Een waterleidingbedrijf uit de provincie, gebouwd in 1989. Ruw water van 0 à 5 graden gedurende vijf maanden per jaar. Een behandeltrein die 3 NTU niet kon breken.De ingenieurs van de fabriek voerden één structurele wijziging door in hun kolonist met hellende buizen - door een sectie voor rectificatie van de horizontale stroming toe te voegen die slechts 1/3 van de tanklengte in beslag nam - en zagen hoe de troebelheid van het bezonken water daalde van 6,15 NTU naarminder dan 2 NTU binnen 72 uur na het opstarten. Drie jaar later presteerde het systeem nog steeds1,3 NTU-gemiddeldezonder enige wijziging aan de tankomhulling. Als u een kolonist met schuine buizen gebruikt die ondermaats presteert in koud water of last heeft van schokbelastingen, laat deze casestudy precies zien hoe de oplossing werkt - en waarom deze eenvoudiger is dan u denkt.
De uitdaging: nieuwe normen, oude installaties, koud water
Wanneer minder dan of gelijk aan 1 NTU de wet is en uw fabriek is gebouwd voor minder dan of gelijk aan 3 NTU
Het provinciale waterleidingbedrijf ligt in het noorden van Shaanxi, een regio waar de watertemperatuur in de winter regelmatig daalt0–5 gradenen de troebelheid van onbehandeld water schommelt tussen 15 en 77 NTU, afhankelijk van het seizoen. De fabriek werd in 1989 in gebruik genomen volgens een conventioneel proces: uitvlokking van gevouwen-platen, sedimentatie in schuine buizen en filters zonder zwaartekrachtkleppen. Twee parallelle treinen, elk met een vermogen van 6.000 m³/d, voor een totale capaciteit van 12.000 m³/d. Twintig jaar lang was dit voldoende. Het afgewerkte water lag rond de 3 NTU -, acceptabel onder de oude norm.
Toen veranderde de regelgeving. De nieuwe normen voor drinkwaterzuivering hebben de lat hoger gelegd van minder dan of gelijk aan 3 NTUMinder dan of gelijk aan 1 NTU. Het bestaande proces kon die kloof niet dichten. De waterleidingbedrijven stonden voor een beslissing waar elke verouderende fabriek uiteindelijk mee te maken krijgt:slopen en herbouwen, of renoveren binnen de bestaande footprint. Dit laatste was de enige realistische optie. De behandelingsstructuren waren binnenshuis ondergebracht voor thermische isolatie - een noodzaak in het noordelijke klimaat van Shaanxi, waar buitentanks zouden bevriezen. Muren afbreken om uit te breiden lag niet op tafel. Ze moesten ervoor zorgen dat wat ze hadden beter zou werken.
Het doel: de capaciteit van enkele-treinen verhogen van 6.000 m³/d naar10,000 m³/d(totale productie van de installatie: 16.000 m³/d), met een troebelheid van het bezonken water die consistent lager is dan 3 NTU om de filters een kans te geven om te voldoen aan de afgewerkte waterbehoefte van minder dan of gelijk aan 1 NTU.
De retrofitstrategie: drie upgrades, één principe
Het technische team heeft de tankmantel niet aangeraakt. Ze veranderden het proces daarin en veranderden de oude 'gevouwen-plaatuitvlokking + sedimentatie in schuine buizen + zwaartekrachtventielloos filter' in"contactflocculatie + verbeterde schuine buisbezinker + zwaartekrachtventielloos filter". Drie upgrades zorgden voor de transformatie:
1. Multi-buizenmixer Vervangt de statische buismixer
De originele statische buismixer deed één ding: hij mengde. De vervangende multi-buismixer doet drie dingen tegelijk:snij- en splitsstroom, omgekeerde reflux en snel mengen. Wanneer water door de multi-buisgeometrie stroomt, vormen zich hoog-wervelstromen op de grenslaag van de pijpwand. Deze wervelingen creëren micro-zones met intense schuifkracht die het coagulatiemiddel binnen enkele seconden gelijkmatig over de gehele stroomdoorsnede- verdelen. De gemeten mengefficiëntie overschrijdt94%, en het drukverlies is lager dan bij de originele statische menger - een ongebruikelijke combinatie die beter mengen met minder energie betekent.
Het praktische voordeel:20–30% besparing op chemicaliënvergeleken met de originele mixer, met een beter aanpassingsvermogen aan variaties in debiet en waterkwaliteit. Voor een plant die de troebelheid van ruw water seizoensafhankelijk ziet schommelen van 15 naar 77 NTU, is dat aanpassingsvermogen van belang.
