Водна централа Kunshan Jinghe (600 000 m³/d): Как модернизация на утаител с наклонена плоча със страничен поток намалява мътността под 1,0 NTU — с нулева добавена енергия

НАЧАЛО › СЛУЧАИ › МОДЕРНИЗИРАНЕ НА НАКЛОНЕН ПЛОЧИЧЕН УТАЕЛНИК - ВОДНА СТАНЦИЯ KUNSHAN

Публикувана: 2025-05-28 • Категория:Случаи• Етикети:Tube Settler · Утаител с наклонена плоча · Модернизация на седиментацията · Питейна вода · Куншан

РАЗДЕЛ 1

Завод с 600 000 m³/ден с остарял процес и проблем с мътността

Водната централа Kunshan Jinghe не е малко съоръжение. С проектен капацитет от600,000 m³/dобслужвайки голям град в провинция Дзянсу, той претърпя усъвършенствана модернизация на обработката през 2006–2007 г., добавяйки озоно-биологичен активен въглен към своята конвенционална схема за обработка. Години наред заводът експлоатира решетка за флокулация → резервоар за утаяване с хоризонтален поток → резервоар за флотация → филтърен процес от V-тип – конфигурация, проектирана, когато източникът на сурова вода, езерото Kui, страда от сезонен цъфтеж на водорасли, което прави флотацията от съществено значение.

Тогава, през ноември 2011 г., всичко се промени. Проект за отклоняване на водата на река Яндзъ се появи онлайн, давайки на Куншан втори източник на сурова вода. Новата система с двоен източник "река + езеро" драматично подобри качеството на суровата вода. Нивата на водорасли спаднаха. И флотационният резервоар - някога критичен - се превърна в aотговорност за висока консумация на енергия. Преди преоборудването той вече беше изваден от експлоатация.

Но извеждането от експлоатация на флотационния резервоар създаде каскада от проблеми. Резервоарът за утаяване с хоризонтален поток беше дълъг само 76 метра (включително 22-метрова зона за събиране на терминала), което му придава относителнократко хидравлично време на задържане. Без полиращия ефект на флотацията, мътността на утаената вода се понесе до1,0–2,0 NTU, и операторите могат да видят визуално фини частици флокул, които се стичат към филтрите. Филтрите V-тип надолу по веригата поеха удара - по-кратки филтри, по-често обратно промиване, по-висока консумация на енергия и вода.

Заводът имаше нужда от модернизация. Но с резервоар за чиста вода, построен директно под басейните за утаяване и флотация, и структурата вече над 20 години, те не можеха просто да разрушат нещата и да започнат отначало. Всяка модификация трябваше да спазва съществуващата структура, да избягва добавянето на тегло и - което е критично - никога да не рискува да повреди покрива на резервоара за чиста вода.

РАЗДЕЛ 2

Кратко описание на дизайна: Модернизиране в рамките на 20-годишна структура

Инженерният екип постави три ясни ограничения:

1.Минимизиране на структурните щети на съществуващите резервоари - те са построени през 1990-те и началото на 2000-те години.

2.Пилотен етап на фаза II (50 000 m³/ден) - единичен влак за третиране - преди да се обмисли въвеждането на пълна инсталация.

3.Цел: мътност на отпадъчните води от утаителния резервоарстабилно под 1.0 NTU, с контролирани инвестиционни разходи.

Основната стратегия беше елегантно проста:преназначение на съществуващото пространство на флотационния резервоар като зона за вторично утаяване, компенсирайки недостатъчната дължина на резервоара с хоризонтален поток. Но две критични дизайнерски решения ще определят дали модернизацията е успешна или неуспешна.

РАЗДЕЛ 3

Две решения за създаване или разрушаване: събирателни корита и тип заселник

Решение 1Запазване или премахване на събирателните корита?

Резервоарът за утаяване с хоризонтален поток имаше пет събирателни корита в своя край - всеки с дължина 22 метра, стоманобетон с регулируеми преливни плочи от неръждаема стомана. Запазването им би спестило работата по разрушаването. Но моделът на възходящ поток, докато водата навлизаше в коритата, щеше да повдигне фини частици флокул, които едва се бяха утаили, подкопавайки целия процес на утаяване.

Решение: Премахнете коритата.Увеличението от 22 метра в ефективната дължина на утаяване далеч надвишава допълнителните разходи за разрушаване. Сега водата ще тече през разпределителните отвори в преградната стена с контролирана скорост по-малка или равна на 0,1 m/s, преминавайки плавно във вторичната зона на утаяване.

Решение 2Тръбни утаители или наклонени плочи със страничен поток?

