Viena ūdenssaimniecība. Viena modernizācija. Trīs skaitļi, kuriem ir nozīme.Pēc gaisa-ūdens maisīšanas un iztukšošanas ierīces pievienošanas slīpajam caurules nostādinātājam, kas darbojās kopš 1998. gada, iekārta reģistrējaIztukšošanas biežuma samazināšanās par 20%., a Ķīmiskās tīrīšanas izmaksu samazinājums par 12%.un aDarba ieguldījuma samazinājums par 15%.. Vēl svarīgāk ir tas, ka modernizācija atrisināja ilgstošu vasaras problēmu, kas gadiem ilgi bija izraisījusi sūdzības par ūdens kvalitāti: sarkanie tārpi un ķironomīdu kāpuri, kas vairojās stagnējošās dūņu kabatās. Ja jūsu cauruļu nostādinātājam ir perforēta{2}}caurules dūņu izvadīšana, kas ir pastāvīgi jāattīra, šis gadījuma pētījums ir paredzēts jums.
Problēma
Kad Sludge atsakās doties prom
Slīpais cauruļu nosēdinātājs šajā ūdenstilpnē tika uzcelts 1998. gadā un atrodas pirmās-pakāpes ūdens aizsardzības zonā. Neapstrādāta ūdens - rezervuāra virszemes ūdens - raksturojas ar zemu duļķainību un augstu aļģu saturu. Kaut arī pats cauruļu nosēdinātājs nodrošina augstu sedimentācijas efektivitāti kompaktā vietā, tā atrašanās vieta tuvu neapstrādāta ūdens sūkņu stacijai nozīmē, ka ķīmiskā sajaukšana pēc būtības ir nevienmērīga. Ārstēšanas izaicinājums pasliktinās vasarā, kad ūdens padeves apjoms krasi svārstās un aļģu skaits palielinās.
Tāpat kā lielākā daļa slīpo cauruļu nosēdinātāju, kas tika uzbūvēti šajā laikmetā, dūņu novadīšanas sistēma paļāvāsperforētas caurules. Mehānisms ir vienkāršs: statiskais ūdens spiediens no ūdens līmeņa reakcijas-sedimentācijas tvertnē izspiež dūņas pret perforācijām, un gravitācijas sifona darbība izvelk dūņu-ūdens maisījumu no tvertnes. Nav sūkņu. Nav kustīgu daļu. Bet ir āķis:atveres aizsērē. Un, tiklīdz tie ir aizsērējuši, uzkrājas dūņas. Un, tiklīdz uzkrājas dūņas, tajās sāk dzīvot lietas.
Šīs rūpnīcas lauka komanda katru vasaru novēroja tieši šādu notikumu ķēdi: aizsērējušas cauruļu atveres → nepilnīga dūņu novadīšana → stagnējoši dūņu slāņi → sarkano tārpu un ķironomīdu kāpuru vairošanās vieta → ūdens kvalitātes anomālijas. Esošā tīrīšanas metode - ķīmiskā mērcēšana kopā ar augstspiediena-ūdens strūklu - darbojās, taču par to bija jāmaksā. Kad iztukšošanas intervāls pārsniedza 20 dienas vasarā vai 30 dienas ziemā, uz cauruļu virsmām un tvertnes sienām uzauga sūnas, kas prasīja ievērojami ilgāku skalošanas laiku. Starp izšķērdēto ūdeni, ķīmisko vielu patēriņu un sadedzinātajām{8}}cilvēkstundām rūpnīcas darbības izmaksas turpināja pieaugt.
