Šūnveida slīpās caurules nosēdinātājs upes ūdens attīrīšanai: 10 gadu gadījuma izpēte Uhaņas naftas ķīmijas rūpnīcā

Šūnveida slīpās caurules nosēdinātājs upes ūdens attīrīšanai: 10 gadu gadījuma izpēte Uhaņas naftas ķīmijas rūpnīcā

Kad Uhaņas naftas ķīmijas rūpnīca pirmo reizi izmantoja Jandzi kā neapstrādāta ūdens avotu, viņi saskārās ar ārkārtējām sezonālām duļķainības svārstībām un biedējošu izaicinājumu nodrošināt dzeramā ūdens standartu ievērošanu bez īpašas filtrēšanas stadijas. Desmit gadus vēlāk to integrētā smilšu-flokulācijas-sedimentācijas sistēma, kurā izmanto polietilēna šūnveida cauruļu nostādītājus, pastāvīgi nodrošina notekūdeņu duļķainību zem 5 NTU. Lūk, kā viņi to izdarīja - un ko viņu darbības dati nozīmē jūsu nākamajam ūdens attīrīšanas projektam.

JĒLŪDENS IZAICINĀJUMS

Uhaņas naftas ķīmijas rūpnīca iegūst neapstrādātu ūdeni tieši no Jandzi upes, kur duļķainība dramatiski mainās starp sezonām. Vasaras palu ūdeņi nes ārkārtīgi lielu suspendēto vielu slodzi, savukārt ziemas plūsmas samazinās līdz relatīvi zemam duļķainumam. Sākotnējā apstrādes sistēma tika izstrādāta kāintegrēts smilšu noņemšanas, flokulācijas un sedimentācijas process, kuru mērķis ir rūpnieciskai lietošanai paredzēto notekūdeņu duļķainība 20 NTU. Tika uzbūvētas divas paralēlas attīrīšanas iekārtas, katra ar izmēriem 30,0 x 9,8 m ar projektēto jaudu 2000 kubikmetri stundā. Viena vienība sākotnēji bija aprīkota ar koka slīpām plāksnēm, otra ar papīra šūnveida caurulēm. Kritiski, sistēmanav iekļauts pakārtots filtrēšanas posms- tikai slīpais cauruļu nosēdinātājs bija atbildīgs par galīgās notekūdeņu kvalitātes nodrošināšanu.

SISTĒMAS KONSTRUKCIJAS PARAMETRI

Izpratne par šīs integrētās tvertnes inženieriju atklāj, kāpēc tā darbojas tik uzticami. Process notiek saskaņā ar rūpīgi sakārtotu ceļu:Raw Water --> Coagulant Dosing --> Grit Chamber --> Flocculation --> Sedimentation --> Clear Water Tank --> Pressurization -->Sadales tīkls. Katrs posms ir izmērīts, lai optimizētu konkrētu attīrīšanas mehānismu, un projektētās vērtības tika izvēlētas, pamatojoties uz plašu izmēģinājuma testēšanu ar Jandzi upes ūdeni.

Grit kameras dizains

Smilšu kameras garums ir 12,0 m un platums 3,0 m, un efektīvais dziļums ir 1,5 m. Pie projektētās plūsmas 2000 m³/h, tas dod plūsmas ātrumu0.15 m/sun aiztures laiks ir aptuveni2 minūtes. Šis maigs horizontālais ātrums ļauj rupjām smiltīm un smagām smilšu daļiņām nosēsties, vienlaikus vedot vieglākas suspendētās cietās vielas uz priekšu flokulācijas stadijā. Agrīnie darbības novērojumi parādīja, ka šeit faktiski sāka veidoties floki, kas vēlāk izrādījās nozīmīgi, kad tika novērtēti mehāniskie maisītāji.

Divpakāpju flokulācijas sistēma

Flokulācijas procesā sērijveidā tiek izmantoti divi atšķirīgi mehānismi. Pirmkārt, alāpstiņu flokulators(11,5 mx 4,0 mx 3,0 m dziļums) ar četrām mehāniskās sajaukšanas pakāpēm nodrošina ātru sākotnējo sajaukšanu ar 4-minūšu aiztures laiku. Sākotnēji tas bija paredzēts, lai radītu mikro-flokus, sajaucot ar lielu enerģiju. Pēc tam ūdens nonāk aneizprotams flokulācijas kanāls- 82-metrus garš serpentīna ceļš ar ieplūdes platumu 0,6 m, kas pakāpeniski paplašinās līdz izplūdes platumam 0,8 m. 3,0 m ūdens dziļumā ieplūdes ātrums 0,5 m/s pakāpeniski samazinās līdz 0,3 m/s pie izplūdes atveres, ļaujot flokām augt ar maigu hidraulisko bīdi aptuveni aptuveni13 minūtesno saskares laika.

