Bir su tesisi. Bir yenileme. Önemli olan üç sayı.Tesis, 1998'den bu yana faaliyet gösteren eğimli borulu yerleşim birimine hava-su karıştırma ve boşaltma cihazının eklenmesinin ardından,Boşaltma sıklığında %20 düşüş, a Kimyasal temizleme maliyetlerinde %12 azalmave birİşgücü girdisinde %15 azalma. Daha da önemlisi, güçlendirme, yıllardır su kalitesi şikayetlerine neden olan kalıcı bir yaz sorununu çözdü: kırmızı solucanlar ve chironomid larvaları durgun çamur ceplerinde üredi. Tüp yerleşimcinizde sürekli tıkanmayı gerektiren delikli boru çamur tahliyesi varsa bu örnek olay tam size göre.
Sorun
Sludge Ayrılmayı Reddettiğinde
Bu su şebekesindeki eğimli tüp yerleşim birimi 1998 yılında inşa edilmiştir ve birinci sınıf bir kaynak suyu koruma alanının içinde yer almaktadır. Ham su - rezervuar yüzey suyu - düşük bulanıklık ve yüksek alg içeriği ile karakterize edilir. Tüp çöktürücünün kendisi kompakt bir alanda yüksek sedimantasyon verimliliği sunarken, ham su pompa istasyonuna yakın konumu, kimyasal karışımın doğası gereği eşit olmadığı anlamına gelir. Arıtma zorluğu, su kaynağı hacminin keskin bir şekilde dalgalandığı ve yosun sayısının arttığı yaz aylarında daha da kötüleşiyor.
O dönemde inşa edilen eğimli tüp yerleşimlerinin çoğu gibi, çamur boşaltma sistemi dedelikli borular. Mekanizma basittir: Reaksiyon çökeltme tankındaki su seviyesinden gelen statik su basıncı, çamuru deliklere doğru sıkıştırır ve yerçekimi sifon hareketi, çamur-su karışımını tankın dışına çeker. Pompa yok. Hareketli parça yok. Ancak bir sorun var:açıklıklar tıkanır. Ve tıkandıklarında çamur birikir. Çamur biriktiğinde içinde canlılar yaşamaya başlar.
Bu tesisteki saha ekibi her yaz tam olarak bu olaylar zincirini gözlemledi: tıkanmış delikli boru ağızları → eksik çamur tahliyesi → durgun çamur katmanları → kırmızı solucanlar ve chironomid larvaları için üreme alanı → su kalitesi anormallikleri. Mevcut temizleme yöntemi (yüksek basınçlı su jeti ile birlikte kimyasal ıslatma) işe yaradı, ancak bunun bir bedeli vardı. Boşaltma aralığı yazın 20 günü, kışın ise 30 günü aştığında boru yüzeylerinde ve tank duvarlarında yosun oluştu ve bu da önemli ölçüde daha uzun yıkama süreleri gerektirdi. İsraf edilen su, tüketilen kimyasallar ve yakılan çalışma saatleri nedeniyle tesisin işletme maliyetleri artmaya devam etti.
Kök Neden Analizi
Mühendislik ekibi tıkanma probleminin arkasında dört farklı mekanizma tespit etti. Bunlardan ikisi operasyonel, ikisi ise fiziksel tasarım kısıtlamalarıdır. Dördü de aynı sonuca katkıda bulunuyor:köprü oluşturma- deliklerin yakınındaki kum parçacıklarının, çok düşük nem içeriği ve karşılıklı parçacık etkileşimi altında, statik su basıncının kıramayacağı katı bir kütle halinde sıkıştırıldığı bir durum.
