Przepływ poziomy a osadnik krążący vs osadnik z nachyloną rurą: rzeczywiste dane dotyczące sedymentacji z 3 pełnych-zbiorników – który z nich faktycznie działa?|Juntai

Jeśli Twój osadnik usuwa tylko 11% napływającego zmętnienia, nie uzdatniasz wody -, po prostu przepuszczasz ją przez betonową skrzynię. Dokładnie to wykazały dane terenowe dla jednego z trzech typów zbiorników testowanych na stacjach wodociągowych kolei Hengyang na rzece Xiangjiang. Ta sama woda surowa, ten sam koagulant, ten sam protokół pobierania próbek - i a7,7× różnicywydajności sedymentacji pomiędzy najlepszymi i najgorszymi wynikami. Oto, co ujawniają liczby i co oznaczają dla każdego, kto określa, obsługuje lub unowocześnia proces sedymentacji.

TRZY TECHNOLOGIE

Zbiornik sedymentacyjny o przepływie poziomym

Najstarszy projekt w grupie. Woda wpływa jednym końcem, przepływa poziomo z prędkością około 15 mm/s przez długi prostokątny basen i wypływa drugim końcem. Cząsteczki osiadają grawitacyjnie podczas podróży. Prosty, solidny i przewidywalny -, ale także-zajmujący dużo miejsca i powolny. Jednostka Hengyang zajęta222.4 m²leczyć właśnie75 m³/h.

Hydrauliczny osadnik obiegowy

Projekt przepływu-pionowego, w którym surowa woda wpływa do centralnej strefy reakcji, flokuluje w krążącym kożuchu osadowym, a oczyszczona woda unosi się do peryferyjnych rynien zbiorczych. Bardziej zwarty niż przepływ poziomy - obsługiwany przez jednostkę Hengyang240 m³/hw właśnie47.2 m². Kożuch osadowy działa jak filtr kontaktowy, poprawiając wychwytywanie cząstek.

Osadnik z nachyloną rurą (osadnik lamelowy)

Najnowsza technologia w porównaniu. Woda przepływa w górę przez stosy nachylonych rur (zazwyczaj pod kątem 60 stopni), gdzie cząstki osadzają się na powierzchniach rur i zsuwają się do leja osadowego. Nachylona geometria radykalnie zwiększa efektywną powierzchnię osiadania na jednostkę powierzchni. Jednostka Hengshan leczona160 m³/hużywając tylko27.2 m²- mniej niż jedna-ośmia powierzchni poziomego zbiornika przepływowego przy ponad dwukrotnie większym przepływie.

JABŁKA DO JABŁEK: PARAMETRY OBIEKTU

We wszystkich trzech zbiornikach ta sama surowa woda z rzeki Xiangjiang była uzdatniana tym samym koagulantem - rafinowanym siarczanem glinu w dawce 3,5 mg/l w porze suchej i 32 mg/l w porze deszczowej. Żaden nie był przeciążony. Poniższa tabela pokazuje, jak wyglądała każda instalacja, zanim przejdziemy do wydajności.

Kilka liczb natychmiast wyskakuje z tego stołu. Pochylony osadnik rurowy osiągnąłnajwyższe obciążenie hydrauliczne (9,2 m³/m²·h)zajmując jednocześnie najmniejszą powierzchnię. Natomiast potrzebny był poziomy zbiornik przepływowy90 minut czasu retencji- prawie 4 razy większy od osadnika z nachyloną rurą -, a mimo to uzdatniono mniej niż połowę przepływu. W większości wskaźników osadnik obiegowy plasował się pośrodku, ale był liderem pod względem bezwzględnej wydajności oczyszczania wynoszącej 240 m3/h.

KONKRETNA WYDAJNOŚĆ: SKUTECZNOŚĆ SEDYMENTOWANIA

Podstawowe pytanie: który zbiornik faktycznie usuwa najwięcej zmętnienia? Pobieranie próbek przeprowadzono jednocześnie we wszystkich trzech zbiornikach, raz w porze suchej i raz w porze deszczowej, za każdym razem przez trzy kolejne dni, przy czym próbki pobierano równolegle dwa razy dziennie. Wyniki byłystatystycznie jednoznaczne(χ²=21.17, P < 0,005).

Wyróżniają się trzy ustalenia:

1. Zdecydowanie zwyciężył osadnik z pochyłej rury.W porze deszczowej -, kiedy obciążenie zmętnieniem jest najwyższe, - udało się to osiągnąć86% usunięciaw porównaniu do 64,2% w przypadku osadnika z obiegiem i 57,8% w przypadku poziomego zbiornika przepływowego. Różnica była jeszcze większa w porze suchej: 32,4% w porównaniu z 24,6% w porównaniu z 11,1%. Test chi-kwadrat (χ²=21.17, P < 0,005) potwierdza, że ​​nie są to wahania losowe - różnica jest rzeczywista i powtarzalna.

2. Wydajność w-sezonie mokrym przewyższa ogólnie sezon suchy-.Każdy zbiornik działał lepiej, gdy woda była cieplejsza, a zmętnienie większe. Poziomy zbiornik przepływowy wzrósł z 11,1% do 57,8% - 5-krotna poprawa - po prostu dlatego, że większe zmętnienie-wody surowej zapewnia koagulantowi więcej cząstek do obróbki, tworząc większe,-szybciej osadzające się kłaczki.

3. Temperatura, prędkość wiatru i pH nie miały znaczenia.W monitorowanych zakresach (temperatura powietrza 9,5–34 stopnie, prędkość wiatru 0,1–3,2 m/s, pH 6,3–7,8) żadna z tych zmiennych środowiskowych nie wykazała statystycznie istotnego wpływu na efektywność sedymentacji. Na wydajność wpływała geometria i hydraulika zbiornika, - a nie pogoda.

