エネルギー消費を抑えたエアレーションタンクへの酸素供給

都市の下水処理施設では通常、好気性生物処理を、初期沈殿槽のあとのエアレーションタンクまたはエアレーションチャンネル内で行います。この工程ではルーツブロワーを利用して下水に空気を送り、微生物に酸素を提供します。Busch バキュームポンプ・アンド・システムズは、この用途に向け、酸素注入の信頼性を確保するルーツブロワーの新シリーズを発表しました。
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下水処理施設のエアレーションタンクの曝気では、加圧技術の中でもルーツブロワーが第一の選択肢となっています。Busch バキュームポンプ・アンド・システムズは、新しいTyrルーツブロワー(図1)でこの用途における新たな基準を打ち立てることを目指しました。新シリーズは、真空および圧縮空気技術の世界的なスペシャリストである当社の、この分野における50年以上の経験を活かした製品です。


図1: 都市の下水処理施設のエアレーションチャンネル

Busch のTyrルーツブロワーは、1barの加圧で1分間に2.5~73立方メートルの流量の性能範囲をカバーしています。下水処理施設の運営には膨大なコストがかかるため、運営する行政機関の下水処理施設の管理者、およびその技術の責任者は、運用コストの抑制のため、エネルギー効率を追求すべきであるという意見で一致しています。Buschは定評のあるローター形状の開発をさらに進め、ブロワーステージの流量を完璧に調整することで、空気の圧縮をより効果的に行うことに成功しました。IE3効率クラスの省エネモーターを標準搭載しており、周波数制御の運転にも適しているため、さらなるエネルギー効率を実現できます。

Tyrルーツブロワーは、コンパクトさと静音運転を特に重視し設計しました。これにより、小さなスペースにも設置できるコンパクトなユニット(図2)が実現しました。さらに、革新的な防音設計で騒音値の低減も実現しました。らせん状の高精度ギア、騒音を軽減させるインレットおよびアウトレットのフィルター、ならびに効率的な減音ボックスを利用することで、従来型のブロワーと比較し騒音を低減することができました。


図2: 下水処理施設の機械室内にあるTyrルーツブロワー

Tyrルーツブロワーは、さまざまな方法で制御可能です。PLC制御システムを利用して下水処理施設の制御システムに接続することもできます。エアレーションタンク内で継続的に測定されている酸素レベルが最低値を下回った場合、自動的にブロワーのスイッチが入り、最大値に到達するまで運転を続けます。エアレーションタンクが大型、あるいは複数ある場合には、Tyrルーツブロワーを複数台設置することも可能です。酸素の要件に応じ、複数のTyrルーツブロワーを同時、あるいは交互に稼働させ、すべてのブロワーの運転時間が均等になるようにすることができます。

ルーツブロワーを周波数制御する場合、酸素供給を個々のブロワーの運転時間ごとに制御する必要はなく、速度、つまり、各ブロワーの生成する流量で制御することができます。速度制御を行うことで、エアレーションタンクへより正確に酸素を送ることが可能です。実際の運用では、酸素の最低値と最高値の差が小さくなります。


図3: Busch のTyrルーツブロワー

可変周波数を利用しないシンプルな制御も可能です。たとえば、同じTyrルーツブロワーを2台使用してエアレーションタンクの曝気を行い、この2台を合わせて汚泥の最大処理量をカバーできる流量を生成するよう設計するという方法です。ドイツのアッパーパラティナーテ地方のシュランマースドルフ-フォルバッハ下水処理施設では、2台のTyrルーツブロワーを利用しています。いずれのブロワーも、2段階の速度で運転することができます。必要な酸素供給量に応じ、これらのブロワーは、フルスピード、あるいは半分の速度で運転することができます。このため、周波数制御がなくても4段階の流量で運転することができ、省エネ効果が高くなっています。

下水処理施設の管理者およびその技術の責任者は、Tyrルーツブロワーの信頼性と使いやすさを評価しています。ラインフェルデン-ヘルテン下水処理施設の運用マネージャー、Jürgen Nass氏は、メリットは明らかだと述べています。「防音ボックスを閉じても、外から点検窓が見えギアやベアリングのオイル量をチェックできます。減音ボックスのドアを開くと、オイル注入口とオイルドレンバルブに簡単に手が届くので、オイル交換が簡単です。フィルターは、不純物をブロワーに落とすことなく手前側から取り出せるようになっています。」さらに同氏は、ブロワーの信頼性についても高く評価しています。「1年間運用しましたが、一切不具合も故障もありません。」

図4: Tyrルーツブロワーの減音ボックスを開けて中を覗いたところ。オイル注入口およびオイルドレン用の開口部とオイルレベル点検窓を前面の外側から見ることができます。


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