نحوه کاهش کدورت ته نشین کننده لوله شیبدار: 4 ارتقای سخت افزاری + 6 روش های عملیاتی از یک کارخانه 40000 مترمربع در روز

زمانی که استاندارد جدید آب آشامیدنی چین GB5749-2006 اجرایی شد، محدودیت کدورت در شیر مصرف کننده از3 NTU تا 1 NTU. برای آبرسانی ساخته شده در دهه 1980 با ته نشین کننده های لوله شیبدار، این بدان معنا بود که آب ته نشین شده - که فیلترها را تغذیه می کند - باید به طور قابل ملاحظه ای تمیزتر می شد. زیرا کدورت آب ته نشین شده باعث ایجاد کدورت آب تصفیه شده می شود و کدورت آب تصفیه شده اساساً کدورت آب تمام شده است. یک کارخانه 40000 مترمکعبی در روز در هویژو این چالش را پذیرفت. این مقاله دقیقاً آنچه را که آنها تغییر داده اند پوشش می دهد - ارتقاء سخت افزار و شش روش عملیاتی که با هم کدورت آب را به جایی رساند که استاندارد جدید می خواهد.

چرا کدورت آب ته نشین شده نقطه کنترل است

در یک تصفیه خانه معمولی، کاهش کدورت در سه مرحله متوالی اتفاق می افتد: مخزن ته نشینی حذف می شود.80–90%جامدات معلق و کلوئیدها؛ فیلترها آنچه را که باقی می ماند صیقل می دهند. و آب تمام شده به سیستم توزیع می رسد. رابطه بین مراحل مستقل نیست - آبشاری است:

کدورت آب ته نشین شده ↑ ↑ کدورت آب فیلتر شده ↑ → کدورت آب تمام شده ↑

اگر کدورت آب ته نشین شده زیاد باشد، فیلترها باید بیشتر کار کنند. در صورت بالا آمدن آن، فیلترها برای سازگاری خود نیاز به شستشوی معکوس دارند. و با محدودیت 1 NTU استاندارد جدید - به علاوه این واقعیت که خوردگی لوله و آلودگی منبع ثانویه باعث کدورت در سیستم توزیع می شود -آب تمام شده خارج شده از گیاه باید بسیار کمتر از 1 NTU باشد. که بار را مستقیماً روی مرحله رسوب قرار می دهد. شما نمی توانید راه خود را از سکونت ضعیف فیلتر کنید.

این فقط یک موضوع انطباق نیست. کاهش کدورت همچنین باعث کاهش میکروارگانیسم ها، کاهش غلظت ترکیبات آلی فرار و نیمه فرار (و فعالیت جهش زایی آنها) می شود و مکانیسم حذف اولیه برایکریپتوسپوریدیوم و ژیاردیا- پاتوژن های تک یاخته ای که ضد عفونی کلر به تنهایی نمی تواند به طور قابل اعتمادی غیرفعال شود.

I. گیاه - و چرا لوله های شیبدار به کمک نیاز دارند

شرکت آبرسانی Qiaodong شرکت تامین آب عمومی Huizhou در اواسط دهه 1980 با ظرفیتی معادل طراحی شد.40000 مترمربع در روز در هر فاز. این فرآیند معمولی اما جامد است: انعقاد → ته نشین کننده لوله شیبدار → فیلتر گرانش سریع → ضد عفونی. میانگین کیفیت آب خام در طول دوره مورد مطالعه (ژانویه 2005 تا آوریل 2007):

ته نشین کننده های لوله شیبدار، در حالی که در ضرب سطح و تثبیت جریان آرام کارآمد هستند، دارای یک محدودیت ساختاری ذاتی هستند:زمان ماند کوتاه و کاهش فاصله ته نشینی باعث می شود که در هنگام تغییر کیفیت آب خام یا سرعت جریان، آنها نسبت به مخازن معمولی پایداری کمتری داشته باشند.. ارتفاع ناحیه توزیع 1.8 متر، منطقه آب شفاف 1.1 متر، زمان نگهداری کل 33 دقیقه و زمان ماندن لوله فقط 7 دقیقه است. هنگام افزایش جریان یا افزایش کدورت آب خام، بافر هیدرولیک بسیار کمی وجود دارد. این نیروگاه به ارتقای سخت افزاری و انضباط عملیاتی برای مطابقت با استاندارد جدید کدورت نیاز داشت.