POZA MĘTNOŚCIĄ: KOLOR, BAKTERIE I ZADANIE „WARTOŚĆ ODWROTNA”

Głównym wskaźnikiem jest usuwanie zmętnienia, ale stacje uzdatniania wody zwracają uwagę na jeszcze trzy rzeczy: kolor, bakterie i bakterie z grupy coli. Tutaj dane stały się interesujące.

Redukcja koloru ściśle śledziła zmętnienie.Korelacja była silna i dodatnia: r=0.9086. Równanie regresji - y=0.225x + 0.3495 - oznacza, że ​​na każde 10 punktów procentowych poprawy wydajności sedymentacji, uzyskuje się około 2,6 punktu procentowego usuwania koloru. Ma to fizyczny sens: te same zawieszone cząstki, które rozpraszają światło (zmętnienie), przenoszą również rozpuszczoną materię organiczną, która nadaje kolor. Usuń drobinki, a kolor pójdzie z nimi.

Bakterie i bakterie z grupy coli opowiadają inną historię.W przeciwieństwie do zmętnienia i koloru, wykazano zmniejszenie całkowitej liczby bakterii i całkowitej liczby bakterii z grupy colibrak stałego związkuz wydajnością sedymentacji. Bardziej zaskakujące: zdarzały się przypadki, gdy liczba bakterii po sedymentacji rzeczywiście była wysokawyższyniż wcześniej - tak zwane-zjawisko „wartości odwrotnej”. Badacze zwrócili na to uwagę bez definitywnego wyjaśnienia, ale każdy, kto obsługiwał osadniki, rozpozna prawdopodobnych winowajców: nagromadzony osad w martwych strefach-ponownie zawieszający bakterie w oczyszczonym strumieniu lub biofilm oddzielający się od ścian zbiorników podczas zakłóceń hydraulicznych. Tak czy inaczej, praktyczny wniosek jest jasny:nie można polegać wyłącznie na sedymentacji w zakresie działania bariery mikrobiologicznej. Filtracja i dezynfekcja w dalszej części procesu nie są opcjonalne -, są to prawdziwe etapy kontroli mikrobiologicznej.

UKRYTA EKONOMIA: ŚLAD, WYDAJNOŚĆ I KOSZTY

Liczby dotyczące wydajności mają znaczenie, ale także uzasadnienie biznesowe. Przełóżmy trzy czołgi na ekonomię inżynieryjną.

Zapewnia to osadnik z nachyloną rurą17× większa wydajność przestrzennapoziomego zbiornika przepływowego, z o 49% lepszą wydajnością sedymentacji -, ale przy nieco wyższym koszcie kapitałowym na jednostkę pojemności niż osadnik obiegowy. Krążący klarownik to mistrz stosunku wartości-do-pieniędzy przy kosztach początkowych, chociaż jego pułap wydajności jest niższy. W przypadku zakładów typu greenfield, gdzie grunty są tanie, a budżety napięte, nadal istnieje argument za przepływem poziomym. W każdym miejscu, gdzie liczy się powierzchnia zabudowy - modernizacje, zakłady miejskie, rozbudowa w istniejących granicach - rura pochyła jest oczywistym wyborem inżynierskim.

PODSUMOWANIE DLA INŻYNIERÓW

To nie było badanie laboratoryjne. Były to trzy działające-na pełną skalę zbiorniki uzdatniające tę samą wodę rzeczną tym samym koagulantem, a próbki pobierano jednocześnie w różnych porach roku. Wnioski mają prawdziwą wagę:

1.Jeśli głównym miernikiem jest wydajność sedymentacji, osadnik z nachyloną rurą jest jednoznacznym zwycięzcą w zakresie usuwania zmętnienia w sezonie w porównaniu z 64,2% i 57,8% w przypadku rozwiązań alternatywnych. Różnica jest istotna statystycznie (P < 0,005).

2.Jeśli modernizujesz istniejącą instalację o ograniczonej przestrzeni, osadniki z nachyloną rurą zapewniają wydajność oczyszczania 5,88 m³/h na metr kwadratowy powierzchni ({1}} o rząd wielkości lepiej niż przepływ poziomy (0,34 m³/h/m²). Sprawa modernizacji jest w zasadzie zamknięta.

3.Nie należy oczekiwać, że sedymentacja poradzi sobie z obciążeniem mikrobiologicznym. Dane pokazują, że redukcja bakterii i bakterii z grupy coli jest niewiarygodna, a czasami ujemna. Filtracja i dezynfekcja pozostają-niepodlegającymi negocjacjom barierami na dalszym etapie łańcucha dostaw. Nie jest to wada żadnego konkretnego typu zbiornika -, jest to podstawowe ograniczenie osiadania grawitacyjnego.

4.Jeśli koszt kapitału jest nadrzędnym ograniczeniem i masz wolną przestrzeń, hydrauliczny osadnik z obiegiem oferuje najlepszy stosunek kosztów-na-wydajność (0,038 w porównaniu z 0,075 w przypadku rury nachylonej) przy akceptowalnej wydajności (64,2% w porze deszczowej). To pragmatyczny złoty środek.

5.Osadniki z przepływem poziomym nadal istnieją nie bez powodu - są proste, wybaczają błędy i skuteczne, jeśli są odpowiednio dobrane do ładunku. Jednak przy wydajności w sezonie suchym wynoszącej 11,1% w tym zbiorze danych, jednostka o zbyt małych rozmiarach lub słabo obsługiwana ledwo wykonuje swoją pracę. Jeśli używasz systemu o ograniczonej przestrzeni-, już wiesz, co musi się wydarzyć.