Това беше основният технически избор. Както тръбните утаители, така и утаителите с наклонена плоча използват принципа на утаяване на плитка дълбочина - добавяне на множество успоредни утаителни повърхности за драстично увеличаване на ефективната площ на утаяване в рамките на същия обем на резервоара. Но посоката на потока прави всичко различно.

Тръбните утаители с възходящ поток имат четири нарушаващи сделката недостатъка в този сценарий:

▷Флокулите, достигащи до вторичната зона, вече бяха фини и трудни за утаяване дори при хоризонтален поток. При възходящ поток (утаяване срещу течение) водата, издигаща се срещу падащи частици, би ги отнесла нагоре, правейки разделянето непредвидимо.

▷Оригиналният флотационен резервоар беше висок само 3,3 m, с ефективна дълбочина под 3,0 m след надводния борд. Тръбните утаители се нуждаят от поне 4,5 m за правилно долно разпределение и горни чисти водни зони. Недостатъчната височина означава лошо разпределение - убиец №1 на производителността на заселниците.

▷Площта на резервоара от 400 m² направи изключително трудно равномерното разпределение и събиране в голямо тръбно утаително поле, особено при ограничения във височината.

▷Всяка нееднородност създава локални зони с високо хидравлично натоварване, където фините флокули излизат – напълно нарушавайки целта на вторичното утаяване.

Наклонените плочи със страничен поток решиха и четирите проблема:

✓Водата тече хоризонтално, частиците се утаяват надолу с напречен поток с минимална намеса. Далеч по-благоприятно за фин флок.

✓Хоризонталното разпределение по дължината на резервоара от 18,6 м осигурява достатъчно пространство за равномерен поток - без нарушение на височината.

✓Необходима е само 3–3,5 m дълбочина на резервоара – идеално за съществуващия 3,3 m флотационен резервоар.

Решение: Наклонени плочи със страничен поток.Това не беше близко решение - физическите ограничения на съществуващия резервоар направиха тръбните утаители нежизнеспособни, а наклонените плочи естественото решение.

Това е урок, който си струва да запомните:в проектите за реконструкция "най-добрата" технология на хартия е без значение. Единственото нещо, което има значение, е какво работи в рамките на ограниченията на вашата съществуваща структура.

РАЗДЕЛ 4

Окончателният дизайн: всяко число, което има значение

След сравнението на схемата, проектът за преоборудване за 50 000 m³/d фаза II обработка на влака се събра. Ето инженерните подробности - видът, който всъщност можете да използвате, ако планирате нещо подобно.

4.1Модификация на резервоара за утаяване с хоризонтален поток

4.2Зона на седиментация на наклонена плоча със страничен поток

РАЗДЕЛ 5

Строителство: Работа около 20-годишен резервоар за чиста вода

Строителството започна през декември 2023 г. и системата беше пусната в експлоатация до средата на януари 2024 г. – само шест седмици за модернизация на влак за лечение на живо. Три предизвикателства се откроиха:

Предизвикателство 1Пробиване през структурни стени

Както изходната преградна стена на утаителния резервоар, така и входната стена на флотационния резервоар се нуждаеха от разпределителни отвори. Но тези стени също са служили заоснови за опорните колони на покрива. Пробийте твърде много дупки или ги направете твърде големи и компрометирате структурната цялост. Направете ги твърде малки и ще получите струя вместо равномерно разпределение.

След консултация със строителни инженери решението беше16 кръгли отвора с диаметър 600 mm във всяка стена-достатъчно малко, за да запазят здравината, достатъчно големи, за да постигнат целевата скорост на разпространение от 0,1 m/s без срязване на флокулите. Понякога най-доброто инженерно решение е да знаете кога да не оптимизирате допълнително.

Предизвикателство 2Не чупете покрива (това е и пода)

Долната плоча на флотационния резервоарепокрива на резервоара за чиста вода. Всяка повреда би означавала изтичане в хранилището за пречистена вода отдолу – катастрофален режим на повреда за инсталация за питейна вода. Всяка дейност по разрушаване и строителство трябваше да се планира около това ограничение. Без изключения.

Предизвикателство 3Неутралност на теглото

Не можете да добавите товар към покрив, който не е проектиран за това. Модернизацията трябваше да бъде неутрална по отношение на теглото: всеки килограм ново инсталирано оборудване трябваше да бъде компенсиран с килограми премахнати. Инженерният екип отчете това щателно:

✓Премахнати са: флотационно оборудване, скимери, тръбопроводи, тухлени преградни стени

✓Добавено:ABS наклонени плочи(плътност, близка до водата - почти неутрална плаваемост при потапяне)

✓Добавено:Утайки от лек бетон(плътност, съответстваща на водата, избягване на мъртво натоварване)

Подходът за балансиране на теглото е критичен урок за всяко предприятие, което обмисля модернизиране на резервоара:изборът на материал не е само въпрос на химическа устойчивост и плътност на разходите, когато работите върху друга структура.