Pamatcēloņu analīze
Inženieru komanda identificēja četrus atšķirīgus aizsērēšanas problēmas mehānismus. Divas ir darbības, divas ir fiziskas konstrukcijas ierobežojumi. Visi četri veicina to pašu gala rezultātu:tiltu veidošana- stāvoklis, kad smilšu daļiņas pie atverēm ļoti zema mitruma satura un daļiņu savstarpējās mijiedarbības apstākļos saspiežas cietā masā, kuru statiskais ūdens spiediens nevar salauzt.
| # | Cēlonis | Mehānisms | Kāpēc tas ir svarīgi |
| 1 | Ilgstoša dūņu uzkrāšanās | Savlaicīgi neizņemtās dūņas zaudē mitrumu. Mitrumam nokrītot zem kritiskā sliekšņa, dūņu slāņa iekšējā plūstamība pasliktinās -, tā kļūst par cietu, nevis par vircu. | Statiskā ūdens galva pati par sevi nevar izspiest sablīvēto slāni caur atverēm. Tas ir galvenais pārejas virzītājspēks. |
| 2 | Nepareizs dūņu novadīšanas intervāls un pārāk lielas smiltis | Iekārta sūknē neapstrādātu ūdeni tieši no rezervuāra. Smilšu saturs, gradācija un daļiņu izmērs atšķiras atkarībā no sezonas un klimata. Kad smilšu graudu izmērs pārsniedz atveres diametru, sprauslas bloķējas. Ja izlādes intervāls netiek saīsināts, lai to kompensētu, efektivitāte samazinās. | Statisks intervāls nevar nodrošināt dinamisku neapstrādāta ūdens kvalitāti. Atbilde ir vai nu adaptīva plānošana, vai lielākas sprauslas -, bet lielākas sprauslas samazina izplūdes vienmērīgumu (skatiet 3.2. Sadaļas testēšanu). |
| 3 | 10 mm augstuma nobīde: caurule pret piltuves dibenu | Tā laika būvniecības standartu dēļ dūņu novadīšanas caurule atrodas 10 mm virs tvertnes grīdas. Gadu darbības laikā smiltis uzkrājas šajā mirušajā telpā zem caurules. | Šī ir fiziska dizaina problēma - nekādi darbības pielāgojumi to nevar novērst. To var kompensēt tikai modernizēšana ar apakšējo-beršanas maisīšanu. |
| 4 | Svešvielas un veci cauruļu fragmenti | Pēc ilgstošas ķimikāliju un saules gaismas iedarbības cauruļu nostādinātāja vides daļas noveco, saplaisā un izdala plastmasas fragmentus dūņu zonā. Šie fragmenti aizsprosto atveres. | Tas ir arī fizisks iemesls, taču tas izceļ UV-stabilizētu datu nesēju materiālu izvēles nozīmi āra instalācijām. |
Cēloņi Nr. 1 un Nr. 2 darbojas -, tos var novērst, izmantojot labāku dūņu pārvaldību. Cēloņi Nr. 3 un Nr. 4 ir iekļauti fiziskajā dizainā un materiālu izvēlē. Modernizācijai bija jāattiecas uz visiem četriem vienlaicīgi.
Modernizācijas risinājums: gaisa-ūdens maisīšana
Princips: saspiests gaiss satiekas ar ūdeni
Pamatkoncepcija ir eleganti vienkārša. Perforētas caurules tiek uzliktas uz tvertnes dibena un savienotas ar ārēju pūtēju. Saspiestais gaiss, kas tiek ievadīts caur atverēm, saduras ar ūdens molekulām, radot liela ātruma turbulenci tvertnē. Tas vienlaikus veic trīs lietas:
1. Aģitācija.Gaisa -ūdens sadursme sagrauj sablīvēto dūņu slāni - "tiltu", ko nevar pārvarēt statiskais ūdens spiediens. Nosēdušās cietās vielas tiek atkārtoti-suspendētas un homogenizētas ar ūdeni, pēc tam izvadītas kā plūstoša virca.
2. Oksigenēšana.Saspiestajā gaisā esošais skābeklis nonāk ciešā saskarē ar ūdeni, nodrošinot oksidatīvo spēju. Tas ir īpaši vērtīgi, apstrādājot organiskās vielas nosēdinātajās dūņās, un tas rada anaerobiem organismiem naidīgu vidi.
3. Kontaktu vide.Turbulence veicina kontaktu starp organiskajām, neorganiskajām vielām un izšķīdušo skābekli, veicinot uzkrāto organisko materiālu oksidatīvo sadalīšanos - — vielu, kas baro sarkanos tārpus un ķironomīda kāpurus.
