Когда вступил в силу новый китайский стандарт питьевой воды GB5749-2006, предел мутности в кране потребителя снизился сот 3 НТУ до 1 НТУ. Для водопроводной станции, построенной в 1980-х годах с наклонными трубчатыми отстойниками, это означало, что отстоявшаяся вода -, питающая фильтры -, должна была стать значительно чище. Потому что мутность отстоявшейся воды приводит к мутности фильтрованной воды, а мутность фильтрованной воды, по сути, является конечной мутностью воды. Завод производительностью 40 000 м³/день в Хуэйчжоу принял на себя эту задачу. В этой статье рассказывается, что именно они изменили: - модернизацию оборудования и шесть рабочих методов, которые вместе снизили мутность отстоявшейся воды до уровня, требуемого новым стандартом.
ПОЧЕМУ ОТСАДОЧНАЯ МУТНОСТЬ ВОДЫ ЯВЛЯЕТСЯ ТОЧКОЙ КОНТРОЛЯ
На обычных водоочистных станциях снижение мутности происходит в три последовательных этапа: в отстойнике удаляется вода.80–90%взвешенных веществ и коллоидов; фильтры полируют то, что осталось; и готовая вода попадает в распределительную систему. Отношения между этапами не являются независимыми -, они являются каскадными:
Мутность отстоянной воды ↑ → Мутность фильтрованной воды ↑ → Мутность готовой воды ↑
Если мутность отстоявшейся воды высокая, фильтры должны работать интенсивнее. Если он резко возрастает, фильтры требуют принудительной обратной промывки, чтобы соответствовать требованиям. А учитывая ограничение нового стандарта в 1 NTU на кране -, а также тот факт, что коррозия труб и вторичное загрязнение подачи добавляют мутность в распределительную систему -Содержание готовой воды, выходящей из установки, должно быть значительно ниже 1 NTU.. Это перекладывает бремя непосредственно на стадию седиментации. Вы не можете фильтровать свой выход из бедного поселения.
Это не просто вопрос соблюдения требований. Снижение мутности также уменьшает количество микроорганизмов, снижает концентрацию летучих и полулетучих органических соединений (и их мутагенную активность) и является основным механизмом удаленияКриптоспоридии и лямблии- простейшие патогены, которые одна лишь дезинфекция хлором не может надежно инактивировать.
I. ЗАВОД - И ПОЧЕМУ НАКЛОННЫМ ТРУБАМ НУЖНА ПОМОЩЬ
Водопроводная станция Цяодун компании общего водоснабжения Хуэйчжоу была спроектирована в середине 1980-х годов и имела мощность40 000 м³/сутки на фазу. Процесс традиционный, но надежный: коагуляция → отстойник с наклонной трубкой → быстрый гравитационный фильтр → дезинфекция. Качество сырой воды за период исследования (январь 2005 г. – апрель 2007 г.) в среднем составило:
| Параметр | Среднее значение | Значение |
| Мутность | 36,3 НТУ | Основная цель удаления; соответствует стандарту поверхностных вод класса II |
| ХПКₘₙ (перманганатный индекс) | 1,74 мг/л | Низкая органическая нагрузка; мутность, а не органика, является основной проблемой |
| Аммиачный азот | 0,2 мг/л | Низкий; потребность в нитрификации минимальна |
| Растворенный кислород | 7,6 мг/л | Хорошо насыщен кислородом; благоприятный для коагуляции |
Отстойники с наклонными трубками, хотя и эффективны в увеличении площади и стабилизации ламинарного потока, имеют присущие им структурные ограничения:короткое время удержания и уменьшенное расстояние осаждения делают их менее стабильными, чем обычные резервуары, при изменении качества сырой воды или скорости потока.. Высота зоны распределения составляет 1,8 м, зона чистой воды 1,1 м, общее время удерживания 33 минуты, время удержания в трубке всего 7 минут. При резких скачках потока или резких скачках мутности сырой воды гидравлического буфера становится очень мало. Для соответствия новому стандарту мутности заводу требовалась как модернизация оборудования, так и эксплуатационная дисциплина.
