Окръжен водопровод, построен през 1989 г. Сурова вода при 0–5 градуса за пет месеца в годината. Влак за лечение, който не може да счупи 3 NTU.Инженерите на завода направиха една структурна промяна в своя наклонен тръбен утаител - добавяйки хоризонтална секция за коригиране на потока, заемаща само 1/3 от дължината на резервоара - и наблюдаваха как мътността на утаената вода спада от 6,15 NTU допод 2 NTU в рамките на 72 часа след стартиране. Три години по-късно системата все още работеше1,3 NTU среднос нулева модификация на корпуса на резервоара. Ако работите с наклонен тръбен утаител, който не работи добре в студена вода или се бори с ударни натоварвания, този казус показва точно как работи поправката - и защо е по-проста, отколкото си мислите.
Предизвикателството: нови стандарти, стара инсталация, студена вода
Когато по-малко или равно на 1 NTU е законът и вашият завод е построен за по-малко или равно на 3 NTU
Окръжният водопровод се намира в северната част на Шанси, регион, където температурите на водата през зимата рутинно падат до0-5 градусаи мътността на суровата вода варира между 15 и 77 NTU в зависимост от сезона. Инсталацията е пусната в експлоатация през 1989 г. с конвенционален процес: флокулация с нагъната плоча, утаяване в наклонена тръба и гравитационни филтри без клапани. Два паралелни влака, всеки с капацитет 6000 m³/d, с общ капацитет от 12 000 m³/d. В продължение на две десетилетия това беше достатъчно. Готовата вода беше около 3 NTU - приемливо според стария стандарт.
Тогава правилата се промениха. Новите санитарни стандарти за питейна вода вдигнаха летвата от по-малко или равно на 3 NTU наПо-малко или равно на 1 NTU. Съществуващият процес не можеше да запълни тази празнина. Водопроводните съоръжения са изправени пред решение, пред което в крайна сметка се изправя всяко стареещо предприятие:разрушаване и изграждане наново или преоборудване в рамките на съществуващия отпечатък. Последното беше единственият реалистичен вариант. Пречиствателните структури бяха разположени на закрито за топлоизолация - необходимост в климата на северен Шанси, където външните резервоари замръзваха. Събарянето на стени за разширяване не беше на масата. Те трябваше да направят това, което имаха, да работи по-добре.
Целта: увеличаване на капацитета на един влак от 6000 m³/d до10,000 m³/d(обща производителност на инсталацията: 16 000 m³/d), с мътност на утаената вода постоянно под 3 NTU, за да се даде шанс на филтрите да се борят с изискването за готова вода по-малко от или равно на 1 NTU.
Стратегията за преоборудване: Три надстройки, един принцип
Инженерният екип не е докоснал корпуса на танка. Те промениха процеса вътре в него, преобразувайки старата "флокулация със сгъната плоча + утаяване в наклонена тръба + гравитационен безклапанен филтър" в"контактна флокулация + подобрен наклонен тръбен утаител + гравитационен безклапанен филтър". Три надстройки доведоха до трансформацията:
1. Многотръбен миксер замества тръбния статичен миксер
Оригиналният тръбен статичен миксер направи едно нещо: смеси. Резервният многотръбен миксер прави три неща едновременно:режещ и разделящ поток, обратен хладник и бързо смесване. Когато водата преминава през многотръбната геометрия, в граничния слой на стената на тръбата се образуват високочестотни вихрови токове. Тези вихри създават микрозони на интензивно срязване, които разпределят коагуланта равномерно по цялото напречно сечение на потока за секунди. Измерената ефективност на смесване надвишава94%, а загубата на напор е по-ниска от оригиналния статичен миксер - необичайна комбинация, която означава по-добро смесване с по-малко енергия.
Практическа полза:20–30% икономия на химикалив сравнение с оригиналния миксер, с по-добра адаптивност към дебита и промените в качеството на водата. За инсталация, при която мътността на суровата вода варира от 15 до 77 NTU сезонно, тази адаптивност има значение.
