Tüp Çöktürücü Su Dağıtımı ve Çamur Deşarj Tasarımı: Çökeltme Tankları için Pratik Bir Mühendislik Kılavuzu

Yeni bir tüp çökeltici çökeltme tankı tasarlıyorsanız veya düşük performans gösteren bir tankın sorununu gideriyorsanız, sonuçlarınızı diğerlerinden daha fazla iki faktör belirleyecektir:Girişte su dağıtımıVealttan çamur tahliyesi. Bunlardan herhangi birini yanlış yaparsanız sonuçları anında ortaya çıkar: kısa devre, düzensiz çökelme, çamur birikmesi ve tüp ortamınız ne kadar yüksek kalitede olursa olsun, boşaltma standartlarını karşılayamayan atık su kalitesi. Bu kılavuz, sayıları uygulamaya koymak için gerçek bir mühendislik örneği kullanarak, her iki sistem için temel tasarım ilkelerini ve hesaplama yöntemlerini açıklamaktadır.

Neden Tüp Yerleşimciler Olağanüstü Verimlilik Sağlıyor?

Tüp çökelticiler, mevcut bir çökeltme havuzunun arıtma kapasitesinin arttırılması için en uygun maliyetli yöntemlerden birini sunar. Temel prensip son derece basittir: etkili çökelme alanı tank tabanı alanından tamamen bağımsızdır; bunun yerineeğimli tüp modüllerinin toplam yatay olarak yansıtılan alanı. Bu, tank ayak izinizi genişletmeden çökeltme kapasitesini önemli ölçüde artırabileceğiniz anlamına gelir.

Tüpler 60 derecelik açıyla monte edildiğinde her metreküp tüp hacmi yaklaşık olarak11 ila 15 m²etkili yerleşim alanı. Bu şu anlama gelir:Zemin alanının 8 ila 10 katıtankın. Her bir tüp kanalı içindeki çökelme mesafesi, geleneksel bir arıtıcıdaki birkaç metreye kıyasla yalnızca birkaç santimetredir; bu da parçacıkların toplama yüzeyine çok daha hızlı ulaştığı anlamına gelir.

Boruların içindeki hidrolik rejim de aynı derecede önemlidir. Reynolds sayılarının tipik olarak 500'ün altında kaldığı laminer akış koşulları, etkin çökelme alanı birimi başına hidrolik yükleme oranınıngeleneksel sedimantasyondan önemli ölçüde daha yüksek. Ancak bu teorik avantaj, yalnızca hidrolikler uygun şekilde tasarlandığında, özellikle de akışın tüm tüp çökeltici kesiti boyunca eşit şekilde dağıtıldığında ve çamurun tamamen ve zamanında uzaklaştırıldığında gerçek dünya performansına dönüşür.

Su Dağıtım Tasarımı - Akışı Doğru Hale Getirmek

Giriş Tasarım Hedefleri

Tüp çökeltme tankının giriş sistemi, genel performansı doğrudan belirleyen iki kritik işleve hizmet eder. Öncelikle bu gerekirkinetik enerjiyi dağıtmakGelen akışın etkisi - eğer türbülans çökelme bölgesine nüfuz ederse, çöken çamur örtüsünü bozar, parçacıkları yeniden askıya alır ve tüplerin tasarladığı her şeyi baltalar. İkincisi, akışı tüp modüllerinin tüm kesit alanı boyunca mümkün olduğu kadar eşit bir şekilde dağıtmalıdır. Düzensiz dağıtım, katıları yerleşmeden önce tüpler boyunca taşıyan lokalize yüksek hızlı bölgeler oluşturur.

Uygulamada kullanılan yaygın giriş konfigürasyonları şunları içerir:delikli bölme duvarlarıdüzenli aralıklarla yerleştirilmiş açıklıklar (dikdörtgen tanklar için en yaygın kullanılan ve güvenilir seçenek), çoklu dağıtım portlarına sahip batık giriş boruları, yukarıya bakan portlara sahip alttan girişli dağıtım yanalları ve V çentikli savaklara sahip giriş kanalları. Seçim tank geometrisine, akış hızına ve alan kısıtlamalarına bağlıdır, ancak delikli bölme duvarı çoğu belediye tasarımı için varsayılan başlangıç ​​noktasıdır.