II. ЧЕТЫРЕ ОБНОВЛЕНИЯ ОБОРУДОВАНИЯ
1. Предварительное-хлорирование сырой воды.
Перед коагуляцией в сырую воду добавляли хлор. Это выполняет две функции: окисление органических загрязнителей (разрушение структур, которые в противном случае сопротивлялись бы коагуляции) идестабилизация коллоидов- Хлор удаляет органическое покрытие с поверхностей коллоидных частиц, уменьшая отрицательный заряд и электрическое отталкивание двойного-слоя, которое удерживает частицы в диспергированном состоянии. В результате при добавлении коагулянта частицы легче сталкиваются и агломерируются. Предварительное-хлорирование действует как встроенный-коагулянт.
2. Линейный миксер-для быстрого и равномерного химического контакта.
Смешивание является основой флокуляции -. Если коагулянт и сырая вода не смешиваются равномерно за секунды, никакое время флокуляции не компенсирует этого. На заводе установленвстроенный-миксер: редукционная трубка внутри трубопровода сырой воды, создающая резкое изменение скорости и локальное отрицательное давление. Потеря напора составляет примерно 0,3 м. При расчетном расходе время смешивания составляет10–20 секунд, а турбулентность, создаваемая внутри смесителя, обеспечивает контакт коагулянта с каждым элементом объема сырой воды. Мешалка заменила менее надежное механическое перемешивание пассивным гидравлическим устройством, не имеющим движущихся частей.
3. Сетка флокулятора - 27 слоев контролируемого рассеивания энергии.
Существующий перфорированный вихревой флокуляционный резервуар был преобразован всетчатый резервуар для флокуляциипутем установки 27 слоев сеток. По мере прохождения воды через каждый слой сетки она последовательно сжимается и расширяется -, создавая контролируемые градиенты скорости, которые приводят частицы в контакт, столкновение и агломерацию. В результате получаются хлопья, которыебольшой, плотный и-устойчивый к сдвигук тому времени, когда они достигнут входного отверстия трубки-отстойника. Внизу была добавлена перфорированная шламовая труба DN100 (длина 3,6 м, отверстия диаметром 30 мм в виде креста), а к выпускному отверстию подсоединена вода под высоким-напором для обратной промывки в случае засорения отверстий. В буферной зоне используется стационарный сифон для сброса осадка, управляемый электромагнитным клапаном из центральной диспетчерской.
4. Желоба для сбора-пальцевого типа для равномерного отвода сточных вод.
Не-неравномерный сбор из зоны чистой воды создает короткое-циркуляционное движение - некоторое количество воды проводит в трубах меньше времени, чем предполагает конструкция, и уносит неосевшие хлопья в сточные воды. Завод заменил оригинальные квадратные отверстия для сбора отходов надесять пальчиковых-корыт из нержавеющей сталиравномерно распределены по зоне чистой воды. Центральная высота всех коллекторных отверстий была установлена в одной горизонтальной плоскости. Это единственное изменение уменьшило как разницу в мутности между передней и задней частью зоны сбора, так и разницу между мутностью чистой-внутри воды и мутностью внутри отдельных желобов.
III. ШЕСТЬ МЕТОДОВ РАБОТЫ, СПОСОБСТВУЮЩИХ НИЗКОЙ МУТНОСТИ
После модернизации оборудования периодические проблемы все еще возникали: мелкие хлопья в сточных водах, нестабильная мутность отстоявшейся воды и подъем хлопьев в дальнем конце резервуара. Это привело к высокой загрузке фильтра и вынужденной обратной промывке. Для их устранения систематизировано шесть оперативных методов.
Метод 1 - Запустите встроенный миксер-при расчетной нагрузке.
Встроенный смеситель использует скорость потока -, а не механическую энергию - для создания турбулентности перемешивания. Потеря напора зависит отквадрат скорости потока. При расчетном расходе перемешивание интенсивное и полное. При низком расходе потери напора резко падают, и эффективность смешивания падает. Когда заводу необходимо снизить производительность вместо того, чтобы дросселировать один смеситель, работающий с частичной нагрузкой, стратегия состоит в том, чтобы запускать меньшее количество линий очистки при полной нагрузке. Смеситель должен по возможности оставаться в пределах своего проектного диапазона.