2. Решетъчната флокулация със звездообразни лопатки заменя флокулацията със сгъната плоча
Флокулацията със сгъната плоча работи чрез прокарване на вода през серпентина между успоредни плочи. Създава турбуленция, но не от правилния вид. Подобреният дизайн използвазвездовидни перкимонтирани перпендикулярно на посоката на потока вътре в решетъчните отделения. Тези лопатки генерират високочестотни микровихри - турбуленция в мащаб, който насърчава сблъсък на частици, без да разделя вече образуваните флокули.
Резервоарът за флокулация е разделен на11 отделенияпрез два реакционни етапа. Етап 1: 8 отделения по 1,5 m × 1,5 m всяко, 8,95 минути задържане. Етап 2: 3 отделения по 1,5 m × 2,0 m всяко, 4,48 минути задържане. Общо хидравлично време на задържане:13.43 минутипри GT стойност от 1,7 × 10⁴. Двустепенният дизайн създава по-плътни, по-устойчиви на срязване флокулации от едноетапната флокулация - критично предимство, когато тези флокулации по-късно навлязат в зоната на разпространение на тръбния утаител, където прекомерната турбуленция би ги разкъсала.
3. Ключовата иновация: Секция за коригиране на хоризонталния поток пред тръбния утаител
Това е мястото, където модернизацията се отклонява от стандартната практика и където е постигнато най-голямо увеличение на производителността. Традиционният наклонен тръбен утаител получава вода директно от изхода на резервоара за флокулация. Преходът е рязък: водата преминава от турбулентен режим на смесен поток в ламинарен режим на утаяване без междинно кондициониране. Резултатът енеравномерно разпределение на потокапрез тръбния сноп. Някои канали виждат висока скорост и промиват флокули направо. Други виждат ниска скорост и натрупват утайка. И двете условия влошават качеството на отпадъчните води.
Модернизацията добави два елемента, които решават това:
Потопен преливник на изхода на резервоара за флокулация.Вместо водата да се изхвърля директно в разпределителната зона, тя първо тече през потопен преливник, който действа като токоизправител на потока - изглаждайки градиентите на скоростта и разсейвайки мащабната турбуленция, преди водата да навлезе в утаителя.
Хоризонтална секция на потока, заемаща 1/3 от общата дължина на резервоара (24 m²).Това е иновацията. След като премине през преливника, водата навлиза в зона на хоризонтален поток, преди да се издигне през наклонените тръби. Водещите стени както в хоризонталната секция, така и в наклонената тръбна секция контролират пътя на потока. Хоризонталната зона изпълнява три функции едновременно: тя намалява скоростта на хоризонталния поток до12,73 mm/s(в рамките на прозореца от 10–18 mm/s, който изследванията показват, че е критичен за стабилна седиментация), той осигурява допълнително време за утаяване за по-големи флокули и действа като хидравличен буфер, който абсорбира колебанията на потока, преди те да достигнат до тръбния сноп.
Разпределителната стена в края на преходната секция използваперфорации с по-широко разстояние отгоре и по-тясно разстояние отдолу. Тази контраинтуитивна подредба е умишлена: тя компенсира естествената тенденция на водата да има късо съединение към горната част на разпределителната зона, принуждавайки по-равномерно вертикално разпределение на потока по цялата височина на тръбния сноп.
Защо секцията с хоризонтален поток работи: Инженерната обосновка
Проблемът с традиционните наклонени тръбни утаители не е самите тръби. Това се случвапреди водата да стигне до тях. Изследванията идентифицираха четири параметъра, които управляват равномерността на разпределението на потока в тръбните утаители: съотношението на дължината към ширината на резервоара (L/B), скоростта на повърхностно натоварване (q), диаметъра на тръбата (D) и височината на зоната на разпределение под тръбите.
