Okresná vodáreň postavená v roku 1989. Surová voda s teplotou 0–5 stupňov päť mesiacov v roku. Liečebný vlak, ktorý nedokázal zlomiť 3 NTU.Inžinieri závodu urobili jednu štrukturálnu zmenu na svojom naklonenom trubkovom usadzovači - pridali horizontálnu sekciu na usmernenie toku, ktorá zaberá len 1/3 dĺžky nádrže - a sledovali pokles zákalu usadenej vody z 6,15 NTU napod 2 NTU do 72 hodín od spustenia. O tri roky neskôr systém stále fungovalPriemer 1,3 NTUs nulovou úpravou plášťa tanku. Ak prevádzkujete naklonený usadzovač rúr, ktorý nedosahuje výkon v studenej vode alebo zápasí s nárazovým zaťažením, táto prípadová štúdia presne ukazuje, ako oprava funguje – a prečo je jednoduchšia, než si myslíte.
Výzva: Nové štandardy, stará rastlina, studená voda
Keď je zákon menší alebo rovný 1 NTU a váš závod bol postavený za menej alebo rovný 3 NTU
Okresná vodáreň sa nachádza v severnom Shaanxi, regióne, kde teploty vody v zime bežne klesajú0-5 stupňova zákal surovej vody kolíše medzi 15 a 77 NTU v závislosti od ročného obdobia. Zariadenie bolo uvedené do prevádzky v roku 1989 s konvenčným procesom: flokulácia so skladanými doskami, sedimentácia naklonenou rúrkou a gravitačné bezventilové filtre. Dva paralelné vlaky, každý s výkonom 6 000 m³/d, s celkovou kapacitou 12 000 m³/d. Na dve desaťročia to stačilo. Hotová voda stála okolo 3 NTU - prijateľné podľa starého štandardu.
Potom sa zmenili predpisy. Nové normy sanitácie pitnej vody zvýšili latku z menej ako alebo rovných 3 NTU naMenšie alebo rovné 1 NTU. Existujúci proces nedokázal túto medzeru odstrániť. Vodárne čelili rozhodnutiu, ktorému nakoniec čelí každá starnúca elektráreň:zbúrať a prestavať alebo dodatočne vybaviť v rámci existujúcej stopy. To posledné bolo jedinou reálnou možnosťou. Konštrukcie na úpravu boli umiestnené vo vnútri kvôli tepelnej izolácii - nevyhnutnosť v klíme na severe Shaanxi, kde by vonkajšie nádrže zamrzli. Zbúranie stien, aby sa roztiahli, nebolo na stole. Museli zlepšiť fungovanie toho, čo mali.
Cieľ: zvýšiť kapacitu jedného vlaku zo 6 000 m³/d na10,000 m³/d(celkový výkon zariadenia: 16 000 m³/d), so zákalom usadenej vody trvalo pod 3 NTU, čo dáva filtrom šancu bojovať s požiadavkou na hotovú vodu menšou alebo rovnou 1 NTU.
Stratégia modernizácie: tri vylepšenia, jeden princíp
Inžiniersky tím sa nedotkol plášťa tanku. Zmenili proces v nej, premenili starú „flokuláciu so skladanými doskami + sedimentáciu v šikmej trubici + gravitačný filter bez ventilu“ na"kontaktná flokulácia + vylepšený usadzovač so sklonenou rúrkou + gravitačný bezventilový filter". Transformáciu viedli tri vylepšenia:
1. Viacrúrkový mixér Nahrádza rúrkový statický mixér
Pôvodný rúrkový statický mixér dokázal jednu vec: premiešal. Náhradný viacrúrový mixér robí tri veci súčasne:rezanie a delenie toku, spätný reflux a rýchle miešanie. Keď voda prechádza geometriou viacerých rúrok, na hraničnej vrstve steny potrubia sa vytvárajú vysokofrekvenčné vírivé prúdy. Tieto víry vytvárajú mikrozóny intenzívneho strihu, ktoré distribuujú koagulant rovnomerne po celom prietokovom priereze v priebehu niekoľkých sekúnd. Nameraná účinnosť miešania presahuje94%a strata hlavy je nižšia ako u pôvodného statického mixéra - nezvyčajná kombinácia, ktorá znamená lepšie mixovanie s menšou energiou.
Praktická výhoda:20-30% úspora chemikáliív porovnaní s originálnou miešačkou s lepšou prispôsobivosťou prietoku a zmenám kvality vody. Pre závod, ktorý zaznamenáva sezónne výkyvy zákalu surovej vody z 15 na 77 NTU, je dôležitá adaptabilita.