Метод 2 - SCD-контролируемого дозирования коагулянта
Первоначально на заводе дозу коагулянта контролировали вручную, - операторы добавляли химикаты на основе опыта и корректировали дозу после просмотра результатов. Но станция водоочистки работает непрерывно и динамично; к тому моменту, когда оператор увидит эффект от изменения дозы, вода, получившая неправильную дозу, уже прошла через отстойник и достигла фильтров.
Завод принялSCD (детектор потокового тока)контроль. SCD — это онлайн-инструмент, который напрямую измеряет эффект добавления коагулянта - не скорость потока или мутность, а фактический текущий ток, который отражает нейтрализацию коллоидного заряда. Он сравнивает обнаруженное значение с заданным значением и с помощью математической модели автоматически регулирует дозирующий насос. Цикл замкнут: измерить → сравнить → отрегулировать → измерить.Доза коагулянта отслеживает изменения в сырой воде в режиме реального времени, а не за 30–60 минут, которые требуются человеку-оператору, чтобы заметить и отреагировать.
Метод 3 - Низкая скорость на входе в отстойник
После флокуляции вода поступает в буферную зону при0.096 m/s, затем медленнее проходит через перфорированную стенку в зону распределения. Целью такого поэтапного снижения скорости является сохранение целостности хлопьев. Флоки, оставшиеся после флокуляционного резервуара, все еще могут быть разделены резким градиентом скорости на входе в отстойник. Поддержание низкой скорости на входе - и обеспечение равномерного распределения потока через перфорированную стенку по ширине резервуара - предотвращает разрушение хлопьев в самый последний момент перед осаждением.
Метод 4 - Своевременный сброс осадка, включая мертвые зоны.
Наклонные трубчатые отстойники имеют собственные мертвые зоны при выпуске ила - ила скапливается больше на дальней стороне от выпускного стояка, чем на ближней стороне. Мониторинг подтвердил, чтомутность чистой воды ниже со стороны стояка. Когда ил накапливается в зоне накопления, восходящий поток может размывать донный ил и поднимать хлопья обратно во взвешенное состояние. Когда ил накапливается внутри труб, уменьшенное поперечное сечение потока- увеличивает местную скорость, а более быстрый поток поднимает хлопья, которые оседали или уже осели. Оба механизма повышают мутность сточных вод.
Решение двоякое:регулярный слив ила из зоны накопления и периодическая очистка поверхностей трубок. Ил из резервуара флокуляции и буферной зоны также должен быть удален - эти отложения постоянно подают в отстойник старые, разрушенные фрагменты хлопьев.
Метод 5 - Увеличьте выдержку сифонного шламоуловителя на концах резервуара
На установке используется механический шламоуловитель сифонного-типа с автоматическим управлением. В процессе работы коллекторнамеренно замедлен с обоих концовего перемещения, а время пребывания на концах увеличивается, чтобы обеспечить тщательное удаление осадка из зон, где его накопление наихудшее. При высокой мутности поступающей воды продувочный клапан резервуара открывается одновременно с механическим сбором осадка для слива донной иловой воды. В ключевых зонах планируется установка погружных насосов для обеспечения вспомогательного сброса шлама.
Метод 6 - Укрепить оперативную дисциплину и координацию на-уровне системы.
Эта станция работает как регулятор расхода и давления для всей городской системы водоснабжения, используя насосы и трубопроводы для забора сырой воды совместно с другими станциями. Когда водозаборная насосная станция переключается между большими и малыми насосами или другие станции открывают или закрывают впускные клапаны, расход и давление, достигающие этой станции, резко изменяются. Гидравлические условия в сырой воде меняются. Доза коагулянта - даже при контроле SCD - имеет задержку реакции. При общем времени удерживания в отстойнике всего 33 минуты внезапное изменение потока может вытолкнуть неотстоявшуюся воду в фильтры до того, как система дозирования адаптируется.