SEDIMENTĀCIJAS TANKES UN Slīpu CAURUĻU NOSTĀDINĀTĀJA SPECIFIKĀCIJAS

Sedimentācijas baseins darbojas augšup-plūsmas režīmā ar virsmas laukumu 196 m²(20,0 x 9,8 m). Oriģinālās koka slīpās plāksnes bija 1200 mm garumā ar 850 mm vertikālo augstumu, kas iestatītas 60 grādu slīpumā ar 40 mm atstarpi starp plāksnēm. Papīra šūnveida caurulēm bija asešstūra šķērsgriezums-ar ierakstītā apļa diametru 50 mm, caurules garums 800 mm, sieniņu biezums 0,4 mm un tāds pats 60 grādu slīpuma leņķis, kas nodrošina vertikālo augstumu 700 mm. Strukturālai integritātei kraftpapīrs tika piesūcināts ar fenola sveķiem.

Šajos projektēšanas apstākļos augšupejošais plūsmas ātrums caur nosēdinātāju ir2,5 mm/s, ar kopējo tvertnes aiztures laiku30 minūtesun uzturēšanās laiks cauruļu saišķī tikai7 minūtes. Šis ārkārtīgi mazais nosēšanās dziļums - tikai 40-50 mm starp slīpām virsmām - ir nosēdinātāja efektivitātes atslēga. Saskaņā ar sekla-dziļuma sedimentācijas principu nosēšanās attālums tiek samazināts no pilna tvertnes dziļuma līdz atstatumam starp plāksnēm, ievērojami saīsinot daļiņu uztveršanas laiku, vienlaikus saglabājot to pašu pārplūdes ātrumu.

MATERIĀLĀS INFORMĀCIJAS JAUNINĀJUMS: NO PAPĪRA ŠŪSDIENES LĪDZ PE PLASTMASAI

Gan koka slīpās plāksnes, gan papīra šūnveida caurules nodrošināja apmierinošu apstrādes veiktspēju sākotnējā darbības periodā (pēc 1980. gada), un papīra šūnveida caurulēm bija neliela maliņa. Tomēr lauka pieredze atklāja būtiskus materiālu ierobežojumus, kuru dēļ tika pieņemts lēmums par jaunināšanu:

Koka šķīvjibija grūti ražot līdz konsekventām pielaidēm, un tiem bija īss kalpošanas laiks ilgstošas ​​slapjā{0}}sausā cikla dēļ, kas izraisa deformāciju un bioloģisku degradāciju.Papīra šūnveida caurulescieta no ierobežotas izturības, un, vēl svarīgāk, tos padarīja fenola sveķu impregnēšananav piemērots lietošanai dzeramajā ūdenīsakarā ar iespējamu organisko savienojumu izskalošanos attīrītajā ūdenī. Tā bija neapspriežama problēma, kad rūpnīca apņēmās ievērot dzeramā ūdens standartus.

1984. gadā visi nosēdināšanas līdzekļi tika aizstāti arpolietilēna (PE) plastmasas šūnveida caurules. Jaunajiem moduļiem ir tāda pati sešstūra ģeometrija un 60 grādu slīpums, taču tiem ir lielāks ierakstītā apļa diametrs 60 mm, caurules garums 800 mm un sienas biezums 0,5 mm. PE šūnveida caurulēm ir vairākas būtiskas priekšrocības:

Pirmkārt, materiāls irsertificēts nav{0}}toksisks un apstiprināts saskarei ar dzeramo ūdeni, novēršot bažas par piesārņojumu, kas skāra fenola sveķu caurules. Otrkārt, PE iztur gan bioloģisko noārdīšanos, gan ķīmisko uzbrukumunav nomaiņas ciklaun ievērojami zemākas dzīves cikla izmaksas. Treškārt, ir gluda, hidrofobā PE virsmazema dūņu saķere, tāpēc uzkrātās cietās vielas noslīd zem sava svara, nevis veido un sašaurina plūsmas kanālus. Šī pašattīrīšanās darbība{1}}nodrošina nemainīgu hidraulisko jaudu starp apkopes intervāliem. Ceturtkārt, sešstūra caurules ģeometrija nodrošina alielāks slapinātais perimetrsnekā plakanas plāksnes ar līdzvērtīgu atstarpi, radot zemāku hidraulisko rādiusu un attiecīgi mazākus Reinoldsa skaitļus -, kas nozīmē stabilākus laminārās plūsmas apstākļus, kas uzlabo nostādināšanas efektivitāti. Viena no operatīvajām problēmām, kas radās, bijaPE cauruļu moduļu peldspējaiegremdējot; tas tika atrisināts, uzstādot enkura armatūras, lai novērstu peldēšanu.

