Nehir Suyu Arıtma için Petek Eğimli Tüp Yerleştirici: Wuhan Petrokimya'da 10 Yıllık Örnek Olay İncelemesi

Nehir Suyu Arıtma için Petek Eğimli Tüp Yerleştirici: Wuhan Petrokimya'da 10 Yıllık Örnek Olay İncelemesi

Wuhan Petrokimya Fabrikası, Yangtze Nehri'ni ham su kaynağı olarak ilk kez kullandığında, aşırı mevsimsel bulanıklık dalgalanmalarıyla ve özel bir filtreleme aşaması olmadan içme suyu standartlarını karşılamanın göz korkutucu zorluğuyla karşı karşıya kaldılar. On yıl sonra, polietilen petek eğimli tüp çökelticileri kullanan entegre kum-topaklama-çöktürme sistemi, atık su bulanıklığını sürekli olarak 5 NTU'nun altında sağlıyor. Bunu tam olarak nasıl yaptıklarını ve bir sonraki su arıtma projeniz için operasyonel verilerinin ne anlama geldiğini burada bulabilirsiniz.

HAM SU ZORLUĞU

Wuhan Petrokimya Tesisi, ham suyu doğrudan, bulanıklığın mevsimler arasında önemli ölçüde değiştiği Yangtze Nehri'nden çekiyor. Yaz aylarındaki taşkın suları aşırı derecede yüksek askıda katı madde yükü taşırken, kış aylarındaki akışlar nispeten düşük bulanıklığa düşer. Orijinal arıtma sistemi şu şekilde tasarlandı:entegre kum giderme, flokülasyon ve sedimantasyon prosesiendüstriyel kullanım için 20 NTU'luk atık su bulanıklığını hedeflemektedir. Her biri 30,0 m x 9,8 m boyutlarında ve saatte 2.000 metreküp tasarım kapasitesine sahip iki paralel arıtma ünitesi inşa edildi. Bir ünite başlangıçta ahşap eğimli plakalarla, diğeri ise kağıt petek tüplerle donatılmıştı. Kritik olarak, sistemaşağı akışlı filtreleme adımı dahil değildir- Nihai atık su kalitesinin sağlanmasından tek başına eğimli tüp yerleşimcisi sorumluydu.

SİSTEM TASARIM PARAMETRELERİ

Bu entegre tankın arkasındaki mühendisliği anlamak, neden bu kadar güvenilir performans gösterdiğini ortaya koyuyor. Süreç dikkatlice sıralanmış bir yol izler:Raw Water --> Coagulant Dosing --> Grit Chamber --> Flocculation --> Sedimentation --> Clear Water Tank --> Pressurization -->Dağıtım Ağı. Her aşama, belirli bir arıtma mekanizmasını optimize edecek şekilde boyutlandırılmıştır ve tasarım değerleri, Yangtze Nehri suyuyla yapılan kapsamlı pilot testlere dayanarak seçilmiştir.

Kum Odası Tasarımı

Kum haznesinin uzunluğu 12,0 m, genişliği 3,0 m olup etkin derinliği 1,5 m'dir. 2.000 m tasarım akışında³/h, bu akış hızını verir0.15 m/sve yaklaşık olarak saklama süresi2 dakika. Bu yumuşak yatay hız, daha hafif asılı katıları topaklaşma aşamasına doğru taşırken, kaba kum ve ağır kum parçacıklarının çökelmesine olanak tanır. İlk operasyonel gözlemler, topakların aslında burada oluşmaya başladığını gösterdi; bu, daha sonra mekanik karıştırıcıların çıkarılması için değerlendirildiğinde bunun önemli olduğu ortaya çıktı.

İki Kademeli Flokülasyon Sistemi

Flokülasyon işlemi seri olarak iki farklı mekanizmayı kullanır. İlk olarak birkürekli topaklaştırıcıDört mekanik karıştırma aşamasına sahip (11,5 mx 4,0 mx 3,0 m derinlik), 4 dakikalık bekletme süresiyle hızlı ilk karıştırma sağlar. Bunun başlangıçta yüksek enerjili karıştırma yoluyla mikro topaklar oluşturması amaçlanmıştı. Su daha sonra birşaşkın flokülasyon kanalı- 0,6 m giriş genişliğine sahip, kademeli olarak 0,8 m çıkış genişliğine kadar genişleyen, 82 metre uzunluğunda serpantin yol. 3,0 m su derinliğinde, 0,5 m/s'lik giriş hızı kademeli olarak çıkışta 0,3 m/s'ye düşer ve topakların yaklaşık olarak yaklaşık 100 m/sn boyunca hafif hidrolik kesme yoluyla büyümesine olanak tanır.13 dakikatemas süresi.

