Намаляване на изхвърлянето на тръбния утаител: Как гравитационна тръба DN200 намалява отпадъците от почистване с 406 M³ и елиминира преливането на резервоара

На всеки два месеца заводът за пречистване на вода Фаза III в CNOOC Fudao изключва тръбен утаител за почистване. Операцията отнема 4 часа. Разрежда се1,500 m³от сместа вода-утайка в резервоара за събиране на утайки. Резервоарът никога не е бил проектиран за такъв удар. По времето, когато цикълът на почистване приключи, нивото на резервоара е опасно високо, онлайн утаителят не може да изхвърли нормално утайката и системата за обработка на утайката изгаря химикали и електричество, само за да поддържа темпото. Поправката не беше по-голям резервоар или по-голяма помпа - беше тръба, 4,3-метрова денивелация и гравитация.

1. ПРОБЛЕМЪТ: НАМАЛЯВАНЕ НА КАПАЦИТЕТА НА ВСЕКИ ДВА МЕСЕЦА

Фаза III пречиствателна станция работи с два независими пречиствателни влака, всеки от които използва противоточен тръбен утаител за утаяване. Обща система за третиране на утайки се справя с изхвърлянето на утайки от трите фази на инсталацията. Системата е изградена около два резервоара за събиране на утайки, всеки с ефективен обем от1,500 m³, за комбинирана сума от3,000 m³.

Първоначалният проект предполагаше управляем дневен приток: 1200 m³/d нормално изхвърляне на утайки от три тръбни утаителя плюс 300 m³/d филтрат от филтърната преса. Но по време на събитие за почистване реалността изглежда много различна. Както показва таблица 1, общият приток към резервоара за събиране на утайки нараства до3,329.3 m³/d- превишаване на проектната ефективна мощност на3029,3 m³/d на 300 m³/d.

Последствията се разрастват бързо: нивото на течността в събирателния резервоар се покачва почти до преливане, онлайн тръбният утаител губи нормалния си капацитет за изхвърляне на утайки, тъй като няма празен капацитет на резервоара, който да я приеме, и системата за третиране на утайки – проектирана за работа в стационарно състояние – трябва да работи продължително време. Още химикали. Повече електричество. Повече труд. Всичко това, защото чиста вода, която не се нуждаеше от обработка, беше изпратена в системата за утайки.

2. РАЗБИРАНЕ НА ЗОНИТЕ НА ТРЪБНИЯ ОТСТАИТЕЛ – И КЪДЕ СЕ НАМИРА БИСТРАТА ВОДА

Тръбният утаител е изграден на принципа на плитък резервоар: чрез подреждане на наклонени тръбни модули в зоната на утаяване, той умножава ефективната площ на утаяване, намалява хидравличния радиус и насърчава ламинарен поток - всичко това драстично подобрява разделянето на твърди частици в компактен отпечатък.

Функционално резервоарът е разделен на четири вертикални зони. За всяка фаза III на обработка (вътрешни размери: 8,8 m ширина × 22,0 m дължина × 7,9 m ефективна дълбочина), височините и обемите на зоната са:

Ето критичното наблюдение: зоната с чиста вода се запазва406,56 m³ - над 26% от общия обем на резервоара- и тази вода вече е обработена. Неговата мътност е под 10 mg/L. Проектната мътност на суровата вода на централата е 30 mg/L. И все пак по време на процедурата по изпразване и почистване целият този обем чиста вода се смесва с утайка и се изпраща в събирателния резервоар за повторно третиране. Чистата вода плащаше цената на мръсната вода.

3. СТАНДАРТНАТА ПРОЦЕДУРА ЗА ПОЧИСТВАНЕ – И ЗАЩО ТЯ ПРЕТОВАРВА СИСТЕМАТА

Тръбните утаители натрупват утайка вътре и върху тръбните модули по време на работа. Оставено без контрол, това натрупване пречи на потока през тръбите, влошава качеството на утаената вода и дори може да причини прекомерно налягане, водещо до срутване на тръбния модул. Периодичното изпразване и почистване не подлежи на договаряне.

Стандартната процедура следва четири стъпки: отворете долните дренажни клапани, намалете нивото на водата под зоната на тръбата, след това използвайте вода за гасене на пожар под налягане, за да промиете тръбните модули отгоре, докато натрупаната утайка се изхвърли. Спрете промиването, дръжте изпускателните вентили напълно отворени, за да изпразните водата и утайката от зоните за разпределение и натрупване, и затворете клапаните.

Проблемът е в товавсяка зона се оттича в резервоара за събиране на утайки. Зоната за чиста вода - 406 m³ пречистена вода - се смесва с натоварената с утайки вода от тръбните и акумулационните зони. Всичко се насочва към събирателния резервоар. По-голямата част от нея в крайна сметка се отделя и така или иначе се връща в резервоара за сурова вода - но само след като премине през сгъстителя, филтърната преса и два комплекта повдигащи помпи. Чистата вода преминава по дълъг и скъп път през системата за третиране на утайки без причина.

4. ПРОВЕРКА НА Осъществимостта: ТРИ ПРИЧИНИ ГРАВИТАЦИОННОТО ОТКЛЮЧВАНЕ РАБОТИ

Концепцията за модернизиране е ясна: вместо да изпращате 406 m³ от зоната за чиста вода в системата за утайки, насочете ги директно обратно към резервоара за сурова вода. За да работи това, трябва да бъдат изпълнени три условия:

Състояние 1 - Съвместимост с качеството на водата.Мътността на чистата вода е под 10 mg/L. Проектната мътност на суровата вода на централата е под 30 mg/L. Чистата вода евсъщност по-чиста от речната вода, влизаща в завода. Рециклирането му като сурова вода е напълно приемливо.

