Korinio nuožulniojo vamzdžio nusodintuvas upės vandens valymui: 10 metų atvejo tyrimas Wuhan naftos chemijos gamykloje

Korinio nuožulniojo vamzdžio nusodintuvas upės vandens valymui: 10 metų atvejo tyrimas Wuhan naftos chemijos gamykloje

Kai Uhano naftos chemijos gamykla pirmą kartą panaudojo Jangdzės upę kaip žaliavinio vandens šaltinį, jie susidūrė su ekstremaliais sezoniniais drumstumo svyravimais ir bauginančiu iššūkiu laikytis geriamojo vandens standartų be specialaus filtravimo etapo. Po dešimtmečio jų integruota kruopų-flokuliavimo-sedimentacijos sistema, kurioje naudojami polietileno korio vamzdžių nusodintuvai, nuolat užtikrina nuotekų drumstumą, mažesnį nei 5 NTU. Štai kaip jie tai padarė - ir ką jų veiklos duomenys reiškia kitam vandens valymo projektui.

ŽALIO VANDENS IŠŠŪKIS

Uhano naftos chemijos gamykla žaliavinį vandenį semia tiesiai iš Jangdzės upės, kur drumstumas dramatiškai svyruoja tarp sezonų. Vasaros potvynių vandenys neša itin didelę skendinčių kietųjų dalelių apkrovą, o žiemos srautai sumažėja iki santykinai mažo drumstumo. Originali gydymo sistema buvo sukurta kaipintegruotas smėlio pašalinimo, flokuliacijos ir sedimentacijos procesas, skirtas pramoniniam naudojimui nuotekų drumstumui 20 NTU. Buvo pastatyti du lygiagretūs valymo įrenginiai, kurių kiekvieno matmenys yra 30,0 m x 9,8 m, projektinis našumas 2000 kubinių metrų per valandą. Viename bloke iš pradžių buvo įrengtos medinės nuožulnios plokštės, kitame – popieriniai korio vamzdeliai. Kritiškai, sistemaneapima tolesnio filtravimo etapo- tik pasviręs vamzdžių nusodintuvas buvo atsakingas už galutinės nuotekų kokybės tiekimą.

SISTEMOS PROJEKTAVIMO PARAMETRAI

Suvokus šio integruoto bako inžineriją, paaiškėja, kodėl jis veikia taip patikimai. Procesas vyksta kruopščiai suplanuotu keliu:Raw Water --> Coagulant Dosing --> Grit Chamber --> Flocculation --> Sedimentation --> Clear Water Tank --> Pressurization -->Paskirstymo tinklas. Kiekvienas etapas yra matuojamas taip, kad būtų optimizuotas konkretus valymo mechanizmas, o projektinės vertės buvo parinktos remiantis išsamiais bandomaisiais bandymais su Jangdzės upės vandeniu.

Grietinės kameros dizainas

Smėlio kamera yra 12,0 m ilgio ir 3,0 m pločio, o efektyvus gylis yra 1,5 m. Esant projektiniam debitui 2000 m³/h, tai duoda srauto greitį0.15 m/so sulaikymo laikas yra maždaug2 minutes. Šis švelnus horizontalus greitis leidžia nusėsti stambaus smėlio ir sunkių smėlio dalelių, o lengvesnes suspenduotas medžiagas perneša į flokuliacijos stadiją. Ankstyvieji eksploataciniai stebėjimai parodė, kad čia iš tikrųjų pradėjo formuotis flokas, o tai vėliau pasirodė reikšminga, kai buvo įvertintas mechaninių maišytuvų pašalinimas.

Dviejų{0}}pakopų flokuliacijos sistema

Flokuliacijos procese naudojami du skirtingi nuoseklūs mechanizmai. Pirma, airklentinis flokuliatorius(11,5 m x 4,0 m x 3,0 m gylis) su keturiais mechaninio maišymo etapais užtikrina greitą pradinį maišymą ir 4 -minučių sulaikymo laiką. Iš pradžių tai buvo skirta mikro-flokams sukurti naudojant didelės energijos maišymą. Tada vanduo patenka į asutrikęs flokuliacijos kanalas- 82- metrų ilgio serpantino takas, kurio įvado plotis 0,6 m, palaipsniui plečiantis iki 0,8 m išėjimo pločio. Esant 3,0 m vandens gyliui, įleidimo greitis 0,5 m/s laipsniškai mažėja iki 0,3 m/s išleidimo angoje, todėl flokulai gali augti dėl švelnaus hidraulinio šlyties apytiksliai.13 minučiųkontaktinio laiko.