SEDİMANTASYON TANKI & EĞİMLİ TÜP YERLEŞTİRİCİ ÖZELLİKLERİ

Sedimantasyon havzası 196 m2 yüzey alanına sahip yukarı akış modunda çalışmaktadır.²(20,0 mx 9,8 m). Orijinal ahşap eğimli plakaların uzunluğu 1.200 mm, dikey yüksekliği ise 850 mm olup, 40 mm plaka aralığıyla 60 derecelik bir eğime yerleştirilmiştir. Kağıt petek tüpleri,50 mm yazılı daire çapına sahip altıgen kesit, tüp uzunluğu 800 mm, duvar kalınlığı 0,4 mm ve aynı 60 derecelik eğim açısı, 700 mm dikey yükseklik sağlar. Kraft kağıdı yapısal bütünlük için fenolik reçine ile emprenye edildi.

Bu tasarım koşulları altında yerleşim birimi boyunca yukarıya doğru akış hızı2,5 mm/sngenel tank tutma süresi ile30 dakikave tüp demetinde kalma süresi sadece7 dakika. Bu son derece sığ yerleşme derinliği (eğimli yüzeyler arasında yalnızca 40-50 mm) yerleşimcinin verimliliğinin anahtarıdır. Sığ derinlikli sedimantasyon ilkesine göre çökelme mesafesi, tam tank derinliğinden plakalar arası mesafeye kadar azaltılır ve aynı taşma hızı korunurken partikül yakalama süresi önemli ölçüde kısaltılır.

MEDYA YÜKSELTME: KAĞIT PETEKTEN PE PLASTİĞİNE

Hem ahşap eğimli plakalar hem de kağıt petek tüpler, ilk çalışma döneminde (1980 sonrası) tatmin edici bir arıtma performansı sağladı; kağıt petek tüpler hafif bir kenar gösterdi. Ancak saha deneyimi, yükseltme kararına yol açan kritik malzeme sınırlamalarını ortaya çıkardı:

Ahşap plakalartutarlı toleranslara göre üretilmeleri zordu ve bükülmeye ve biyolojik bozulmaya neden olan kalıcı ıslak-kuru döngü nedeniyle kısa hizmet ömrüne sahipti.Kağıt petek tüplerisınırlı dayanıklılıktan muzdaripti ve daha da önemlisi fenolik reçine emprenyesi onlarıiçme suyu uygulamaları için uygun değildirOrganik bileşiklerin arıtılmış suya sızma potansiyeli nedeniyle. Tesis içme suyu standartlarını karşılamayı taahhüt ettiğinde bu konu tartışılamaz hale geldi.

1984 yılında tüm çökeltme ortamları değiştirildipolietilen (PE) plastik petek borular. Yeni modüller aynı altıgen geometriyi ve 60 derecelik eğimi paylaşıyor ancak 60 mm'lik daha büyük bir yazılı daire çapına, 800 mm'lik tüp uzunluğuna ve 0,5 mm'lik duvar kalınlığına sahip. PE petek borular birçok önemli avantaj sunar:

Öncelikle malzemeToksik olmadığı onaylanmıştır ve içme suyuyla teması onaylanmıştırfenolik reçine tüplerini rahatsız eden kirlenme endişesini ortadan kaldırır. İkincisi, PE hem biyolojik bozunmaya hem de kimyasal saldırıya karşı dayanıklıdır, yanideğiştirme döngüsü yokve yaşam döngüsü maliyetlerini önemli ölçüde azaltır. Üçüncüsü, pürüzsüz, hidrofobik PE yüzeyidüşük çamur yapışmasıböylece biriken katılar akış kanallarını oluşturup daraltmak yerine kendi ağırlıkları altında kayar. Bu kendi kendini temizleme davranışı, bakım aralıkları arasında hidrolik kapasitenin tutarlı olmasını sağlar. Dördüncüsü, altıgen boru geometrisi,daha büyük ıslak çevreeşdeğer aralıklı düz plakalardan daha düşük bir hidrolik yarıçap ve dolayısıyla daha düşük Reynolds sayıları üretir; bu da çökelme verimliliğini artıran daha kararlı laminer akış koşulları anlamına gelir. Ortaya çıkan bir operasyonel sorun şuydu:PE tüp modüllerinin kaldırma kuvvetisuya daldırıldığında; bu durum, yüzmeyi önlemek için sabitleme armatürleri takılarak çözüldü.