от тях,Съотношението L/B и повърхностното натоварване (q) имат най-голямо влияние. С увеличаването на съотношението L/B разпределението на потока става по-неравномерно и критичната скорост на утаяване - минималната скорост, при която частица с даден размер се утаява - се повишава. Повърхностното натоварване (q) е приблизително пропорционално на критичната скорост на утаяване: прокарайте по-голям поток през същата област и се нуждаете от по-висока скорост на утаяване, за да уловите същите частици. И двата ефекта действат срещу качеството на отпадъчните води.
Традиционните тръбни утаители също страдат от проблем с перфорираните стени. За постигане на равномерно разпределение, перфорираната стена на входа се нуждае от по-малки отвори от резервоар за утаяване с хоризонтален поток - което означавапо-високи скорости на отвора. Високоскоростни струи през тези отвори раздробяват флокулите, които резервоарът за флокулация току-що прекара 13 минути в изграждането им. Още по-лошо, струите могат да раздвижат мъртва утайка, отложена на дъното на разпределителната зона, повторно суспендиране на твърди частици, които вече са се утаили.
Секцията на хоризонталния поток решава тази верига от проблеми в основата. Чрез добавяне на 1/3 от дължината на резервоара като зона на хоризонтален поток преди наклонените тръби, дизайнът постига четири неща:
| # | Какво прави | Как работи |
| 1 | Контролира скоростта на хоризонталния поток | Хоризонталната секция намалява първоначалната хоризонтална скорост до 12,73 mm/s - добре в рамките на прозореца от 10–18 mm/s, където качеството на отпадните води остава стабилно, независимо от повърхностното натоварване и колебанията в дълбочината на утайката. Под 10 mm/s губите обем на резервоара. Над 18 mm/s разрушаването на флокулите става значително. |
| 2 | Поема ударни натоварвания | Хоризонталната зона от 24 m² действа като хидравличен кондензатор. Когато мътността на суровата вода скочи по време на сезона на наводнения, хоризонталната секция буферира вълната на потока, като дава на флокулите допълнително време за утаяване, преди да достигнат наклонените тръби. Традиционните тръбни утаители нямат такъв буфер - вълната на потока удря директно тръбния сноп. |
| 3 | Намалява скоростта нагоре в тръбите | Чрез предварително утаяване на по-големи флокули в хоризонталната зона, концентрацията на суспендирани твърди частици, влизащи в наклонените тръби, е по-ниска, което позволява по-ниска скорост на потока нагоре (2,79 mm/s в този дизайн). По-ниската скорост означава по-малко турбуленция, което означава по-добро улавяне на флокулите. Вътрешната скорост в тръбата е 3,5 mm/s с време на престой от 4,76 минути - ламинарно навсякъде. |
| 4 | Блокира навлизането на флокули с ниска плътност в тръбите | Водещите стени в двете секции създават път на потока, където само по-плътни, добре оформени флокули влизат в тръбната зона. Флокули с ниска плътност - такива, които биха се разпаднали и пренесли през тръбите като мътност - остават в хоризонталната част и се утаяват там. Това е особено ефективно за вода с ниска температура, ниска мътност и високо съдържание на водорасли, където флокулите са присъщо слаби. |
Параметри на дизайна: Числата зад модернизация
Наклонената тръбна секция използвапротивоток- водата се издига нагоре през тръбите, докато твърдите частици се плъзгат надолу по наклона от 60 градуса. Тръбите са етилен-пропилен съполимер (EPC) с шестоъгълно напречно сечение тип пчелна пита, диаметър 30 mm, дължина 1 m. EPC беше избран пред стандартния PVC или PP заради превъзходното си представяне в студена вода: той поддържа гъвкавост и устойчивост на удар при температури, при които твърдият PVC става крехък.
