Saćasti cijevni taložnik za pročišćavanje riječne vode: 10-godišnja studija slučaja u Wuhan Petrochemicalu

Saćasti cijevni taložnik za pročišćavanje riječne vode: 10-godišnja studija slučaja u Wuhan Petrochemicalu

Kada je petrokemijska tvornica u Wuhanu prvi put iskoristila rijeku Yangtze kao svoj izvor sirove vode, suočili su se s ekstremnim sezonskim promjenama zamućenosti i zastrašujućim izazovom ispunjavanja standarda za pitku vodu bez namjenskog stupnja filtracije. Desetljeće kasnije, njihov integrirani sustav-flokulacije-sedimentacije pijeska pomoću polietilenskih saćastih taložnika s nagnutim cijevima dosljedno daje zamućenost efluenta ispod 5 NTU. Evo kako su to točno izveli - i što njihovi operativni podaci znače za vaš sljedeći projekt obrade vode.

IZAZOV SIROVE VODE

Petrokemijska tvornica Wuhan crpi sirovu vodu izravno iz rijeke Yangtze, gdje zamućenost dramatično varira između godišnjih doba. Ljetne poplavne vode nose izuzetno visoke količine suspendiranih krutih tvari, dok zimski tokovi padaju na relativno nisku mutnoću. Izvorni sustav tretmana dizajniran je kaointegrirani proces uklanjanja pijeska, flokulacije i sedimentacije, ciljajući na zamućenost otpadne vode od 20 NTU za industrijsku upotrebu. Izgrađene su dvije paralelne jedinice za obradu, svaka dimenzija 30,0 m x 9,8 m s projektiranim kapacitetom od 2000 kubnih metara na sat. Jedna je jedinica u početku bila opremljena drvenim kosim pločama, a druga papirnatim cijevima saća. Kritično, sustavnije uključivao nizvodni korak filtracije- samo nagnuti cijevni taložnik bio je odgovoran za isporuku konačne kvalitete efluenta.

PARAMETRI PROJEKTIRANJA SUSTAVA

Razumijevanje inženjeringa iza ovog integriranog spremnika otkriva zašto radi tako pouzdano. Proces slijedi pažljivo određen redoslijed:Raw Water --> Coagulant Dosing --> Grit Chamber --> Flocculation --> Sedimentation --> Clear Water Tank --> Pressurization -->Distribucijska mreža. Svaki stupanj je dimenzioniran kako bi optimizirao određeni mehanizam obrade, a projektirane vrijednosti odabrane su na temelju opsežnog pilot testiranja s vodom rijeke Yangtze.

Dizajn grit komore

Komora za pijesak mjeri 12,0 m duljine i 3,0 m širine, s efektivnom dubinom od 1,5 m. Pri projektiranom protoku od 2000 m³/h, ovo daje brzinu protoka od0.15 m/si vrijeme zadržavanja od približno2 minute. Ova lagana vodoravna brzina omogućuje grubom pijesku i teškim česticama pijeska da se talože dok nose lakše suspendirane krutine naprijed u fazu flokulacije. Rana radna opažanja pokazala su da su se ovdje zapravo počele stvarati flokule, što se kasnije pokazalo značajnim kada su mehaničke miješalice procijenjene za uklanjanje.

Dvo{0}}sustav flokulacije

Proces flokulacije koristi dva različita mehanizma u nizu. Prvo, apadle floculator(11,5 m x 4,0 m x 3,0 m dubine) s četiri mehanička stupnja miješanja osigurava brzo početno miješanje s vremenom zadržavanja od 4- minute. To je izvorno bilo namijenjeno za stvaranje mikro-flokula visokoenergetskim miješanjem. Voda tada prelazi u abaffled flokulacijski kanal- serpentinasta staza duga 82-metra s ulaznom širinom od 0,6 m koja se postupno širi do izlazne širine od 0,8 m. Na dubini od 3,0 m vode, ulazna brzina od 0,5 m/s progresivno se smanjuje na 0,3 m/s na izlazu, dopuštajući flokulama da rastu blagim hidrauličkim smicanjem tijekom približno13 minutavremena kontakta.

