Kako smanjiti zamućenost taložnika u nagnutoj cijevi: 4 nadogradnje hardvera + 6 Operativne metode iz postrojenja od 40 000 m³/d

Kada je novi kineski standard za pitku vodu GB5749-2006 stupio na snagu, granica zamućenosti na potrošačevoj slavini pala je s3 NTU do 1 NTU. Za vodovod izgrađen 1980-ih s kosim cijevnim taložnicima, to je značilo da je istaložena voda - koja dovodi filtre - morala postati znatno čišća. Budući da zamućenost istaložene vode pokreće zamućenost filtrirane vode, a zamućenost filtrirane vode je u biti gotova zamućenost vode. Postrojenje od 40.000 m³/d u Huizhou prihvatilo je izazov. Ovaj članak pokriva točno ono što su promijenili - nadogradnju hardvera i šest operativnih metoda koje su zajedno dovele zamućenost istaložene vode do mjesta gdje novi standard zahtijeva.

ZAŠTO JE ZAMUĆENOST STALOŽENE VODE KONTROLNA TOČKA

U konvencionalnom postrojenju za pročišćavanje vode, smanjenje zamućenosti događa se u tri uzastopna stupnja: spremnik za taloženje uklanja80–90%suspendiranih čvrstih tvari i koloida; filteri poliraju ono što ostane; a gotova voda dospijeva u distribucijski sustav. Odnos između stupnjeva nije neovisan - on je kaskadan:

Zamućenost istaložene vode ↑ → Zamućenost filtrirane vode ↑ → Zamućenost gotove vode ↑

Ako je mutnoća istaložene vode velika, filtri moraju raditi više. Ako dođe do skokova, filtri zahtijevaju prisilno ispiranje kako bi ostali usklađeni. A uz ograničenje od 1 NTU novog standarda na slavini - plus stvarnost da korozija cijevi i kontaminacija sekundarne opskrbe dodaju zamućenost u distribucijskom sustavu -konačna voda koja napušta postrojenje mora biti znatno ispod 1 NTU. To izravno stavlja teret na fazu sedimentacije. Ne možete filtrirati svoj put iz lošeg naseljavanja.

Ovo nije samo pitanje usklađenosti. Smanjenje zamućenosti također smanjuje broj mikroorganizama, smanjuje koncentraciju hlapljivih i polu-hlapljivih organskih spojeva (i njihovu mutagenu aktivnost) i primarni je mehanizam uklanjanjaCryptosporidium i Giardia- protozojskih patogena koje sama dezinfekcija klorom ne može pouzdano inaktivirati.

I. BILJKA - I ZAŠTO KOSIM CIJEVIMA TREBA POMOĆ

Vodovod Qiaodong tvrtke Huizhou General Water Supply Company projektiran je sredinom 1980-ih s kapacitetom od40.000 m³/d po fazi. Proces je konvencionalan, ali solidan: koagulacija → nagnuti cijevni taložnik → brzi gravitacijski filter → dezinfekcija. Kvaliteta sirove vode tijekom razdoblja istraživanja (siječanj 2005. – travanj 2007.) bila je u prosjeku:

Nagnuti cijevni taložnici, iako su učinkoviti u multiplikaciji površine i stabilizaciji laminarnog protoka, imaju inherentno strukturno ograničenje:kratko vrijeme zadržavanja i smanjena udaljenost taloženja čine ih manje stabilnima od uobičajenih spremnika kada se promijeni kvaliteta sirove vode ili brzina protoka. Visina distribucijske zone je 1,8 m, zona čiste vode 1,1 m, ukupno vrijeme zadržavanja 33 minute, a vrijeme zadržavanja cijevi samo 7 minuta. Kada se protok poveća ili zamućenost sirove vode naraste, postoji vrlo malo hidrauličkog međuspremnika. Tvornica je trebala i hardversku nadogradnju i radnu disciplinu kako bi ispunila novi standard zamućenosti.

II. ČETIRI NADOGRADNJE HARDVERA

1. Pred-kloriranje sirove vode

Klor je dodan u sirovu vodu prije koagulacije. Ovo ima dvije funkcije: oksidaciju organskih zagađivača (razbijanje struktura koje bi inače bile otporne na koagulaciju) idestabilizacija koloida- klor skida organsku prevlaku s površina koloidnih čestica, smanjujući negativni naboj i električno odbijanje dvostrukog-sloja koji drži čestice raspršene. Rezultat je da se čestice lakše sudaraju i aglomeriraju kada se doda koagulant. Pre-kloriranje djeluje kao ugrađena-koagulantna pomoć.

2. In-linijski mikser za brz, ujednačen kemijski kontakt

Miješanje je temelj flokulacije - ako se koagulant i sirova voda ne pomiješaju ravnomjerno u sekundi, nikakvo vrijeme flokulacije to neće nadoknaditi. Postrojenje je instaliralo anu-linijski mikser: redukcijska cijev unutar cjevovoda sirove vode koja stvara oštru promjenu brzine i lokalni negativni tlak. Gubitak glave je oko 0,3 m. Pod projektiranim protokom, vrijeme miješanja je10–20 sekundi, a turbulencija koja se stvara unutar miješalice osigurava kontakt koagulanta sa svakim elementom volumena sirove vode. Mješalica je manje pouzdano mehaničko miješanje zamijenila pasivnim hidrauličkim uređajem koji nema pokretnih dijelova.