| Параметър | Стойност |
| Скорост на повърхностно натоварване (q) | 3.36 m³/(m²·h) |
| Хоризонтална зона на потока | 24 m² |
| Наклонена зона на тръбата | 48 m² |
| Материал на тръбата | Етилен-пропиленов съполимер (EPC), шестоъгълна пчелна пита, φ30 mm |
| Дължина на тръбата | 1.0 m |
| Наклон на монтаж | 60 градуса (противоточен поток) |
| Хоризонтална скорост на потока (зона на разпределение) | 12,73 mm/s |
| Скорост на потока нагоре (зона на наклонена тръба) | 2,79 mm/s |
| Вътрешна скорост на потока в тръбата | 3,5 mm/s |
| Време на престой вътре в тръбите | 4.76 min |
| Височина на разпределителната зона | 1.53 m |
| Височина на зоната на наклонената тръба | 0.87 m |
| Височина на събирателната зона | 1.0 m |
| Обща височина на утаителния резервоар | 4.8 m |
Събирането на утайки използва големи гравитационни бункери с ъгъл на плъзгане, по-стръмен от конвенционалните малки бункери, осигурявайки цялостно отстраняване на утайки с минимално локално смущение на потока. Клапаните за изпускане на утайки саръчно-електрически тип бързо отваряне- практичен избор, който дава приоритет на надеждността и лекотата на поддръжка пред пълната автоматизация. По-малко устройства, по-ниски нива на отказ, по-ниска цена.
Резултати: 4 NTU по-ниски за 3 дни, 1,3 NTU след 3 години
72-часов пробен период: Незабавна разлика в производителността
Тридневно непрекъснато изпитване беше проведено от 15-17 октомври 2011 г., като входящият поток беше контролиран при750 m³/h. Инсталацията взе проби от сурова вода, отпадъчни води от немодифицирания традиционен тръбен утаител (паралелен влак) и отпадъчни води от подобрен тръбен утаител едновременно по време на изпитването.
Резултатите бяха недвусмислени. Подобрената мътност на отпадъчните води бешеповече от 4 NTU по-нискоотколкото традиционния дизайн във всички точки за вземане на проби. Разликата беше последователна и незабавна - без период на пробиване, без необходимост от настройка. Качеството на отпадъчните води отговаря на проектните очаквания от първия ден, като значително намалява натоварването на филтъра надолу по веригата.
Премахване на TOC: 6,08% подобрение спрямо традиционния дизайн
Мътността и органичната материя са тясно свързани в повърхностните води - същите частици, които разпръскват светлина, носят и адсорбирана естествена органична материя (NOM). По време на опита заводът измерва TOC в отпадъчния поток от двата процеса на утаяване. TOC на суровата вода беше стабилен при2,5–3,0 mg/L.
| Метрика | Традиционен тръбен заселник | Подобрен Tube Settler |
| Среден TOC на отпадъчните води | 2,03 мг/л | 1,85 мг/л |
| Средна степен на отстраняване на TOC | 33.59% | 39.67% |
| Подобрение спрямо традиционното | - | +6.08% |
6% подобрение в отстраняването на TOC може да изглежда скромно, но при обработката на питейната вода отстраняването на органични вещества в етапа на утаяване директно намалява потенциала за образуване на дезинфекционни странични продукти (DBP) надолу по веригата. Всеки милиграм TOC, отстранен преди хлориране, е милиграм, който няма да образува трихалометани (THM) или халооцетна киселина (HAA) в разпределителната система.