РАЗДЕЛ 6

Резултати: Мътност под 1,0 NTU-без добавяне на един ват

Модернизацията беше пусната в експлоатация през януари 2024 г. Оперативните данни за пет месеца (февруари – юни 2024 г.) потвърдиха, че дизайнът е постигнал целите си:

Ето частта, която е най-важна за ръководителите на заводи:цялото това подобрение беше постигнато без добавяне на каквато и да е форма на потребление на енергия.Седиментационната зона на наклонената плоча работи изцяло чрез гравитация. Сравнете това с флотационния резервоар, който той замени - работещи въздушни компресори, рециркулационни помпи и задвижвания на скимера 24/7. Модернизацията не само подобри качеството на водата; той елиминира основен елемент от линията OpEx.

Възникна един оперативен проблемтова си струва да се отбележи за всеки, който планира подобна модернизация. Преди модификацията, случайна химическа пяна или плаваща измет в края на резервоара за утаяване просто биха попаднали в събирателните корита и потекли към филтрите. След модернизация новите разпределителни отвори седят под повърхността на водата - изметта от повърхността не може да избяга и се натрупва в края на резервоара. Това не влияе на качеството на отпадъчните води, но е грозно. Понастоящем заводът го обработва с ръчно отстраняване и може да добави оборудване за повърхностно обезмасляване по-късно. Малък детайл, но такъв, който прави живота на операторите по-лесен или по-труден.

Фигура 1 Модернизирано оформление: Седиментационен резервоар с хоризонтален поток + зона за утаяване на наклонена плоча със страничен поток (Фаза II, 50 000 m³/d линия)

Фигура 2 Блокове с наклонена плоча вътре в преработения флотационен резервоар - 2 модули, ABS материал, 80 mm разстояние между плочите

РАЗДЕЛ 7

Какво ни учи този проект за модернизиране на седиментацията

Този проект не е еднократен. Заводите по целия свят са изправени пред една и съща ситуация: стар технологичен блок, който някога е служил за цел, сега консумира енергия и доставя пределна стойност, разположен върху ценен недвижим резервоар, който би могъл да направи повече. Модернизацията Kunshan предлага пет преносими урока:

1. Страничният поток бие възходящия поток за фини флокули.Когато вашите частици вече са малки и леки, не се борете с гравитацията, използвайте разделяне на напречен поток, където водата се движи хоризонтално, а частиците се утаяват вертикално с минимална намеса.

2. Еднородността на разпределението прави или нарушава производителността на заселника.Независимо дали избирате тръби или плочи, ако входното разпределение е неравномерно, ще получите локализирани зони с висока скорост, където частиците излизат. Екипът на Куншан беше обсебен от това - 16 внимателно оразмерени дупки, зони за стабилизиране на входа, стабилизиране на изхода - и се изплати.

3. Плътността на материала има значение при преоборудването на резервоара.ABS плочи с близка до водата плътност и леки бетонни наклони от утайки запазиха теглото на модернизацията неутрално. Това не е просто инженерна бележка под линия - това е разликата между осъществим проект и този, който вашият строителен инженер ще отхвърли.

4. Премахването на потреблението на енергия е толкова ценно, колкото и подобряването на отпадните води.Компресорите и помпите на флотационния резервоар бяха постоянно източване на OpEx. Утаителят с наклонена плоча работи на гравитация. За 20-годишен оставащ живот на инсталацията спестяванията на енергия сами по себе си вероятно надвишават разходите за преоборудване.

5. Няма универсален шаблон.Това, което проработи в Куншан - превръщането на флотационен резервоар в наклонен пластинчат утаител - може да не се отнася за вашия завод. Различна сурова вода, различна геометрия на резервоара, различни ограничения. Методологията (оценява, сравнява, пилотира, проверява) е универсална. Конкретното решение не е.

За инсталации, обмислящи подобна модернизация, подходът на наклонената плоча (ламела) предлага убедително предложение за стойност:добавете ефективна зона за утаяване без добавяне на отпечатък, подобрете качеството на отпадните води без добавяне на енергия и преназначете остарелите резервоари без големи строителни работи.С разстояние между плочите обикновено 50–80 mm за приложения с питейна вода и материали, вариращи от PP и PVC до ABS и неръждаема стомана, има конфигурация за почти всяка съществуваща геометрия на резервоара.