Wodociąg powiatowy zbudowany w 1989 r. Woda surowa o temperaturze 0–5 stopni przez pięć miesięcy w roku. Pociąg leczniczy, który nie mógł złamać 3 NTU.Inżynierowie zakładu dokonali jednej zmiany konstrukcyjnej w osadniku z nachyloną rurą -, dodając sekcję rektyfikacji przepływu poziomego zajmującą zaledwie 1/3 długości zbiornika - i zaobserwowali spadek zmętnienia osiadłej wody z 6,15 NTU doponiżej 2 NTU w ciągu 72 godzin od uruchomienia. Trzy lata później system nadal działałŚrednia 1,3 NTUz zerową modyfikacją powłoki zbiornika. Jeśli używasz osadnika z nachyloną rurą, który słabo radzi sobie w zimnej wodzie lub boryka się z obciążeniami udarowymi, to studium przypadku dokładnie pokazuje, jak działa to rozwiązanie - i dlaczego jest prostsze niż myślisz.
Wyzwanie: nowe standardy, stara instalacja, zimna woda
Gdy wartość mniejsza lub równa 1 NTU jest prawem, a instalacja została zbudowana za kwotę mniejszą lub równą 3 NTU
Wodociągi hrabstwa znajdują się w północnej części Shaanxi, regionie, w którym zimą temperatura wody regularnie spada0–5 stopnia zmętnienie wody surowej waha się od 15 do 77 NTU w zależności od pory roku. Instalację uruchomiono w 1989 r., stosując konwencjonalny proces: flokulację-z płytą składaną, sedymentację z nachyloną rurą i filtry bezzaworowe grawitacyjne. Dwa równoległe pociągi, każdy o wydajności 6000 m3/d, o łącznej przepustowości 12 000 m3/d. Przez dwie dekady to wystarczyło. Gotowa woda miała poziom około 3 NTU - akceptowalny według starego standardu.
Potem zmieniły się przepisy. Nowe standardy sanitarne wody pitnej podniosły poprzeczkę z wartości mniejszej lub równej 3 NTU doMniejsze lub równe 1 NTU. Istniejący proces nie mógł wypełnić tej luki. Wodociągi stanęły przed decyzją, przed którą w końcu staje każda starzejąca się fabryka:wyburzyć i odbudować lub zmodernizować w obrębie istniejącej powierzchni. To drugie rozwiązanie było jedyną realną opcją. Struktury oczyszczające umieszczono w pomieszczeniach zamkniętych w celu izolacji termicznej -, co jest koniecznością w klimacie północnego Shaanxi, gdzie zbiorniki zewnętrzne zamarzają. Burzenie ścian w celu rozbudowy nie wchodziło w grę. Musieli sprawić, że to, co mieli, działało lepiej.
Cel: zwiększenie przepustowości-pojedynczego pociągu z 6000 m³/d do10,000 m³/d(całkowita wydajność instalacji: 16 000 m3/d), przy zmętnieniu osiadłej wody stale poniżej 3 NTU, co daje filtrom szansę na walkę z zapotrzebowaniem na gotową wodę wynoszącym co najmniej 1 NTU.
Strategia modernizacji: trzy ulepszenia, jedna zasada
Zespół inżynierów nie dotknął powłoki zbiornika. Zmienili zachodzący w nim proces, przekształcając starą „flokulację-ze złożoną płytą + sedymentacja w nachylonej rurze + filtr bezzaworowy grawitacyjny” w„flokulacja kontaktowa + ulepszony osadnik z nachyloną rurką + filtr grawitacyjny bezzaworowy”. Transformację napędzały trzy ulepszenia:
1. Mieszalnik wielo-rurowy zastępuje rurowy mieszalnik statyczny
Oryginalny rurowy mieszalnik statyczny robił jedną rzecz: mieszał. Zamienny mikser wielo-lampowy robi trzy rzeczy jednocześnie:przepływ tnący i rozdzielający, refluks zwrotny i szybkie mieszanie. Gdy woda przepływa przez geometrię wielo-rur, w warstwie granicznej ścianki rury tworzą się-prądy wirowe o wysokiej częstotliwości. Wiry te tworzą mikro-strefy intensywnego ścinania, które w ciągu kilku sekund równomiernie rozprowadzają koagulant w całym przekroju przepływu-. Zmierzona wydajność mieszania przekracza94%, a strata ciśnienia jest mniejsza niż w przypadku oryginalnego mieszalnika statycznego. - Niezwykła kombinacja, która oznacza lepsze mieszanie przy mniejszym zużyciu energii.