2. Mriežková flokulácia s lopatkami v tvare hviezdy nahrádza flokuláciu zo skladanej platne
Vločkovanie so skladanými platňami funguje tak, že tlačí vodu cez hadovitú dráhu medzi rovnobežnými platňami. Vytvára turbulencie, ale nie správny druh. Vylepšený dizajn využívahviezdicovité lopatkynamontované kolmo na smer prúdenia vo vnútri mriežkových oddelení. Tieto lopatky generujú vysokofrekvenčné mikrovíry - turbulencie v takom rozsahu, ktorý podporuje kolíziu častíc bez toho, aby sa oddelili vločky, ktoré sa už vytvorili.
Vločkovacia nádrž je rozdelená na11 priehradiekcez dva reakčné stupne. Stupeň 1: 8 oddelení po 1,5 m x 1,5 m, 8,95-minútová retencia. Stupeň 2: 3 oddelenia po 1,5 m x 2,0 m, 4,48-minútové zadržanie. Celkový hydraulický retenčný čas:13,43 minútypri hodnote GT 1,7 × 10⁴. Dvojstupňový dizajn vytvára hustejšie vločky odolnejšie voči šmyku ako jednostupňová vločkovanie – kritická výhoda, keď tieto vločky neskôr vstúpia do distribučnej zóny usadzovača rúrok, kde by ich nadmerná turbulencia rozbila.
3. Kľúčová inovácia: Sekcia na usmernenie horizontálneho toku pred usadzovačom rúrok
Toto je miesto, kde sa modernizácia odchyľuje od štandardnej praxe a kde sa dosiahol najväčší nárast výkonu. Tradičný usadzovač so sklonenou rúrkou prijíma vodu priamo z výstupu flokulačnej nádrže. Prechod je náhly: voda prechádza z turbulentného režimu so zmiešaným prúdením do režimu laminárneho usadzovania bez prechodnej úpravy. Výsledkom jenerovnomerné rozloženie prietokucez zväzok rúrok. Niektoré kanály vidia vysokú rýchlosť a splachujú vločky priamo cez. Iní vidia nízku rýchlosť a hromadia kal. Obe podmienky zhoršujú kvalitu odpadovej vody.
Renovácia pridala dva prvky, ktoré to riešia:
Ponorená prehrádzka na výstupe z flokulačnej nádrže.Namiesto toho, aby sa voda vypúšťala priamo do distribučnej zóny, najprv preteká cez ponorenú hať, ktorá funguje ako usmerňovač prúdenia – vyrovnáva rýchlostné gradienty a rozptyľuje rozsiahle turbulencie predtým, ako voda vstúpi do usadzovača.
Horizontálna prietoková časť zaberajúca 1/3 celkovej dĺžky nádrže (24 m²).Toto je inovácia. Po prechode cez prehrádzku voda vstupuje do zóny horizontálneho prúdenia a potom stúpa cez šikmé rúry. Vodiace steny vo vodorovnej aj naklonenej rúrkovej časti riadia dráhu toku. Horizontálna zóna plní tri funkcie súčasne: znižuje horizontálnu rýchlosť prúdenia na12,73 mm/s(v rámci okna 10–18 mm/s, ktoré je podľa výskumu kritické pre stabilnú sedimentáciu), poskytuje dodatočný čas usadzovania pre väčšie vločky a pôsobí ako hydraulický nárazník, ktorý absorbuje fluktuácie prietoku predtým, ako dosiahnu zväzok rúrok.
Rozvodná stena na konci prechodovej časti využívaperforácie so širším rozostupom hore a užším rozostupom dole. Toto protiintuitívne usporiadanie je zámerné: kompenzuje prirodzenú tendenciu vody ku skratu smerom k hornej časti distribučnej zóny, čím si vynucuje rovnomernejšie vertikálne rozloženie prúdenia po celej výške zväzku rúrok.
