Водоочистная станция Куньшань Цзинхэ (600 000 м³/сутки): как модернизация отстойника с наклонной пластиной с боковым потоком снижает мутность ниже 1,0 NTU — с нулевой добавленной энергией

ДОМ › СЛУЧАИ › МОДЕРНИЗАЦИЯ НАКЛОННОГО ПЛАСТИННОГО ОТСАДНИКА - КУНШАНСКАЯ ВОДОСНАБЖАЮЩАЯ ЗАВОД

Опубликовано: 28 мая 2025 г. • Категория:Случаи• Теги:Трубчатый отстойник · Наклонный пластинчатый отстойник · Модернизация седиментации · Питьевая вода · Куньшань

РАЗДЕЛ 1

Установка производительностью 600 000 м³/сут с устаревшим процессом-и проблемой мутности

Водопроводный завод Куньшань Цзинхэ — не маленькое предприятие. При проектной мощности600,000 m³/dОбслуживая крупный город провинции Цзянсу, в 2006–2007 годах он прошел модернизацию системы очистки, добавив к традиционной схеме обработки озон-биологический активированный уголь. В течение многих лет на заводе использовалась сетка флокуляции → отстойник с горизонтальным потоком → флотационный резервуар → процесс фильтрации V-типа-. Конфигурация была разработана, когда источник сырой воды, озеро Куй, пострадал от сезонного цветения водорослей, из-за которого флотация стала необходимостью.

Затем, в ноябре 2011 года, все изменилось. Начался проект по отводу воды из реки Янцзы, что дало Куньшаню второй источник сырой воды. Новая система двойного источника «река + озеро»-значительно улучшила качество сырой воды. Уровень водорослей резко упал. И флотационный резервуар,-когда-то критический-сталответственность за высокое-потребление-энергии. До модернизации он уже был выведен из эксплуатации.

Однако вывод из эксплуатации флотационного резервуара создал каскад проблем. Отстойник с горизонтальным потоком имел длину всего 76 метров (включая зону сбора терминала длиной 22 метра), что давало ему относительнокороткое время гидравлического удержания. Без полирующего эффекта флотации мутность отстоявшейся воды доходила до1,0–2,0 НТУ, и операторы могли визуально видеть мелкие частицы хлопьев, движущиеся к фильтрам. Последующие фильтры типа V-пострадали от-меньших пробегов фильтров, более частой обратной промывки, более высокого потребления энергии и воды.

Завод нуждался в модернизации. Но поскольку резервуар с чистой водой был построен прямо под отстойниками и флотационными бассейнами, а сооружению уже более 20 лет, они не могли просто снести все и начать все сначала. Каждая модификация должна была учитывать существующую конструкцию, избегать увеличения веса и -критически-никогда не подвергаться риску повреждения крыши резервуара для чистой воды.

РАЗДЕЛ 2

Краткое описание проекта: Модернизация структуры, построенной 20-лет назад

Команда инженеров установила три четких ограничения:

1.Свести к минимуму структурные повреждения существующих резервуаров.-Они были построены в 1990-х и начале 2000-х годов.

2.Пилотный проект Фазы II (50 000 м³/сутки)-одной линии очистки-прежде чем рассматривать возможность полного-развертывания установки.

3.Цель: мутность сточных вод отстойника.стабильно ниже 1,0 NTU, с контролируемыми инвестиционными затратами.

Основная стратегия была элегантно простой:перепрофилировать существующее пространство флотационного резервуара в зону вторичного осаждения, компенсируя недостаточную длину резервуара с горизонтальным потоком. Но два важных проектных решения определят, будет ли модернизация успешной или неудачной.

РАЗДЕЛ 3

Два решения: принять-или-разрушить: корыта для сбора средств и тип поселенца

Решение 1Оставить или убрать корыта для сбора?

Отстойник с горизонтальным потоком имел на конце пять сборных желобов-каждый длиной 22 метра, железобетонных с регулируемыми перегородками из нержавеющей стали. Их сохранение позволит сэкономить на сносе. Но восходящий поток воды, поступающей в желоба, поднимал мелкие хлопьевидные частицы, которые едва осели, подрывая весь процесс седиментации.

Решение: Убрать корыта.Увеличение эффективной длины отложения на 22 метра намного перевесило дополнительные затраты на снос. Теперь вода будет течь через распределительные отверстия в перегородке с контролируемой скоростью менее или равной 0,1 м/с, плавно переходя во вторичную зону осаждения.

Решение 2Трубчатые отстойники или наклонные пластины с боковым потоком?