Praktyczna korzyść:20–30% oszczędności środków chemicznychw porównaniu do oryginalnego mieszalnika, z lepszą możliwością dostosowania do zmian natężenia przepływu i jakości wody. W przypadku zakładu, w którym mętność wody surowej waha się sezonowo od 15 do 77 NTU, ta zdolność adaptacji ma znaczenie.
2. Flokulacja siatkowa z-łopatkami w kształcie gwiazdy zastępuje flokulację złożoną-płytową
Flokulacja-złożonych płyt polega na przepychaniu wody po wężowej ścieżce pomiędzy równoległymi płytami. Tworzy turbulencje, ale nie tego właściwego rodzaju. Ulepszona konstrukcja wykorzystujełopatki w kształcie-gwiazdymontowane prostopadle do kierunku przepływu wewnątrz przedziałów kratowych. Łopatki te generują turbulencje o wysokiej-mikro-wirach- o wysokiej częstotliwości w skali, która sprzyja zderzeniom cząstek bez rozrywania już utworzonych kłaczków.
Zbiornik flokulacyjny jest podzielony na11 przegródekw dwóch etapach reakcji. Etap 1: 8 przedziałów po 1,5 m × 1,5 m każdy, retencja 8,95 minuty. Etap 2: 3 przedziały o wymiarach 1,5 m × 2,0 m każdy, retencja 4,48 minuty. Całkowity czas retencji hydraulicznej:13,43 minutyprzy wartości GT 1,7 × 10⁴. Dwu-konstrukcja tworzy gęstsze,{4}}bardziej odporne na ścinanie-kłaczki niż flokulacja-jednostopniowa-, co stanowi kluczową zaletę, gdy kłaczki te później dostaną się do strefy dystrybucji osadnika rurowego, gdzie nadmierne turbulencje mogłyby je rozdzielić.
3. Kluczowa innowacja: Pozioma sekcja rektyfikacji przepływu przed osadnikiem rurowym
W tym miejscu modernizacja odbiega od standardowej praktyki i tutaj osiągnięto największy wzrost wydajności. Tradycyjny osadnik z nachyloną rurą odbiera wodę bezpośrednio z wylotu zbiornika flokulacyjnego. Przejście jest gwałtowne: woda przechodzi z turbulentnego, mieszanego-reżimu przepływu do laminarnego reżimu osadzania bez pośredniego kondycjonowania. Rezultatem jestnierównomierny rozkład przepływuprzez wiązkę rur. W niektórych kanałach obserwuje się dużą prędkość i przepłukiwanie kłaczków. Inni zauważają niską prędkość i gromadzą się osad. Obydwa warunki pogarszają jakość ścieków.
Modernizacja dodała dwa elementy, które rozwiązują ten problem:
Zanurzony jaz na wylocie zbiornika flokulacyjnego.Zamiast odprowadzać wodę bezpośrednio do strefy dystrybucji, najpierw przepływa ona przez zanurzony jaz, który działa jak prostownik przepływu, - wygładzający gradienty prędkości i rozpraszający-turbulencje na dużą skalę, zanim woda dostanie się do osadnika.
Pozioma sekcja przepływu zajmująca 1/3 całkowitej długości zbiornika (24 m²).To jest innowacja. Po przejściu przez jaz woda wpływa do poziomej-strefy przepływu, a następnie przepływa przez pochyłe rury. Ściany prowadzące zarówno w przekroju poziomym, jak i w nachylonym odcinku rurowym kontrolują ścieżkę przepływu. Strefa pozioma spełnia jednocześnie trzy funkcje: zmniejsza prędkość przepływu poziomego do12,73 mm/s(w przedziale 10–18 mm/s, który, jak pokazują badania, ma kluczowe znaczenie dla stabilnej sedymentacji), zapewnia dodatkowy czas osiadania większym kłaczkom i działa jak bufor hydrauliczny, który pochłania wahania przepływu, zanim dotrą one do wiązki rurek.
Wykorzystuje się ścianę dystrybucyjną na końcu odcinka przejściowegoperforacje z większym rozstawem u góry i węższym u dołu. To sprzeczne-z intuicją rozwiązanie jest zamierzone: kompensuje ono naturalną tendencję wody do-zwarć w kierunku górnej części strefy dystrybucji, wymuszając bardziej równomierny pionowy rozkład przepływu na całej wysokości wiązki rur.
Dlaczego sekcja przepływu poziomego działa: uzasadnienie inżynieryjne
Problemem tradycyjnych osadników z nachylonymi rurami nie są same rury. To jest to, co się dziejezanim dotrze do nich woda. W badaniach zidentyfikowano cztery parametry regulujące równomierność rozkładu przepływu w osadnikach rurowych: stosunek długości-do- szerokości zbiornika (L/B), stopień obciążenia powierzchniowego (q), średnica rury (D) i wysokość strefy dystrybucji poniżej rur.