ÇAMUR DEŞARJ SİSTEMİNİN İYİLEŞTİRİLMESİ

Orijinal çamur boşaltma sistemi şunlara dayanıyordu:manuel kapaklı kelebek vanalarBunun tesisin en kalıcı operasyonel baş ağrılarından biri olduğu kanıtlandı. Bu vanalar, operatörün yüksek emek yoğunluğuna ihtiyaç duyuyordu ve yaklaşık olarak su sızıntısına neden olan zayıf sızdırmazlık sorunlarına neden oluyordu.10 m³/saat vana başına, sık sık biyel kolu kırılmasıyla karşılaştı ve genel olarak zayıf çamur giderme sağladı. 7/24 sürekli bir su arıtma işleminde, güvenilir olmayan çamur tahliyesi, biriken çamurun ayrışmaya, gaz salmaya ve su kolonunda yeniden askıda kalmaya başlamasıyla doğrudan atık su kalitesinin bozulmasına neden olur.

Haziran 1988'de manuel valfler değiştirildi.pnömatik sürgülü vanalartüm boşaltma noktalarında. Pnömatik sistem, pozitif sızdırmazlık kuvveti sağlayarak su sızıntısını tamamen ortadan kaldırdı, tek bir kontrol eylemiyle çalışmayı basitleştirdi ve çamur sıkışmadan önce hızlı, yüksek hacimli tahliyeyi mümkün kılarak çamur boşaltma etkinliğini önemli ölçüde artırdı. Ek değişiklikler dahilçamur hunisi yüksekliğinin 800 mm'den 1.200 mm'ye çıkarılmasıdaha fazla depolama hacmi sağlamak ve hazneden daha düzgün bir tahliye için delikli çamur toplama borusuna iki ilave tahliye vanası takmak. Bu değişiklikler, tam tank temizliği arasındaki çalışma döngüsünü haftalardan yaklaşıküç ay.

KİMYASAL DOZAJ OPTİMİZASYONU

Pıhtılaştırıcı dozaj sistemi, tedavi ekonomisini ve güvenilirliğini toplu olarak dönüştüren birbiriyle bağlantılı dört iyileştirmeden geçti. İlk olarak,pıhtılaştırıcı çözelti konsantrasyonu yaklaşık %5'e standartlaştırıldı(önceki %5-10 aralığının altında). Bu daha düşük, tutarlı konsantrasyon, dozaj borularının tüm akış hızlarında tamamen dolu kalmasını sağlayarak pıhtılaştırıcı beslemesini aralıklı olarak kesintiye uğratan hava kilitlenmesini önledi. İkincisi, kapsamlı karşılaştırmalı testlerden sonra tesisham alüminyum sülfattan bazik alüminyum klorüre (PAC) geçiş. Orijinal alüminyum sülfat yüksek dozajlar gerektiriyordu, değişen ham su koşullarında tutarsız sonuçlar veriyordu ve yazın yüksek bulanıklık dönemlerinde operatörler, etkili olmasına rağmen borulara ve ekipmana zarar verecek kadar aşındırıcı olan ferrik klorüre başvurdu. PAC tüm mevsimlerde üstünlüğünü kanıtladı: daha düşük dozaj gereksinimleri, azaltılmış tüketim maliyeti, istikrarlı atık su kalitesi ve gözle görülür derecede daha iyi arıtılmış su rengi.

Üçüncüsü, tüm dozaj boru hatlarıplastik borularla değiştirildiplastik, dökme demir ve çelik boruların orijinal kurulumunu zorlaştıran karışık malzeme korozyonu sorunlarını ortadan kaldırıyor. Dördüncüsü ve belki de en anlamlısı,Flokülasyon tankından dört kademeli mekanik karıştırıcılar tamamen çıkarıldı.. Operatörler, kum haznesinde halihazırda oluşmuş topakların, yüksek kesmeli mekanik karıştırıcılar tarafından parçalandığını ve bunların teşvik etmesi gereken pıhtılaşmayı bozduğunu gözlemledi. Karıştırıcılar çıkarıldıktan sonra, floklar, yalnızca hafif hidrolik kesme yoluyla, şaşırtmalı flokülasyon kanalında aşamalı ve istikrarlı bir şekilde büyüdü; bu, pıhtılaşma verimliliğini önemli ölçüde artırırken aynı zamanda güç tüketimini de azalttı.