SPECIFIKACIJE SPREMNIKA ZA TALOŽENJE I NAKOSOG CIJEVNOG TALOŽNIKA

Sedimentacijski bazen radi u uzlaznom-načinu toka s površinom od 196 m²(20,0 mx 9,8 m). Izvorne drvene nagnute ploče mjerile su duljinu od 1200 mm s okomitom visinom od 850 mm, postavljene pod nagibom od 60 stupnjeva s razmakom između ploča od 40 mm. Papirnate cijevi saća imale su ašesterokutni poprečni-presjek s upisanom kružnicom promjera 50 mm, duljina cijevi od 800 mm, debljina stjenke od 0,4 mm i isti kut nagiba od 60 stupnjeva, što daje okomitu visinu od 700 mm. Kraft papir je impregniran fenolnom smolom za strukturni integritet.

Pod ovim projektnim uvjetima, brzina strujanja prema gore kroz taložnik je2,5 mm/s, s ukupnim vremenom zadržavanja spremnika od30 minutai vrijeme boravka unutar snopa cijevi od samo7 minuta. Ova izuzetno mala dubina taloženja - samo 40-50 mm između nagnutih površina - ključ je učinkovitosti taloženja. Prema principu sedimentacije na maloj{6}}dubini, udaljenost taloženja smanjuje se od pune dubine spremnika do razmaka između ploča, dramatično skraćujući vrijeme hvatanja čestica uz održavanje iste brzine prelijevanja.

NADOGRADNJA MEDIJA: SA PAPIRNATOG SAĆA NA PE PLASTIKU

I drvene nagnute ploče i papirnate saćaste cijevi dale su zadovoljavajuću učinkovitost tretmana tijekom početnog operativnog razdoblja (nakon 1980.), pri čemu su papirnate saćaste cijevi pokazivale blagi rub. Međutim, terensko iskustvo razotkrilo je kritična materijalna ograničenja koja su dovela do odluke o nadogradnji:

Drvene pločebili su teški za proizvodnju u skladu s dosljednim tolerancijama i imali su kratak radni vijek zbog upornog mokro-suhog ciklusa koji uzrokuje savijanje i biološku degradaciju.Papirnate saćaste cijevipatili su od ograničene trajnosti i, što je još kritičnije, impregnacija fenolnom smolom učinila ih jeneprikladan za primjenu u pitkoj vodizbog mogućeg ispiranja organskih spojeva u pročišćenu vodu. O tome se nije-moglo pregovarati nakon što se tvornica obvezala na ispunjavanje standarda za pitku vodu.

Godine 1984. svi su mediji za taloženje zamijenjeni sapolietilenske (PE) plastične saćaste cijevi. Novi moduli imaju istu šesterokutnu geometriju i nagib od 60 stupnjeva, ali imaju veći promjer upisanog kruga od 60 mm, duljinu cijevi od 800 mm i debljinu stijenke od 0,5 mm. PE saćaste cijevi nude nekoliko odlučujućih prednosti:

Prvo, materijal jecertificirano ne{0}}otrovno i odobreno za kontakt s pitkom vodom, eliminirajući problem kontaminacije koji je mučio cijevi od fenolne smole. Drugo, PE se odupire i biološkoj razgradnji i kemijskom napadu, što značinema ciklusa zamjenei dramatično niže troškove životnog ciklusa. Treće, glatka, hidrofobna PE površina pokazujeniska adhezija mulja, tako da nakupljene krute tvari klize pod vlastitom težinom umjesto da se nakupljaju i sužavaju kanale protoka. Ovak-ponašanje samočišćenja održava dosljedan hidraulički kapacitet između intervala održavanja. Četvrto, geometrija šesterokutne cijevi osigurava aveći mokri perimetarod ravnih ploča jednakog razmaka, proizvodeći manji hidraulički radijus i posljedično niže Reynoldsove brojeve - što znači stabilnije uvjete laminarnog protoka koji poboljšavaju učinkovitost taloženja. Jedno operativno pitanje koje se pojavilo bilo jeuzgon modula PE cijevikada je potopljen; to je riješeno ugradnjom sidrišta za sprječavanje plutanja.