Spośród nichNajwiększy wpływ ma stosunek L/B i obciążenie powierzchniowe (q).. Wraz ze wzrostem stosunku L/B rozkład przepływu staje się bardziej nie-równomierny, a krytyczna prędkość osiadania -, minimalna prędkość, przy której osiada cząstka o danym rozmiarze -, rośnie. Obciążenie powierzchniowe (q) jest w przybliżeniu proporcjonalne do krytycznej prędkości osiadania: przepchnij większy przepływ przez ten sam obszar, a do wychwytywania tych samych cząstek potrzebna będzie większa prędkość osiadania. Obydwa efekty wpływają negatywnie na jakość ścieków.
Tradycyjne osadniki rurowe również borykają się z problemem perforacji-ścian. Aby uzyskać równomierny rozkład, perforowana ściana na wlocie wymaga mniejszych otworów niż osadnik o przepływie poziomym--, co oznaczawyższe prędkości wylotowe. Strumienie-o dużej prędkości przepływające przez te otwory rozbijają kłaczki, których budowanie w zbiorniku flokulacyjnym zajęło właśnie 13 minut. Co gorsza, strumienie mogą wzburzyć martwy osad osadzony na dnie strefy dystrybucji,-ponownie zawieszając osady stałe.
Sekcja przepływu poziomego rozwiązuje ten łańcuch problemów u podstaw. Dodając 1/3 długości zbiornika jako poziomą-strefę przepływu przed nachylonymi rurami, projekt pozwala osiągnąć cztery cele:
| # | Co to robi | Jak to działa |
| 1 | Kontroluje poziomą prędkość przepływu | Sekcja pozioma obniża początkową prędkość poziomą do 12,73 mm/s - dobrze w przedziale 10–18 mm/s, w którym jakość ścieków pozostaje stabilna niezależnie od obciążenia powierzchni i wahań głębokości osadu. Poniżej 10 mm/s marnujesz objętość zbiornika. Powyżej 18 mm/s pękanie kłaczków staje się znaczące. |
| 2 | Absorbuje obciążenia udarowe | Strefa pozioma o powierzchni 24 m² pełni funkcję kondensatora hydraulicznego. Kiedy w okresie powodziowym zmętnienie wody surowej wzrasta, przekrój poziomy buforuje falę przepływu, zapewniając kłaczkom dodatkowy czas na osadzanie się, zanim dotrą do pochyłych rur. Tradycyjne osadniki rurowe nie mają takiego bufora. - fala przepływu uderza bezpośrednio w wiązkę rur. |
| 3 | Zmniejsza prędkość w górę w rurach | Dzięki wstępnemu osadzaniu-większych kłaczków w strefie poziomej stężenie zawiesin wchodzących do nachylonych rur jest niższe, co pozwala na niższą prędkość przepływu w górę (w tym projekcie 2,79 mm/s). Niższa prędkość oznacza mniejsze turbulencje, co oznacza lepsze wychwytywanie kłaczków. Wewnętrzna prędkość-rury wynosi 3,5 mm/s, a czas przebywania wynosi 4,76-minuty – całość jest laminarna. |
| 4 | Blokuje przedostawanie się kłaczków o małej-gęstości do probówek | Ściany prowadzące w obu sekcjach tworzą ścieżkę przepływu, w ramach której do strefy rury dostają się jedynie gęstsze,-dobrze uformowane kłaczki. Kłaczki o małej-gęstości -, takie, które rozpadają się i przechodzą przez rurki, gdy zmętnienie - pozostaje w części poziomej i tam osiada. Jest to szczególnie skuteczne w przypadku wody o niskiej-temperaturze, niskim-mętności i wysokiej-glonach, gdzie kłaczki są z natury słabe. |
Parametry projektowe: liczby stojące za modernizacją
Wykorzystuje nachyloną sekcję rurylicznik-prądu- woda unosi się rurami w górę, podczas gdy ciała stałe osuwają się w dół pod kątem 60 stopni. Rurki są wykonane z kopolimeru etylen-propylenu (EPC) o sześciokątnym-przekroju poprzecznym w kształcie plastra miodu, średnicy 30 mm i długości 1 m. Wybrano EPC zamiast standardowego PVC lub PP ze względu na jego doskonałą wydajność w zimnej wodzie: zachowuje elastyczność i odporność na uderzenia w temperaturach, w których sztywny PVC staje się kruchy.
