Tube Settler-waterdistributie en slibafvoerontwerp: een praktische technische gids voor sedimentatietanks

Als u een nieuwe bezinkingstank voor een buisbezinker ontwerpt of een slecht presterende tank oplost, zullen twee factoren uw resultaten meer dan welke andere dan ook bepalen:waterverdeling bij de inlaatEnslibafvoer van onderaf. Als je één van de twee verkeerd hebt, zijn de gevolgen onmiddellijke - kortsluiting-, ongelijkmatige bezinking, ophoping van slib en een kwaliteit van het afvalwater die niet voldoet aan de lozingsnormen, ongeacht hoe hoog- de kwaliteit van je buismedia is. In deze gids worden de belangrijkste ontwerpprincipes en berekeningsmethoden voor beide systemen besproken, waarbij gebruik wordt gemaakt van een echt technisch voorbeeld om de cijfers in de praktijk te brengen.

Waarom Tube Settlers uitzonderlijke efficiëntie leveren

Buiskolonisten bieden een van de meest kosteneffectieve methoden- om de zuiveringscapaciteit van een bestaand sedimentatiebekken te vergroten. Het kernprincipe is elegant eenvoudig: het effectieve bezinkoppervlak is volledig onafhankelijk van het tankvloeroppervlak - het hangt in plaats daarvan af van detotale horizontaal geprojecteerde oppervlak van de hellende buismodules. Dit betekent dat u de bezinkingscapaciteit dramatisch kunt vergroten zonder de voetafdruk van uw tank uit te breiden.

Wanneer buizen in een hoek van 60 graden worden geïnstalleerd, levert elke kubieke meter buisvolume ongeveer11 tot 15 m²van een effectief vestigingsgebied. Dit vertaalt zich naar maximaal8 tot 10 keer het vloeroppervlakvan de tank. De bezinkingsafstand binnen elk buiskanaal bedraagt ​​slechts enkele centimeters - vergeleken met enkele meters in een conventionele bezinktank -, wat betekent dat deeltjes het verzameloppervlak veel sneller bereiken.

Even belangrijk is het hydraulische regime in de buizen. De laminaire stromingsomstandigheden, waarbij de Reynoldsgetallen doorgaans onder de 500 blijven, maken het mogelijk dat de hydraulische belasting per eenheid effectief bezinkingsoppervlak wordt verlaagd.aanzienlijk hoger dan conventionele sedimentatie. Maar dit theoretische voordeel vertaalt zich alleen in prestaties in de echte{1}}wereld wanneer de hydraulica goed is ontworpen - specifiek, wanneer de stroom gelijkmatig over de gehele dwarsdoorsnede van de buisbezinker- wordt verdeeld en het slib volledig en op tijd wordt verwijderd.

Ontwerp van waterdistributie - Zorg voor de juiste stroming

Inlaatontwerpdoelstellingen

Het inlaatsysteem voor een buisbezinktank vervult twee cruciale functies die de algehele prestaties direct bepalen. Ten eerste moet hetde kinetische energie afvoerenvan de binnenkomende stroom - als turbulentie de bezinkingszone binnendringt, verstoort dit de bezonken slibdeken, re-suspendeert het deeltjes en ondermijnt het alles waarvoor de buizen zijn ontworpen. Ten tweede moet het de stroom zo gelijkmatig mogelijk verdelen over de volledige dwarsdoorsnede van de buismodules. Een ongelijkmatige verdeling creëert gelokaliseerde zones met hoge snelheid- die vaste stoffen door de buizen transporteren voordat ze kunnen bezinken.

Veel voorkomende inlaatconfiguraties die in de praktijk worden gebruikt, zijn onder meer:geperforeerde schottenwandenmet op regelmatige afstanden geplaatste openingen (de meest gebruikte en betrouwbare optie voor rechthoekige tanks), ondergedompelde inlaatpijpen met meerdere distributiepoorten, distributiezijwanden aan de onderkant- met naar boven- gerichte poorten, en inlaatkanalen met V- stuwen. De keuze hangt af van de tankgeometrie, het debiet en de beperkte ruimte, maar de geperforeerde keerwand is het standaard uitgangspunt voor de meeste gemeentelijke ontwerpen.

Belangrijke ontwerpparameters

De allerbelangrijkste hydraulische maatstaf voor inlaten van buisbezinkers is denaderingssnelheid- de opwaartse stroomsnelheid wanneer water de onderkant van de buismodules binnendringt. Voor de meeste gemeentelijke toepassingen die oppervlaktewater of secundair afvalwater behandelen, moeten snelheden worden benaderd van5 tot 15 mm/soptimale prestaties leveren. Bij snelheden onder de 5 mm/s bestaat het risico dat slib zich in de distributiezone zelf bezinkt, waardoor dode zones ontstaan ​​die het effectieve volume verminderen. Bij snelheden boven de 20 mm/s bestaat het risico dat de slibdeken wordt verstoord en vlokdeeltjes in de buiskanalen worden meegevoerd voordat ze kunnen bezinken.