| # | Neden | Mekanizma | Neden Önemlidir? |
| 1 | Uzun süreli çamur birikmesi | Zamanında giderilmeyen çamur nemini kaybeder. Nem içeriği kritik bir eşiğin altına düştüğünde çamur tabakasının iç akışkanlığı bozulur ve bulamaç yerine katı bir hal alır. | Statik su başlığı tek başına sıkıştırılmış tabakayı deliklerden itemez. Bu, köprülemenin ana itici gücüdür. |
| 2 | Yanlış çamur boşaltma aralığı ve büyük boyutlu kum | Tesis, ham suyu doğrudan bir rezervuardan pompalamaktadır. Kum içeriği, derecesi ve parçacık boyutu mevsime ve iklime göre değişir. Kum tanesi boyutu orifis çapını aştığında orifisler bloke olur. Telafi etmek için deşarj aralığı kısaltılmazsa verimlilik düşer. | Statik bir aralık, dinamik ham su kalitesini karşılayamaz. Bunun yanıtı ya uyarlanabilir planlama ya da daha büyük açıklıklardır; ancak daha büyük açıklıklar boşaltma tekdüzeliğini azaltır (bkz. Bölüm 3.2 testi). |
| 3 | 10 mm yükseklik farkı: boru ve hazne tabanı | O zamanki inşaat standartları nedeniyle çamur tahliye borusu, hazne zemininin 10 mm yukarısında bulunuyor. Yıllar süren çalışma sonucunda borunun altındaki bu ölü alanda kum birikmektedir. | Bu fiziksel bir tasarım sorunudur; hiçbir operasyonel düzenleme bunu ortadan kaldıramaz. Yalnızca dip temizleme çalkalamalı bir güçlendirme bunu telafi edebilir. |
| 4 | Yabancı madde ve eski tüp parçaları | Kimyasallara ve güneş ışığına uzun süre maruz kaldıktan sonra, tüp yerleşimci ortamının bazı bölümleri yaşlanır, çatlar ve çamur bölgesine plastik parçalar salınır. Bu parçalar delikleri tıkar. | Ayrıca fiziksel bir neden, ancak dış mekan kurulumları için UV stabilizeli ortam malzemesi seçiminin önemini vurgulayan bir neden. |
1. ve 2. nedenler işlevseldir; daha iyi çamur yönetimi yoluyla çözülebilirler. 3. ve 4. nedenler fiziksel tasarıma ve malzeme seçimine dahil edilmiştir. Güçlendirmenin dördünü de aynı anda ele alması gerekiyordu.
Retrofit Çözümü: Hava-Su Karıştırma
Prensip: Basınçlı Hava Suyla Buluşuyor
Temel konsept zarif bir şekilde basittir. Delikli borular tank tabanına döşenir ve harici bir fana bağlanır. Deliklerden enjekte edilen basınçlı hava, su molekülleriyle çarpışarak tankın içinde yüksek hızlı türbülans yaratır. Bu aynı anda üç şeyi yapar:
1. Ajitasyon.Hava-su çarpışması, statik su basıncının üstesinden gelemediği "köprü" olan sıkıştırılmış çamur katmanını parçalar. Çöken katılar yeniden süspanse edilir ve suyla homojenleştirilir, ardından akıcı bir bulamaç halinde boşaltılır.
2. Oksijenasyon.Basınçlı havadaki sürüklenen oksijen suyla yakın temasa geçerek oksidatif kapasite sağlar. Bu, özellikle çökelmiş çamurdaki organik maddeyi arıtırken değerlidir ve anaerobik organizmalara karşı düşmanca bir ortam yaratır.
3. İletişim ortamı.Türbülans, organikler, inorganikler ve çözünmüş oksijen arasındaki teması teşvik ederek, birikmiş organik malzemenin (kırmızı solucanları ve chironomid larvalarını besleyen maddenin kendisi) oksidatif ayrışmasını kolaylaştırır.
Kısacası: Cihaz sadece çamuru hareket ettirmekle kalmıyor, aynı zamanda çamur bölgesini su kalitesi şikayetlerine neden olan organizmalara karşı aktif bir düşman haline getiriyor. Bu ikili mekanizma (fiziksel uzaklaştırma + biyolojik bastırma), iyileştirmeyi basitçe daha fazla kimyasal eklemekten veya temizleme döngüsünü kısaltmaktan daha etkili kılan şeydir.
Mühendislik Tasarımı
3.1 Hava Boru Hattı Yerleşimi ve Malzeme Seçimi
Tüp çökeltici yukarıya doğru akış düzeninde çalışır: pıhtılaştırıcı dozajlı ham su, bir doğrultucu plaka yoluyla dağıtım bölgesine girer, eğimli tüpler (katıların hızla ayrıldığı yer) boyunca yukarı doğru akar ve üstteki toplama oluğundan arıtılmış su olarak çıkar. Çöken katılar 60 derecelik boru duvarlarından çamur birikim bölgesine doğru kayar. Mevcut delikli çamur boruları bu bölgenin dibinde yer almaktadır.