II. چهار ارتقاء سخت افزاری

1. پیش کلرزنی آب خام

کلر قبل از انعقاد به آب خام اضافه شد. این دو عملکرد را انجام می دهد: اکسیداسیون آلاینده های آلی (تجزیه ساختارهایی که در غیر این صورت در برابر انعقاد مقاومت می کنند) وبی ثباتی کلوئیدها- کلر پوشش آلی را از سطوح ذرات کلوئیدی جدا می کند و بار منفی و دافعه دو لایه الکتریکی را کاهش می دهد که ذرات را پراکنده نگه می دارد. نتیجه این است که با افزودن ماده منعقد کننده، ذرات با سهولت بیشتری برخورد کرده و تجمع می یابند. پیش کلرزنی به عنوان یک کمک منعقد کننده داخلی عمل می کند.

2. میکسر در خط برای تماس سریع و یکنواخت شیمیایی

اختلاط اساس لخته سازی است - اگر منعقد کننده و آب خام به طور یکنواخت در عرض چند ثانیه با هم مخلوط نشوند، هیچ مقدار زمان لخته سازی جبران نمی شود. کارخانه نصب کردمیکسر در خط: یک لوله کاهنده در داخل خط لوله آب خام که تغییر شدید سرعت و فشار منفی موضعی ایجاد می کند. افت سر تقریباً 0.3 متر است. تحت جریان طراحی، زمان اختلاط است10-20 ثانیهو آشفتگی ایجاد شده در داخل مخلوط کن تضمین می کند که منعقد کننده با هر عنصر حجمی آب خام تماس پیدا می کند. میکسر اختلاط مکانیکی کمتر قابل اعتماد را با یک دستگاه هیدرولیک غیرفعال که هیچ قسمت متحرکی ندارد جایگزین کرد.

3. مخزن لخته سازی شبکه - 27 لایه های اتلاف انرژی کنترل شده

مخزن لخته سازی گرداب سوراخ دار موجود به a تبدیل شدمخزن لخته سازی شبکهبا نصب 27 لایه شبکه. همانطور که آب در هر لایه شبکه جریان می یابد، به طور متوالی منقبض و منبسط می شود - باعث ایجاد گرادیان های سرعت کنترل شده ای می شود که ذرات را در تماس، برخورد و تجمع می کند. نتیجه لخته هایی است که هستندبزرگ، متراکم و مقاوم در برابر برشتا زمانی که به ورودی ته نشین کننده لوله برسند. یک لوله لجن سوراخ‌دار DN100 (طول 3.6 متر، سوراخ‌های 30 میلی‌متری در طرح متقاطع) در پایین اضافه شد، با آب پرفشار برای شستشوی معکوس در هنگام مسدود شدن سوراخ‌ها به خروجی متصل شد. منطقه بافر از یک سیفون ثابت برای تخلیه لجن استفاده می کند که توسط یک شیر برقی از اتاق کنترل مرکزی کنترل می شود.

4. مخازن جمع آوری انگشتی برای خروج یکنواخت پساب

جمع آوری غیر یکنواخت از منطقه آب شفاف باعث ایجاد اتصال کوتاه می شود - مقداری از آب زمان کمتری را در لوله ها نسبت به آنچه طراحی فرض می شود می گذراند و لخته های ته نشین نشده را وارد پساب می کند. کارخانه جایگزین سوراخ های جمع آوری مربع اصلی شدده فروغ انگشتی از جنس فولاد ضد زنگبه طور مساوی در سراسر منطقه آب شفاف توزیع شده است. ارتفاع مرکز همه سوراخ های جمع آوری به همان صفحه افقی تنظیم شده است. این تغییر منفرد هم اختلاف کدورت بین جلو و پشت منطقه جمع‌آوری و هم شکاف بین کدورت آب شفاف و کدورت داخل فرورفتگی را کاهش داد.

III. شش روش عملیاتی که در کدورت کم قفل می شوند

پس از ارتقای سخت افزار، مشکلات گاه به گاه همچنان ظاهر می شوند: ذرات لخته ریز در پساب، کدورت آب ته نشین شده ناپایدار، و افزایش لخته در انتهای مخزن. اینها باعث بارگیری بالای فیلتر و شستشوی معکوس اجباری شد. شش روش عملیاتی برای حذف آنها سیستماتیک شد.