Īsumā: ierīce ne tikai pārvieto dūņas -, bet arī padara dūņu zonu aktīvi naidīgu pret organismiem, kas izraisa ūdens kvalitātes sūdzības. Šis divkāršais mehānisms (fiziskā noņemšana + bioloģiskā slāpēšana) padara modernizāciju efektīvāku nekā vienkārši pievienojot vairāk ķīmisko vielu vai saīsinot tīrīšanas ciklu.
Inženierprojektēšana
3.1. Gaisa cauruļvada izkārtojums un materiālu izvēle
Caurules nostādinātājs darbojas ar augšupvērstas plūsmas shēmu: koagulanta -dozētais neapstrādāts ūdens caur rektifikācijas plāksni nonāk sadales zonā, plūst uz augšu pa slīpajām caurulēm (kur cietās vielas ātri atdalās) un izplūst kā dzidrināts ūdens caur savākšanas tekni augšpusē. Nosēdušās cietās vielas slīd lejup pa 60 grādu caurules sieniņām dūņu uzkrāšanās zonā. Esošās perforētās dūņu caurules atrodas šīs zonas apakšā.
Modernizācija pievieno perforētu aerācijas cauruļu cilpu, kas novietota blakus esošajām dūņu caurulēm. Aerācijas cauruļvadiem tika novērtēti divi materiāli:
| Materiāls | Priekšrocības | Liktenīgs trūkums |
| Nerūsējošais tērauds | Augsta mehāniskā izturība, karstumizturība | Ilgstoša saskare ar ķīmiski apstrādātu ūdeni izraisa iekšējo oksidāciju un koroziju. Oksīda pārslas, kas atdalās no caurules iekšpuses - kopā ar smiltīm, kas nogulsnētas darbības laikā, - aizsprosto atveres. Pati problēma, ko cenšas atrisināt modernizācija. |
| UNIKE plastmasa (PVC) | Mazāks svars, gludāka iekšējā virsma (mazāks berzes koeficients), izturīgs pret koroziju,{0}}noturīgs, zemākas izmaksas | Neviens nav identificētsšim pieteikumam. Izvēlēts kā gala materiāls. |
3.1. Caurules diametra aprēķins: GOLAN Slug-plūsmas metode
Caurules diametrs tika aprēķināts, izmantojot GOLAN plūsmas -modelis robežas metodi, kā ieteica Gu Xiaojuan stāvvada diametra projektēšanai. GOLAN klasificē gaisa -pacelšanas plūsmas modeļus četros režīmos:sliežu plūsma, burbuļplūsma, aizbāžņa plūsma un gredzenveida plūsma. Starp tiem gliemežu plūsma nodrošina visaugstāko gaisa -pacelšanas efektivitāti -, tas ir mērķrežīms dūņu novadīšanas sistēmas projektēšanai.
Caurules diametrs ir iegūts no slug{0}}plūsmas robežas vienādojuma. Saspiesta gaisa virspusējais ātrums (Vg) un paceltā šķidruma virspusējo ātrumu (Vl) aprēķina, izmantojot vienādojumus (1) līdz (4), kam seko koriģētās vērtības Vg* un Vl* pēc saspiešanas:
Pamatojoties uz faktisko paceltā šķidruma plūsmas ātrumu un gaisa ieplūdes tilpumu, tika aprēķināts stāvvada caurules diametra diapazons. Galīgā atlase:DN110 mmunDN50 mmcaurules, kas savienotas ar reduktora savienojumu, lai palielinātu spiediena starpību sistēmā. Atveru skaits tika iegūts no gaisa tilpuma, gaisa ātruma un atveres šķērsgriezuma laukuma, lai aprēķinātu atveres uz vienu caurules metru.