Prečo sekcia horizontálneho toku funguje: Technické zdôvodnenie
Problémom tradičných naklonených rúrok nie sú samotné rúry. To sa stanenež sa k nim dostane voda. Výskum identifikoval štyri parametre, ktoré riadia rovnomernosť distribúcie toku v rúrkových usadzovačoch: pomer dĺžky k šírke nádrže (L/B), rýchlosť povrchového zaťaženia (q), priemer rúrky (D) a výška distribučnej zóny pod rúrkami.
z týchtoNajväčší vplyv má pomer L/B a plošné zaťaženie (q).. Keď sa pomer L/B zvyšuje, distribúcia toku sa stáva nerovnomernejšou a kritická rýchlosť usadzovania - minimálna rýchlosť, pri ktorej sa častica danej veľkosti usadzuje - stúpa. Povrchové zaťaženie (q) je zhruba úmerné kritickej rýchlosti usadzovania: tlačte viac prietoku cez rovnakú oblasť a na zachytenie rovnakých častíc potrebujete vyššiu rýchlosť usadzovania. Oba efekty pôsobia proti kvalite odpadovej vody.
Tradičné osadzovače rúr tiež trpia problémom s perforovanými stenami. Na dosiahnutie rovnomernej distribúcie potrebuje perforovaná stena na vstupe menšie otvory ako sedimentačná nádrž s horizontálnym prietokom - čo znamenávyššie rýchlosti otvoru. Vysokorýchlostné prúdy cez tieto otvory rozbijú flokuly, ktoré flokulačná nádrž práve budovala 13 minút. Horšie je, že trysky môžu rozprúdiť mŕtvy kal usadený na dne distribučnej zóny a resuspendovať pevné látky, ktoré sa už usadili.
Horizontálny prietokový úsek rieši tento reťazec problémov v jeho koreni. Pridaním 1/3 dĺžky nádrže ako zóny s horizontálnym prietokom pred naklonené rúrky, dizajn dosahuje štyri veci:
| # | Čo to robí | Ako to funguje |
| 1 | Ovláda horizontálnu rýchlosť prúdenia | Horizontálna časť znižuje počiatočnú horizontálnu rýchlosť na 12,73 mm/s – v rozmedzí 10–18 mm/s, kde kvalita odpadovej vody zostáva stabilná bez ohľadu na povrchové zaťaženie a kolísanie hĺbky kalu. Pod 10 mm/s míňate objem nádrže. Nad 18 mm/s sa lámanie vločiek stáva významným. |
| 2 | Absorbuje nárazové zaťaženie | Horizontálna zóna s rozlohou 24 m² funguje ako hydraulický kondenzátor. Keď zákal surovej vody počas povodňovej sezóny stúpne, horizontálna časť tlmí nárazový prúd, čím vločky získajú dodatočný čas na usadzovanie, kým sa dostanú do naklonených rúrok. Tradičné usadzovače rúrok takýto nárazník nemajú - prúdový ráz zasiahne priamo zväzok rúrok. |
| 3 | Znižuje vzostupnú rýchlosť v trubiciach | Predbežným usadzovaním väčších vločiek v horizontálnej zóne je koncentrácia nerozpustných látok vstupujúcich do šikmých rúrok nižšia, čo umožňuje nižšiu rýchlosť prúdenia smerom nahor (2,79 mm/s v tomto prevedení). Nižšia rýchlosť znamená menšie turbulencie, čo znamená lepšie zachytávanie vločiek. Vnútorná rýchlosť trubice je 3,5 mm/s s dobou zotrvania 4,76 minúty - v celom rozsahu laminárne. |
| 4 | Blokuje vločky s nízkou hustotou pred vstupom do rúrok | Vodiace steny v oboch sekciách vytvárajú dráhu toku, kde do zóny trubice vstupujú len hustejšie, dobre tvarované vločky. Vločky s nízkou hustotou - také, ktoré by sa rozpadli a preniesli trubicami ako zákal - zostávajú v horizontálnej časti a usadzujú sa tam. Toto je obzvlášť účinné pre vodu s nízkou teplotou, nízkym zákalom a vodou s vysokým obsahom rias, kde sú vločky vo svojej podstate slabé. |
Dizajnové parametre: Čísla za rekonštrukciou
Používa šikmá rúrková časťprotiprúdový tok- voda stúpa nahor cez rúrky, zatiaľ čo pevné látky kĺžu nadol pozdĺž 60 stupňového sklonu. Rúry sú etylén-propylénový kopolymér (EPC) s voštinovými šesťhrannými prierezmi, priemer 30 mm, dĺžka 1 m. EPC bol vybraný pred štandardným PVC alebo PP pre jeho vynikajúci výkon v studenej vode: zachováva si pružnosť a odolnosť proti nárazu pri teplotách, pri ktorých sa tuhé PVC stáva krehkým.