Temel Tasarım Parametreleri

Boru yerleşimci girişleri için en önemli hidrolik ölçüm,yaklaşma hızı- su tüp modüllerinin alt yüzüne girerken yukarı doğru akış hızı. Yüzey suyunu veya ikincil atık suyu arıtan çoğu belediye uygulaması için yaklaşma hızları5 ila 15 mm/snoptimum performansı sağlayın. 5 mm/s'nin altındaki hızlar, çamurun dağıtım bölgesinin içinde yerleşmesine neden olarak etkin hacmi azaltan ölü bölgeler oluşturma riski taşır. 20 mm/s'nin üzerindeki hızlar, çamur örtüsünü bozma ve flok parçacıklarının çökelmeden tüp kanallarına taşınması riskini taşır.

Enerji Dağıtımı için Bölme Tasarımı

Tek bir bölme duvarı yerleştirildi0,8 ila 1,5 mgiriş duvarından eşit olarak dağıtılmış deliklerle (tipik olarak50 ila 100 mm çapen200 ila 400 mm aralık), çoğu dikdörtgen tank için etkili giriş enerjisi dağıtımı sağlar. Tasarım deliği hızı hedeflenmelidir0,15 ila 0,25 m/sortalama günlük akışta - deliklerin içine yerleşmeyi önleyecek kadar hızlı, püskürtmeyi önleyecek kadar yavaş. Tüm deliklerin toplam açık alanı,%15 ila 25bölme duvarı alanının. Çoğu zaman gözden kaçırılan önemli bir ayrıntı:200 ila 300 mm boşlukÇamurun geçmesi için bölmenin alt kısmında. Bu boşluk olmadığında çamur, bölmenin arkasında birikerek aktif hacmi azaltır ve sonunda anaerobik koşullar yaratır.

Dağıtım Tekdüzeliği Gereksinimleri

İyi tasarlanmış bir giriş sistemi, en az%85 ila 90yani birim alan başına akış hızı, tank kesiti boyunca ortalamadan %10 ila %15 daha az değişir. Kötü dağıtımın en yaygın nedenleri şunlardır: girişin tüp modüllerine çok yakın yerleştirilmesi (0,5 m'den az açıklık), yetersiz bölme açık alanı (duvar alanının %10'unun altında) ve bireysel port boyutlandırmasında hesaba katılmayan asimetrik tank geometrisi. Tek taraflı girişi olan dikdörtgen tanklar ikincisine karşı özellikle savunmasızdır; girişe en yakın olan portlar, ayrı ayrı boyutlandırılmadıkça orantısız olarak daha fazla akış alır.

Çamur Tahliye Tasarımı - Katıların Birikmesine İzin Vermeyin

Çamur Deşarjı Neden Önemlidir?

Borulu çökeltme tankından çamurun etkili bir şekilde uzaklaştırılması, uygun giriş dağıtımı kadar kritik öneme sahiptir ve muhtemelen bu ikisi arasında en çok göz ardı edilenidir. Çamur kontrolsüz bir şekilde biriktiğinde bir dizi soruna neden olur: etkili çökelme hacmi küçülür, anaerobik bölgeler gelişir ve gaz oluşumuna neden olabilecek gazlar üretir.çamur flotasyonu(çökmüş katıların tekrar süspansiyon haline getirilmesi) ve eğer çamur örtüsü yeterince yükseğe çıkarsa, tüp modüllerinin alt açıklıklarını fiziksel olarak tıkayabilir. Bu gerçekleştiğinde, tek çözüm tankın boşaltılması ve manuel temizliktir; bu maliyetli ve yıkıcı bir süreçtir. İyi tasarlanmış bir çamur toplama ve boşaltma sistemi, çöken katı maddeleri ya sürekli olarak ya da sık ve kısa aralıklarla uzaklaştırmalıdır.