3.2. Gaisa-Ūdens dūņu izvadīšanas optimizācija
Gaisa padeve tiek nodrošināta no Roots pūtēja - divām vienībām, viena darba un viena gaidīšanas režīma. Cauruļvads iet gar nosēdinātāja sienu, sadalās virs flokulācijas tvertnes koridora divos zaros un stiepjas līdz tvertnes dibenam cilpas veidā. Galvenā caurule ir DN110 mm, kas ved saspiestu gaisu plkst0,16 MPa. Blakus oriģinālajai dūņu caurulei tiek ielikta DN50 mm palīgcaurule ar vienmērīgi izvietotām aerācijas atverēm. Maisīšanas cikls sākas, kad ūdens līmenis ir pazemināts līdz0,2 m zem savākšanas siles.
Svarīgs dizaina mainīgais iratveres diametrs. Pētījumu literatūra liecina, ka perforētas-caurules gaisa-pacelšanas dūņu izvadīšanas veiktspēju nosaka atveres diametrs, gaisa plūsmas ātrums un iegremdēšanas koeficients. Dūņu izplūdes daudzums un efektivitāte ir pozitīvi korelē ar atveres diametru un iegremdēšanas koeficientu. Tomēr pastāv kompromiss-: lielākas atveres palielina kopējo caurlaidspēju, betsamazināt izlādes vienmērīgumu, jo berzes pretestība palielinās līdz ar attālumu no stāvvada - atveres, kas atrodas tuvu stāvvadam, izvada vairāk, atveres, kas atrodas tālu no stāvvada, izplūst mazāk, un dūņu uzkrāšanās ir nevienmērīga.
Projekta komanda veica lauka pārbaudi, salīdzinot trīs atveru diametrus. Rezultāti noteica dizainu:
| Atvere ∅ | Atvērtās platības attiecība | Dūņu izplūdes vienmērīgums | Rezultāts |
| 5 mm | Lielākais (augstākā attiecība) | Sliktākie - dūņu koncentrāti stāvvada tuvumā | Noraidīts |
| 4 mm | Vidēja | Mērens | Pieņemams, neoptimāls |
| 3 mm | Mazākā (zemākā attiecība) | Labākā - uniforma visās pozīcijās | ✓ Atlasīts |
Pret{0}}intuitīvs atradums:mazākas atveres rada vienmērīgāku dūņu izplūdi. Iemesls ir tāds, ka atvērtā laukuma attiecība mainās atkarībā no atveres diametra, un dūņu izplūdes vienmērīgums ir negatīvi korelēts ar to. Lielākas atveres nozīmē lielāku atvērtā laukuma attiecību, kas nozīmē, ka spiediena gradients gar cauruli ir stāvāks, kas nozīmē, ka atveres stāvvada tuvumā nodrošina plūsmu. 3 mm atveres nodrošina vienmērīgāku gaisa sadalījumu visās pozīcijās.
Galīgie uzstādīšanas parametri pēc optimizācijas:
| Parametrs | Vērtība |
| Pūtējs | ZSR-100 Roots pūtējs, 15 kW (2 vienības, 1 darbs + 1 gaidīšanas režīmā) |
| Galvenā caurule | DN110 mm, garums 6,6 m |
| Palīgcaurule | DN50 mm, garums 3,7 m |
| Caurules spiediena reitings | 1,6 MPa |
| Atveres diametrs | 3 mm |
| Attālums starp atverēm | 30 mm no centra-līdz-centram |
| Atveres leņķis | 45 grādi abās apakšējās viduslīnijas pusēs -, lai palielinātu apakšas beršanas intensitāti |
| Atveres stāvoklis | Starp divām esošo dūņu cauruļu rindām |
| Pūtēja aizsardzība | Uzstādīts aizsargapvalks, lai pagarinātu kalpošanas laiku un nodrošinātu stabilu darbību ārpus telpām |
PLC vadība un automatizācija
3.3. Automātiskā iztukšošanas secība
Modernizēšanā ir iekļauta PLC{0}}bāzēta automātiskā vadības sistēma, kas novērš operatora atkarību. Ieprogrammētā secība darbojas šādi:
1. darbība:Iztukšošanas cikla taimeris iedarbina →2. darbība:Sakņu pūtējs ieslēdzas →3. darbība:Ventilators paaugstina spiedienu cauruļvadā, rada vakuumu →4. darbība:Solenoīda vārsts atveras →5. darbība:Gaisa izplūdes caurulē veidojas vakuums →6. darbība:Gaiss tiek izvadīts caur atverēm →7. darbība:Ūdens-dūņu maisījumu maisa un homogenizē →8. darbība:Ieņēmumu iztukšošana →9. darbība:Iztukšošana ir pabeigta, vakuuma ceļš ir bojāts →10. darbība:Sistēma pēc kārtas pāriet uz nākamo tvertni
Sistēma pārvalda10 dūņu novadīšanas ierīču komplekti. Katru dūņu izplūdes vārstu kontrolē divu-pozīciju četrvirzienu-solenoīda vārsts, izmantojot vienas-piedziņas-divu vadības metodi. Izlādes laiks vienam vārstam ir iestatīts uz120 sekundes, ar 1 sekundes aizkavi starp vārstiem tajā pašā grupā un 10 sekunžu intervāla aizkavi starp grupām. Vārsti ir izgatavoti no304 nerūsējošais tēraudsizturēt korozīvu āra uzstādīšanas vidi.