DŪŅU IZGĀDES SISTĒMAS UZLABOŠANA

Paļāvās uz sākotnējo dūņu novadīšanas sistēmumanuāli atloku droseļvārsti, kas izrādījās viena no rūpnīcas neatlaidīgākajām darbības galvassāpēm. Šie vārsti prasīja lielu operatora darbaspēka intensitāti, cieta no slikta blīvējuma, kas izraisīja ūdens noplūdi aptuveni10 m³/h uz vārstu, piedzīvoja biežu savienojošo stieņu lūzumu un kopumā slikti notīrīja nogulsnes. Nepārtrauktas 24/7 ūdens attīrīšanas darbības laikā neuzticama dūņu novadīšana tieši pasliktinās notekūdeņu kvalitāte, jo uzkrātās dūņas sāk sadalīties, izdala gāzes un atkārtoti{3}}suspendējas ūdens stabā.

1988. gada jūnijā manuālie vārsti tika nomainīti pretpneimatiskie aizbīdņivisos izplūdes punktos. Pneimatiskā sistēma pilnībā novērsa ūdens noplūdi, nodrošinot pozitīvu blīvēšanas spēku, vienkāršotu darbību ar vienu vadības darbību un ievērojami uzlabojot dūņu izvadīšanas efektivitāti, nodrošinot ātru, liela apjoma evakuāciju, pirms dūņas varēja sablīvēt. Iekļautas papildu modifikācijaspalielinot dūņu piltuves augstumu no 800 mm līdz 1200 mmnodrošināt lielāku uzglabāšanas apjomu un uzstādīt divus papildu izplūdes vārstus uz perforētās dūņu savākšanas caurules, lai nodrošinātu vienmērīgāku tvertnes evakuāciju. Šīs izmaiņas pagarināja darbības ciklu starp pilnas tvertnes tīrīšanu no nedēļām līdz aptuvenitrīs mēneši.

ĶĪMISKĀS DOZAS OPTIMIZĀCIJA

Koagulantu dozēšanas sistēmā tika veikti četri savstarpēji saistīti uzlabojumi, kas kopīgi pārveidoja ārstēšanas ekonomiku un uzticamību. Pirmkārt,koagulanta šķīduma koncentrācija tika standartizēta līdz aptuveni 5%(salīdzinājumā ar iepriekšējo 5-10% diapazonu). Šī zemākā, konsekventā koncentrācija nodrošināja to, ka dozēšanas caurules palika pilnībā appludinātas visos plūsmas ātrumos, novēršot gaisa bloķēšanu, kas bija periodiski pārtraucis koagulanta padevi. Otrkārt, pēc plašas salīdzinošās pārbaudes, iekārtapārslēgts no neapstrādāta alumīnija sulfāta uz pamata alumīnija hlorīdu (PAC). Sākotnējam alumīnija sulfātam bija vajadzīgas lielas devas, tas sniedza nekonsekventus rezultātus dažādos neapstrādāta ūdens apstākļos, un vasaras augsta{1}}duļķainības periodos operatori izmantoja dzelzs hlorīdu -, kas, lai arī bija efektīvs, bija tik kodīgs, ka sabojāja caurules un iekārtas. PAC izrādījās pārāks visos gadalaikos: zemākas prasības par devām, samazinātas patēriņa izmaksas, stabila notekūdeņu kvalitāte un ievērojami labāk apstrādāta ūdens krāsa.

Treškārt, visi dozēšanas cauruļvadi bijaaizstāts ar plastmasas caurulēm, novēršot jaukto-materiālu korozijas problēmas, kas bija traucējušas sākotnēji uzstādīt plastmasas, čuguna un tērauda cauruļvadus. Ceturtais un, iespējams, visredzamākais,četri-pakāpju mehāniskie maisītāji tika pilnībā izņemti no flokulācijas tvertnes. Operatori novēroja, ka granulas, kas jau izveidojušās smilšu kamerā, tiek sadalītas ar augstas-bīdes mehāniskajiem maisītājiem, tādējādi izjaucot pašu koagulāciju, kas tiem bija jāveicina. Pēc maisītāju noņemšanas flokulācijas pakāpeniski un stabili pieauga traucētajā flokulācijas kanālā tikai ar maigu hidraulisko bīdi, ievērojami uzlabojot koagulācijas efektivitāti, vienlaikus samazinot enerģijas patēriņu.