2. Roosteruitvlokking met ster-vormige schoepen vervangen gevouwen-plaatuitvlokking
Uitvlokking van gevouwen-platen werkt door water door een kronkelig pad tussen parallelle platen te dwingen. Het veroorzaakt turbulentie, maar niet de juiste soort. Het verbeterde ontwerp maakt gebruik vanster-vormige vinnenloodrecht op de stroomrichting gemonteerd in roostercompartimenten. Deze schoepen genereren hoog-micro-vortexen --turbulentie op een schaal die deeltjesbotsing bevordert zonder reeds gevormde vlokken uit elkaar te scheuren.
De uitvloktank is verdeeld in11 compartimentenover twee reactietrappen. Fase 1: 8 compartimenten van elk 1,5 mx 1,5 m, retentie van 8,95 minuten. Fase 2: 3 compartimenten van elk 1,5 mx 2,0 m, retentie van 4,48 minuten. Totale hydraulische verblijftijd:13.43 minutenbij een GT-waarde van 1,7 × 10⁴. Het ontwerp in twee- fasen creëert dichtere, meer schuif-afschuifbestendige vlokken dan uitvlokking in één- fase -, wat een cruciaal voordeel is wanneer deze vlokken later de distributiezone van de buiskolonist binnendringen, waar ze door excessieve turbulentie uiteen zouden vallen.
3. De belangrijkste innovatie: sectie voor horizontale stroomrectificatie vóór de Tube Settler
Dit is waar de retrofit afwijkt van de standaardpraktijk en waar de grootste prestatiewinst werd behaald. Een traditionele bezinker met hellende buizen ontvangt water rechtstreeks uit de uitlaat van de flocculatietank. De overgang is abrupt: water gaat van een turbulent, gemengd{2}}stroomregime naar een laminair bezinkingsregime zonder tussentijdse conditionering. Het resultaat isongelijkmatige stroomverdelingover de buizenbundel. Sommige kanalen zien hoge snelheid en spoelen vlokken er dwars doorheen. Anderen zien een lage snelheid en hopen slib op. Beide omstandigheden verslechteren de kwaliteit van het effluent.
De retrofit heeft twee elementen toegevoegd die dit oplossen:
Een ondergedompelde stuw bij de uitlaat van de flocculatietank.In plaats van dat het water rechtstreeks in de verspreidingszone wordt gedumpt, stroomt het eerst over een onder water gelegen stuw die fungeert als stroomgelijkrichter -, waardoor snelheidsgradiënten worden gladgestreken en turbulentie op grote- schaal wordt afgevoerd voordat het water de kolonist binnendringt.
Een horizontaal stromingsgedeelte dat 1/3 van de totale tanklengte (24 m²) beslaat.Dit is de innovatie. Nadat het water over de stuw is gegaan, komt het in een horizontale-stroomzone terecht voordat het door de hellende buizen stijgt. Geleidewanden in zowel het horizontale gedeelte als het hellende buisgedeelte regelen het stromingstraject. De horizontale zone heeft tegelijkertijd drie functies: het reduceert de horizontale stroomsnelheid tot12,73 mm/sec(binnen het venster van 10–18 mm/s dat uit onderzoek blijkt dat van cruciaal belang is voor stabiele sedimentatie), biedt het extra bezinkingstijd voor grotere vlokken, en fungeert het als een hydraulische buffer die stroomfluctuaties absorbeert voordat ze de buizenbundel bereiken.
De verdeelmuur wordt aan het einde van het overgangsgedeelte gebruiktperforaties met grotere tussenruimte bovenaan en smallere tussenruimte onderaan. Deze tegen-intuïtieve opstelling is doelbewust: het compenseert de natuurlijke neiging van water om kortsluiting-naar de bovenkant van de distributiezone te maken, waardoor een meer uniforme verticale stroomverdeling over de volledige hoogte van de buizenbundel wordt gedwongen.
Waarom de horizontale stroomsectie werkt: de technische grondgedachte
Het probleem met traditionele kolonisten met hellende buizen zijn niet de buizen zelf. Het is wat er gebeurtvoordat het water hen bereikt. Onderzoek heeft vier parameters geïdentificeerd die de uniformiteit van de stroomverdeling in buiskolkentoren bepalen: de tanklengte-tot-breedteverhouding (L/B), oppervlaktebelastingssnelheid (q), buisdiameter (D) en de hoogte van de distributiezone onder de buizen.