POBOLJŠANJE SUSTAVA ISPUŠTANJA MULJA

Izvorni sustav za ispuštanje mulja oslanjao se naleptir ventili s ručnim zaklopkama, što se pokazalo kao jedna od najupornijih operativnih glavobolja tvornice. Ovi ventili su zahtijevali veliki intenzitet rada operatera, patili su od lošeg brtvljenja što je rezultiralo curenjem vode od približno10 m³/h po ventilu, doživio je česte lomove klipnjača i općenito loše uklanja mulj. U kontinuiranoj operaciji obrade vode 24 sata dnevno, 7 dana u tjednu, nepouzdano ispuštanje mulja izravno se pretvara u pogoršanje kvalitete efluenta jer se akumulirani mulj počinje raspadati, oslobađati plinove i ponovno -suspendirati u vodenom stupcu.

U lipnju 1988. ručni ventili zamijenjeni su spneumatski zasunipreko svih mjesta pražnjenja. Pneumatski sustav u potpunosti je eliminirao curenje vode pružajući pozitivnu silu brtvljenja, pojednostavio rad na jednu radnju upravljanja i dramatično poboljšao učinkovitost ispuštanja mulja omogućavajući brzu evakuaciju velikog-volumena prije nego što se mulj sabije. Uključene dodatne izmjenepovećanje visine lijevka za mulj s 800 mm na 1200 mmkako bi se osigurao veći volumen skladišta i ugradnja dvaju dodatnih ispusnih ventila na perforiranu cijev za skupljanje mulja za ravnomjerniju evakuaciju lijevka. Ove su promjene produžile radni ciklus između čišćenja potpunog spremnika s tjedana na približnotri mjeseca.

OPTIMIZACIJA KEMIJSKOG DOZIRANJA

Sustav doziranja koagulansa prošao je kroz četiri međusobno povezana poboljšanja koja su zajedno transformirala ekonomičnost i pouzdanost liječenja. Prvo,koncentracija otopine koagulansa je standardizirana na približno 5%(pad u odnosu na raniji raspon od 5-10%). Ova niža, dosljedna koncentracija osigurala je da cijevi za doziranje ostanu potpuno natopljene pri svim brzinama protoka, sprječavajući blokiranje zraka koje je povremeno prekidalo dovod koagulanta. Drugo, nakon opsežnog usporednog testiranja, biljkaprešao sa sirovog aluminijevog sulfata na osnovni aluminijev klorid (PAC). Izvorni aluminijev sulfat zahtijevao je visoke doze, davao je nedosljedne rezultate pod različitim uvjetima sirove vode, a tijekom ljetnih razdoblja visoke-zamućenosti operateri su posegnuli za željeznim kloridom - koji je, iako učinkovit, bio toliko korozivan da je oštetio cijevi i opremu. PAC se pokazao superiornim u svim godišnjim dobima: zahtjevi za nižim dozama, smanjeni troškovi potrošnje, stabilna kvaliteta otpadnih voda i osjetno bolja boja tretirane vode.

Treće, svi cjevovodi za doziranje su bilizamijenjen plastičnim cijevima, uklanjajući probleme -korozije miješanih materijala koji su mučili izvornu instalaciju cijevi od plastike, lijevanog željeza i čelika. Četvrto, i možda najpronicljivije,mehaničke miješalice s četiri{0}} stupnja potpuno su uklonjene iz spremnika za flokulaciju. Operateri su primijetili da se flokule koje su već nastale u komori za pijesak razbijaju pomoću mehaničkih-mješalica s velikim smicanjem, poništavajući samu koagulaciju koju su trebale poticati. Nakon uklanjanja mješalica, flokule su progresivno i stabilno rasle u kanalu za flokulaciju samo zahvaljujući nježnom hidrauličkom smicanju, značajno poboljšavajući učinkovitost koagulacije uz istovremeno smanjenje potrošnje energije.

