacyjnego. Wydajność mieszadła eżektorowego może być w łatwy sposób regulowana poprzez zmianę prędkości silnika pompy za pomocą przetwornika częstotliwości. Na rys. 14 przedstawiono rozkład prędkości cieczy w zbiorniku w zależności od położenia głowicy eżektorowej.
![Rys. 14 Prędkość strugi cieczy w zależności od położenia głowicy eżektorowej; 1 – pozycja pozioma, 2 – pozycja pionowa [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_14-1024x851.jpg)
5. Mieszadła eżektorowe w reaktorach SBR
Klasyczne mieszadła eżektorowe o wysokiej sile wyrzutu strumienia mogą być stosowane w reaktorach o dowolnych wymiarach, kształtach i głębokościach. Strumień opuszczający eżektor rozpręża się pod kątem około 20°, wobec czego na jego drodze nie powinny znajdować się przeszkody, które wytłumiałyby jego energię, a rozmieszczenie mieszadeł eżektorowych powinno uwzględniać najbardziej korzystny ruch cyrkulacyjny osadu czynnego w reaktorze SBR. Lokalizację klasycznych mieszadeł eżektorowych należy zintegrować z rozmieszczeniem dekantera i urządzeń napowietrzających. Podstawowe założenia lokalizacji klasycznego mieszadła eżektorowego w reaktorze SBR przedstawiono na rys. 15.
![Rys. 15 Schemat mieszania osadu czynnego w reaktorze SBR w zależności od sposobu umieszczenia mieszadła eżektorowego [4]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_15a-1024x369.jpg)
Pojedyncze hydroeżektory nie zajmują dużo miejsca, więc w łatwy sposób można je rozmieścić pomiędzy pozostałą armaturą reaktora porcjowego (fot. 5).
![Fot. 5 Montaż mieszadła eżektorowego wewnątrz zbiornika, pompa recyrkulacyjna znajduje się poza reaktorem [15]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_5-1024x1024.jpg)
W przypadku stosowania mieszadeł eżektorowych magistralnych w celu uzyskania ruchu cyrkulacyjnego w reaktorze SBR konieczna jest nie tylko prawidłowa lokalizacja magistrali oraz smoka ssawnego dla pompy recyrkulacyjnej, lecz także ukierunkowanie głowic eżektorowych. Rozmieszczenie magistrali eżektorowej uzależnione jest od kształtu reaktora SBR, przy czym możliwe jest usytuowanie przewodu magistralnego w osi zbiornika (osiowo) (rys. 6), przy ścianie zbiornika (przyściennie) lub w sposób krzyżowy (krzyżowo) (fot. 6).
![Fot. 6 Krzyżowy układ rozmieszczenia przewodu magistralnego mieszadła eżektorowego [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_6-1024x552.jpg)
W celu optymalizacji mieszania w reaktorach magistrale mogą posiadać głowice eżektorowe umieszczone pod różnym kątem (rys. 16, fot. 7).

![Rys. 16 Sposób ukierunkowania głowic eżektorowych w magistrali; b – w zbiorniku o przekroju kwadratowym [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_16b-993x1024.jpg)
Po jednej stronie głowice eżektorowe rozmieszczone są pod katem 75-80°, natomiast po drugiej stronie pod kątem 5-10°. Taki układ głowic powoduje asymetryczny wypływ strumieni, a tym samym ich mieszanie się już w strefie przydennej. Dzięki tak umieszczonym głowicom z jednej strony eliminowana jest przydenna strefa martwa w reaktorze.
![Fot. 7 Sposób ukierunkowania głowic eżektorowych na jednej magistrali [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_7a.jpg)
![Fot. 7 Sposób ukierunkowania głowic eżektorowych na jednej magistrali [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_7b.jpg)
W sekwencyjnych reaktorach porcjowych możliwe jest także zastosowanie mieszadeł eżektorowych odśrodkowych. Wówczas w reaktorze może zostać umieszczony jeden (fot. 8) lub więcej korpusów eżektorowych (fot. 9), przy czym strumień wtórny może być zassany bezpośrednio przez korpus, lub poprzez otwory umieszczone w poszczególnych głowicach eżektorowych.
![Fot. 8 Mieszadło eżektorowe odśrodkowe umieszczone w reaktorze porcjowym [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_8-612x1024.jpg)
![Fot. 9 Układ czterech mieszadeł odśrodkowych w reaktorze o przekroju kwadratowym [6]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_fot_9-1024x694.jpg)
Pompa recyrkulacyjna umieszczona jest poza reaktorem i tłoczy osad czynny bezpośrednio do wszystkich korpusów eżektorowych. W głębokich zbiornikach można zastosować dwupoziomowe rozmieszczenie mieszadeł eżektorowych, co przedstawiono na rys. 17.
