Vamzdžių nusodintuvo vandens paskirstymo ir dumblo išleidimo projektavimas: praktinis nuosėdų rezervuarų inžinerinis vadovas

Jei kuriate naują vamzdžių nusodintuvo nuosėdų rezervuarą arba šalinate netinkamai veikiančio rezervuaro triktis, du veiksniai nulems jūsų rezultatus labiau nei bet kurie kiti:vandens paskirstymas įleidimo angojeirdumblo išleidimas iš dugno. Supraskite bet kurį iš jų ir pasekmės bus tiesioginis - trumpasis jungimas-, netolygus nusėdimas, dumblo kaupimasis ir nuotekų kokybė, neatitinkanti išleidimo standartų, neatsižvelgiant į tai, kokios kokybės yra vamzdžių laikmena. Šiame vadove pateikiami pagrindiniai abiejų sistemų projektavimo principai ir skaičiavimo metodai, naudojant realų inžinerijos pavyzdį, kad skaičiai būtų pritaikyti praktiškai.

Kodėl vamzdžių naujakuriai užtikrina išskirtinį efektyvumą

Vamzdžių nusodintuvai siūlo vieną iš ekonomiškiausių{0}}būdų, kaip padidinti esamo sedimentacijos baseino apdorojimo pajėgumą. Pagrindinis principas yra elegantiškai paprastas: efektyvi nusėdimo sritis visiškai nepriklauso nuo rezervuaro grindų ploto - tai priklauso nuobendras horizontaliai projektuojamas pasvirusių vamzdžių modulių plotas. Tai reiškia, kad galite žymiai padidinti nusėdimo pajėgumą nedidindami rezervuaro ploto.

Kai vamzdžiai montuojami 60 laipsnių kampu, kiekvienas kubinis metras vamzdžio tūrio suteikia apytiksliai11-15 m²efektyvios gyvenvietės. Tai reiškia iki8–10 kartų didesnis už grindų plotąbako. Nusėdimo atstumas kiekviename vamzdžio kanale yra tik keli centimetrai -, palyginti su keliais metrais įprastiniame skaidrintuve -, o tai reiškia, kad dalelės surinkimo paviršių pasiekia daug greičiau.

Ne mažiau svarbus yra hidraulinis režimas vamzdžių viduje. Laminarinio srauto sąlygos, kai Reinoldso skaičiai paprastai būna mažesni nei 500, leidžia sumažinti hidraulinės apkrovos greitį efektyvaus nusėdimo ploto vienetui.žymiai didesnė nei įprastinė sedimentacija. Tačiau šis teorinis pranašumas pasiekiamas tik tada, kai hidraulika yra tinkamai sukonstruota -, kai srautas tolygiai paskirstomas visame vamzdžio nusodintuvo skerspjūvyje, o dumblas pašalinamas visiškai ir laiku.

Vandens paskirstymo dizainas - Tinkamo srauto nustatymas

Įleidimo angos projektavimo tikslai

Vamzdžių nusodintuvo bako įleidimo sistema atlieka dvi svarbias funkcijas, kurios tiesiogiai lemia bendrą našumą. Pirma, tai turiišsklaido kinetinę energijąįeinančio srauto -, jei turbulencija prasiskverbia į nusėdimo zoną, ji sutrikdo nusistovėjusio dumblo dangą, iš naujo-suspenduoja daleles ir kenkia viskam, kam suprojektuoti vamzdžiai. Antra, jis turi kuo tolygiau paskirstyti srautą per visą vamzdžio modulių skerspjūvio plotą. Netolygus pasiskirstymas sukuria lokalizuotas didelio{5}}greičio zonas, kurios per vamzdžius perneša kietąsias medžiagas prieš joms nusėdant.

Įprastos praktikoje naudojamos įleidimo konfigūracijos:perforuotos pertvaros sienossu reguliariais tarpais išdėstytomis angomis (plačiausiai naudojama ir patikimiausia stačiakampių rezervuarų parinktis), panardinamaisiais įleidimo vamzdžiais su keliais paskirstymo angomis, apatiniais{0}}įvado paskirstymo šonais su į viršų-atsuktomis angomis ir įleidimo kanalais su V-įpjovomis. Pasirinkimas priklauso nuo rezervuaro geometrijos, srauto greičio ir erdvės apribojimų, tačiau perforuota pertvaros sienelė yra numatytasis daugelio savivaldybių projektų pradžios taškas.

