Yatay Akış, Sirkülasyonlu Durultucu ve Eğimli Tüp Çöktürücü: 3 Tam Ölçekli Tanktan Gerçek Sedimantasyon Verileri — Hangisi Gerçekten Çalışıyor?|Cuntai

Sedimantasyon tankınız gelen bulanıklığın yalnızca %11'ini gideriyorsa suyu arıtmıyorsunuz; yalnızca beton bir kutudan geçiriyorsunuz. Xiangjiang Nehri üzerindeki Hengyang Demiryolu su tedarik istasyonlarında test edilen üç tank türünden biri için saha verileri tam olarak bunu gösterdi. Aynı ham su, aynı pıhtılaştırıcı, aynı numune alma protokolü ve7,7× farkSedimantasyon verimliliği açısından en iyi ve en kötü performans gösterenler arasında. İşte sayıların ortaya koyduğu ve sedimantasyon sürecini belirleyen, çalıştıran veya geliştiren herkes için ne anlama geldiği.

ÜÇ TEKNOLOJİ

Yatay Akışlı Sedimantasyon Tankı

Grubun en eski tasarımı. Su bir uçtan giriyor, uzun dikdörtgen bir havza boyunca kabaca 15 mm/s hızla yatay olarak akıyor ve uzak uçtan çıkıyor. Parçacıklar yolculuk sırasında yer çekiminin etkisiyle çöker. Basit, sağlam ve öngörülebilir ama aynı zamanda fazla yer kaplayan ve yavaş. Hengyang birimi işgal edildi222.4 m²adil davranmak75 m³/h.

Hidrolik Sirkülasyonlu Arıtıcı

Ham suyun merkezi bir reaksiyon bölgesine girdiği, dolaşan bir çamur örtüsünde topaklaştığı ve arıtılmış suyun çevresel toplama oluklarına yükseldiği dikey akışlı bir tasarım. Yatay akıştan daha kompakttır - Hengyang ünitesi tarafından yönetilir240 m³/hsadece47.2 m². Çamur battaniyesi bir temas filtresi görevi görerek partikül yakalamayı geliştirir.

Eğimli Tüp Yerleştirici (Lamella Arıtıcı)

Karşılaştırmadaki en yeni teknoloji. Su, eğimli tüp yığınları boyunca (tipik olarak 60 derecede) yukarıya doğru akar, burada parçacıklar tüp yüzeylerine yerleşir ve bir çamur hunisine doğru aşağı doğru kayar. Eğimli geometri, birim ayak izi başına etkili yerleşim alanını önemli ölçüde artırır. Hengshan ünitesi tedavi edildi160 m³/hsadece kullanarak27.2 m²- iki katından fazla akışı idare ederken yatay akış tankının kapladığı alanın sekizde birinden daha az.

ELMALARDAN ELMALARA: TESİS PARAMETRELERİ

Her üç tank da aynı Xiangjiang Nehri ham suyunu, kuru mevsimde 3,5 mg/L ve yağmurlu mevsimde 32 mg/L dozda dozlanan aynı pıhtılaştırıcı - rafine edilmiş alüminyum sülfatla arıtıyordu. Hiçbiri aşırı yüklenmedi. Aşağıdaki tablo, performansa geçmeden önce her kurulumun nasıl göründüğünü göstermektedir.

Birkaç rakam hemen bu tablodan fırlıyor. Eğimli tüp yerleşimcisi şunları elde etti:en yüksek hidrolik yük (9,2 m³/m²·saat)en küçük ayak izini kaplarken. Buna karşın yatay akış tankına ihtiyaç vardı90 dakika saklama süresi- eğimli tüp yerleşim biriminin yaklaşık 4 katı - buna rağmen akışın yarısından azı işlendi. Sirkülasyonlu arıtıcı çoğu ölçümde ortada yer aldı ancak 240 m³/saat ile mutlak arıtma kapasitesinde hacim lideriydi.

PERFORMANS GÖSTERİSİ: ÇÖKME VERİMLİLİĞİ

Temel soru: Hangi tank aslında en fazla bulanıklığı ortadan kaldırır? Numune alma üç tankın tamamında eş zamanlı olarak, bir kez kurak mevsimde ve bir kez yağışlı mevsimde olmak üzere, her defasında art arda üç gün boyunca yürütüldü ve paralel numuneler günde iki kez toplandı. Sonuçlar şöyleydi:istatistiksel olarak kesin(χ²=21.17, P <0,005).

Üç bulgu öne çıkıyor:

1. Eğimli tüp yerleşimcisi kesin bir şekilde kazandı.Bulanıklık yüklerinin en yüksek olduğu yağışlı mevsimde bu başarı elde edildi%86 kaldırmasirkülasyonlu arıtıcı için %64,2 ve yatay akış tankı için %57,8 ile karşılaştırıldığında. Kuru sezonda fark daha da genişledi: %32,4'e karşı %24,6'ya karşı %11,1. Ki-kare testi (χ²=21.17, P < 0,005) bunların rastgele dalgalanmalar olmadığını doğrular; fark gerçek ve tekrarlanabilirdir.

2. Yağışlı sezon performansı, kurak sezonu tamamen geride bırakıyor.Su daha sıcak ve bulanıklık daha yüksek olduğunda her tank daha iyi performans gösterdi. Yatay akış tankı %11,1'den %57,8'e sıçradı - 5 kat iyileşme - çünkü daha yüksek ham su bulanıklığı, pıhtılaştırıcının çalışabileceği daha fazla parçacık sağlayarak daha büyük, daha hızlı çöken topakları oluşturur.