Çamur Haznesi Geometrisi

Most tube settler tanks use one of two sludge collection configurations. The first uses çoklu konik veya piramidal hazneler, tipik olarak 1,0 ila 1,5 m derinlik ve en az 60 derecelik yan eğimler - bu açı, çamurun duvarlara yapışmak yerine hazne tabanına güvenilir bir şekilde kaymasını sağlamak için kritik öneme sahiptir. İkinci konfigürasyon bir kullanırmekanik çamur kazıyıcıya sahip düz veya hafif eğimli tabanve merkezi bir toplama oluğu. Hazne tabanlı tanklar için, çamurun bir hazneye ulaşması için zemin boyunca ilerlemesi gereken yatay mesafe en aza indirilmelidir - ideal olarak3 ila 4 metre. Daha uzun hareket mesafeleri, katı maddelerin sıkışıp zemine yapışmasına olanak tanıyarak hazne tasarımının amacını boşa çıkarır.

Konfigürasyon seçimi tank şekline bağlıdır: dairesel tanklar genellikle çevresel çamur toplama özelliğine sahip döner bir sıyırıcı kullanır, dikdörtgen tanklar ise uzunluk boyunca aralıklı birden fazla hazne veya hareketli köprü sıyırıcı kullanır. Çoklu besleme hunisi yaklaşımı, daha küçük dikdörtgen tanklar için daha yaygındır çünkü hareketli parçaları yoktur ve daha az bakım gerektirir.

Çamur Tahliye Vanaları ve Boruları

Çamur tahliye borularının minimum çapı150 mmTıkanmaya karşı koymak için. Boru eğimi en az olmalıdırBoşalma noktasına doğru %2. Vana tipi kritik öneme sahiptir: her zaman vana tipini kullanın.tam geçişli vanalarSürgülü, tapalı veya esnek vanalar gibi. Çamur hizmetinde asla küresel veya kelebek vanalar kullanmayın; bunlar, katıları hapseden ve kolayca tıkayan iç akış kısıtlamaları oluşturur. Zamanlayıcı kontrollü aralıklı boşaltma özelliğine sahip otomatik vanalar (pnömatik veya elektrikli), manuel vanalara göre şiddetle tavsiye edilir. Çamurun manuel olarak çekilmesi, vardiyadan vardiyaya değişen operatörün titizliğine bağlıdır ve tutarsız boşaltma, çamur birikmesi sorunlarının önde gelen nedenlerinden biridir.

Tutarlı Sonuçlar için Çalıştırma Yönergeleri

Çamur tahliyesidüzenli zamanlayıcı programıManuel yargılama yerine sürekli olarak en iyi sonuçları üretir. Kısa, sık deşarj aralıklarıyla başlayın; örneğinHer 15 ila 30 dakikada bir 15 ila 30 saniye- ve ölçülen çamur konsantrasyonuna göre ayarlayın. Çamur konsantrasyonunu hedefleyin%1 ila 3 katı maddedeşarj akışında; %1'in altındaki konsantrasyonlar çok fazla su israf ettiğinizi (vanaları çok sık veya çok uzun süre açmak) gösterirken, %3'ün üzerindeki konsantrasyonlar yetersiz tahliye sıklığını gösterir.

Taşınabilir bir çamur örtüsü dedektörü kullanarak çamur örtüsü seviyesini günlük olarak izleyin. Hedef battaniye seviyesi şu şekilde olmalıdır:Tüp modüllerinin tabanının 0,3 ila 0,5 m altı. Battaniye 0,3 m'den fazla yükselirse deşarj sıklığını veya süresini artırın. 0,5 m'nin çok altına düşerse ve deşarj konsantrasyonu düşükse, muhtemelen arıtılmış suyu gereksiz yere israf ediyorsunuz demektir.