Hiervan,De L/B-verhouding en oppervlaktebelasting (q) hebben de grootste invloed. Naarmate de L/B-verhouding toeneemt, wordt de stroomverdeling niet--uniformer, en stijgt de kritische bezinkingssnelheid - de minimale snelheid waarmee een deeltje van een bepaalde grootte bezinkt -. Oppervlaktebelasting (q) is grofweg evenredig met de kritische bezinkingssnelheid: duw meer stroming door hetzelfde gebied en je hebt een hogere bezinkingssnelheid nodig om dezelfde deeltjes op te vangen. Beide effecten werken de effluentkwaliteit tegen.
Traditionele buiskolonisten hebben ook last van een geperforeerd-muurprobleem. Om een uniforme verdeling te bereiken heeft de geperforeerde wand bij de inlaat kleinere openingen nodig dan een horizontale-stroombezinkingstank -, wat betekenthogere openingssnelheden. Stralen met hoge- snelheid door deze openingen breken vlokken uiteen die de uitvloktank zojuist 13 minuten heeft opgebouwd. Erger nog, de jets kunnen dood slib dat zich op de bodem van de distributiezone heeft afgezet, opwaaien, waardoor vaste stoffen die al zijn bezonken opnieuw in suspensie worden gebracht.
Het horizontale stroomgedeelte lost deze reeks problemen bij de wortel op. Door 1/3 van de tanklengte toe te voegen als horizontale-stroomzone vóór de hellende buizen, bereikt het ontwerp vier dingen:
| # | Wat het doet | Hoe het werkt |
| 1 | Regelt de horizontale stroomsnelheid | Het horizontale gedeelte brengt de initiële horizontale snelheid terug naar 12,73 mm/s -, ruim binnen het 10-18 mm/s-venster, waar de effluentkwaliteit stabiel blijft, ongeacht de oppervlaktebelasting en fluctuaties in de slibdiepte. Onder de 10 mm/s verspilt u tankvolume. Boven 18 mm/s wordt de vlokbreuk aanzienlijk. |
| 2 | Absorbeert schokbelastingen | De horizontale zone van 24 m² fungeert als een hydraulische condensator. Wanneer de troebelheid van het ruwe water tijdens het overstromingsseizoen toeneemt, buffert het horizontale gedeelte de stroomstoot, waardoor de vlokken extra tijd krijgen om te bezinken voordat ze de hellende buizen bereiken. Traditionele buizenkolonisten hebben niet zo'n buffer - een stroomstoot raakt de buizenbundel rechtstreeks. |
| 3 | Vermindert de opwaartse snelheid in de buizen | Door grotere vlokken vooraf in de horizontale zone te laten bezinken, is de concentratie zwevende vaste stoffen die de hellende buizen binnendringt lager, waardoor een lagere opwaartse stroomsnelheid mogelijk is (2,79 mm/s in dit ontwerp). Een lagere snelheid betekent minder turbulentie, wat een betere vlokvangst betekent. De interne snelheid van de buis- bedraagt 3,5 mm/s met een verblijftijd van 4,76- minuten - geheel laminair. |
| 4 | Voorkomt dat vlokken met een lage dichtheid- de buizen binnendringen | Geleidewanden in beide secties creëren een stroompad waar alleen dichtere, goed{0}}gevormde vlokken de buiszone binnenkomen. Vlokjes met een lage-dichtheid - van het soort dat uit elkaar valt en door de buizen wordt gevoerd als de troebelheid - in het horizontale gedeelte blijft en zich daar nestelt. Dit is vooral effectief bij lage-temperaturen, lage-troebelheid en hoge-algenwater, waar vlokken inherent zwak zijn. |
Ontwerpparameters: de cijfers achter de retrofit
Het hellende buisgedeelte gebruikttegen-stroom- water stijgt door de buizen omhoog, terwijl vaste stoffen langs een helling van 60 graden naar beneden glijden. De buizen zijn van ethyleen-propyleencopolymeer (EPC) met zeshoekige honingraatdoorsneden-, 30 mm diameter, 1 m lengte. EPC werd verkozen boven standaard PVC of PP vanwege zijn superieure prestaties in koud water: het behoudt zijn flexibiliteit en slagvastheid bij temperaturen waarbij hard PVC bros wordt.