Yenileme, mevcut çamur borularının yanına döşenen delikli havalandırma borularından oluşan bir döngü ekler. Havalandırma boru tesisatı için iki malzeme değerlendirildi:
| Malzeme | Avantajları | Ölümcül Kusur |
| Paslanmaz çelik | Yüksek mekanik mukavemet, ısı direnci | Kimyasal olarak arıtılmış su ile uzun süreli temas, iç oksidasyona ve korozyona neden olur. Borunun iç kısmından ayrılan oksit parçacıkları, çalışma sırasında biriken kumla birleşerek delikleri yeniden tıkar. Güçlendirmenin çözmeye çalıştığı sorun. |
| UNIKE plastik (PVC) | Daha düşük ağırlık, daha pürüzsüz iç yüzey (daha düşük sürtünme katsayısı), korozyona dayanıklı, daha düşük maliyet | Hiçbiri tanımlanmadıBu uygulama için. Nihai malzeme olarak seçildi. |
3.1 Boru Çapı Hesaplaması: GOLAN Slug-Flow Yöntemi
Boru çapı, Gu Xiaojuan'ın yükseltici çapı tasarımı için önerdiği şekilde GOLAN akış modeli sınır yöntemi kullanılarak hesaplandı. GOLAN, hava kaldırma akış modellerini dört rejime sınıflandırır:sümüklü akış, kabarcık akışı, tıkaç akışı ve dairesel akış. Bunlar arasında, çamur akışı en yüksek hava kaldırma verimliliğini sağlar; çamur boşaltma sistemi tasarımı için hedef rejimdir.
Boru çapı, sümüklü akış sınır denkleminden türetilir. Basınçlı havanın yüzeysel hızı (Vg) ve kaldırılan sıvının yüzeysel hızı (Vl), (1)'den (4)'e kadar olan denklemler kullanılarak hesaplanır ve ardından düzeltilmiş V değerleri gelir.g* ve Vl* sıkıştırmadan sonra:
Kaldırılan sıvının gerçek akış hızına ve hava giriş hacmine bağlı olarak yükseltici boru çapı aralığı hesaplandı. Son seçim:DN110 mmVeDN50 mmSistemdeki basınç farkını arttırmak için redüktör kaplini ile bağlanan borular. Borunun metre başına düşen açıklıklarını hesaplamak için delik sayısı, hava hacmi, hava hızı ve delik kesit alanından elde edildi.
3.2 Hava-Su Çamur Deşarjı Optimizasyonu
Hava beslemesi bir Roots üfleyiciden gelir; iki ünite, biri görev, diğeri yedek. Boru sistemi çökeltici duvarı boyunca uzanır, flokülasyon tankı koridorunun üzerinde iki kola ayrılır ve bir döngü düzeninde tank tabanına kadar uzanır. Ana boru DN110 mm olup basınçlı hava taşır.0.16 MPa. Orijinal çamur borusunun yanına, eşit aralıklı havalandırma deliklerine sahip DN50 mm'lik bir yardımcı boru döşenir. Su seviyesi aşağı çekildiğinde çalkalama döngüsü başlar.Toplama oluğunun 0,2 m altında.
Kritik bir tasarım değişkenidelik çapı. Araştırma literatürü, delikli borulu hava kaldırmalı çamur deşarj performansının orifis çapı, hava akış hızı ve batma oranı tarafından belirlendiğini göstermektedir. Çamur deşarj miktarı ve verimliliği, orifis çapı ve batıklık oranı ile pozitif ilişkilidir. Ancak bir denge vardır: daha büyük delikler toplam verimi artırır ancakdeşarj homojenliğini azaltınÇünkü yükselticiden uzaklaştıkça sürtünme direnci artar; yükselticiye yakın olan açıklıklar daha fazla boşaltır, yükselticiden uzaktaki açıklıklar daha az boşaltır ve çamur birikimi eşit değildir.
Proje ekibi üç delik çapını karşılaştıran bir saha testi gerçekleştirdi. Sonuçlar tasarımı belirledi:
| Ağız ∅ | Açık Alan Oranı | Çamur Deşarjı Eşitliği | Sonuç |
| 5 mm | En büyük (en yüksek oran) | En kötüsü - çamur yükselticinin yakınında yoğunlaşıyor | Reddedilmiş |
| 4 mm | Orta | Ilıman | Kabul edilebilir, optimalin altında |
| 3 mm | En küçük (en düşük oran) | En iyi - tüm pozisyonlarda aynı | ✓ Seçildi |
Sezgiye aykırı bulgu:Daha küçük delikler daha düzgün çamur tahliyesi sağlar. Bunun nedeni, açık alan oranının orifis çapına göre değişmesi ve çamur deşarj üniformitesinin bununla negatif ilişkili olmasıdır. Daha büyük delikler, daha büyük bir açık alan oranı anlamına gelir; bu da boru boyunca basınç eğiminin daha dik olduğu anlamına gelir; bu da yükselticinin yakınındaki açıklıkların akışı engellediği anlamına gelir. 3 mm'lik delikler havanın tüm konumlara daha eşit bir şekilde dağıtılmasını sağlar.