Çalışılan Örnek - 10,000 m³/d Tüp Çöktürme Tankı

Tasarım ilkelerini uygulamaya koymak için, burada dikdörtgen borulu bir çökeltme tankının arıtılması için tam olarak çalışılmış bir örnek verilmiştir.10,000 m³/dbelediye atıksuları.

Tasarım Giriş Verileri

Giriş Tasarımı Hesaplamaları

Yaklaşma hızı, akış hızının tüp yerleşimci plan alanına bölünmesiyle hesaplanır: 417 m³/saat bölü (10 mx 5 m) eşittir8,34 m/s veya yaklaşık 2,3 mm/s. Bu, önerilen 5 ila 15 mm/s aralığına rahat bir şekilde düşer, ancak biraz alt uçtadır; bu, gelecekte ihtiyaç duyulduğunda akışı artırmak için yer olduğu anlamına gelir.

Bölme duvarı için: duvar alanı 6 m genişliğinde x 4,5 m derinliğindedir =27 m². %20 açık alan oranında gerekli açık alan5.4 m². 75 mm çaplı delikler kullanıldığında (her bir delik alanı=0.0044 m²), gerekli delik sayısı 5,4 bölü 0,0044'tür; bu da yaklaşık olarak şuna eşittir:1.220 delik. 6 mx 4,5 m'lik bir alana dağıtılmış olup, bu yaklaşık olarak şunu verir:150 mm x 150 mm aralıkdelikler arasında.

Ortalama akıştaki delik hızı 0,116 m³/s bölü 5,4 m²'dir =0,021 m/s (yaklaşık 0,02 m/s). Bu, önerilen 0,15 m/s hedefinin büyük ölçüde altındadır; bu da deliklerin akış hızına göre büyük olduğu anlamına gelir. Bunu düzeltmek için delik sayısını azaltmayı (yaklaşık 170 deliğe, bu da 0,15 m/s'ye yakın bir hız verir) veya eşit dağılımı korurken hızı artırmak için delik çapını azaltmayı düşünün.

Çamur Haznesi Tasarımı

Sağlamaktank uzunluğu boyunca dört hazne- her 3 metrede bir - her biri60 derecelik yan eğimlerle 1,2 m derinlikgüvenilir çamur kaymasını sağlamak için. Her hazne bir donanıma sahip olmalıdır.150 mm pnömatik uyarılı plug vanabir zamanlayıcı kontrolünde. Önerilen çalışma sırası aralıklı olarak deşarj edilmesidir.Her 20 dakikada bir 20 saniye, herhangi bir zamanda yalnızca bir haznenin boşaltılacağı şekilde hazneler arasında sırayla döner. Bu, çamurun tutarlı bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlarken sistemin hidrolik şokunu önler.

Çözüm

Su dağıtımı ve çamur tahliyesi, tüplü çökeltici tasarımının en çok gözden kaçan iki yönüdür ve bunlar aynı zamanda sahadaki düşük performansın en yaygın nedenleri arasındadır. Temel tasarım ilkeleri basit ve köklüdür: akışı tam tüp yerleşimci kesiti boyunca eşit şekilde dağıtın, 5 ila 15 mm/s arasında bir yaklaşma hızını hedefleyin, enerji dağıtımı için %15 ila 25 bölme açık alanı sağlayın, tam delikli vanalar kullanarak güvenilir bir zamanlayıcı programıyla çamuru çıkarın ve boru eğimlerini %2'nin üzerinde tutun. Rutin çamur örtüsü seviyesi izleme yoluyla performansı doğrulayın; ideal olarak örtüyü tüp modülü girişlerinin 0,3 ila 0,5 m altında tutun. Bu temelleri doğru bir şekilde elde etmek için mühendislik çabasına yatırım yapan tesisler, tüp yerleştirme yatırımlarının tüm faydasını görecektir: ayak izini genişletmeden daha yüksek arıtma kapasitesi, sıkılaşan deşarj standartlarını karşılayan daha iyi atık su kalitesi ve önemli ölçüde daha az operasyonel baş ağrısı.