3. Sıcaklık, rüzgar hızı ve pH önemli değildi.İzlenen aralıklarda (hava sıcaklığı 9,5–34 derece, rüzgar hızı 0,1–3,2 m/s, pH 6,3–7,8), bu çevresel değişkenlerin hiçbiri sedimantasyon verimliliği üzerinde istatistiksel olarak anlamlı bir etki göstermedi. Performansı artıran şey hava durumu değil, tank geometrisi ve hidroliğiydi.

BULANIKLIĞIN ÖTESİNDE: RENK, BAKTERİLER VE "TERS DEĞER" BULMACA

Bulanıklığın giderilmesi temel ölçümdür, ancak su arıtma tesisleri üç şeye daha önem verir: renk, bakteri ve koliformlar. Burada veriler ilginçleşti.

Renk azaltma bulanıklığı yakından takip etti.Korelasyon güçlü ve pozitifti: r=0.9086. Regresyon denklemi - y=0.225x + 0.3495 -, sedimantasyon verimliliğindeki her yüzde 10 puanlık iyileşme için, kabaca yüzde 2,6 puanlık renk giderme elde ettiğiniz anlamına gelir. Bu fiziksel açıdan mantıklıdır: Işığı dağıtan (bulanıklık) aynı asılı parçacıklar aynı zamanda renk veren çözünmüş organik maddeyi de taşır. Parçacıkları çıkarın ve renk onlarla birlikte gider.

Bakteriler ve koliformlar farklı bir hikaye anlattı.Bulanıklık ve renkten farklı olarak toplam bakteri sayısında ve toplam koliform grubunda azalma görüldü.tutarlı bir ilişki yok with sedimentation efficiency. More surprising: there were instances where bacterial counts after sedimentation were actually daha yükseköncekinden daha fazla - sözde "ters değer" olgusu. Araştırmacılar bunu kesin bir açıklama yapmadan işaretlediler, ancak çökeltme tanklarını çalıştıran herkes olası suçluları tanıyacaktır: ölü bölgelerde biriken çamurun bakterileri temizlenmiş akıntıya yeniden asması veya hidrolik bozulmalar sırasında tank duvarlarından biyofilm dökülmesi. Her iki durumda da pratik çıkarım açıktır:mikrobiyal bariyer performansı için yalnızca sedimantasyona güvenemezsiniz. Aşağı yöndeki filtreleme ve dezenfeksiyon isteğe bağlı değildir; bunlar gerçek mikrobiyal kontrol adımlarıdır.

GİZLİ EKONOMİ: AYAK İZİ, KAPASİTE VE MALİYET

Performans rakamları önemlidir, ancak iş durumu da önemlidir. Üç tankı mühendislik ekonomisine çevirelim.

Eğimli tüp yerleşimcisi şunları sağlar:17 kat alan verimliliğiYatay akış tankının %49 daha iyi sedimantasyon performansına sahip olmasına rağmen, sirkülasyonlu arıtıcıya göre birim kapasite başına biraz daha yüksek sermaye maliyetine sahiptir. Sirkülasyonlu arıtıcı, performans tavanı daha düşük olmasına rağmen, peşin maliyet açısından paranın karşılığını veren şampiyondur. Arazinin ucuz ve bütçelerin kısıtlı olduğu sıfırdan üretim tesisleri için yatay akış yönünde hâlâ bir tartışma var. Ayak izinin önemli olduğu herhangi bir alan için (yenilemeler, kentsel tesisler, mevcut sınırlar dahilinde genişleme) eğimli boru açık bir mühendislik tercihidir.

MÜHENDİSLER İÇİN SONUÇ

Bu bir laboratuvar çalışması değildi. Bunlar, aynı nehir suyunu aynı pıhtılaştırıcıyla arıtan ve mevsimler boyunca eş zamanlı olarak numune alınan, tam ölçekli üç tanktan oluşuyordu. Sonuçlar gerçek bir ağırlık taşıyor:

1.Sedimantasyon verimliliği birincil ölçütünüzse eğimli tüp çökeltici, alternatifler için %64,2 ve %57,8'e karşılık yağışlı mevsimde bulanıklığın giderilmesinde %- 86 oranında net kazanandır. Fark istatistiksel olarak anlamlıdır (P <0.005).

2.Sınırlı alana sahip mevcut bir tesisi yeniliyorsanız, eğimli tüp yerleşimciler size metrekare başına 5,88 m³/saat arıtma kapasitesi sağlar; bu, yatay akıştan (0,34 m³/saat/m²) çok daha iyi bir büyüklük sırasıdır. Güçlendirme durumu aslında kapalıdır.

3.Sedimentasyonun mikrobiyal yükünüzü karşılamasını beklemeyin. Veriler bakteriyel ve koliform azalmaların güvenilmez ve bazen negatif olduğunu gösteriyor. Filtreleme ve dezenfeksiyon, aşağı yönde tartışılamaz engeller olmaya devam ediyor. Bu herhangi bir tank tipinin zayıflığı değildir; yerçekimi çökelmesinin temel bir sınırlamasıdır.

4.Sermaye maliyeti en önemli kısıtlamaysa ve boş alanınız varsa, hidrolik sirkülasyonlu arıtıcı, kabul edilebilir performansla (%64,2 yağışlı sezon) en iyi kapasite başına maliyet oranını (eğimli tüp için 0,038'e karşı 0,075) sunar. Pragmatik orta yoldur.

5.Yatay akışlı sedimantasyon tanklarının hala mevcut olmasının bir nedeni vardır; bunlar basit, bağışlayıcı ve yük için doğru boyutlandırıldığında etkilidir. Ancak bu veri setinde %11,1 kuru sezon verimliliğiyle, küçük boyutlu veya kötü çalıştırılan bir ünite işini zar zor yapıyor. Alanı kısıtlı bir sistem çalıştırıyorsanız ne olması gerektiğini zaten biliyorsunuzdur.