REZULTATI LIJEČENJA: PODACI O RADU

Nakon implementacije kompletnog paketa poboljšanja, sustav za obradu postigao je rezultate koji su premašili njegovu izvornu specifikaciju industrijskog-razreda dizajna. Pri projektiranom protoku od 2000 m³/h, zamućenost otpadne vode je ostalastalno ispod 5 NTU od 1984, zadovoljava kineski nacionalni standard za pitku vodu (GB 5749-85). Kada se gura u uvjetima preopterećenja od 3000 m³/h (50% iznad dizajna), sustav i dalje održava zamućenost efluenta ispod 15 NTU. Zamućenost sirove vode varira sezonski, ali zamućenost pročišćene vode bez obzira na to ostaje unutar raspona vode za piće.

Analiza kvalitete vode potvrđuje sposobnost sustava za proizvodnju pitke vode iz površinske vode:

Ekonomske prednosti koagulantne sklopke su jednako zapanjujuće. U--usporedbi tijekom lipnja 1988., s proizvodnjom vode od približno 170 000 tona mjesečno, doza PAC-a bila je samo11,4 mg/Lu usporedbi s25,6 mg/Lza aluminijev sulfat - a55,5% smanjenje potrošnje kemikalija. Mjesečna potrošnja koagulanta pala je sa 4,5 tona na 2,1 tonu:

Napomena: Mjesečna proizvodnja vode bila je oko 170.000 tona. Potrošnja energije također se značajno smanjila nakon uklanjanja mehaničkih miješalica, iako točne brojke nisu kvantificirane u objavljenoj studiji slučaja.

PREOSTALI IZAZOVI & PLANIRANE NADOGRADNJE

Tim tvornice u Wuhanu identificirao je tri područja za daljnja poboljšanja koja su jednako relevantna za svakoga tko danas koristi kosi cijevni taložnik. Prvi,ručno praćenje zamućenostistvorio kašnjenje odgovora između otkrivanja promjena kvalitete vode i prilagođavanja doziranja koagulansa. Rješenje koje se razmatralo bio je sustav za automatsku kontrolu doziranja koji koristi mrežne mjerače zamućenosti za pružanje povratnih-vremenskih povratnih informacija za podešavanje brzine punjenja koagulanta. Ovo predstavlja logičan sljedeći korak za svako postrojenje koje je već optimiziralo svoje mehaničke i kemijske podsustave.

Drugi,rast algi na izloženim površinama cijevi saćaprogresivno smanjio efektivnu površinu-presjeka kanala protoka. Prodiranje sunčeve svjetlosti u taložni bazen pospješilo je kolonizaciju biofilma i algi, što ne samo da je ograničilo protok, već je na kraju i potpuno začepilo cijevi. Predloženo rješenje bilo je prethodno kloriranje sirove vode uzvodno od taložnika kako bi se kontrolirao biološki rast prije nego što se on uspostavi na površinama cijevi. Treće, unatoč poboljšanjima u ispuštanju mulja,lijevci su još nakupljali zbijeni muljkoji se nisu mogli ukloniti tijekom normalnih ciklusa pražnjenja, što je zahtijevalo potpuno zatvaranje spremnika i ručno čišćenje svaka tri mjeseca. Inženjerski odgovor bio je ugradnja unutarnjih mlaznica za raspršivanje koje bi koristile vodu pod pritiskom za ispiranje tijekom ciklusa ispuštanja mulja, eliminirajući potrebu za povremenim isključivanjem.