Optimizasyondan sonraki son kurulum parametreleri:
| Parametre | Değer |
| Üfleyici | ZSR-100 Roots üfleyici, 15 kW (2 adet, 1 görev + 1 yedek) |
| Ana boru | DN110 mm, uzunluk 6,6 m |
| Yardımcı boru | DN50 mm, uzunluk 3,7 m |
| Boru basınç derecesi | 1.6 MPa |
| Delik çapı | 3 mm |
| Orifis aralığı | 30 mm merkezden merkeze |
| Orifis açısı | Alt merkez çizgisinin her iki tarafında 45 derece - alt ovalama yoğunluğunu arttırmak için |
| Delik konumu | Mevcut çamur borularının iki sırası arasında |
| Üfleyici koruması | Servis ömrünü uzatmak ve dış mekanda stabil çalışmayı sağlamak için koruyucu kapak takılmıştır |
PLC Kontrol ve Otomasyon
3.3 Otomatik Boşaltma Sırası
Retrofit, operatör bağımlılığını ortadan kaldıran PLC tabanlı bir otomatik kontrol sistemi içerir. Programlanan sıra şu şekilde çalışır:
Adım 1:Döngü zamanlayıcı tetikleyicilerini boşaltma →Adım 2:Kök üfleyici başlar →3. Adım:Üfleyici boru hattına basınç uygular, vakum oluşturur →4. Adım:Solenoid valf açılır →Adım 5:Hava tahliye borusunda vakum oluşuyor →Adım 6:Hava deliklerden boşaltılır →Adım 7:Su-çamur karışımı çalkalanır ve homojenleştirilir →Adım 8:Boşaltma gelirleri →Adım 9:Boşaltma tamamlandı, vakum yolu bozuldu →Adım 10:Sistem sırayla bir sonraki tanka ilerler
Sistem yönetiyor10 takım çamur tahliye cihazı. Her bir çamur tahliye vanası, tek tahrikli iki kontrol yöntemi kullanılarak iki konumlu dört yollu bir solenoid vana tarafından kontrol edilir. Valf başına boşaltma süresi şu şekilde ayarlanmıştır:120 saniyeaynı gruptaki valfler arasında 1 saniyelik bir gecikme ve gruplar arasında 10 saniyelik bir aralık gecikmesi ile. Vanalar şunlardan üretilmiştir:304 paslanmaz çelikAşındırıcı dış mekan kurulum ortamına direnmek için.
Yerleşim biriminin iki tarafı yalnızca ayrı ayrı boşaltılabildiğinden (orijinal 1998 tasarımının bir sınırlaması), hava tahliye borusunu bir redüksiyon T parçası aracılığıyla iki kola ayırmak için yerleşim biriminin üzerine DN10 mm'lik bir elektrikli kelebek vana yerleştirildi. Solenoid valf kontrol devresi Şekil 2'de gösterilmektedir.
Güvenlik ve Alarm Özellikleri
PLC programı, tesisin operasyonel deneyiminden geliştirilen üretim güvenliği özelliklerini içerir:
| Özellik | Tanım |
| Açılış sesli uyarısı | Otomatik boşaltma başladığında 5 saniyelik uzun bip sesi, operatörleri süreci incelemeleri ve denetlemeleri konusunda uyarır |
| Arıza alarmı | Vakum yolu anormalse veya üfleyici arızalanırsa sesli uyarı kısa, hızlı bip seslerine dönüşür. Merkezi kontrol odasına bir alarm gönderilir ve sahadaki kontrol paneli alarm içeriğini veya hata kodunu görüntüler. |
| Zorunlu boşaltma | When emergency emptying is required due to abnormal water quality, the automatic system can be immediately activated via a dedicated "forced emptying" button. |
| Acil durdurma | Otomatik boşaltma sırasında "Boşaltmayı Durdur" butonuna basılarak işlem istenildiği zaman durdurulabilir. |
Bakım Rejimi
Tesis iki aşamalı bir bakım programı oluşturdu:
Rutin günlük muayene:Hava akışının ve basıncın proses gereksinimlerini karşıladığını doğrulayın. Duyulabilir sızıntılar için boru hattını gezdirin. Üfleyicinin çalışma sıcaklığını kontrol edin.
Periyodik muayene:Hava besleme sistemi, boru hatları ve vanalar için ayrıntılı bakım planı. Geçmiş hata nedenlerini analiz edin ve öğrenilen dersleri işletme prosedürlerine aktarın. İlgili personele yönelik teknik eğitimler düzenlemek. Çamur deşarjının düzgünlüğü konusunda habersiz anlık kontroller yapın.