NUODŲJŲ TALPONO IR NUOJUNGTO VAMZDŽIO NUSTATYTOJO SPECIFIKACIJOS

Sedimentacijos baseinas veikia aukštyn{0}}tekėjimo režimu, kurio paviršiaus plotas yra 196 m²(20,0 m x 9,8 m). Originalios medinės nuožulnios plokštės buvo 1200 mm ilgio ir 850 mm vertikalaus aukščio, nustatytos 60 laipsnių nuolydžiu su 40 mm atstumu tarp plokščių. Popieriniuose korio vamzdeliuose buvo ašešiakampis skerspjūvis-, kurio apskritimo skersmuo yra 50 mm, vamzdžio ilgis 800 mm, sienelės storis 0,4 mm ir toks pat 60 laipsnių pasvirimo kampas, todėl vertikalus aukštis yra 700 mm. Struktūriniam vientisumui kraftpopierius buvo impregnuotas fenolio derva.

Esant tokioms projektavimo sąlygoms, srauto aukštyn greitis per nusodintuvą yra2,5 mm/s, kurių bendras bako sulaikymo laikas yra30 minučiųir buvimo trukmę vamzdžių pluošte tiesiog7 minutes. Šis itin mažas nusėdimo gylis - tik 40-50 mm tarp pasvirusių paviršių - yra nusėdėjo efektyvumo raktas. Pagal negilaus-gylio sedimentacijos principą nusėdimo atstumas sumažinamas nuo viso rezervuaro gylio iki atstumo tarp plokštelių, todėl labai sutrumpėja dalelių surinkimo laikas, išlaikant tą patį perpildymo greitį.

MEDŽIAGOS ATNAUJINIMAS: NUO POPIERIAUS KORIO IKI PE PLASTIKOS

Tiek medinės nuožulnios plokštės, tiek popieriniai korio vamzdeliai buvo pakankamai apdorojami pradiniu eksploatavimo laikotarpiu (po 1980 m.), o popieriniai korio vamzdeliai turėjo nedidelį kraštą. Tačiau lauko patirtis atskleidė esminius medžiagų apribojimus, dėl kurių buvo nuspręsta atnaujinti:

Medinės lėkštėsbuvo sunku pagaminti iki vienodų leistinų nuokrypių ir jų tarnavimo laikas buvo trumpas dėl nuolatinio drėgno{0}}sauso ciklo, sukeliančio deformaciją ir biologinį skilimą.Popieriniai korio vamzdeliainukentėjo dėl riboto patvarumo, o dar svarbiau – fenolio dervos impregnavimas juos padarėnetinkamas geriamojo vandens reikmėmsdėl galimo organinių junginių išplovimo į išvalytą vandenį. Tai buvo ne-svarstomas klausimas, kai gamykla įsipareigojo laikytis geriamojo vandens standartų.

1984 m. visos nusodinimo priemonės buvo pakeistospolietileno (PE) plastikiniai korio vamzdeliai. Naujieji moduliai turi tą pačią šešiakampę geometriją ir 60 laipsnių nuolydį, tačiau turi didesnį įbrėžto apskritimo skersmenį – 60 mm, vamzdžio ilgį – 800 mm, sienelės storį – 0,5 mm. PE korio vamzdžiai turi keletą lemiamų pranašumų:

Pirma, medžiaga yrasertifikuotas netoksiškas{0}} ir patvirtintas kontaktui su geriamuoju vandeniu, pašalinant fenolio dervos vamzdelius kamavusią užteršimo problemą. Antra, PE priešinasi tiek biologiniam skilimui, tiek cheminiam poveikiuinėra pakeitimo cikloir žymiai mažesnės gyvavimo ciklo išlaidos. Trečia, lygus, hidrofobinis PE paviršiusmažas dumblo sukibimas, todėl susikaupusios kietosios medžiagos nuslysta nuo savo svorio, o ne kaupia ir siaurina srauto kanalus. Toks savaiminio-valymo veikimas palaiko pastovų hidraulinį pajėgumą tarp techninės priežiūros intervalų. Ketvirta, šešiakampio vamzdžio geometrija suteikia adidesnis sudrėkintas perimetrasnei plokščios lygiaverčio atstumo plokštės, todėl hidraulinis spindulys yra mažesnis ir dėl to mažesni Reynoldso skaičiai -, o tai reiškia stabilesnes laminarinio srauto sąlygas, kurios pagerina nusėdimo efektyvumą. Viena iš iškilusių veiklos problemų buvoPE vamzdžių modulių plūdrumaskai panardinamas; tai buvo išspręsta įrengiant tvirtinimo įtaisus, kad būtų išvengta plūduriavimo.