KLJUČNE LEKCIJE ZA DIZAJN KOSIH CIJEVNIH STALOŽNIKA

Desetljeće operativnih podataka iz Wuhana svodi se na četiri načela koja bi trebala voditi svaki projekt nagnutih cijevnih taložnika:

1. Radovi integriranog projektiranja.Koncept grit{0}}flokulacije-sedimentacije一体化 (integrirani) spremnik, ako je pravilno dimenzioniran, može pouzdano proizvesti kvalitetu pitke vode iz površinske vode bez nizvodnog koraka filtracije. Ključ je u ispravnom postavljanju hidrauličkih parametara svakog stupnja: brzina protoka u komori za pijesak (0,15 m/s), vrijeme zadržavanja u flokulaciji (ukupno 17 minuta) i uzlazna brzina protoka u taložniku (2,5 mm/s). Odstupanje od ovih vrijednosti ugrožava cijeli lanac liječenja.

2. Odabir materijala ima kaskadne posljedice.PE plastične saćaste cijevi nude najbolju kombinaciju učinka tretmana, trajnosti, sigurnosti pitke vode i jednostavnosti održavanja u usporedbi s drvenim pločama ili smolom-papirnatim cijevima. Veći mokri perimetar, samo-površina za čišćenje i neograničen radni vijek višestruko opravdavaju početnu investiciju kroz smanjeno održavanje i dosljednu učinkovitost tretmana.

3. Pouzdanost ispuštanja mulja određuje konzistenciju efluenta.Pouzdan,-sustav za-upravljanje lak za ispuštanje mulja nije neobavezan - to je najvažniji mehanički podsustav za održavanje dosljednih performansi taloženja. Ručni ventili izazivaju umor operatera i nedosljedno uklanjanje mulja, što izravno dovodi do promjenjive kvalitete otpadnih voda. Pneumatsko ili automatizirano pražnjenje trebalo bi se smatrati standardnim, a ne opcijskim, za bilo koji taložnik-koje radi.

4. Optimizacija koagulanta donosi najbrži povrat.Prelazak s aluminijeva sulfata na PAC proizveo je 55% smanjenje troškova kemikalija kao samo trenutnu korist. Nizvodni učinci - manja proizvodnja mulja, bolja boja vode, dosljednija izvedba kroz sezonske varijacije zamućenosti - višestruko povećavaju ekonomski povrat. Uparivanje PAC-a s pravilno projektiranom infrastrukturom za doziranje (plastične cijevi, stalna koncentracija, cijevi punog-protoka) osigurava da se te prednosti kontinuirano ostvaruju.

NAŠA RJEŠENJA NAKOSIH CIJEVNIH STALOŽNIKA SAĆA

Oslanjajući se na desetljeća inženjerskog iskustva u pročišćavanju vode, pružamo kompletan asortiman proizvoda i usluga za taložnike sa saćastim cijevima prilagođenim vašoj kvaliteti sirove vode i ciljevima obrade:

NašePE i PVC mediji sa šesterokutnom saćastom cijevidostupni su u promjerima ćelija od 25 mm, 35 mm, 50 mm, 60 mm i 80 mm, što vam omogućuje odabir optimalne površine taloženja i hidrauličkog opterećenja za vaš specifični raspon zamućenosti sirove vode. Za primjene obrade površinske vode usmjerene na kvalitetu pitke vode, raspon promjera od 50-60 mm (odgovara specifikaciji Wuhan) pruža najbolju ravnotežu učinkovitosti taloženja i otpornosti na začepljenje.

Mi opskrbljujemodizajn i izrada integriranog naseljaza obradu površinskih voda, bistrenje industrijskih otpadnih voda i kondicioniranje tehnološke vode. Našekompletni sustavi za prikupljanje i ispuštanje muljauključuju pneumatske zasune i automatske regulatore pražnjenja koji eliminiraju probleme s ručnim ventilima dokumentirane u Wuhanu. Za postojeće pogone nudimousluge retrofita i nadogradnjepokrivajući zamjenu medija, modernizaciju sustava mulja, podršku pri odabiru koagulanta, optimizaciju sustava doziranja i rješavanje problema u radu.

Referenca: Tang TQ Honeycomb nagnuti cijevni taložnik za pročišćavanje riječne vode [J]. Rafiniranje nafte, 1989(4): 1-6.