روش 1 - میکسر درون خطی را در بار طراحی کار کنید

میکسر درون خطی از سرعت جریان - نه انرژی مکانیکی - برای ایجاد تلاطم اختلاط استفاده می کند. ریزش سر با آن متفاوت استمربع سرعت جریان. در جریان طراحی، اختلاط شدید و کامل است. در جریان کم، افت سر به شدت کاهش می یابد و اثربخشی مخلوط کاهش می یابد. زمانی که نیروگاه باید خروجی را کاهش دهد، به جای اینکه یک میکسر را که با بار جزئی کار می کند، کاهش دهد، استراتژی این است که قطارهای تصفیه کمتری را با بار کامل اجرا کند. میکسر باید تا حد امکان در محدوده طراحی خود باقی بماند.

روش 2 - دوز منعقدکننده با کنترل SCD

این کارخانه در ابتدا دوز منعقد کننده را به صورت دستی کنترل می کرد - اپراتورها مواد شیمیایی را بر اساس تجربه اضافه کردند و پس از مشاهده نتایج تنظیم شدند. اما یک تصفیه خانه آب پیوسته و پویا است. تا زمانی که اپراتور اثر تغییر دوز را مشاهده کند، آبی که دوز اشتباه دریافت کرده است قبلاً از مخزن ته نشینی عبور کرده و به فیلترها رسیده است.

گیاه به تصویب رسیدSCD (ردیاب جریان جریان)کنترل کنید. SCD یک ابزار آنلاین است که مستقیماً اثر افزودن منعقد کننده را اندازه گیری می کند - نه سرعت جریان یا کدورت، بلکه جریان جریان واقعی که خنثی سازی بار کلوئیدی را منعکس می کند. مقدار شناسایی شده را با یک نقطه تنظیم مقایسه می کند و از طریق یک مدل ریاضی، پمپ دوز را به طور خودکار تنظیم می کند. حلقه بسته است: اندازه گیری → مقایسه → تنظیم → اندازه گیری.دوز منعقد کننده تغییرات آب خام را در زمان واقعی ردیابی می کند، نه در 30 تا 60 دقیقه که یک اپراتور انسانی متوجه و واکنش نشان می دهد.

روش 3 - سرعت ورودی کم به مخزن ته نشینی

پس از لخته سازی، آب وارد منطقه بافر می شود0.096 m/s، سپس آهسته تر از طریق یک دیوار سوراخ شده به ناحیه توزیع عبور می کند. هدف از این کاهش سرعت مرحله ای حفظ یکپارچگی لخته است. لخته‌هایی که از مخزن لخته‌سازی جان سالم به در برده‌اند، هنوز می‌توانند توسط یک گرادیان سرعت ناگهانی در ورودی ته نشین‌کننده از هم جدا شوند. پایین نگه داشتن سرعت ورودی - و حصول اطمینان از اینکه دیواره سوراخ شده جریان را به طور مساوی در عرض مخزن توزیع می کند - از شکستن لخته در آخرین لحظه ممکن قبل از ته نشین شدن جلوگیری می کند.

روش 4 - تخلیه به موقع لجن، از جمله مناطق مرده

ته نشین کننده های لوله شیب دار دارای مناطق مرده تخلیه لجن ذاتی هستند - لجن در سمت دور از لوله تخلیه بیشتر از سمت نزدیک تجمع می یابد. نظارت این موضوع را تایید کردکدورت آب شفاف در سمت نزدیک لوله ایستاده کمتر است. هنگامی که لجن در منطقه انباشتگی جمع می شود، جریان رو به بالا می تواند لجن پایینی را تمیز کند و لخته ها را دوباره به حالت تعلیق برساند. وقتی لجن در داخل لوله‌ها جمع می‌شود، سطح مقطع جریان کاهش می‌یابد، سرعت محلی را افزایش می‌دهد و جریان سریع‌تر، لخته‌هایی را که در حال ته‌نشینی یا ته‌نشینی بودند، بالا می‌برد. هر دو مکانیسم باعث افزایش کدورت پساب می شوند.

راه حل دو چیز است:تخلیه منظم لجن از منطقه تجمع و تمیز کردن دوره ای سطوح لوله. لجن در مخزن لخته سازی و منطقه حائل نیز باید حذف شود - این رسوبات یک منبع پیوسته از قطعات لخته شکسته و قدیمی را به ته نشین می کند.