![Rys. 17 Dwupoziomowy układ mieszania eżektorowego [12]](https://seidel-przywecki.eu/wp-content/uploads/2020/12/FE2k192_mas_rys_17-710x1024.jpg)
6. Podsumowanie
Mieszadła eżektorowe z powodzeniem mogą być wykorzystywane do mieszania osadu czynnego w sekwencyjnych reaktorach porcjowych. Nie mniej jednak, w świetle analizowanego materiału, wybór optymalnego mieszadła eżektorowego powinien być poprzedzony szczegółową analizą doboru urządzenia, z uwzględnieniem lokalizacji i warunków hydraulicznych panujących w zbiorniku. Systemy eżektorowe stosowane w reaktorach SBR umożliwiają wysoefektywne mieszanie całej objętości zbiornika w wyniku wytwarzania ruchu cyrkulacyjnego osadu czynnego. Efektywność mieszania za pomocą urządzeń eżektorowych zależy od kształtu zbiornika, rodzaju zastosowanego mieszadła eżektorowego i jego lokalizacji w obrębie reaktora oraz od ilości tłoczonego osadu czynnego przez pompę recyrkulacyjną. Na efektywność mieszania osadu czynnego w reaktorze znaczny wpływ ma prędkość wylotowa strugi z hydroeżektora, która determinuje powstanie ruchu cyrkulacyjnego. Wydajność systemu eżektorowego może być w łatwy sposób regulowana poprzez zmianę prędkości silnika pompy recyrkulacyjnej za pomocą przetwornika częstotliwości.
Stosowanie mieszadeł eżektorowych w reaktorach SBR posiada zarówno zalety, jak i wady. Do zalet należy zaliczyć: dużą efektywność mieszania przy małej energochłonności, brak elementów mechanicznych (w porównaniu do klasycznych mieszadeł mechanicznych), brak emisji bioaerozoli podczas pracy urządzenia, niski poziom hałasu, łatwy dostęp do konserwacji pompy umieszczonej poza reaktorem. Dodatkowo mieszadła eżektorowe mogą być instalowane jako urządzenie zastępcze w sytuacji awaryjnej, bądź podczas prac konserwacyjnych urządzeń zasadniczych (dotyczy urządzeń wolnostojących lub pływających). Mogą więc być instalowane bez konieczności opróżniania reaktora porcjowego. Mieszadła eżektorowe charakteryzują się łatwą zmianą ustawienia oraz szybkim montażem (dotyczy mieszadeł eżektorowych wolnostojących i pływających). Do wad mieszadeł eżektorowych należą: możliwość powstawania martwych stref z uwagi na kierunkowość strumienia, awaryjność pomp, konieczność doprowadzenia energii elektrycznej do wnętrza reaktora SBR (w przypadku aeratorów wolnostojących). Mając na uwadze zarówno zalety, jak i wady mieszadeł eżektorowych, ich wykorzystanie w reaktorach SBR jest atrakcyjne w aspekcie ekonomicznym i funkcjonalnym w odniesieniu do urządzeń konwencjonalnych.
7. Literatura
- BETE Fog Nozzle, Inc. Stany Zjednoczone. Materiały informacyjne (www.bete.com).
- BIOX Zakład Urządzeń Natleniających, Polska. Materiały informacyjne (www.biox.pl).
- Dymaczewski Z., (2011). Poradnik eksploatatora oczyszczalni ścieków. Wyd. PZiTS, Poznań.
- JLS International (Germany) Ltd. Materiały informacyjne (www.jls-europe.de).
- Kamieński J., (2004). Mieszanie układów wielofazowych. WNT, Warszawa.
- Körting Hannover AG, Niemcy. Materiały informacyjne (https://www.koerting.de).
- Łomotowski J., Szpindor A., (2002). Nowoczesne systemy oczyszczania ścieków. Arkady, Warszawa.
- Łukomet, Polska. Materiały informacyjne (www.lukomet.pl).
- Masłoń A., (2019). Zastosowanie aeratorów strumienicowych w sekwencyjnych reaktorach porcjowych. Forum Eksploatatora 1(100), 40-47.
- Masłoń A., Tomaszek J.A., (2017). Sekwencyjne reaktory porcjowe. Podstawy technologii, zasady projektowania i przykłady zastosowań. Wydawnictwo Seidel-Przywecki, Warszawa.
- Miksch K., Sikora J., (2010). Biotechnologia ścieków. Wyd. PWN. Warszawa.
- Mixing Systems Inc. Stany Zjednoczone. Materiały informacyjne (https://mixing.com).
- Schutte & Koerting. Stany Zjednoczone. Materiały informacyjne (https://www.s-k.com).
- Transvac Systems Ltd., Wielka Brytania. Materiały informacyjne (https://www.transvac.co.uk).
- Xylem Water Solution. Materiały informacyjne (http://www.xylemwatersolutions.com).
dr inż. Adam Masłoń, Politechnika Rzeszowska,Zakład Inżynierii i Chemii Środowiska
Źródło: Forum Eksploatatora 2/2019
Polecamy publikacje uzupełniające artykuł