DUMBLO IŠLEIDIMO SISTEMOS TOBULINIMAS

Pasirėmė originali dumblo išleidimo sistemarankiniai sklendės drugelių vožtuvai, kuris pasirodė esąs vienas iš nuolatinių gamyklos darbo galvos skausmų. Šie vožtuvai reikalavo didelio operatoriaus darbo jėgos, kentėjo dėl prasto sandarinimo, dėl kurio maždaug nutekėjo vanduo10 m³/h vienam vožtuvui, dažnai lūždavo švaistiklis ir apskritai prastai pašalintas dumblas. Nepertraukiamo vandens valymo 24 valandas per parą, 7 dienas per savaitę, nepatikimas dumblo išleidimas tiesiogiai pablogina nuotekų kokybę, nes susikaupęs dumblas pradeda irti, išskiria dujas ir vėl{3}}suspenduoja į vandens stulpelį.

1988 m. birželį rankiniai vožtuvai buvo pakeisti įpneumatiniai vartų vožtuvaivisuose išleidimo taškuose. Pneumatinė sistema visiškai pašalino vandens nuotėkį suteikdama teigiamą sandarinimo jėgą, supaprastindama valdymą iki vieno valdymo veiksmo ir žymiai pagerindama dumblo išleidimo efektyvumą, suteikdama galimybę greitai ir dideliu tūriu pašalinti dumblą dar nesutankėjus. Įtraukti papildomi pakeitimaipadidinus dumblo bunkerio aukštį nuo 800 mm iki 1200 mmužtikrinti didesnį saugojimo tūrį ir įrengiant du papildomus išleidimo vožtuvus ant perforuoto dumblo surinkimo vamzdžio, kad bunkerio ištuštinimas būtų tolygesnis. Šie pakeitimai pailgino veikimo ciklą tarp pilno bako valymo nuo kelių savaičių iki maždaugtris mėnesius.

CHEMINIO DOZAVIMO OPTIMIZAVIMAS

Koaguliatoriaus dozavimo sistemoje buvo atlikti keturi tarpusavyje susiję patobulinimai, kurie bendrai pakeitė gydymo ekonomiją ir patikimumą. Pirma,koagulianto tirpalo koncentracija buvo standartizuota iki maždaug 5%(sumažėjęs nuo ankstesnio 5–10 %). Ši mažesnė, nuosekli koncentracija užtikrino, kad dozavimo vamzdžiai išliko visiškai užtvindyti esant bet kokiam srautui, neleidžiant užsiblokuoti oro, dėl kurio su pertrūkiais buvo nutrauktas koagulianto padavimas. Antra, po išsamių lyginamųjų bandymų, augalasperjungtas nuo neapdoroto aliuminio sulfato prie bazinio aliuminio chlorido (PAC). Pradiniam aliuminio sulfatui reikalingos didelės dozės, davė nenuoseklių rezultatų esant įvairioms žaliavinio vandens sąlygoms, o vasaros didelio-drumstumo laikotarpiais operatoriai naudojo geležies chloridą -, kuris, nors ir buvo veiksmingas, buvo toks ėsdinantis, kad sugadino vamzdžius ir įrangą. PAC pasirodė esąs pranašesnis visais sezonais: mažesni dozės reikalavimai, mažesnės vartojimo sąnaudos, stabili nuotekų kokybė ir pastebimai geresnė vandens spalva.

Trečia, visi dozavimo vamzdynai buvopakeisti plastikiniais vamzdžiais, pašalinant mišrių{0}}medžiagų korozijos problemas, kurios vargino pradinį plastikinių, ketaus ir plieninių vamzdynų montavimą. Ketvirta, turbūt įžvalgiausia,keturių{0}}pakopų mechaniniai maišytuvai buvo visiškai pašalinti iš flokuliacijos bako. Operatoriai pastebėjo, kad smėliavimo kameroje jau susidariusius flokulius suskaido didelės šlyties mechaniniai maišytuvai, panaikindami tą krešėjimą, kurį jie turėjo skatinti. Pašalinus maišytuvus, flokuliai palaipsniui ir stabiliai augo sutrikdytame flokuliacijos kanale vien dėl švelnios hidraulinės šlyties, žymiai pagerindami koaguliacijos efektyvumą ir kartu sumažindami energijos sąnaudas.