| Parameter | Waarde |
| Oppervlaktebelasting (q) | 3.36 m³/(m²·h) |
| Horizontaal stroomgebied | 24 m² |
| Hellend buisgebied | 48 m² |
| Buismateriaal | Ethyleen-propyleencopolymeer (EPC), zeshoekige honingraat, φ30 mm |
| Buis lengte | 1.0 m |
| Installatie helling | 60 graden (tegen-tegenstroom) |
| Horizontale stroomsnelheid (verdeelzone) | 12,73 mm/sec |
| Opwaartse stroomsnelheid (hellende buiszone) | 2,79 mm/s |
| Buis-interne stroomsnelheid | 3,5 mm/s |
| Verblijftijd in buizen | 4,76 min |
| Hoogte distributiezone | 1.53 m |
| Hoogte van de hellende buiszone | 0.87 m |
| Hoogte opvangzone | 1.0 m |
| Totale hoogte bezinktank | 4.8 m |
Voor het verzamelen van slib wordt gebruik gemaakt van grote zwaartekrachttrechters met een glijhoek die steiler is dan conventionele kleine trechters, waardoor een grondige slibverwijdering wordt gegarandeerd met minimale lokale stroomverstoring. De slibafvoerkleppen zijnhandmatig-elektrisch snel-type met opening- een praktische keuze die betrouwbaarheid en onderhoudsgemak prioriteit geeft boven volledige automatisering. Minder apparaten, minder uitvalpercentages, lagere kosten.
Resultaten: 4 NTU lager in 3 dagen, 1,3 NTU na 3 jaar
72 uur proefdraaien: onmiddellijk prestatieverschil
Van 15 tot 17 oktober 2011 werd een continue proef van drie- dagen uitgevoerd, waarbij de influentstroom werd gecontroleerd op750 m³/h. De installatie bemonsterde tijdens de proef tegelijkertijd ruw water, effluent van de ongemodificeerde traditionele buisbezinker (parallelle trein) en effluent van de verbeterde buisbezinker.
De resultaten waren eenduidig. De troebelheid van het effluent van de verbeterde kolonist wasruim 4 NTU lagerdan het traditionele ontwerp op alle bemonsteringspunten. De kloof was consistent en onmiddellijk - geen onderbreking- in de periode, geen afstemming vereist. De effluentkwaliteit voldeed vanaf de eerste dag aan de ontwerpverwachtingen, waardoor de filterbelasting stroomafwaarts aanzienlijk werd verminderd.
TOC-verwijdering: 6,08% verbetering ten opzichte van het traditionele ontwerp
Troebelheid en organisch materiaal zijn nauw gecorreleerd in oppervlaktewater. - Dezelfde deeltjes die licht verstrooien, bevatten ook geadsorbeerd natuurlijk organisch materiaal (NOM). Tijdens de proef heeft de installatie TOC gemeten in het effluent van beide sedimentatieprocessen. De TOC van onbehandeld water was stabiel op2,5–3,0 mg/l.
| Metrisch | Traditionele Tube Settler | Verbeterde Tube Settler |
| Gemiddelde effluent-TOC | 2,03 mg/l | 1,85 mg/l |
| Gemiddeld TOC-verwijderingspercentage | 33.59% | 39.67% |
| Verbetering ten opzichte van traditioneel | - | +6.08% |
Een verbetering van 6% in de TOC-verwijdering lijkt misschien bescheiden, maar bij de drinkwaterbehandeling vermindert de verwijdering van organisch materiaal in de sedimentatiefase direct het potentieel voor de vorming van desinfectie door- producten (DBP) stroomafwaarts. Elke milligram TOC die vóór chlorering wordt verwijderd, is een milligram dat geen trihalomethanen (THM's) of halo-azijnzuren (HAA's) zal vormen in het distributiesysteem.