| Parameter | Hodnota |
| Miera zaťaženia povrchu (q) | 3.36 m³/(m²·h) |
| Oblasť horizontálneho prúdenia | 24 m² |
| Šikmá oblasť trubice | 48 m² |
| Materiál rúrky | Etylén-propylénový kopolymér (EPC), voštinový šesťhranný, φ30 mm |
| Dĺžka trubice | 1.0 m |
| Sklon inštalácie | 60 stupňov (protiprúd) |
| Horizontálna rýchlosť prúdenia (distribučná zóna) | 12,73 mm/s |
| Rýchlosť prúdenia smerom nahor (zóna naklonenej rúrky) | 2,79 mm/s |
| Rúrka-vnútorná rýchlosť prúdenia | 3,5 mm/s |
| Doba zotrvania vo vnútri skúmaviek | 4.76 min |
| Výška distribučnej zóny | 1.53 m |
| Výška zóny naklonenej rúrky | 0.87 m |
| Výška zbernej zóny | 1.0 m |
| Celková výška sedimentačnej nádrže | 4.8 m |
Zber kalu využíva veľké gravitačné násypky s uhlom sklzu strmším ako bežné malé násypky, čo zaisťuje dôkladné odstránenie kalu s minimálnym lokálnym narušením prietoku. Vypúšťacie ventily kalu súručno-elektrický rýchlootvárací typ- praktická voľba, ktorá uprednostňuje spoľahlivosť a jednoduchú údržbu pred plnou automatizáciou. Menej zariadení, nižšia poruchovosť, nižšie náklady.
Výsledky: 4 NTU nižšie za 3 dni, 1,3 NTU po 3 rokoch
72-hodinová skúšobná prevádzka: Okamžitá výkonnostná medzera
Trojdňový nepretržitý pokus sa uskutočnil od 15. do 17. októbra 2011, pričom prítok bol kontrolovaný pri750 m³/h. Zariadenie odoberalo vzorky surovej vody, odpadovej vody z nemodifikovaného tradičného usadzovača rúrok (paralelný vlak) a odpadovej vody z vylepšeného usadzovača rúrok súčasne počas pokusu.
Výsledky boli jednoznačné. Zlepšený zákal odpadovej vody z osadníka bolo viac ako 4 NTU nižšienež tradičný dizajn vo všetkých odberných miestach. Medzera bola konzistentná a okamžitá – žiadne obdobie zábehu, žiadne ladenie. Kvalita odpadovej vody splnila očakávania dizajnu od prvého dňa, čím sa podstatne znížilo zaťaženie filtra v smere toku.
Odstránenie TOC: 6,08 % zlepšenie oproti tradičnému dizajnu
Zákal a organická hmota sú v povrchovej vode úzko korelované – rovnaké častice, ktoré rozptyľujú svetlo, tiež nesú adsorbovanú prírodnú organickú hmotu (NOM). Počas pokusu závod meral TOC v odpadovej vode z oboch sedimentačných procesov. TOC surovej vody bol stabilný pri2,5–3,0 mg/l.
| Metrické | Tradičný usadzovač rúrok | Vylepšený usadzovač rúrok |
| Priemerný výtok TOC | 2,03 mg/l | 1,85 mg/l |
| Priemerná rýchlosť odstraňovania TOC | 33.59% | 39.67% |
| Zlepšenie oproti tradičným | - | +6.08% |
6 % zlepšenie v odstraňovaní TOC sa môže zdať skromné, ale pri úprave pitnej vody odstraňovanie organických látok v sedimentačnom štádiu priamo znižuje potenciál tvorby dezinfekčných vedľajších produktov (DBP) po prúde. Každý miligram TOC odstránený pred chloráciou je miligram, ktorý v distribučnom systéme nevytvorí trihalometány (THM) ani halooctové kyseliny (HAA).