3. Mrežni spremnik za flokulaciju - 27 slojeva kontroliranog rasipanja energije

Postojeći perforirani spremnik za vrtložnu flokulaciju pretvoren je u agrid flokulacijski spremnikugradnjom 27 slojeva rešetki. Kako voda teče kroz svaki sloj rešetke, ona se sukcesivno skuplja i širi - stvarajući kontrolirane gradijente brzine koji dovode čestice u kontakt, sudar i aglomeraciju. Rezultat su flokule koje suvelik, gust i{0}}otporan na smicanjedo trenutka kada stignu do ulaza u taložnik cijevi. DN100 perforirana cijev za mulj (duga 3,6 m, rupe od 30 mm u križnom uzorku) dodana je na dno, s vodom pod visokim-tlakom spojenom na izlaz za povratno ispiranje kada se rupe začepe. Tampon zona koristi fiksni sifon za ispuštanje mulja, kojim upravlja elektromagnetski ventil iz središnje kontrolne sobe.

4. Prsta-sabirna korita za ravnomjerno povlačenje otpadnih voda

Ne-ujednačeno prikupljanje iz zone čiste vode stvara kratki-krug - neka voda provodi manje vremena u cijevima nego što je predviđeno dizajnom i nosi nenataložene pahuljice u efluent. Tvornica je zamijenila izvorne četvrtaste rupe za prikupljanjedeset korita tipa prst-od nehrđajućeg čelikaravnomjerno raspoređeni po zoni čiste vode. Središnja visina svih rupa za prikupljanje postavljena je na istu horizontalnu ravninu. Ova jedina promjena smanjila je i razliku u zamućenosti između prednje i stražnje strane sabirne zone i jaz između ukupne zamućenosti bistre-vode i zamućenosti unutar pojedinačnih korita.

III. ŠEST OPERATIVNIH METODA KOJE ZAKLJUČAVAJU NISU ZAMUĆENOST

Nakon nadogradnje hardvera i dalje su se pojavljivali povremeni problemi: sitne čestice flokula u efluentu, nestabilna zamućenost taložene vode i flokulacije koje se dižu na udaljenom kraju spremnika. To je uzrokovalo veliko opterećenje filtra i prisilno povratno ispiranje. Za njihovo otklanjanje sistematizirano je šest operativnih metoda.

Metoda 1 - Pokrenite linijski-mikser pri projektiranom opterećenju

Linijska-mješalica koristi brzinu protoka - ne mehaničku energiju - za stvaranje turbulencije miješanja. Gubitak glave ovisi okvadrat brzine protoka. Pri predviđenom protoku, miješanje je intenzivno i potpuno. Pri niskom protoku, gubitak tlaka naglo opada i učinkovitost miješanja pada. Kada postrojenje mora smanjiti izlaz, umjesto prigušenja jedne miješalice koja radi pri djelomičnom opterećenju, strategija je pokrenuti manje ciklusa obrade pri punom opterećenju. Mješalica bi trebala ostati u svom dizajnu kad god je to moguće.

Metoda 2 - SCD-kontrolirano doziranje koagulansa

Tvornica je izvorno ručno kontrolirala dozu koagulanta - operateri su dodali kemikalije na temelju iskustva i prilagodili nakon što su vidjeli rezultate. Ali postrojenje za pročišćavanje vode je kontinuirano i dinamično; dok operater vidi učinak promjene doze, voda koja je primila pogrešnu dozu već je prošla kroz taložnik i stigla do filtera.

Biljka usvojenaSCD (Detektor struje struje)kontrolirati. SCD je mrežni instrument koji izravno mjeri učinak dodavanja koagulansa - ne brzinu protoka ili zamućenost, već stvarnu struju koja odražava neutralizaciju koloidnog naboja. Uspoređuje otkrivenu vrijednost sa zadanom točkom i, putem matematičkog modela, automatski podešava pumpu za doziranje. Petlja je zatvorena: izmjeri → usporedi → prilagodi → izmjeri.Doza koagulanta prati promjene sirove vode u stvarnom vremenu, ne u 30-60 minuta koliko je potrebno ljudskom operateru da primijeti i reagira.

Metoda 3 - Mala ulazna brzina u taložnik

Nakon flokulacije voda ulazi u tampon zonu na0.096 m/s, zatim sporije prolazi kroz perforirani zid u zonu distribucije. Svrha ovog postupnog smanjenja brzine je očuvanje cjelovitosti pahuljica. Flokule koje su preživjele spremnik za flokulaciju još uvijek se mogu razdvojiti naglim gradijentom brzine na ulazu taložnika. Održavanje niske ulazne brzine - i osiguravanje da perforirana stijenka ravnomjerno raspoređuje protok duž širine spremnika - sprječava lomljenje pahuljica u zadnjem mogućem trenutku prije taloženja.