GYDYMO REZULTATAI: VEIKLOS DUOMENYS

Įdiegus visą patobulinimų rinkinį, gydymo sistema pasiekė rezultatų, viršijančių pradinę pramoninio{0}}projekto specifikaciją. Esant projektiniam debitui 2000 m³/val., išliko nuotekų drumstumasnuolat žemiau 5 NTU nuo 1984 m, atitinkantis Kinijos nacionalinį geriamojo vandens standartą (GB 5749-85). Pastumtas iki perkrovos 3000 m³/h (50 % didesnis nei projektinis), sistema vis tiek palaiko nuotekų drumstumą žemiau 15 NTU. Neapdoroto vandens drumstumas svyruoja sezoniškai, tačiau išvalyto vandens drumstumas išlieka geriamojo vandens ribose.

Vandens kokybės analizė patvirtina sistemos gebėjimą gaminti geriamąjį vandenį iš paviršinio vandens:

Ekonominė koagulianto jungiklio nauda yra vienodai įspūdinga. Lyginant 1988 m. birželio mėn., kai vandens gamyba buvo maždaug 170 000 tonų per mėnesį, PAC dozė buvo tik11,4 mg/lpalyginti su25,6 mg/laliuminio sulfatui - a55,5% sumažintas cheminių medžiagų suvartojimas. Mėnesio koagulianto suvartojimas sumažėjo nuo 4,5 tonos iki 2,1 tonos:

Pastaba: vandens gamyba per mėnesį buvo apie 170 000 tonų. Energijos suvartojimas taip pat labai sumažėjo pašalinus mechaninius maišytuvus, nors tikslūs skaičiai paskelbtame atvejo tyrime nebuvo kiekybiškai įvertinti.

LIKO IŠŠŪKIAI IR PLANUOTI PAtobulinimai

Uhano gamyklos komanda nustatė tris tolesnio tobulinimo sritis, kurios yra vienodai svarbios visiems, šiandien dirbantiems su vamzdžių nusodintuvais. Pirma,rankinis drumstumo stebėjimassukūrė atsako skirtumą tarp vandens kokybės pokyčių nustatymo ir koagulianto dozavimo koregavimo. Svarstomas sprendimas buvo automatinė dozavimo valdymo sistema, naudojant internetinius drumstumo matuoklius, kad realiuoju laiku pateiktų grįžtamąjį ryšį-, reguliuojant koagulianto padavimo greitį. Tai yra logiškas kitas žingsnis bet kuriai gamyklai, kuri jau optimizavo savo mechanines ir chemines posistemes.

antra,dumblių augimas ant atvirų korio vamzdelių paviršiųpalaipsniui sumažino efektyvų srauto kanalų{0}}skerspjūvio plotą. Saulės šviesos prasiskverbimas į nusėdėjų baseiną paskatino bioplėvelių ir dumblių kolonizaciją, kuri ne tik apribojo srautą, bet galiausiai visiškai užkimšo vamzdžius. Siūlomas sprendimas buvo iš anksto-neapdoroto vandens chlorinimas prieš nusodintuvą, kad būtų kontroliuojamas biologinis augimas, kol jis nenusistovėjo ant vamzdžio paviršių. Trečia, nepaisant pagerėjusio dumblo išleidimo,bunkeriuose dar kaupėsi sutankintas dumblaskurių nepavyko pašalinti per įprastus iškrovimo ciklus, todėl reikia visiškai išjungti baką ir kas tris mėnesius valyti rankiniu būdu. Inžinerinis atsakas buvo įrengti vidinius purškimo antgalius, kurie dumblo išleidimo ciklo metu plovimui naudotų suslėgtą vandenį, todėl nereikėtų periodinių išjungimų.