ĀRSTĒŠANAS REZULTĀTI: VEIKTSPĒJAS DATI

Pēc visa uzlabojumu komplekta ieviešanas apstrādes sistēma sasniedza rezultātus, kas pārsniedza tās sākotnējās rūpnieciskās -pakāpes dizaina specifikācijas. Pie projektētās plūsmas 2000 m³/h, saglabājies notekūdeņu duļķainumspastāvīgi zem 5 NTU kopš 1984. gada, kas atbilst Ķīnas nacionālajam dzeramā ūdens standartam (GB 5749-85). Nospiežot līdz pārslodzes apstākļiem 3000 m³/h (50% virs projekta), sistēma joprojām uztur notekūdeņu duļķainību zem 15 NTU. Neapstrādāta ūdens duļķainība svārstās sezonāli, bet attīrītā ūdens duļķainība paliek dzeramā ūdens robežās neatkarīgi no tā.

Ūdens kvalitātes analīze apstiprina sistēmas spēju ražot dzeramo ūdeni no virszemes ūdeņiem:

Koagulantu slēdža ekonomiskie ieguvumi ir vienlīdz pārsteidzoši. Salīdzinot -pie-1988. gada jūnijā, kad tika saražots aptuveni 170 000 tonnu ūdens mēnesī, PAC deva bija tikai11,4 mg/lsalīdzinot ar25,6 mg/lalumīnija sulfātam - aĶimikāliju patēriņa samazinājums par 55,5%.. Ikmēneša koagulantu patēriņš samazinājies no 4,5 tonnām līdz 2,1 tonnām:

Piezīme: Ikmēneša ūdens ražošana bija aptuveni 170 000 tonnu. Jaudas patēriņš arī ievērojami samazinājās pēc mehānisko maisītāju noņemšanas, lai gan publicētajā gadījuma izpētē precīzi skaitļi nebija noteikti.

ATLIKUŠIE IZAICINĀJUMI UN PLĀNOTI JAUNINĀJUMI

Uhaņas rūpnīcas komanda noteica trīs jomas turpmākai uzlabošanai, kas ir vienlīdz svarīgas ikvienam, kas šodien izmanto slīpu cauruļu nosēdinātājus. Pirmkārt,manuāla duļķainuma kontroleradīja reakcijas nobīdi starp ūdens kvalitātes izmaiņu noteikšanu un koagulanta dozēšanas pielāgošanu. Apsvērtais risinājums bija automātiska dozēšanas kontroles sistēma, kas izmanto tiešsaistes duļķainības mērītājus, lai nodrošinātu reāllaika atgriezenisko saiti-koagulanta padeves ātruma regulēšanai. Tas ir loģisks nākamais solis jebkurai iekārtai, kas jau ir optimizējusi savas mehāniskās un ķīmiskās apakšsistēmas.

Otrkārt,aļģu augšana uz atklātām šūnveida cauruļu virsmāmpakāpeniski samazināja plūsmas kanālu faktisko šķērsgriezuma{0}}laukumu. Saules gaismas iekļūšana kolonistu baseinā veicināja bioplēves un aļģu kolonizāciju, kas ne tikai ierobežoja plūsmu, bet galu galā pilnībā aizsērēja caurules. Piedāvātais risinājums bija neapstrādāta ūdens iepriekšēja-hlorēšana pirms nostādinātāja, lai kontrolētu bioloģisko augšanu, pirms tā varēja nostiprināties uz caurules virsmām. Treškārt, neskatoties uz uzlabojumiem dūņu novadīšanā,piltuvēs joprojām uzkrājās sablīvētas dūņaskurus nevarēja noņemt parasto izlādes ciklu laikā, tāpēc ik pēc trim mēnešiem ir nepieciešama pilnīga tvertnes izslēgšana un manuāla tīrīšana. Inženiertehniskais risinājums bija uzstādīt iekšējās smidzināšanas sprauslas, kas izmantotu zem spiediena ūdeni skalošanai dūņu novadīšanas cikla laikā, novēršot vajadzību periodiski izslēgt.

GALVENĀS MĀCĪBAS SLĪPĀS CŪRUĻU NOSTĀDĪTĀJA KONSTRUKCIJAI

Desmitgades darbības dati no Uhaņas tiek sadalīti četros principos, kas būtu jāvada jebkuram cauruļu nostādīšanas projektam:

1. Integrētie projektēšanas darbi.Grants{0}}flokulācijas-sedimentācijas 一体化 (integrētās) tvertnes koncepcija, ja tā ir pareizi izvēlēta, var droši ražot kvalitatīvu dzeramo ūdeni no virszemes ūdens bez pakārtotas filtrēšanas. Galvenais ir pareizi noteikt katra posma hidrauliskos parametrus: plūsmas ātrumu smilšu kamerā (0,15 m/s), aiztures laiku flokulācijā (kopā 17 minūtes) un augšupvērsto plūsmas ātrumu nosēdinātājā (2,5 mm/s). Atkāpjoties no šīm vērtībām, tiek apdraudēta visa ārstēšanas ķēde.