Pagrindiniai dizaino parametrai

Vienintelė svarbiausia hidraulinė metrika vamzdžių nusodintuvų įvadams yraartėjimo greitis- srauto aukštyn greitis, kai vanduo patenka į apatinį vamzdžio modulių paviršių. Daugumoje komunalinių įrenginių, kuriuose valomas paviršinis vanduo arba antrinės nuotekos, artėjimo greitis5–15 mm/sužtikrinti optimalų našumą. Jei greitis mažesnis nei 5 mm/s, dumblas gali nusėsti pačioje paskirstymo zonoje, todėl susidaro negyvosios zonos, kurios sumažina efektyvų tūrį. Greičiai, didesni nei 20 mm/s, gali sutrikdyti dumblo dangą ir nunešti floko daleles į vamzdžio kanalus, kol jos dar nespės nusėsti.

Energijos išsklaidymo pertvaros dizainas

Pastatyta viena pertvara0,8–1,5 mnuo įleidimo sienelės su tolygiai paskirstytomis angomis (paprastai50-100 mm skersmensadresu200-400 mm atstumas), užtikrina efektyvų įvado energijos išsklaidymą daugumoje stačiakampių rezervuarų. Projektinis skylės greitis turėtų būti nukreiptas0,15–0,25 m/sesant vidutiniam dienos srautui - pakankamai greitas, kad nenusėstų skylių viduje, pakankamai lėtas, kad būtų išvengta purškimo. Bendras visų skylių atviras plotas turi būtinuo 15 iki 25 proc.pertvaros sienos ploto. Svarbi detalė, kuri dažnai nepastebima: pateikite a200-300 mm tarpaspertvaros apačioje, kad dumblas galėtų praeiti. Be šio tarpo dumblas kaupiasi už pertvaros, sumažindamas aktyvųjį tūrį ir galiausiai sukurdamas anaerobines sąlygas.

Paskirstymo vienodumo reikalavimai

Gerai{0}}suprojektuota įleidimo sistema turėtų pasiekti bent vienodą srauto paskirstymąnuo 85 iki 90 proc., o tai reiškia, kad srauto greitis ploto vienete skiriasi mažiau nei 10–15 % nuo vidutinio bako skerspjūvio{2}}. Dažniausios prasto paskirstymo priežastys: įleidimo anga yra per arti vamzdžių modulių (mažesnis nei 0,5 m tarpas), nepakankamas atviros pertvaros plotas (mažiau nei 10 % sienos ploto) ir asimetrinė rezervuaro geometrija, į kurią neatsižvelgiama nustatant atskirų prievadų dydį. Stačiakampės talpyklos su vienos pusės įleidimo anga yra ypač pažeidžiamos pastarosioms - į arčiausiai įleidimo angos esančius angas gauna neproporcingai daugiau srauto, nebent būtų pritaikyti individualiai.

Dumblo išleidimo dizainas - Neleiskite kauptis kietosioms dalelėms

Kodėl dumblo išmetimas yra svarbus

Veiksmingas dumblo pašalinimas iš vamzdžio nusodintuvo rezervuaro yra toks pat svarbus kaip ir tinkamas įleidimo angos paskirstymas - ir, ko gero, dažniausiai nepaisoma. Kai dumblas kaupiasi nekontroliuojamai, tai sukelia problemų kaskadą: efektyvus nusėdimo tūris mažėja, susidaro anaerobinės zonos ir susidaro dujos, kurios gali sukeltidumblo flotacija(nusėdusių kietųjų medžiagų pakėlimas atgal į suspensiją), o jei dumblo antklodė pakyla pakankamai aukštai, ji gali fiziškai užkimšti apatines vamzdžių modulių angas. Kai tai įvyks, vienintelis sprendimas yra ištuštinti baką ir valyti rankiniu būdu - brangus ir trikdantis procesas. Gerai-suprojektuota dumblo surinkimo ir išleidimo sistema turi pašalinti nusistovėjusias kietąsias medžiagas nuolat arba dažnais, trumpais intervalais.