Trojročné overenie: Čísla platia
Rekonštrukcia bola uvedená do prevádzky 15. apríla 2012. Počas troch rokov nepretržitej prevádzky závod pravidelne odoberal vzorky zákalu usadenej vody z modernizovaného vlaku aj z neupraveného paralelného vlaku. Údaje hovoria jasný príbeh o trvalom výkone:
| Dlhodobé prevádzkové údaje (2012 – 2015) | Tradičný usadzovač rúrok | Vylepšený usadzovač rúrok |
| 3-ročný priemerný zákal odpadovej vody | 2.3 NTU | 1.3 NTU |
| Stabilita odtoku | Sezónna variácia, rozsah 2–5 NTU | Stabilné, trvalo pod 2 NTU |
| Zníženie zaťaženia filtra | Základná línia | Významný - 1.0 NTU nižší zákal usadenej vody |
Priemer usadenej vody 1,3 NTU je číslo, na ktorom najviac záleží. Dodaním vody s 1,3 NTU do filtrov namiesto 2,3 NTU vylepšený usadzovač znížil zaťaženie filtra pevnými látkami približne o43%. To znamená dlhší chod filtra medzi spätnými preplachmi, menšiu spotrebu vody na spätné preplachovanie a – kriticky – hotovú vodu, ktorá spoľahlivo spĺňa normu 1 NTU alebo menej. Filter prijímajúci 2,3 NTU usadenej vody má veľmi malú rezervu na dosiahnutie 1 NTU hotovej vody. Filter prijímajúci usadenú vodu 1,3 NTU má priestor na prácu.
Čo to znamená pre vašu rastlinu
Táto prípadová štúdia ukazuje, že nedostatočne výkonný naklonený rúrkový usadzovač nie je potrebné vymeniť. Problémom sú zriedka samotné rúrky - to sa deje v distribučnej zóne predtým, ako sa k nim dostane voda. Princípy retrofitu sú prenosné:
1. Ak je zákal vašej usadenej vody nekonzistentný, skontrolujte najskôr rozdelenie prietoku.Nerovnomerný prietok cez zväzok rúrok je najčastejšou príčinou kolísania výkonu v naklonených usadzovačoch rúr. Ponorená priehrada na výstupe flokulácie a perforovaná rozvodná stena s odstupňovaným rozstupom otvorov sú nízkonákladové opravy, ktoré to riešia pri zdroji.
2. Ak liečite studenú vodu (<5°C), add a horizontal flow section.Studená voda vytvára slabé vločky, ktoré nedokážu prežiť turbulencie v tradičnom vstupe do usadzovača. Horizontálna prietoková sekcia poskytuje prechodovú zónu s nízkou energiou, kde sa tieto krehké vločky môžu usadzovať bez toho, aby sa od seba oddelili.
3. Ak kvalita vašej surovej vody sezónne kolíše, zvýšte vyrovnávaciu zónu distribučnej zóny.Schopnosť vodorovnej časti absorbovať nárazové zaťaženie nie je príjemná – je to rozdiel medzi stabilnou odpadovou vodou a sťažnosťami na sezónnu kvalitu vody. Pridelenie 1/3 dĺžky nádrže použité v tomto projekte je dobrým východiskovým bodom pre dizajn.
4. Materiál rúr je dôležitý v chladnom podnebí.Rúry EPC zvolené pre tento projekt si zachovávajú flexibilitu pri teplotách, pri ktorých sa tuhé PVC stáva krehkým. Ak vaša surová voda klesne pod 5 stupňov na dlhší čas, prediskutujte výber materiálu trubice so svojím dodávateľom. Štandardné PVC a PP majú rôzne nízkoteplotné výkonové obaly.
5. 6% zlepšenie v odstraňovaní TOC má väčšiu hodnotu, než sa zdá.Pri úprave pitnej vody sa organická hmota odstránená pred dezinfekciou eliminuje potenciál tvorby DBP. Zlepšenie TOC o 6,08 % v štádiu sedimentácie sa premieta do merateľne nižšej tvorby THM a HAA v smere toku – výhoda v súlade s predpismi, ktoré sa spájajú počas životnosti rastliny.
Tu opísaná modernizácia zvýšila kapacitu čistenia o 33 % (z 12 000 na 16 000 m³/d) v rámci rovnakej plochy nádrže a súčasne zlepšila kvalitu odpadovej vody. Tá kombinácia -viac vody, lepšia voda, rovnaká budova- to je dôvod, prečo stojí za to hodnotiť koncepciu horizontálnej rektifikácie toku pre akúkoľvek starnúcu úpravňu vody, ktorá čelí prísnejším štandardom.
Či už modernizujete existujúci naklonený usadzovač rúrok alebo navrhujete novú inštaláciu, Juntai poskytuje kompletné riešenia usadzovačov rúr – PP, PVC a špeciálne polymérové médiá s priemermi kanálov φ25/35/50/80 mm, nosnými rámami a technickými rozmermi. Bezplatné odporúčanie systému do 24 hodín. 500+ inštalácií v 40+ krajinách.
| Pošlite e-mail so svojimi špecifikáciami | WhatsApp: +86 13600513715 | Online dopytový formulár |