Baffle-ontwerp voor energiedissipatie

Er is één enkele schottenwand geplaatst0,8 tot 1,5 metervanaf de inlaatwand, met gelijkmatig verdeelde gaten (typischDiameter van 50 tot 100 mmbijTussenruimte van 200 tot 400 mm), zorgt voor een effectieve dissipatie van de inlaatenergie voor de meeste rechthoekige tanks. De ontwerpgatsnelheid moet gericht zijn0,15 tot 0,25 m/sbij een gemiddelde dagelijkse stroom - snel genoeg om te voorkomen dat het zich in de gaten nestelt, en langzaam genoeg om jetting te voorkomen. Het totale open oppervlak van alle gaten samen moet gelijk zijn15 tot 25%van het schotwandgebied. Een belangrijk detail dat vaak over het hoofd wordt gezien: zorg voor eenTussenruimte van 200 tot 300 mmonderaan het schot zodat het slib er doorheen kan. Zonder deze opening hoopt zich slib op achter het keerschot, waardoor het actieve volume afneemt en uiteindelijk anaërobe omstandigheden ontstaan.

Vereisten voor distributie-uniformiteit

Een goed-inlaatsysteem moet een uniformiteit van de stroomverdeling van minimaal bereiken85 tot 90%, wat betekent dat het debiet per oppervlakte-eenheid met minder dan 10 tot 15% varieert van het gemiddelde over de dwarsdoorsnede van de tank-. De meest voorkomende oorzaken van slechte distributie zijn onder meer: ​​de inlaat is te dicht bij de buismodules geplaatst (minder dan 0,5 m vrije ruimte), onvoldoende open ruimte van het keerschot (minder dan 10% van het wandoppervlak) en asymmetrische tankgeometrie waarmee geen rekening wordt gehouden bij de individuele poortafmetingen. Rechthoekige tanks met een enkele zijinlaat zijn bijzonder kwetsbaar voor de laatste - de poorten die zich het dichtst bij de inlaat bevinden, ontvangen onevenredig meer stroom, tenzij ze afzonderlijk zijn gedimensioneerd.

Ontwerp voor slibafvoer - Zorg ervoor dat vaste stoffen zich niet ophopen

Waarom sliblozing belangrijk is

Effectieve slibverwijdering uit een buisbezinkingstank is net zo belangrijk als een goede inlaatverdeling - en wordt waarschijnlijk het meest over het hoofd gezien van deze twee. Wanneer slib zich ongecontroleerd ophoopt, veroorzaakt dit een reeks problemen: het effectieve bezinkingsvolume krimpt, anaërobe zones ontwikkelen zich en genereren gassen die kunnen leiden totslib flotatie(het weer in suspensie brengen van bezonken vaste stoffen), en als de slibdeken hoog genoeg stijgt, kan deze de onderste openingen van de buismodules fysiek verstoppen. Zodra dat gebeurt, is de enige oplossing het leegmaken van de tank en het handmatig reinigen - een kostbaar en ontwrichtend proces. Een goed-ontworpen systeem voor het verzamelen en afvoeren van slib moet bezonken vaste stoffen continu of met frequente, korte tussenpozen verwijderen.

Geometrie van de slibtrechter

De meeste buisbezinktanks maken gebruik van een van de twee configuraties voor het verzamelen van slib. De eerste toepassingenmeerdere conische of piramidale trechters, doorgaans 1,0 tot 1,5 m diep met zijdelingse hellingen van ten minste 60 graden. - Deze hoek is van cruciaal belang om ervoor te zorgen dat het slib betrouwbaar naar de bodem van de trechter glijdt en niet aan de wanden blijft plakken. De tweede configuratie maakt gebruik van avlakke of licht hellende bodem met mechanische slibschraperen een centrale opvangbak. Voor tanks met trechter-bodem moet de horizontale afstand die het slib over de vloer moet afleggen om een ​​trechter te bereiken, worden geminimaliseerd - idealiter minder dan3 tot 4 meter. Door langere transportafstanden kunnen vaste stoffen zich verdichten en zich aan de vloer hechten, waardoor het doel van het trechterontwerp teniet wordt gedaan.

De configuratiekeuze hangt af van de tankvorm: ronde tanks gebruiken doorgaans een roterende schraper met slibopvang aan de randen, rechthoekige tanks gebruiken meerdere trechters die over de lengte verdeeld zijn of een bewegende brugschraper. De multi-benadering is gebruikelijker voor kleinere rechthoekige tanks omdat deze geen bewegende delen heeft en minder onderhoud vereist.