Състояние 2 - Гравитационна глава.Долната кота на зоната на чистите води е+5.8 m. Проектното максимално водно ниво на резервоара за сурова вода е+1.5 m. Това е а4,3 метра разлика във височината. Не е необходима помпа. Гравитацията върши работата.

Условие 3 - Избягване на разходи.При съществуващото устройство чистата вода се изпомпва два пъти (помпа за събирателен резервоар + помпа за връщащ резервоар), дозира се с PAM и се утаява в резервоар с радиален поток - всичко това преди да се върне в резервоара за сурова вода. Гравитационна тръба заобикаля всяка една от тези стъпки. Електричеството, химикалите и времето за работа на оборудването намаляват.

5. ТРЪБОПРОВОДНА СХЕМА: DN200, ДВА БАСЕЙНА, ПО ЕДНА ТРЪБА

Тръбният утаител се състои от източен басейн и западен басейн, споделящи обща преградна стена. За всеки е проектирана отделна линия за гравитационно отклоняване.

След изчисляване на съпротивлението на гравитационния поток въз основа на дължината на тръбопровода, фитингите, материала, денивелацията и необходимия дебит,DN200 мм тръба от въглеродна стоманае избран и за двата басейна. Диаметърът на тръбата е критичен: твърде малък и отклоняващият поток е твърде бавен, за да бъде практичен; твърде голям и отворът на стената на резервоара създава ненужен структурен риск.

Позицията на прием е също толкова важна. Твърде близо до зоната на тръбата и скоростта на всмукване може да извлече утайка от тръбите. Дизайнът поставя всмукванетовертикално на 0,2 m над дъното на чистата водна зона(0,2 m над горната част на зоната за утаяване на тръбата) - достатъчно близо, за да се оттича ефективно, достатъчно далеч, за да се избегне нарушаването на тръбите.

Всеки тръбопровод минава от точката си на прием през стената на утаителя до канала на решетката за прием на сурова вода на завода Фаза III. Тръбните опори осигуряват маршрута и aвентил за регулиране на потока плюс шибърса инсталирани в близост до канала на лентата. Шибърният вентил осигурява положително затваряне по време на нормална работа, предотвратявайки нежелан обратен поток. Вентилът за регулиране на потока регулира скоростта на отклоняване, за да се избегне изтегляне на утайка от тръбите или препълване на резервоара за сурова вода.

6. ИЗМЕРЕНИ РЕЗУЛТАТИ

След реконструкцията числата казаха чиста история. По време на събитията по почистване, изтичането на утайки от тръбния утаител спадна1529,3 m³/d до 1122,8 m³/d. Общият приток към резервоара за събиране на утайки намаля от3329,3 m³/d до 2922,8 m³/d- сега комфортно под проектната граница от 3 029,3 m³/d.

Рискът от преливане беше елиминиран. Онлайн тръбният утаител си възвърна нормалния капацитет за изхвърляне на утайки. И системата за обработка на утайки вече не трябваше да обработва 406 m³ вече чиста вода всеки цикъл на почистване.

Икономиката, макар и скромна, заслужава да се отбележи. Тръбният утаител се почиства шест пъти годишно, като всеки цикъл връща 406,5 m³ чиста вода директно в резервоара за сурова вода - общо годишно2,439 m³избегнат товар от отпадъчни води. Въз основа на потреблението на PAM прах от системата за третиране на утайки (~10 g/m³ при 25 RMB/kg) и електричеството, използвано от помпата за повдигане на събирателния резервоар (15 kW, 50 m³/h) и помпата на връщащия резервоар (22 kW, 150 m³/h) при промишлена норма от 0,9 RMB/kWh:

Директните спестявания от 1591 RMB/година са второстепенни спрямо оперативната полза: резервоар за събиране на утайки, който вече не рискува да прелее, система за третиране на утайки, която работи в рамките на проектната си обвивка, и процедура за почистване, която вече не нарушава останалата част от инсталацията.

КЛЮЧОВИ ИЗВОДИ

1.Ако зоната за чиста вода на вашия тръбен утаител съдържа пречистена вода, тя не трябва да се насочва през системата за третиране на утайки. Директното връщане към резервоара за сурова вода елиминира двойното боравене.

2.Денивелация от 4,3 м е повече от достатъчна за гравитачен поток. Преди да добавите помпи, проверете дали котите на резервоара вече ви дават това, от което се нуждаете.

3.Позицията на прием има значение. Поставянето на всмукателния отвор на 0,2 m над горната част на тръбната зона предотвратява извличането на утайката от тръбите от отклоняващия поток - достатъчно близо, за да се оттича, достатъчно далеч, за да се избегне смущението.

4.Оразмеряването на тръбата изисква изчисляване на съпротивлението на гравитационния поток - не е основно правило. DN200 беше подходящ за тази инсталация; диаметърът на тръбата на вашата инсталация зависи от вашата специфична денивелация, дължината на тръбата и необходимия дебит.

5.Шибър за положително затваряне плюс вентил за контрол на дебита за регулиране на скоростта е минималната конфигурация на вентила. Без двете рискувате или обратен поток по време на нормална работа, или засмукващи ефекти по време на отклоняване.