Это был решающий технический выбор. И трубчатые отстойники, и отстойники с наклонными пластинами используют принцип осаждения на небольшой-глубине-, добавляя несколько параллельных поверхностей осаждения, чтобы значительно увеличить эффективную площадь осаждения в пределах того же объема резервуара. Но направление потока имеет решающее значение.

В этом сценарии у трубчатых отстойников с восходящим потоком есть четыре-критических недостатка:

▷Хлопья, достигающие вторичной зоны, уже были мелкими, и их было-трудно осесть даже в горизонтальном потоке. При восходящем потоке (осаждение против-тока) вода, поднимающаяся против падающих частиц, уносит их вверх, делая разделение непредсказуемым.

▷Первоначальный флотационный резервуар имел высоту всего 3,3 м и эффективную глубину менее 3,0 м после надводного борта. Трубчатым отстойникам требуется не менее 4,5 м для правильного нижнего распределения и верхней зоны чистой воды. Недостаточная высота означает плохое распределение,-убийца номер один для производительности поселенцев.

▷Площадь резервуара площадью 400 м² чрезвычайно затрудняла равномерное распределение и сбор на большом поле трубчатых отстойников, особенно в условиях ограниченной высоты.

▷Любая неоднородность-создает локальные зоны высокой гидравлической нагрузки, из которых вылетают мелкие хлопья,-полностью сводя на нет цель вторичного осаждения.

Наклонные пластины с боковым потоком решили все четыре проблемы:

✓Вода течет горизонтально, частицы оседают вниз-поперек-потока с минимальным вмешательством. Гораздо более благоприятно для мелкого флока.

✓Горизонтальное распределение по длине резервуара 18,6 м обеспечивает достаточно места для равномерного потока-без снижения высоты.

✓Требуемая глубина резервуара составляет всего 3–3,5 м.-идеально подходит для существующего флотационного резервуара глубиной 3,3 м.

Решение: Наклонные пластины с боковым потоком.Это не было угрозой-физические ограничения существующего резервуара сделали трубчатые отстойники не-жизнеспособными, а наклонные пластины стали естественным решением.

Этот урок стоит запомнить:в проектах модернизации «лучшая» технология на бумаге не имеет значения. Единственное, что имеет значение, — это то, что работает в рамках ограничений вашей существующей структуры.

РАЗДЕЛ 4

Окончательный дизайн: каждое число, которое имело значение

После сравнения схем был составлен проект модернизации линии очистки Фазы II производительностью 50 000 м³/сут. Вот инженерные детали,-которые вы можете использовать, если планируете что-то подобное.

4.1Модификация отстойника с горизонтальным потоком

4.2Зона седиментации наклонной плиты бокового потока

РАЗДЕЛ 5

Строительство: ремонт резервуара с чистой водой, которому 20-лет

Строительство началось в декабре 2023 года, а ввод системы в эксплуатацию состоялся к середине-января 2024 года — всего за шесть недель на модернизацию действующего поезда лечения. Выделялись три задачи:

Задача 1Сверление несущих стен

Как выпускная перегородка отстойника, так и входная стенка флотационного резервуара нуждались в распределительных отверстиях. Но эти стены также служилифундаменты для опорных колонн крыши. Просверлите слишком много отверстий или сделайте их слишком большими, и вы поставите под угрозу структурную целостность. Сделайте их слишком маленькими, и вместо равномерного распределения вы получите струю.

После консультации с инженерами-строителями было принято решение.16 круглых отверстий диаметром 600 мм в каждой стене.-достаточно мало, чтобы сохранить прочность, и достаточно большое, чтобы достичь целевой скорости распределения 0,1 м/с без сдвига хлопьев. Иногда лучшее инженерное решение — знать, когда не следует проводить дальнейшую оптимизацию.

Задача 2Не ломайте крышу (она же и пол)

Нижняя плита флотационного резервуараявляетсяКрыша резервуара для чистой воды. Любое повреждение будет означать утечку в хранилище очищенной воды, что ниже-катастрофического отказа установки по производству питьевой воды. Все работы по сносу и строительству приходилось планировать с учетом этого ограничения. Никаких исключений.

Задача 3Весовая нейтральность

Вы не можете увеличить нагрузку на крышу, которая для этого не предназначена. Модернизация должна была быть-нейтральной по весу: каждый килограмм установленного нового оборудования должен был компенсироваться килограммами снятого. Команда инженеров тщательно это учла:

✓Снято: флотационное оборудование, скиммеры, трубопроводы, кирпичные перегородки.

✓Добавлен:Агрегаты с наклонными пластинами ABS(плотность, близкая к воде,-близкая-нейтральная плавучесть при погружении в воду)

✓Добавлен:Откосы из легкого бетона(плотность соответствует воде, избегая мертвой нагрузки)

Подход-баланса веса — важнейший урок для любого предприятия, рассматривающего возможность модернизации-верхнего резервуара:Выбор материала зависит не только от химической стойкости и стоимости-плотности, когда вы работаете поверх другой конструкции.