TEDAVİ SONUÇLARI: PERFORMANS VERİLERİ

Tüm iyileştirmelerin uygulanmasının ardından arıtma sistemi, orijinal endüstriyel sınıf tasarım özelliklerini aşan sonuçlara ulaştı. 2.000 m tasarım akışında³/h, atık su bulanıklığı kaldı1984'ten bu yana sürekli olarak 5 NTU'nun altındaÇin'in Ulusal İçme Suyu Standardını (GB 5749-85) karşılar. 3.000 m'lik aşırı yük koşullarına zorlandığında³/h (tasarımın %50 üzerinde) olmasına rağmen sistem atık su bulanıklığını hala 15 NTU'nun altında tutar. Ham su bulanıklığı mevsimsel olarak dalgalanır, ancak arıtılmış su bulanıklığı ne olursa olsun içme suyu aralığında kalır.

Su kalitesi analizi, sistemin yüzey suyundan içme suyu üretme yeteneğini doğruluyor:

Pıhtılaştırıcı anahtarının ekonomik faydaları da aynı derecede dikkat çekicidir. Haziran 1988'de aylık yaklaşık 170.000 ton su üretimiyle yan yana bir karşılaştırma yapıldığında, PAC dozajı sadece11,4 mg/Lnazaran25,6 mg/Lalüminyum sülfat için - aKimyasal tüketiminde %55,5 azalma. Aylık pıhtılaştırıcı tüketimi 4,5 tondan 2,1 tona düştü:

Not: Aylık su üretimi yaklaşık 170.000 tondur. Yayınlanan vaka çalışmasında kesin rakamlar belirtilmemiş olsa da, mekanik karıştırıcıların çıkarılmasının ardından güç tüketimi de önemli ölçüde azaldı.

KALAN ZORLUKLAR VE PLANLANAN YÜKSELTMELER

Wuhan tesis ekibi, günümüzde eğimli tüp yerleşimcileri çalıştıran herkesi eşit derecede ilgilendiren, daha fazla iyileştirme yapılması gereken üç alan belirledi. Birinci,manuel bulanıklık izlemesu kalitesindeki değişikliklerin tespiti ile pıhtılaştırıcı dozajının ayarlanması arasında bir tepki gecikmesi yarattı. Göz önünde bulundurulan çözüm, pıhtılaştırıcı besleme hızı ayarı için gerçek zamanlı geri bildirim sağlamak amacıyla çevrimiçi bulanıklık ölçüm cihazlarını kullanan bir otomatik dozaj kontrol sistemiydi. Bu, mekanik ve kimyasal alt sistemlerini halihazırda optimize etmiş herhangi bir tesis için bir sonraki mantıksal adımı temsil eder.

Saniye,açıkta kalan petek tüp yüzeylerinde alg büyümesiakış kanallarının etkili kesit alanını giderek azalttı. Yerleşimci havuzuna güneş ışığının nüfuz etmesi, biyofilm ve alg kolonizasyonunu teşvik etti; bu, yalnızca akışı kısıtlamakla kalmadı, sonunda tüpleri tamamen tıkadı. Önerilen çözüm, biyolojik büyümeyi tüp yüzeylerine yerleşmeden önce kontrol etmek için yerleşimcinin yukarı akışındaki ham suyun ön klorlanmasıydı. Üçüncüsü, çamur deşarjındaki gelişmelere rağmen,hazneler hala sıkıştırılmış çamur biriktiriyornormal boşaltma döngüleri sırasında çıkarılamayan bu durum, tankın tamamen kapatılmasını ve her üç ayda bir manuel olarak temizlenmesini gerektiriyordu. Mühendisliğin yanıtı, çamur boşaltma döngüsü sırasında yıkama için basınçlı su kullanacak ve periyodik kapatma ihtiyacını ortadan kaldıracak dahili püskürtme nozullarının kurulmasıydı.