PAGRINDINĖS PAMOKOS, DĖL NUOKLAUSIŲ VAMZDŽIŲ STATYKLĖS KONSTRUKCIJOS

Dešimtmečio veiklos duomenys iš Uhano distiliuojami į keturis principus, kuriais turėtų vadovautis bet koks linkęs vamzdžių nusodintuvų projektas:

1. Integruoto projektavimo darbai.Smulkių-flokuliacijos-sedimentacijos 一体化 (integruoto) rezervuaro koncepcija, tinkamai parinkta, gali patikimai gaminti kokybišką geriamąjį vandenį iš paviršinio vandens be filtravimo pasroviui. Svarbiausia, kad kiekvienos pakopos hidrauliniai parametrai būtų teisingi: srauto greitis smėlio kameroje (0,15 m/s), sulaikymo laikas flokuliacijoje (iš viso 17 minučių) ir srauto greitis nusodintuve (2,5 mm/s). Nukrypimas nuo šių verčių pakenkia visai gydymo grandinei.

2. Medžiagos pasirinkimas turi pakopinių pasekmių.PE plastikiniai korio vamzdeliai siūlo geriausią apdorojimo efektyvumo, ilgaamžiškumo, geriamojo vandens saugos ir priežiūros paprastumo derinį, palyginti su medinėmis plokštėmis ar derva{0}}impregnuotais popieriniais vamzdeliais. Didesnis sudrėkintas perimetras, savaime-valantis paviršius ir neribotas tarnavimo laikas daug kartų pateisina pradines investicijas, nes sumažėja techninė priežiūra ir nuoseklus apdorojimas.

3. Dumblo išleidimo patikimumas lemia nuotekų konsistenciją.Patikima, -lengvai-valdoma dumblo išleidimo sistema neprivaloma, - tai vienintelis svarbiausias mechaninis posistemis, užtikrinantis nuoseklų nusodinimo efektyvumą. Rankiniai vožtuvai skatina operatorių nuovargį ir nenuoseklų dumblo šalinimą, o tai tiesiogiai lemia kintamą nuotekų kokybę. Pneumatinė arba automatinė iškrova turėtų būti laikoma standartine, o ne neprivaloma bet kokiam nuolatiniam{5}}nusodintuvui.

4. Koaguliatoriaus optimizavimas užtikrina greičiausiai atsipirkimą.Perėjus nuo aliuminio sulfato prie PAC, cheminių medžiagų sąnaudos sumažėjo 55 %, nes tai buvo tiesioginė nauda. Poveikis pasroviui - mažesnis dumblo susidarymas, geresnė vandens spalva, nuoseklesnis veikimas atsižvelgiant į sezoninius drumstumo pokyčius - padidina ekonominę grąžą. PAC sujungimas su tinkamai suprojektuota dozavimo infrastruktūra (plastikiniais vamzdžiais, pastovia koncentracija, viso srauto vamzdžiais) užtikrina, kad ši nauda bus teikiama nuolat.

MŪSŲ KOKIO NUOJUNGTO VAMZDŽIO NUSTATYMO SPRENDIMAI

Remdamiesi dešimtmečiais sukaupta vandens valymo inžinerijos patirtimi, siūlome visą korinių vamzdžių nusodintuvų produktų ir paslaugų asortimentą, pritaikytą jūsų žaliavinio vandens kokybei ir valymo tikslams:

MūsųPE ir PVC šešiakampių korio vamzdžių terpėGalimi 25 mm, 35 mm, 50 mm, 60 mm ir 80 mm skersmens kameros, todėl galite pasirinkti optimalų nusėdimo paviršiaus plotą ir hidraulinę apkrovą jūsų konkrečiam žaliavinio vandens drumstumo diapazonui. Paviršinio vandens valymo įrenginiuose, skirtuose geriamojo vandens kokybei, 50–60 mm skersmens diapazonas (atitinka Wuhan specifikaciją) užtikrina geriausią nusėdimo efektyvumo ir atsparumo užsikimšimui pusiausvyrą.

Mes tiekiameintegruotas naujakurių projektavimas ir gamybapaviršinio vandens valymui, pramoninių nuotekų skaidrinimui ir technologinio vandens kondicionavimui. Mūsųsukomplektuotos dumblo surinkimo ir išleidimo sistemosapima pneumatinius sklendes ir automatinius iškrovimo valdiklius, kurie pašalina rankinio vožtuvo problemas, aprašytas Uhane. Esamoms gamykloms siūlomemodernizavimo ir atnaujinimo paslaugosapimantis terpės keitimą, dumblo sistemos modernizavimą, koagulianto parinkimo palaikymą, dozavimo sistemos optimizavimą ir veikimo trikčių šalinimą.

Nuoroda: Tang TQ korio nuožulnus vamzdelis upės vandens valymui [J]. Naftos perdirbimas, 1989(4): 1-6.