Контрмеракоординация на-уровне системы. Центральные диспетчеры, зная об особой чувствительности этой станции, координируют замену насосов и работу клапанов на нескольких станциях и водозаборной станции, чтобыминимизировать величину и частоту колебаний расхода и давления. На заводе структурированная система патрулирования гарантирует, что операторы регулярно наблюдают за образованием хлопьев до и после перфорированной стены, а также за накоплением осадка в зоне осаждения. Обучение - наставничеству,--развитию навыков работы - развивает способность оценивать условия в реальном-времени и вмешиваться до того, как небольшое отклонение превратится в неприятную ситуацию.
УПРАВЛЯЕМЫЕ ПЕРЕМЕННЫЕ - РЕЗЮМЕ
| Что вы контролируете | Что пойдет не так, если вы этого не сделаете | Исправление | Откуда вы знаете, что это работает |
| Интенсивность смешивания коагулянта | Плохой первоначальный контакт → слабые хлопья → высокая осевшая мутность. | Встроенный-смеситель при расчетном расходе; отсутствие дросселирования ниже расчетного диапазона | Стабильный размер хлопьев на входе в отстойник при любых условиях потока |
| Доза коагулянта | Недостаточная-доза: плохая флокуляция. Чрезмерная-доза: ре-стабилизация коллоида, отходы химикатов | SCD замкнутый-управление заменяет дозирование вручную- | Потоковая передача текущего значения отслеживает заданное значение; стабильная мутность, несмотря на смену сырой воды |
| Скорость на входе в отстойник | Высокий градиент скорости на входе → сдвиг хлопьев → мелкие частицы в сточных водах | Перфорированная стенка со скоростью 0,096 м/с; поэтапное снижение скорости | На входных отверстиях трубок не видно фрагментов хлопьев; равномерное распределение по ширине резервуара |
| Накопление осадка | Чистящие подъемники осели хлопьями; засорение трубки увеличивает местную скорость | Своевременная выписка; расширенная задержка коллектора на концах; периодическая очистка трубок | На поверхности труб не видно осадка; равномерная мутность во всех точках сбора |
| Стабильность потока и давления | Внезапные изменения → задержка дозирования → скачок мутности достигает фильтров. | Координация диспетчеризации на-уровне системы; патрулирование оператора и раннее вмешательство | Никаких принудительных обратных промывок фильтров, вызванных событиями изменения-потока. |
ОСНОВНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
Короткое время удерживания отстойника с наклонными трубками - 33 всего минут, 7 минут в трубах - является одновременно его преимуществом (компактность, низкая-стоимость) и его уязвимостью (узкий гидравлический буфер). Когда все на входе оптимизировано -, когда смешивание интенсивное и быстрое, когда доза коагулянта отслеживает-качество воды в реальном времени, когда хлопья, попадающие в трубы, большие и устойчивы к сдвигу-, когда ил выбрасывается до того, как он накопится, и когда изменения потока компенсируются -координацией уровня системы -, отстойник обеспечивает достаточно низкую мутность отстоявшейся воды, чтобы фильтры могли выполнять свою работу без нагрузки. Пропустите любой из них, и показатель мутности на входе в фильтр расскажет всю историю.
Опыт завода в Хуэйчжоу показывает, что получение очищенной воды менее-1 NTU из старинного отстойника с наклонными трубами 1980-х годов-достижимо, но для этого необходимо относиться к отстойнику не как к изолированному оборудованию, а как к нижнему концу цепочки, которая начинается с хлорирования сырой воды и заканчивается в сборном желобе. Каждое звено в этой цепочке является контрольной точкой.
Модернизация или устранение неполадок вашего отстойника с наклонной трубкой?
Juntai поставляет среду для отстойников из наклонных трубок из ПВХ и ПП с полной поддержкой гидравлического проектирования -, включая определение размеров труб, проектирование зон распределения, компоновку сборных желобов и конфигурацию выгрузки ила. Если ваше предприятие сталкивается с проблемами соблюдения требований по мутности или планирует модернизацию для соответствия более жестким стандартам, мы можем помочь вам оценить существующий отстойник и указать правильные улучшения.
| Технические характеристики трубчатого отстойника | Запросить техническую поддержку | Полный ассортимент продукции |