Тригодишна проверка: Числата се задържат
Модернизацията беше въведена в експлоатация на 15 април 2012 г. В продължение на три години непрекъсната работа централата редовно вземаше проби от мътността на утаената вода както от модернизираната линия, така и от немодифицираната паралелна линия. Данните разказват ясна история за устойчиво представяне:
| Дългосрочни оперативни данни (2012–2015 г.) | Традиционен тръбен заселник | Подобрен Tube Settler |
| 3-годишна средна мътност на отпадните води | 2.3 NTU | 1.3 NTU |
| Стабилност на отпадъчните води | Сезонна вариация, диапазон 2–5 NTU | Стабилен, постоянно под 2 NTU |
| Намаляване на натоварването на филтъра | Базово ниво | Значително - 1.0 NTU по-ниска мътност на утаената вода |
Средната стойност на утаената вода 1,3 NTU е числото, което има най-голямо значение. Чрез доставяне на вода при 1,3 NTU към филтрите вместо 2,3 NTU, подобреният утаител намали натоварването на твърди частици във филтъра с приблизително43%. Това означава по-дълга работа на филтъра между обратните промивки, по-малка консумация на вода за обратна промивка и - което е критично - готова вода, която може надеждно да отговаря на стандарта По-малко или равно на 1 NTU. Филтър, получаващ 2,3 NTU утаена вода, има много малък запас за постигане на 1 NTU готова вода. Филтър, получаващ 1,3 NTU утаена вода, има място за работа.
Какво означава това за вашето растение
Този случай от практиката показва, че неефективният наклонен тръбен утаител не трябва да бъде заменен. Проблемът рядко е в самите тръби - това се случва в разпределителната зона, преди водата да достигне до тях. Принципите на модернизиране са прехвърляеми:
1. Ако мътността на вашата утаена вода е непостоянна, първо проверете разпределението на потока.Неравномерният поток през тръбния сноп е най-честата причина за вариации в производителността на наклонените тръбни утаители. Потопен преливник на изхода за флокулация и перфорирана разпределителна стена с градуирано разстояние между отворите са евтини решения, които решават това при източника.
2. Ако третирате студена вода (<5°C), add a horizontal flow section.Студената вода произвежда слаби флокули, които не могат да оцелеят при турбуленцията на традиционния вход на тръбния утаител. Секцията на хоризонталния поток осигурява нискоенергийна преходна зона, където тези крехки флокули могат да се утаят, без да бъдат разкъсани.
3. Ако качеството на вашата сурова вода се променя сезонно, увеличете буфера на разпределителната зона.Способността на хоризонталната секция да поема ударни натоварвания не е приятна за наличие - това е разликата между стабилните отпадъчни води и сезонните оплаквания за качеството на водата. Разпределението на 1/3 дължина на резервоара, използвано в този проект, е добра отправна точка за проектиране.
4. Материалът на тръбата има значение при студен климат.EPC тръбите, избрани за този проект, поддържат гъвкавост при температури, при които твърдият PVC става чуплив. Ако вашата сурова вода падне под 5 градуса за продължителни периоди, обсъдете избора на материал за тръбата с вашия доставчик. Стандартните PVC и PP имат различни обвивки при ниска температура.
5. 6% подобрение в премахването на TOC струва повече, отколкото изглежда.При пречистването на питейната вода органичните вещества, отстранени преди дезинфекция, елиминират потенциала за образуване на DBP. Подобрението с 6,08% TOC на етапа на утаяване се превръща в измеримо по-ниско образуване на THM и HAA надолу по веригата - предимство за съответствие с нормативните изисквания, което се комбинира през целия живот на растението.
Модернизацията, описана тук, увеличи капацитета за пречистване с 33% (от 12 000 на 16 000 m³/ден) в рамките на същия отпечатък на резервоара, като същевременно подобри качеството на отпадъчните води. Тази комбинация -повече вода, по-добра вода, същата сграда- е това, което прави концепцията за коригиране на хоризонталния поток си струва да бъде оценена за всяка остаряла пречиствателна станция, изправена пред по-строги стандарти.
Независимо дали надграждате съществуващ наклонен тръбен утаител или проектирате нова инсталация, Juntai предоставя цялостни решения за тръбен утаител - PP, PVC и специални полимерни среди с диаметри на канала φ25/35/50/80 mm, опорни рамки и инженерно оразмеряване. Безплатна системна препоръка в рамките на 24 часа. 500+ инсталации в 40+ държави.
| Изпратете вашите спецификации по имейл | WhatsApp: +86 13600513715 | Онлайн форма за запитване |