Dumblo bunkerio geometrija

Daugumoje vamzdžių nusodintuvų rezervuarų naudojama viena iš dviejų dumblo surinkimo konfigūracijų. Pirmieji panaudojimaikeli kūginiai arba piramidiniai bunkeriai, paprastai 1,0–1,5 m gylio su mažiausiai 60 laipsnių šoniniais nuolydžiais - šis kampas yra labai svarbus siekiant užtikrinti, kad dumblas patikimai nuslystų į bunkerio dugną, o ne priliptų prie sienų. Antroji konfigūracija naudoja aplokščias arba švelniai nuožulnus dugnas su mechaniniu dumblo grandikliuir centrinis surinkimo lovelis. Bunkerio-apačioje talpykloje horizontalus atstumas dumblas turi keliauti palei grindis, kad pasiektų bunkerį, turėtų būti sumažintas - idealiu atveju mažesnis nei3-4 metrai. Ilgesni važiavimo atstumai leidžia kietosioms medžiagoms sutankėti ir prilipti prie grindų, o tai pranoksta bunkerio konstrukcijos paskirtį.

Konfigūracijos pasirinkimas priklauso nuo rezervuaro formos: apvaliuose rezervuaruose paprastai naudojamas besisukantis grandiklis su periferiniu dumblo surinkimu, stačiakampiuose rezervuaruose naudojami keli bunkrai, išdėstyti išilgai, arba važiuojantis tiltinis grandiklis. Kelių-bunkerių metodas labiau paplitęs mažesniuose stačiakampiuose rezervuaruose, nes jame nėra judančių dalių ir reikia mažiau priežiūros.

Dumblo išleidimo vožtuvai ir vamzdynai

Dumblo išleidimo vamzdžių skersmuo turi būti ne mažesnis kaip150 mmatsispirti užsikimšimui. Vamzdžio nuolydis turi būti bent jau2% link išleidimo taško. Vožtuvo tipas yra labai svarbus: visada naudokitepilnos{0}}angos vožtuvaipvz., užtvarai, kamštis arba užspaudžiamieji vožtuvai. Niekada nenaudokite gaubtinių arba spyruoklinių vožtuvų dumblo aptarnavimui - jie sukuria vidinius srauto apribojimus, kurie sulaiko kietąsias medžiagas ir lengvai užsikemša. Primygtinai rekomenduojami automatiniai vožtuvai (pneumatiniai arba elektriniai) su laikmačiu-valdomu periodiniu išleidimu, o ne rankiniais vožtuvais. Rankinis dumblo pašalinimas priklauso nuo operatoriaus kruopštumo, kuris įvairiose pamainose skiriasi, o nenuoseklus išleidimas yra viena iš pagrindinių dumblo kaupimosi problemų priežasčių.

Naudojimo gairės nuosekliems rezultatams pasiekti

Dumblo išleidimas remiantis areguliarus laikmačio grafikaso ne rankinis sprendimas nuosekliai duoda geriausius rezultatus. Pradėkite nuo trumpų, dažnų iškrovimo intervalų -, pavyzdžiui,15–30 sekundžių kas 15–30 minučių- ir koreguokite pagal išmatuotą dumblo koncentraciją. Tikslinė dumblo koncentracijanuo 1 iki 3% kietųjų medžiagųišmetimo sraute; mažesnė nei 1 % koncentracija rodo, kad eikvojate per daug vandens (per dažnai arba per ilgai atidarote vožtuvus), o didesnės nei 3 % koncentracijos rodo nepakankamą vandens išleidimo dažnį.

Kasdien stebėkite dumblo antklodės lygį naudodami nešiojamąjį dumblo antklodės detektorių. Tikslinis antklodės lygis turėtų būti0,3–0,5 m žemiau vamzdžių modulių apačios. Jei antklodė pakyla arčiau nei 0,3 m, padidinkite iškrovimo dažnį arba trukmę. Jei jis nukrenta daug žemiau 0,5 m, o išleidimo koncentracija yra maža, greičiausiai be reikalo švaistote išvalytą vandenį.