Tā kā abas nosēdinātāja puses var iztukšot tikai atsevišķi (sākotnējā 1998. gada dizaina ierobežojums), virs nostādinātāja tika uzstādīts DN10 mm elektriskais droseļvārsts, lai sadalītu gaisa izplūdes cauruli divos zaros, izmantojot reducējošu tee. Solenoīda vārsta vadības ķēde ir parādīta 2. attēlā.
Drošības un trauksmes funkcijas
PLC programmā ir iekļauti ražošanas{0}}drošības līdzekļi, kas izstrādāti, pamatojoties uz rūpnīcas darbības pieredzi.
| Funkcija | Apraksts |
| Sāciet-balss uzvedni | 5 sekunžu garš pīkstiens, kad sākas automātiskā iztukšošana, brīdinot operatorus, lai pārbaudītu un uzraudzītu procesu |
| Traucējuma trauksme | Ja vakuuma ceļš ir neparasts vai pūtējs nedarbojas, balss uzvedne mainās uz īsiem, ātriem pīkstieniem. Trauksme tiek nosūtīta uz centrālo vadības telpu, un uz vietas esošais-kontroles panelis parāda trauksmes saturu vai kļūdas kodu. |
| Piespiedu iztukšošana | Ja ir nepieciešama ārkārtas iztukšošana neparastas ūdens kvalitātes dēļ, automātisko sistēmu var nekavējoties aktivizēt, izmantojot īpašu pogu "piespiedu iztukšošana". |
| Avārijas apstāšanās | Automātiskās iztukšošanas laikā procesu var pārtraukt jebkurā brīdī, nospiežot pogu "Pārtraukt iztukšošanu". |
Apkopes režīms
Rūpnīcā tika izveidota divu{0}}līmeņu apkopes programma:
Ikdienas ikdienas pārbaude:Pārbaudiet, vai gaisa plūsma un spiediens atbilst procesa prasībām. Izstaigājiet cauruļvadus, lai atrastu skaņas noplūdes. Pārbaudiet ventilatora darba temperatūru.
Periodiskā pārbaude:Detalizēts gaisa padeves sistēmas, cauruļvadu un vārstu apkopes plāns. Analizējiet vēsturiskos kļūmju cēloņus un izmantojiet gūtās mācības darba procedūrās. Organizēt tehnisko apmācību attiecīgajam personālam. Veiciet iepriekš nepieteiktas dūņu izplūdes viendabīguma pārbaudes uz vietas.
Rezultāti un IA
Pēc pilna darbības perioda pēc modernizācijas iekārta reģistrēja trīs kvantitatīvus uzlabojumus:
| -20% Iztukšošanas biežums |
-12% Ķīmiskās mērcēšanas izmaksas |
-15% Darba ieguldījums |
Papildus skaitļiem modernizācija sasniedza savu galveno darbības mērķi:novērstas vasaras ūdens kvalitātes anomālijas, ko izraisījuši sarkanie tārpi un hironomīdu kāpuri. Gaisa-ūdens sajaukšanas-un -skābekļa pievadīšanas mehānisms nomāca anaerobo mikro-vidi, kurā šie organismi vairojas. Iekārta arī ziņoja par mazāku nostādinātāja virsmas slodzi (starp cikliem vairs neuzkrājās dūņas) un samazinātu ūdens patēriņu tīrīšanas darbībām.