روش 5 - سکونت لجن‌گیر سیفون را در انتهای مخزن گسترش دهید

این کارخانه از لجن‌گیر مکانیکی سیفونی با کنترل خودکار استفاده می‌کند. در طول عملیات، کلکتور استعمدا در هر دو انتها کند شدبرای اطمینان از حذف کامل لجن از مناطقی که تجمع در آنها بدترین است، زمان ماندن در انتهای آن افزایش می یابد. هنگامی که کدورت ورودی بالا باشد، شیر دمنده مخزن به طور همزمان با جمع آوری لجن مکانیکی باز می شود تا آب لجن پایین تخلیه شود. پمپ های شناور برای نصب در نواحی کلیدی برنامه ریزی شده اند تا تخلیه لجن کمکی را فراهم کنند.

روش 6 - تقویت نظم عملیاتی و هماهنگی در سطح سیستم

این نیروگاه به عنوان تنظیم کننده جریان و فشار برای کل سیستم آبرسانی شهر عمل می کند و پمپ های ورودی آب خام و خطوط لوله را با سایر نیروگاه ها به اشتراک می گذارد. هنگامی که ایستگاه پمپ ورودی بین پمپ های بزرگ و کوچک سوئیچ می کند، یا سایر نیروگاه ها دریچه های ورودی را باز یا بسته می کنند، جریان و فشاری که به این نیروگاه می رسد به طور ناگهانی تغییر می کند. شرایط هیدرولیک در شیفت آب خام. دوز منعقد کننده - حتی با کنترل SCD - دارای تاخیر پاسخ است. با تنها 33 دقیقه زمان نگهداری کل در ته نشین، یک تغییر جریان ناگهانی می تواند آب ته نشین نشده را قبل از اینکه سیستم دوز سازگار شود به فیلترها فشار دهد.

اقدام متقابل استهماهنگی در سطح سیستم. توزیع کنندگان مرکزی با آگاهی از حساسیت خاص این نیروگاه، تغییرات پمپ و عملیات شیر ​​را در چندین کارخانه و ایستگاه آبگیر هماهنگ می کنند.اندازه و فرکانس جریان و نوسانات فشار را به حداقل برسانید. در کف کارخانه، یک سیستم گشت ساختاری تضمین می کند که اپراتورها به طور منظم تشکیل لخته را قبل و بعد از دیوار سوراخ شده و تجمع لجن در منطقه ته نشینی مشاهده می کنند. آموزش - راهنمایی، توسعه مهارت در حین کار - توانایی قضاوت در مورد شرایط واقعی و مداخله را قبل از اینکه یک انحراف کوچک تبدیل به یک گشت و گذار کدورت شود، ایجاد می کند.

متغیرهای قابل کنترل - خلاصه

بینش اصلی

زمان نگهداری کوتاه یک ته نشین کننده لوله شیبدار - 33 دقیقه در مجموع، 7 دقیقه در لوله ها - هم مزیت آن (فشرده، کم هزینه) و هم آسیب پذیری آن (بافر هیدرولیک باریک) است. وقتی همه چیز در بالادست بهینه می‌شود - وقتی اختلاط شدید و سریع است، وقتی دوز منعقدکننده کیفیت آب را در زمان واقعی دنبال می‌کند، وقتی لخته‌های وارد شده به لوله‌ها بزرگ و مقاوم در برابر برش هستند، وقتی لجن قبل از انباشته شدن تخلیه می‌شود، و وقتی تغییرات جریان توسط هماهنگی سطح سیستم کاهش می‌یابد - ته‌نشین‌کننده‌ها می‌توانند به اندازه کافی تنش آب را بدون ته‌نشینی انجام دهند. هر یک از این موارد را از دست ندهید، و عدد کدورت در ورودی فیلتر داستان را نشان می دهد.

تجربه کارخانه Huizhou نشان می دهد که ضربه زدن به آب تکمیل شده NTU زیر 1 از یک ته نشین کننده لوله شیبدار قدیمی در دهه 1980 قابل دستیابی است - اما مستلزم آن است که ته نشین کننده را نه به عنوان یک قطعه جدا شده از تجهیزات بلکه به عنوان انتهای پایین دست زنجیره ای که با کلرزنی آب خام شروع می شود و به مجموعه ختم می شود، در نظر بگیرید. هر حلقه در آن زنجیره یک نقطه کنترل است.