РАЗДЕЛ 6

Результаты: мутность ниже 1,0 NTU-без добавления ни единого ватта.

Модернизация была введена в эксплуатацию в январе 2024 года. Эксплуатационные данные за пять месяцев (февраль – июнь 2024 года) подтвердили, что конструкция достигла поставленных целей:

Вот часть, которая наиболее важна для руководителей предприятий:Все это улучшение было достигнуто без какого-либо потребления энергии.Зона седиментации наклонной плиты работает полностью за счет силы тяжести. Сравните это с флотационным резервуаром, который он заменил-работающими в режиме 24/7 воздушными компрессорами, рециркуляционными насосами и приводами скиммеров. Модернизация не только улучшила качество воды; это исключило основную статью операционных расходов.

Возникла одна эксплуатационная проблемаэто стоит отметить всем, кто планирует подобную модернизацию. До модификации случайная химическая пена или плавающая пена в конце отстойника просто попадала в сборные желоба и стекала в фильтры. После модернизации новые распределительные отверстия находятся ниже поверхности воды.-накипь с поверхности не может выйти наружу и скапливается в конце резервуара. На качество сточных вод это не влияет, но некрасиво. В настоящее время на заводе производится его удаление вручную, а позднее может быть добавлено оборудование для поверхностного скимминга. Маленькая деталь, но такая, которая облегчает или усложняет жизнь операторам.

Рис. 1. Схема модернизации: отстойник с горизонтальным потоком + зона отстойников с наклонной пластиной с боковым потоком (Этап II, линия 50 000 м³/сут)

Рис. 2. Блоки наклонных пластин внутри переоборудованного флотационного резервуара. Блоки - 2, материал АБС, расстояние между пластинами 80 мм.

РАЗДЕЛ 7

Чему нас учит этот проект относительно модернизации системы седиментации

Этот проект не является разовым-разовым. Заводы по всему миру сталкиваются с одной и той же ситуацией: старая технологическая установка, которая когда-то служила определенной цели, теперь потребляет энергию и обеспечивает незначительную прибыль, располагаясь на ценном резервуаре, который мог бы делать больше. Модернизация Куньшаня предлагает пять уроков, которые можно перенести:

1. Боковой поток превосходит восходящий поток для мелкодисперсных хлопьев.Если ваши частицы уже маленькие и легкие, не боритесь с гравитацией.-используйте поперечное-разделение потоков, при котором вода движется горизонтально, а частицы оседают вертикально с минимальным вмешательством.

2. Однородность распределения влияет или ухудшает производительность поселенцев.Независимо от того, выберете ли вы трубки или пластины, если распределение входных потоков неравномерно, вы получите локализованные зоны с высокой-скоростью, из которых частицы уходят. Команда Куньшаня была одержима этими-16 тщательно продуманными отверстиями, зонами стабилизации на входе и стабилизацией на выходе — и это принесло свои плоды.

3. Плотность материала имеет значение при модернизации верха-бака.Плиты из АБС-пластика с плотностью, близкой к-воде, и легкими бетонными откосами для отвода ила сохранили вес модернизированной конструкции-нейтральным. Это не просто инженерная сноска-, это разница между реальным проектом и тем, который ваш инженер-строитель отклонит.

4. Сокращение потребления энергии так же важно, как и улучшение сточных вод.Компрессоры и насосы флотационного резервуара постоянно потребляли эксплуатационные расходы. Отстойник с наклонной пластиной работает под действием силы тяжести. За 20-летний оставшийся срок службы станции одна только экономия энергии, вероятно, превысит затраты на модернизацию.

5. Универсального шаблона не существует.То, что сработало в Куньшане: -преобразование флотационного резервуара в отстойник с наклонными пластинами-может не применяться к вашему заводу. Разная сырая вода, разная геометрия резервуара, разные ограничения. Методика (оценить, сравнить, пилотировать, проверить) универсальна. Конкретного решения нет.

Для заводов, рассматривающих возможность аналогичной модернизации, подход с использованием наклонных пластин (ламелей) представляет собой привлекательное ценовое предложение:добавить эффективную зону отстойника без увеличения занимаемой площади, улучшить качество сточных вод без затрат энергии и перепрофилировать устаревшие резервуары без крупных строительных работ.Благодаря обычному расстоянию между пластинами 50–80 мм для применений с питьевой водой и материалам от ПП и ПВХ до АБС-пластика и нержавеющей стали, существует конфигурация практически для любой существующей геометрии резервуара.