Nākamais-Noteikti uzlabojumi
Projekta komanda neapstājās pie modernizācijas. Pēc-modernizācijas analīzē tika noteiktas divas jomas, kurās nepieciešami turpmāki uzlabojumi.
1. Apakšējās tvertnes ģeometrija.Esošo dzelzsbetona tvertni varētu modernizēt uz teraco saliekamiem paneļiem, mehāniski pulēt, lai palielinātu slīdēšanas berzes leņķi un slīpuma leņķi. Kad gravitācijas slīdošais spēks pārsniedz plūsmas pretestību, uzkrātās dūņas vienmērīgi ieslīd galvenajā dūņu tvertnē bez jebkādas mehāniskas palīdzības. Tas vēl vairāk samazinātu paļaušanos uz gaisa maisīšanas sistēmu un ļautu darboties retāk.
2. Tiešsaistes uzraudzība.Uzstādot ultraskaņas līmeņa mērītājus un dūņu koncentrācijas mērītājus gar iekārtu plūsmas ceļu, monitoringa stacijai tiktu nosūtīti reāllaika dati (dūņu koncentrācija, ūdens līmenis). Pēc tam PLC varētu dinamiski pielāgot darbības parametrus - dūņu izplūdes apjomu, pretskalošanas intervālu un maisīšanas ilgumu -, pamatojoties uz faktiskajiem apstākļiem, nevis fiksētiem grafikiem. Tas pāriet no laika-uz stāvokli-pamatotu apkopi, kas ir zelta standarts automatizētajām attīrīšanas iekārtām.
Ko tas nozīmē jūsu augam
Šis gadījuma pētījums parāda, ka gaisa -ūdens maisīšanas un iztukšošanas tehnoloģija nav teorētiska koncepcija, - tā ir pārbaudīta modernizācija ar kvantitatīvu atmaksāšanos vairākās dimensijās: ekspluatācijas (mazāk tīrīšanas ciklu), ķīmiskās (mazāks patēriņš) un darbaspēka (mazāk manuālas iejaukšanās). To pašu pieeju var piemērot slīpiem cauruļu nosēdinātājiem ķīmiskajā apstrādē, farmaceitiskos notekūdeņos, pārtikā un dzērienos, kā arī vides aizsardzības lietojumos.
Jautājums ir par to, vai jūsu cauruļu nostādinātāja dūņu novadīšanas sistēma darbojas, kā paredzēts. Ja rodas kāda no šīm problēmām:
•Dūņu tilts, kam nepieciešama manuāla iejaukšanās
•Sezonāla ūdens kvalitātes pasliktināšanās, kas saistīta ar dūņu uzkrāšanos
•Sarkanie tārpi vai hironomīdu kāpuri nostādinātā ūdenī siltos mēnešos
•Perforētas cauruļu atveres, kas bieži ir jāattīra
•Pieaug ķīmisko vielu patēriņš tīrīšanas cikliem
...tad gaisa-ūdens maisīšanas modernizāciju ir vērts novērtēt jūsu iekārtai. Inženierzinātnes ir nobriedušas, atmaksāšanās ir dokumentēta, un modernizācija tiek instalēta, nemainot esošo tvertnes struktūru.
Neatkarīgi no tā, vai jaunināt esošu instalāciju vai projektējat jaunu sistēmu, Juntai piedāvā pilnīgus cauruļu nostādīšanas risinājumus - no UV-stabilizēta PP/PVC materiāla līdz rāmju un inženiertehnisko izmēru atbalstam. Nosūtiet mums savus baseina izmērus un darbības nosacījumus, lai saņemtu bezmaksas sistēmas ieteikumu 24 stundu laikā.
| Nosūtiet savas prasības pa e-pastu | WhatsApp: +86 13600513715 | Tiešsaistes pieprasījuma veidlapa |