Sonuçlar ve Yatırım Getirisi
Güçlendirmenin ardından tam bir işletme döneminin ardından tesiste üç niceliksel iyileştirme kaydedildi:
| -20% Boşaltma sıklığı |
-12% Kimyasal ıslatma maliyeti |
-15% İşgücü girdisi |
Sayıların ötesinde, güçlendirme temel operasyonel hedefine ulaştı:kırmızı solucanlar ve chironomid larvalarının neden olduğu yaz suyu kalitesi anormallikleri ortadan kaldırıldı. Hava-su karışımı ve oksijenlenme mekanizması, bu organizmaların ürediği anaerobik mikro ortamı baskıladı. Tesis ayrıca yerleşim birimi üzerindeki yüzey yükünün azaldığını (döngüler arasında artık çamur birikmediğini) ve temizleme işlemleri için su tüketiminin azaldığını bildirdi.
Sonraki Adımda İyileştirmeler Belirlendi
Proje ekibi güçlendirmeyle yetinmedi. Yenileme sonrası analiz sırasında daha fazla iyileştirme yapılması gereken iki alan belirlendi:
1. Alt hazne geometrisi.Mevcut betonarme hazne, kayma sürtünme açısını ve eğim açısını arttırmak için mekanik olarak cilalanmış terrazzo prefabrik panellere yükseltilebilir. Yerçekimi kayma kuvveti akış direncini aştığında, biriken çamur herhangi bir mekanik yardıma ihtiyaç duymadan ana çamur hunisine düzgün bir şekilde kayar. Bu, hava karıştırma sistemine olan bağımlılığı daha da azaltacak ve daha az sıklıkta çalışmaya olanak sağlayacaktır.
2. Çevrimiçi izleme.Ekipman akış yolu boyunca ultrasonik seviye ölçüm cihazlarının ve çamur konsantrasyon ölçüm cihazlarının kurulması, izleme istasyonuna gerçek zamanlı verileri (çamur konsantrasyonu, su seviyesi) besleyecektir. PLC daha sonra sabit programlardan ziyade gerçek koşullara dayalı olarak işletim parametrelerini (çamur boşaltma hacmi, geri yıkama aralığı ve karıştırma süresi) dinamik olarak ayarlayabildi. Bu, zamana dayalı bakımdan, otomatik arıtma tesisleri için altın standart olan duruma dayalı bakıma doğru geçiş yapar.
Bu, Tesisiniz İçin Ne İfade Ediyor?
Bu vaka çalışması, hava-su karıştırma ve boşaltma teknolojisinin teorik bir kavram olmadığını göstermektedir; operasyonel (daha az temizleme döngüsü), kimyasal (daha az tüketim) ve işçilik (daha az manuel müdahale) gibi birden fazla boyutta niceliksel geri ödeme sağlayan kanıtlanmış bir iyileştirmedir. Aynı yaklaşım kimyasal işleme, farmasötik atık su, yiyecek ve içecek ve çevre koruma uygulamalarında eğimli tüp yerleşimcilere de uygulanabilir.
Soru, tüp yerleşimcinizin çamur boşaltma sisteminin tasarlandığı gibi çalışıp çalışmadığıdır. Aşağıdakilerden herhangi birini yaşıyorsanız:
•Manuel müdahale gerektiren çamur köprüleme
•Çamur birikimine bağlı mevsimsel su kalitesi bozulması
•Sıcak aylarda çökelmiş suda kırmızı solucanlar veya chironomid larvaları
•Tıkanıklığın sık sık açılması gereken delikli boru ağızları
•Temizleme döngüleri için artan kimyasal tüketimi
...o halde tesisiniz için hava-su karışımının yenilenmesi değerlendirmeye değerdir. Mühendislik olgunlaşmıştır, geri ödeme belgelenmiştir ve güçlendirme, mevcut tank yapısını değiştirmeden kurulmaktadır.
İster mevcut bir kurulumu yükseltiyor olun, ister yeni bir sistem tasarlıyor olun, Juntai, UV-stabilize PP/PVC ortamından destek çerçeveleri ve mühendislik boyutlandırmasına kadar eksiksiz tüp yerleştirme çözümleri sunar. 24 saat içinde ücretsiz sistem önerisi için havza ölçülerinizi ve çalışma koşullarınızı bize gönderin.
| Gereksinimlerinizi E-postayla Gönderin | WhatsApp: +86 13600513715 | Çevrimiçi Talep Formu |