| Parametr | Wartość |
| Stopień obciążenia powierzchniowego (q) | 3.36 m³/(m²·h) |
| Poziomy obszar przepływu | 24 m² |
| Pochylony obszar rury | 48 m² |
| Materiał tuby | Kopolimer etylenu-propylenu (EPC), sześciokątny o strukturze plastra miodu, φ30 mm |
| Długość rury | 1.0 m |
| Nachylenie instalacji | 60 stopni (przepływ-przeciwprądowy) |
| Pozioma prędkość przepływu (strefa dystrybucji) | 12,73 mm/s |
| Prędkość przepływu w górę (strefa nachylonej rury) | 2,79 mm/s |
| Wewnętrzna prędkość przepływu w rurze- | 3,5 mm/s |
| Czas przebywania w tubach | 4,76 minuty |
| Wysokość strefy dystrybucji | 1.53 m |
| Wysokość strefy nachylonej rury | 0.87 m |
| Wysokość strefy zbiorczej | 1.0 m |
| Całkowita wysokość osadnika | 4.8 m |
Do zbierania osadu wykorzystywane są duże leje grawitacyjne o większym kącie zsuwania się niż w przypadku konwencjonalnych małych lejów, co zapewnia dokładne usuwanie osadu przy minimalnych lokalnych zakłóceniach przepływu. Zawory odprowadzające osad sąręczne-elektryczne-szybkie otwieranie- praktyczny wybór, w którym niezawodność i łatwość konserwacji przedkłada się nad pełną automatyzację. Mniej urządzeń, mniejsza awaryjność, niższy koszt.
Wyniki: 4 NTU mniej w 3 dni, 1,3 NTU po 3 latach
72-godzinny okres próbny: natychmiastowa różnica w wydajności
W dniach 15–17 października 2011 r. przeprowadzono trzy-ciągłą próbę, podczas której przepływ dopływu kontrolowano na poziomie750 m³/h. Przez cały czas trwania próby zakład pobierał próbki wody surowej, ścieków z niezmodyfikowanego tradycyjnego osadnika rurowego (pociąg równoległy) i ścieków z ulepszonego osadnika rurowego.
Wyniki były jednoznaczne. Poprawiono zmętnienie ścieków z osadnikao ponad 4 NTU niższeniż tradycyjny projekt we wszystkich punktach poboru próbek. Różnica była stała i natychmiastowa, - bez przerwy-w okresie, bez konieczności dostrajania. Jakość ścieków od pierwszego dnia spełniała oczekiwania projektowe, znacznie zmniejszając obciążenie filtra w dalszej części procesu.
Usuwanie TOC: 6,08% poprawy w porównaniu z tradycyjnym projektem
Zmętnienie i materia organiczna są w wodach powierzchniowych ściśle ze sobą powiązane. - te same cząsteczki, które rozpraszają światło, przenoszą również zaadsorbowaną naturalną materię organiczną (NOM). Podczas próby w zakładzie zmierzono OWO w ściekach z obu procesów sedymentacji. TOC wody surowej był stabilny przy2,5–3,0 mg/l.
| Metryczny | Tradycyjny osadnik rurowy | Ulepszony osadnik rurowy |
| Średni TOC ścieków | 2,03 mg/l | 1,85 mg/l |
| Średni współczynnik usuwania TOC | 33.59% | 39.67% |
| Ulepszenie w stosunku do tradycyjnego | - | +6.08% |
6% poprawa w usuwaniu TOC może wydawać się niewielka, ale w uzdatnianiu wody pitnej usuwanie substancji organicznych na etapie sedymentacji bezpośrednio zmniejsza potencjał tworzenia-produktów ubocznych dezynfekcji (DBP) w dalszej części procesu. Każdy miligram TOC usunięty przed chlorowaniem to miligram, który nie spowoduje powstania trihalometanów (THM) ani kwasów halooctowych (HAA) w systemie dystrybucji.
