การวิเคราะห์ระบบเติมอากาศแบบกระจายอากาศที่ใช้อุปกรณ์สร้างฟิล์มของเหลว

Abstract

ระบบเติมอากาศแบบกระจายอากาศเป็นระบบการเติมอากาศที่มีการใช้งานอย่างแพร่หลายในปัจจุบัน เช่น การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ การบำบัดน้ำเสีย เป็นต้น ดังนั้นการพัฒนาอุปกรณ์ในระบบเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเติมอากาศจึงเป็นประเด็นที่น่าสนใจ อุปกรณ์สร้างฟิล์มของเหลว (Liquid Film Forming Apparatus, LFFA) เป็นอุปกรณ์ที่ใช้ติดตั้งในระบบการเติมอากาศแบบกระจายอากาศ เป็นอุปกรณ์เรียบง่ายไม่ซับซ้อนแต่สามารถเพิ่มสัมประสิทธิ์การถ่ายเทออกซิเจน (Volumetric mass transfer coefficient, kLa) ในระบบเติมอากาศให้ดีขึ้น ทำการศึกษาการทำงานของอุปกรณ์ในระดับห้องปฏิบัติการในถังขนาด 190 ลิตรและ 330 ลิตร และทำการศึกษาในบ่อจริงในบ่อขนาด 90,000 ลิตร พบว่าอุปกรณ์สร้างฟิล์มของเหลวทำหน้าที่เพิ่มพื้นที่สัมผัสจำเพาะ (Specific interfacial area, a) ให้กับระบบ เนื่องจากฟองอากาศที่เข้าสู่อุปกรณ์จะเกิดความปั่นป่วนและทำให้ฟองอากาศอยู่ในระบบนานขึ้น ทั้งนี้ควรติดตั้งอุปกรณ์ในระบบที่มีหัวกระจายอากาศที่ให้ฟองอากาศขนาดเล็กจะช่วยเพิ่มสัมประสิทธิ์การถ่ายเทมวลสารให้กับระบบได้ดีกว่าหัวกระจายอากาศที่ให้ฟองอากาศขนาดใหญ่ ความเร็วผิวของแก๊ส (Superficial gas velocity) ที่เหมาะสมในการใช้งานคือที่ 2.2 เซนติเมตรต่อวินาทีขึ้นไปสำหรับหน้าตัดของหัวอุปกรณ์สร้างฟิล์มของเหลว จะทำให้เพิ่มสัมประสิทธิ์การถ่ายเทออกซิเจนเพิ่มขึ้นประมาณ 11 - 37% ขึ้นอยู่กับขนาดของฟองอากาศ สำหรับผลการทดลองในบ่อจริงพบว่าการจัดเรียงอุปกรณ์สร้างฟิล์มของเหลวแบบ 4-D* เป็นรูปแบบการจัดวางอุปกรณ์ที่เหมาะสมในการใช้งาน โดยให้ค่าประสิทธิภาพการเติมอากาศมาตรฐาน (Standard Aeration Efficiency, SAE) ที่ 1.20 กิโลกรัม/ชั่วโมง-กิโลวัตต์