Metoda 4 - Pravovremeno ispuštanje mulja, uključujući mrtve zone

Nagnuti cijevni taložnici imaju svojstvene mrtve zone ispuštanja mulja - mulj se nakuplja više na udaljenoj strani od ispusne cijevi nego na bližoj strani. Monitoring je to potvrdiozamućenost čiste vode niža je na strani u blizini usmjerne cijevi. Kada se mulj nakuplja u zoni akumulacije, uzlazni tok može pročistiti mulj s dna i podići flokule natrag u suspenziju. Kada se mulj nakuplja unutar cijevi, smanjeni presjek protoka-povećava lokalnu brzinu, a brži protok podiže flokule koje su se taložile ili su se već taložile. Oba mehanizma povećavaju zamućenost otpadne vode.

Rješenje je dvojako:redovito ispuštanje mulja iz akumulacijske zone i periodično čišćenje površina cijevi. Mulj u spremniku za flokulaciju i tampon zoni također se mora ukloniti - ove naslage unose kontinuiranu opskrbu ostarjelim, slomljenim fragmentima flokula u taložnik.

Metoda 5 - Produžite zadržavanje sifonskog sakupljača mulja na krajevima spremnika

Postrojenje koristi automatski kontrolirani mehanički sakupljač mulja -tipa sifona. Tijekom rada, kolektor jenamjerno usporen na oba krajanjegovog putovanja, a vrijeme zadržavanja na krajevima je produljeno kako bi se osiguralo temeljito uklanjanje mulja iz zona gdje je nakupljanje najgore. Kada je ulazna mutnoća visoka, ventil za ispuhivanje spremnika otvara se istovremeno s mehaničkim skupljanjem mulja kako bi se ispustila muljna voda s dna. U ključnim zonama predviđena je ugradnja potopnih pumpi za pomoćno ispuštanje mulja.

Metoda 6 - Ojačajte operativnu disciplinu i-koordinaciju na razini sustava

Ovo postrojenje djeluje kao regulator protoka i tlaka za cijeli gradski vodoopskrbni sustav, dijeleći pumpe za dovod sirove vode i cjevovode s drugim postrojenjima. Kada se usisna crpna stanica prebacuje između velikih i malih crpki, ili kada druga postrojenja otvore ili zatvore usisne ventile, protok i tlak koji dopiru do ovog postrojenja naglo se mijenjaju. Hidraulički uvjeti u sirovoj vodi se mijenjaju. Doza koagulansa - čak i sa SCD kontrolom - ima kašnjenje odgovora. Sa samo 33 minute ukupnog vremena zadržavanja u taložniku, iznenadna promjena protoka može potisnuti nenataloženu vodu do filtera prije nego što se sustav za doziranje prilagodi.

Protumjera jekoordinacija-na razini sustava. Središnji dispečeri, svjesni posebne osjetljivosti ovog postrojenja, koordiniraju izmjene crpki i rad ventila u više postrojenja i usisne stanice kako biminimiziraju veličinu i učestalost fluktuacija protoka i tlaka. Na podu postrojenja, strukturirani patrolni sustav osigurava da operateri redovito promatraju formiranje flokula prije i iza perforirane stijenke i nakupljanje mulja u zoni taloženja. Obuka - mentorstva, na--razvoju vještina na poslu - gradi sposobnost prosuđivanja uvjeta u stvarnom-vremenu i intervencije prije nego što malo odstupanje postane zamućenje.

KONTROLIRANE VARIJABLE - SAŽETAK

OSNOVNI UVID

Kratko vrijeme zadržavanja nagnutog cijevnog taložnika - 33 minuta ukupno, 7 minuta u cijevima - njegova je prednost (kompaktnost, niska-cijena) i njegova ranjivost (uski hidraulički međuspremnik). Kada je sve uzvodno optimizirano - kada je miješanje intenzivno i brzo, kada doza koagulanta prati-kvalitetu vode u-vremenu, kada su flokule koje ulaze u cijevi-velike i-otporne na smicanje, kada se mulj ispušta prije nego što se nakupi, i kada su promjene protoka prigušene koordinacijom-razine sustava - taložnik isporučuje mutnoću istaložene vode dovoljno nisku da filtri mogu obavljati svoj posao bez stresa. Ako propustite bilo koji od ovih, broj zamućenosti na ulazu filtra ispričat će priču.

Iskustvo tvornice u Huizhouu pokazuje da je dobivanje gotove vode pod-1 NTU iz-starinskog nagnutog cijevnog taložnika iz 1980-ih ostvarivo - ali to zahtijeva tretiranje taložnika ne kao izoliranog dijela opreme, već kao nizvodnog kraja lanca koji počinje kloriranjem sirove vode i završava u sabirnom koritu. Svaka karika u tom lancu je kontrolna točka.