Weryfikacja trzyletnia-: liczby się trzymają
Modernizację uruchomiono 15 kwietnia 2012 r. W ciągu trzech lat ciągłej pracy w zakładzie regularnie pobierano próbki zmętnienia osiadłej wody zarówno ze zmodernizowanego pociągu, jak i niezmodyfikowanego pociągu równoległego. Dane jasno przedstawiają historię trwałych wyników:
| Długoterminowe dane operacyjne (2012–2015) | Tradycyjny osadnik rurowy | Ulepszony osadnik rurowy |
| Średnie zmętnienie ścieków w ciągu 3 lat | 2,3 NTU | 1,3 NTU |
| Stabilność ścieków | Zmienność sezonowa, zakres 2–5 NTU | Stabilny, stale poniżej 2 NTU |
| Redukcja obciążenia filtra | Linia bazowa | Znaczące - 1.0 NTU niższe zmętnienie wody osiadłej |
Najważniejsza jest średnia wody osiadłej wynosząca 1,3 NTU. Dostarczając do filtrów wodę w ilości 1,3 NTU zamiast 2,3 NTU, ulepszony osadnik zmniejszył zawartość cząstek stałych w filtrze o około43%. Oznacza to dłuższe przebiegi filtra pomiędzy płukaniami wstecznymi, mniejsze zużycie wody do płukania wstecznego i - krytycznie - gotową wodę, która niezawodnie spełnia normę mniejszą lub równą 1 NTU. Filtr odbierający 2,3 NTU osiadłej wody ma bardzo mały margines, aby uzyskać 1 NTU gotowej wody. Filtr przyjmujący osiadłą wodę o natężeniu 1,3 NTU ma miejsce do pracy.
Co to oznacza dla Twojej rośliny
To studium przypadku pokazuje, że słabo działający osadnik z pochyłą rurą nie wymaga wymiany. Problemem rzadko są same rury. - Dzieje się tak w strefie dystrybucji, zanim woda do nich dotrze. Zasady modernizacji można przenosić:
1. Jeżeli zmętnienie osiadłej wody jest nierówne, sprawdź najpierw rozkład przepływu.Nierówny przepływ przez wiązkę rur jest najczęstszą przyczyną wahań wydajności osadników z nachyloną rurą. Zanurzony jaz na wylocie flokulacji i perforowana ściana rozdzielcza ze stopniowanymi odstępami między otworami to niedrogie-rozwiązania problemu, które rozwiązują problem u źródła.
2. Jeśli uzdatniasz zimną wodę (<5°C), add a horizontal flow section.Zimna woda wytwarza słabe kłaczki, które nie są w stanie przetrwać turbulencji panujących na wlocie tradycyjnego osadnika rurowego. Sekcja przepływu poziomego zapewnia strefę przejściową o niskiej-energii, w której te delikatne kłaczki mogą osiadać bez rozrywania.
3. Jeśli jakość wody surowej zmienia się sezonowo, zwiększ bufor strefy dystrybucji.Zdolność sekcji poziomej do pochłaniania obciążeń udarowych nie jest przyjemna--w przypadku -. To różnica między stabilnymi ściekami a sezonowymi skargami dotyczącymi jakości wody. Przydział długości zbiornika wynoszący 1/3 zastosowany w tym projekcie jest dobrym punktem wyjścia do projektowania.
4. Materiał rurek ma znaczenie w zimnym klimacie.Rury EPC wybrane do tego projektu zachowują elastyczność w temperaturach, w których sztywny PVC staje się kruchy. Jeśli temperatura wody surowej przez dłuższy czas spada poniżej 5 stopni, omów z dostawcą wybór materiału, z którego wykonane są rury. Standardowe PCV i PP mają różne warunki pracy w niskich-temperaturach.
5. Poprawa usuwania TOC o 6% jest warta więcej, niż się wydaje.Podczas uzdatniania wody pitnej materia organiczna usunięta przed dezynfekcją eliminuje potencjał tworzenia DBP. Poprawa TOC o 6,08% na etapie sedymentacji przekłada się na wymiernie niższe powstawanie THM i HAA w dalszej części procesu -, co stanowi zaletę w zakresie zgodności z przepisami, która wpływa na trwałość rośliny.
Opisana tutaj modernizacja zwiększyła wydajność oczyszczania o 33% (z 12 000 do 16 000 m³/d) w ramach tej samej powierzchni zbiornika, jednocześnie poprawiając jakość ścieków. Ta kombinacja -więcej wody, lepsza woda, ten sam budynek- sprawia, że koncepcja rektyfikacji przepływu poziomego jest warta oceny w przypadku każdej starzejącej się stacji uzdatniania wody, która musi spełniać bardziej rygorystyczne standardy.
Niezależnie od tego, czy modernizujesz istniejący osadnik z nachyloną rurą, czy projektujesz nową instalację, Juntai zapewnia kompletne rozwiązania w zakresie osadników rurowych - PP, PVC i specjalne media polimerowe w średnicach kanałów φ25/35/50/80 mm, ramach nośnych i rozmiarach technicznych. Bezpłatne rekomendacje dotyczące instalacji systemu w ciągu 24 godzin. 500+ w 40+ krajach.
| Wyślij e-mailem swoje specyfikacje | WhatsApp: +86 13600513715 | Formularz zapytania online |