Drie-jaarlijkse verificatie: de cijfers kloppen
De retrofit werd op 15 april 2012 in gebruik genomen. Gedurende drie jaar ononderbroken bedrijf bemonsterde de installatie regelmatig de troebelheid van het bezonken water van zowel de achteraf gemonteerde trein als de ongemodificeerde parallelle trein. De gegevens vertellen een duidelijk verhaal over duurzame prestaties:
| Operationele gegevens op lange termijn- (2012-2015) | Traditionele Tube Settler | Verbeterde Tube Settler |
| Gemiddelde effluenttroebelheid over 3 jaar | 2,3 NTU | 1,3 NTU |
| Stabiliteit van het effluent | Seizoensvariatie, bereik van 2–5 NTU | Stabiel, consistent onder 2 NTU |
| Vermindering van de filterbelasting | Basislijn | Aanzienlijke - 1.0 NTU lagere troebelheid van bezonken water |
Het gemiddelde van 1,3 NTU bezonken water is het getal dat er het meest toe doet. Door water van 1,3 NTU aan de filters te leveren in plaats van 2,3 NTU, verminderde de verbeterde bezinker de belasting van vaste stoffen in het filter met ongeveer43%. Dit betekent langere filterruns tussen terugspoelingen, minder terugspoelwaterverbruik en - kritisch - klaar water dat op betrouwbare wijze kan voldoen aan de norm Minder dan of gelijk aan 1 NTU. Een filter dat 2,3 NTU bezonken water ontvangt, heeft zeer weinig marge om 1 NTU afgewerkt water te verkrijgen. Een filter dat 1,3 NTU bezonken water ontvangt, heeft ruimte om te werken.
Wat dit betekent voor uw plant
Deze casestudy toont aan dat een ondermaats presterende schuine buisbezinker niet vervangen hoeft te worden. Het probleem is zelden de buizen zelf - het is wat er gebeurt in de distributiezone voordat het water ze bereikt. De retrofitprincipes zijn overdraagbaar:
1. Als de troebelheid van uw bezonken water inconsistent is, controleer dan eerst uw stroomverdeling.Ongelijkmatige stroming over de buizenbundel is de meest voorkomende oorzaak van prestatievariatie bij hellende buiskolkenleggers. Een ondergedompelde stuw bij de flocculatie-uitlaat en een geperforeerde distributiemuur met gegradueerde gatafstanden zijn goedkope- oplossingen die dit bij de bron aanpakken.
2. Als u koud water behandelt (<5°C), add a horizontal flow section.Koud water produceert zwakke vlokken die de turbulentie van een traditionele buisinlaat niet kunnen overleven. Het horizontale stroomgedeelte biedt een lage-energietransitiezone waar deze kwetsbare vlokken kunnen bezinken zonder uit elkaar te worden getrokken.
3. Als de kwaliteit van uw ruwwater per seizoen schommelt, vergroot dan de buffer van de distributiezone.Het vermogen van het horizontale gedeelte om schokbelastingen te absorberen is niet leuk-om-te hebben - het is het verschil tussen stabiel afvalwater en seizoensgebonden klachten over de waterkwaliteit. De in dit project gebruikte toewijzing van 1/3 tanklengte is een goed uitgangspunt voor het ontwerp.
4. Buismateriaal is belangrijk in koude klimaten.De voor dit project gekozen EPC-buizen behouden hun flexibiliteit bij temperaturen waarbij hard PVC bros wordt. Als uw ruwwater gedurende langere perioden onder de 5 graden zakt, bespreek dan de keuze van het buismateriaal met uw leverancier. Standaard PVC en PP hebben verschillende enveloppen met lage- temperatuurprestaties.
5. Een verbetering van 6% in de TOC-verwijdering is meer waard dan het lijkt.Bij de drinkwaterbehandeling wordt het potentieel voor de vorming van DBP geëlimineerd door organisch materiaal dat vóór de desinfectie wordt verwijderd. De TOC-verbetering van 6,08% in de sedimentatiefase vertaalt zich in een meetbaar lagere THM- en HAA-vorming stroomafwaarts -, een voordeel op het gebied van naleving van de regelgeving dat zich gedurende de levensduur van de plant nog verder uitbreidt.
De hier beschreven retrofit verhoogde de behandelingscapaciteit met 33% (van 12.000 naar 16.000 m³/d) binnen dezelfde tankvoetafdruk, terwijl tegelijkertijd de effluentkwaliteit werd verbeterd. Die combinatie -meer water, beter water, hetzelfde gebouw- is wat het concept van horizontale stroomrectificatie de moeite waard maakt om te evalueren voor elke verouderde waterzuiveringsinstallatie die met strengere normen te maken krijgt.
Of u nu een bestaande schuine buisbezinker upgradet of een nieuwe installatie ontwerpt, Juntai biedt complete buisbezinkoplossingen - PP-, PVC- en speciale polymeermedia in kanaaldiameters van φ25/35/50/80 mm, steunframes en technische afmetingen. Gratis systeemaanbeveling binnen 24 uur. 500+ installaties in 40+ landen.
| E-mail uw specificaties | Whatsapp: +86 13600513715 | Online aanvraagformulier |