EĞİMLİ TÜP YERLEŞTİRİCİ TASARIMI İÇİN ANAHTAR DERSLER

Wuhan'ın on yıllık işletme verileri, herhangi bir eğimli tüp yerleşimci projesine rehberlik etmesi gereken dört prensibi özetlemektedir:

1. Bütünleşik tasarım çalışmaları.Kum-topaklaştırma-çökeltme (entegre) tank konsepti, uygun şekilde boyutlandırıldığında, aşağı yönde bir filtreleme adımı olmadan yüzey suyundan güvenilir bir şekilde içme suyu kalitesi üretebilir. Önemli olan her aşamanın hidrolik parametrelerini doğru ayarlamaktır: kum haznesindeki akış hızı (0,15 m/s), flokülasyonda tutma süresi (toplam 17 dakika) ve çökelticideki yukarı doğru akış hızı (2,5 mm/s). Bu değerlerden sapmak tüm tedavi zincirini tehlikeye atar.

2. Malzeme seçiminin ardışık sonuçları vardır.PE plastik petek tüpler, ahşap plakalara veya reçine emdirilmiş kağıt tüplere kıyasla en iyi arıtma performansı, dayanıklılık, içme suyu güvenliği ve bakım kolaylığı kombinasyonunu sunar. Daha geniş ıslak çevre, kendi kendini temizleyen yüzey ve sınırsız hizmet ömrü, daha az bakım ve tutarlı arıtma performansı sayesinde ilk yatırımı birçok kez haklı çıkarır.

3. Çamur deşarjının güvenilirliği atık su tutarlılığını belirler.Güvenilir, kullanımı kolay bir çamur boşaltma sistemi isteğe bağlı değildir; tutarlı çökeltme performansını sürdürmek için en önemli mekanik alt sistemdir. Manuel valfler, operatörün yorulmasına ve tutarsız çamur giderme işlemine neden olur, bu da doğrudan değişken atık su kalitesi anlamına gelir. Pnömatik veya otomatik boşaltma, sürekli çalışan yerleşimciler için isteğe bağlı değil, standart olarak kabul edilmelidir.

4. Pıhtılaştırıcı optimizasyonu en hızlı geri ödemeyi sağlar.Alüminyum sülfattan PAC'a geçiş, kimyasal maliyette %55'lik bir azalma sağladı ve bunun doğrudan faydası oldu. Aşağı yöndeki etkiler (daha az çamur üretimi, daha iyi su rengi, mevsimsel bulanıklık değişimlerinde daha tutarlı performans) ekonomik getiriyi katlar. PAC'ın uygun şekilde tasarlanmış dozaj altyapısıyla (plastik borular, tutarlı konsantrasyon, tam akışlı borular) eşleştirilmesi, bu faydaların sürekli olarak gerçekleştirilmesini sağlar.

PETEK EĞİMLİ TÜP YERLEŞTİRİCİ ÇÖZÜMLERİMİZ

Onlarca yıllık su arıtma mühendisliği deneyimimize dayanarak, ham su kalitenize ve arıtma hedeflerinize göre uyarlanmış eksiksiz bir petek eğimli boru yerleşimci ürün ve hizmetleri yelpazesi sunuyoruz:

BizimPE ve PVC altıgen petek tüp ortamı25 mm, 35 mm, 50 mm, 60 mm ve 80 mm hücre çaplarında mevcut olup, özel ham su bulanıklık aralığınız için en uygun çökelme yüzey alanını ve hidrolik yüklemeyi seçmenize olanak tanır. İçme suyu kalitesini hedefleyen yüzey suyu arıtma uygulamaları için 50-60 mm çap aralığı (Wuhan spesifikasyonuna uygun), çökeltme verimliliği ve tıkanma direnci arasında en iyi dengeyi sağlar.

Tedarik ediyoruzentegre yerleşimci tasarımı ve imalatıyüzey suyu arıtımı, endüstriyel atık su arıtımı ve proses suyu şartlandırması için. Bizimkomple çamur toplama ve boşaltma sistemleriWuhan'da belgelenen manuel valf sorunlarını ortadan kaldıran pnömatik sürgülü valfleri ve otomatik zamanlı boşaltma kontrolörlerini içerir. Mevcut tesisler için şunları sunuyoruz:yenileme ve yükseltme hizmetlerimedya değişimi, çamur sistemi modernizasyonu, pıhtılaştırıcı seçim desteği, dozaj sistemi optimizasyonu ve operasyonel sorun gidermeyi kapsar.

Referans: Nehir Suyu Arıtma için Tang TQ Petek Eğimli Boru Çöktürücü [J]. Petrol Rafineri, 1989(4): 1-6.