2. Materiāla izvēlei ir kaskādes sekas.PE plastmasas šūnveida caurules piedāvā labāko apstrādes veiktspējas, izturības, dzeramā ūdens drošības un apkopes vienkāršības kombināciju salīdzinājumā ar koka plāksnēm vai ar sveķiem{0}}piesūcinātām papīra caurulēm. Lielāks mitrinātais perimetrs, pašattīrošā virsma-un nenoteiktais kalpošanas laiks daudzkārt attaisno sākotnējo ieguldījumu, jo tiek samazināta apkope un vienmērīga apstrādes veiktspēja.

3. Dūņu novadīšanas uzticamība nosaka notekūdeņu konsistenci.Uzticama,{0}}ērti-vadāma dūņu novadīšanas sistēma nav obligāta, - tā ir vienīgā vissvarīgākā mehāniskā apakšsistēma konsekventas nostādināšanas veiktspējas uzturēšanai. Manuālie vārsti izraisa operatora nogurumu un nekonsekventu dūņu noņemšanu, kas tieši nozīmē mainīgu notekūdeņu kvalitāti. Pneimatiskā vai automātiskā izlāde ir jāuzskata par standarta, nevis pēc izvēles jebkuram nepārtrauktas darbības nostādinātājam.

4. Koagulantu optimizācija nodrošina visātrāko atmaksāšanos.Pāreja no alumīnija sulfāta uz PAC nodrošināja ķīmisko vielu izmaksu samazinājumu par 55% kā tūlītēju ieguvumu. Pakārtotā ietekme - mazāka dūņu veidošanās, labāka ūdens krāsa, konsekventāka veiktspēja dažādās sezonālās duļķainības svārstībās - vairo ekonomisko atdevi. PAC savienošana pārī ar pareizi izstrādātu dozēšanas infrastruktūru (plastmasas cauruļvadi, konsekventa koncentrācija, pilnas -plūsmas caurules) nodrošina, ka šīs priekšrocības tiek izmantotas nepārtraukti.

MŪSU ŠŪNŠŪVES SLĪPĀS CŪRUĻU NOSTĀDĪTĀJU RISINĀJUMI

Balstoties uz gadu desmitiem ilgo ūdens attīrīšanas inženierzinātņu pieredzi, mēs piedāvājam pilnu šūnveida slīpo cauruļu nostādītāju produktu un pakalpojumu klāstu, kas pielāgoti jūsu neapstrādāta ūdens kvalitātei un attīrīšanas mērķiem:

MūsuPE un PVC sešstūra šūnveida cauruļu materiāliir pieejami ar šūnu diametru 25 mm, 35 mm, 50 mm, 60 mm un 80 mm, kas ļauj jums izvēlēties optimālo nosēšanās virsmas laukumu un hidraulisko slodzi jūsu konkrētajam neapstrādāta ūdens duļķainības diapazonam. Virszemes ūdens attīrīšanas lietojumiem, kuru mērķis ir dzeramā ūdens kvalitāte, 50–60 mm diametra diapazons (atbilst Uhaņas specifikācijai) nodrošina vislabāko nosēšanās efektivitātes un aizsērēšanas izturības līdzsvaru.

Mēs piegādājamintegrēta kolonistu projektēšana un izgatavošanavirszemes ūdeņu attīrīšanai, rūpniecisko notekūdeņu attīrīšanai un tehnoloģiskā ūdens kondicionēšanai. Mūsupilnīgas dūņu savākšanas un novadīšanas sistēmasietver pneimatiskos aizbīdņu vārstus un automātiskus izlādes regulatorus, kas novērš Uhaņā dokumentētās manuālās vārstu problēmas. Esošām ražotnēm piedāvājammodernizācijas un modernizācijas pakalpojumiaptver nesēju nomaiņu, dūņu sistēmas modernizāciju, koagulantu izvēles atbalstu, dozēšanas sistēmas optimizāciju un darbības traucējummeklēšanu.

Atsauce: Tang TQ šūnveida slīpās caurules nosēdinātājs upes ūdens attīrīšanai [J]. Naftas pārstrāde, 1989(4): 1-6.