Veiktas pavyzdys - 10 000 m³/d Vamzdžių nusodintuvo bakas

Norėdami pritaikyti projektavimo principus praktikoje, čia yra pilnas stačiakampio vamzdžio nusodintuvo rezervuaro apdorojimo pavyzdys.10,000 m³/dkomunalinių nuotekų.

Dizaino įvesties duomenys

Įleidimo angos projektavimo skaičiavimai

Privažiavimo greitis apskaičiuojamas srautą padalijus iš vamzdžio nusodintuvo plano ploto: 417 m³/h padalijus iš (10 mx 5 m) lygus8,34 m/h, arba maždaug 2,3 mm/s. Tai patogiai patenka į rekomenduojamą 5–15 mm/s diapazoną, nors šiek tiek yra apatinėje dalyje -, o tai reiškia, kad prireikus ateityje galima padidinti srautą.

Dėl pertvaros sienos: sienos plotas yra 6 m pločio x 4,5 m gylio =27 m². Esant 20% atviro ploto santykiui, reikalingas atviras plotas yra5.4 m². Naudojant 75 mm skersmens skyles (kiekvienos skylės plotas=0.0044 m²), reikalingas skylių skaičius yra 5,4, padalytas iš 0,0044, o tai apytiksliai atitinka1220 skylių. Paskirstytas 6 m x 4,5 m plote, tai duoda apytiksliai150 mm x 150 mm atstumastarp skylių.

Skylės greitis esant vidutiniam srautui yra 0,116 m³/s, padalintas iš 5,4 m² =0,021 m/s (apytiksliai 0,02 m/s). Tai gerokai mažesnė už rekomenduojamą 0,15 m/s tikslą, o tai reiškia, kad skylės yra per didelės srautui. Norėdami tai ištaisyti, apsvarstykite galimybę sumažinti skylių skaičių (iki maždaug 170 skylių, dėl kurių greitis būtų artimesnis 0,15 m/s) arba sumažinkite skylės skersmenį, kad padidintumėte greitį, išlaikant tolygų pasiskirstymą.

Dumblo bunkerio dizainas

Pateiktiketuri bunkeriai išilgai bako ilgio- po vieną kas 3 metrus - kiekvienas1,2 m gylio su 60 laipsnių šoniniais nuolydžiaisužtikrinti patikimą dumblo slydimą. Kiekviename bunkeryje turi būti a150 mm pneumatiniu būdu valdomas kamščio vožtuvasant laikmačio valdiklio. Rekomenduojama veikimo seka yra pertraukiamas iškrovimas20 sekundžių kas 20 minučių, nuosekliai sukasi per bunkerius, kad vienu metu ištekėtų tik vienas bunkeris. Taip išvengiama sistemos hidraulinio smūgio ir išlaikomas nuoseklus dumblo pašalinimas.

Išvada

Vandens paskirstymas ir dumblo išleidimas yra du dažniausiai nepastebimi vamzdžių nusodintuvo konstrukcijos aspektai -, be to, jie yra viena iš dažniausiai pasitaikančių prasto našumo priežasčių. Pagrindiniai projektavimo principai yra paprasti ir nusistovėję: tolygiai paskirstykite srautą per visą vamzdžio nusodintuvo skerspjūvį, nustatykite artėjimo greitį nuo 5 iki 15 mm/s, 15–25 % atviros pertvaros energijos išsklaidykite, šalinkite dumblą pagal patikimą laikmačio grafiką, naudodami pilną- vamzdžio nuolydį, 2%. Patikrinkite veikimą reguliariai stebėdami dumblo antklodės lygį - idealiu atveju laikant antklodę 0,3–0,5 m žemiau vamzdžio modulio įvadų. Gamyklos, investuojančios inžinerines pastangas, kad būtų tinkamai sutvarkyti šie pagrindai, pamatys visą savo investicijų į vamzdžių nusodintuvus naudą: didesnį valymo pajėgumą nepadidinus ploto, geresnę nuotekų kokybę, atitinkančią griežtesnius išleidimo standartus, ir žymiai mažiau eksploatacinių galvos skausmų.