Slibafvoerkleppen en leidingen

Slibafvoerleidingen moeten een minimale diameter hebben van150 mmom verstopping tegen te gaan. De helling van de pijp moet minimaal zijn2% richting het afvoerpunt. Het kleptype is van cruciaal belang: altijd gebruikenkleppen met volledige-doorlaatzoals poort-, plug- of slangafsluiters. Gebruik nooit bol- of vlinderkleppen in de slibverwerking. - Deze creëren interne stroombeperkingen die vaste stoffen vasthouden en gemakkelijk verstoppen. Geautomatiseerde kleppen (pneumatisch of elektrisch) met timer-gecontroleerde intermitterende ontlading worden sterk aanbevolen boven handmatige kleppen. Het handmatig verwijderen van slib is afhankelijk van de inzet van de operator, die varieert van ploegendienst tot ploegendienst, en inconsistente lozing is een van de belangrijkste oorzaken van problemen met de accumulatie van slib.

Bedrijfsrichtlijnen voor consistente resultaten

Slibafvoer op basis van aregulier timerprogrammain plaats van handmatige beoordeling levert consequent de beste resultaten op. Begin bijvoorbeeld met korte, frequente ontladingsintervallen -,15 tot 30 seconden elke 15 tot 30 minuten- en aanpassen op basis van de gemeten slibconcentratie. Streef naar een slibconcentratie van1 tot 3% vaste stofin de afvoerstroom; concentraties onder de 1% duiden erop dat u te veel water verspilt (kleppen te vaak of te lang openen), terwijl concentraties boven de 3% duiden op onvoldoende lozingsfrequentie.

Controleer dagelijks het slibdekenniveau met een draagbare slibdekendetector. Het beoogde dekenniveau moet zijn0,3 tot 0,5 m onder de onderkant van de buismodules. Als de deken dichter dan 0,3 m omhoog komt, verhoog dan de ontladingsfrequentie of -duur. Als de temperatuur ver onder de 0,5 m zakt en de lozingsconcentratie laag is, verspilt u waarschijnlijk onnodig behandeld water.

Uitgewerkt voorbeeld - 10.000 m³/d Tube Settler Tank

Om de ontwerpprincipes in de praktijk te brengen, is hier een compleet uitgewerkt voorbeeld van een bezinkingstank met rechthoekige buizen10,000 m³/dvan gemeentelijk afvalwater.

Ontwerp invoergegevens

Berekeningen van het inlaatontwerp

De naderingssnelheid wordt berekend als de stroomsnelheid gedeeld door het plangebied van de kolonist: 417 m³/u gedeeld door (10 mx 5 m) is gelijk aan8,34 m/u, of ongeveer 2,3 mm/s. Dit valt comfortabel binnen het aanbevolen bereik van 5 tot 15 mm/s, hoewel iets aan de onderkant -, wat betekent dat er ruimte is om de stroom in de toekomst te vergroten, indien nodig.

Voor de keermuur: het muuroppervlak is 6 m breed x 4,5 m diep =27 m². Bij een open ruimteverhouding van 20% is de vereiste open ruimte gelijk5.4 m². Bij gebruik van gaten met een diameter van 75 mm (elk gatoppervlak=0.0044 m²) is het vereiste aantal gaten 5,4 gedeeld door 0,0044, wat overeenkomt met ongeveer1.220 gaten. Verdeeld over een oppervlakte van 6 x 4,5 m geeft dit grofweg een resultaatAfstand 150 mm x 150 mmtussen gaten.

De gatsnelheid bij gemiddelde stroom is 0,116 m³/s gedeeld door 5,4 m² =0,021 m/s (ongeveer 0,02 m/s). Dit is aanzienlijk lager dan het aanbevolen doel van 0,15 m/s, wat betekent dat de gaten te groot zijn voor de stroomsnelheid. Om dit te corrigeren, kunt u overwegen het aantal gaten te verminderen (tot ongeveer 170 gaten, wat een snelheid dichter bij 0,15 m/s zou opleveren) of de diameter van het gat te verkleinen om de snelheid te verhogen terwijl de gelijkmatige verdeling behouden blijft.

Ontwerp van een slibtrechter

Voorzienvier trechters langs de tanklengte- één elke 3 meter - elk1,2 m diep met zijhellingen van 60 gradenom een ​​betrouwbare slibschuif te garanderen. Elke trechter moet zijn uitgerust met een150 mm pneumatisch bediende plugklepop een timerbediening. De aanbevolen bedieningsvolgorde is een intermitterende ontlading van20 seconden elke 20 minuten, die opeenvolgend door de trechters draait, zodat er op elk moment slechts één trechter leegkomt. Dit voorkomt hydraulische schokken in het systeem, terwijl een consistente slibverwijdering behouden blijft.

Conclusie

Waterdistributie en slibafvoer zijn de twee meest over het hoofd geziene aspecten van het ontwerp van buisbezinkers - en behoren ook tot de meest voorkomende oorzaken van ondermaatse prestaties in het veld. De belangrijkste ontwerpprincipes zijn eenvoudig en goed ingeburgerd: verdeel de stroom gelijkmatig over de volledige dwarsdoorsnede van de bezinker-, streef een naderingssnelheid na tussen 5 en 15 mm/s, zorg voor een open ruimte van 15 tot 25% voor energiedissipatie, verwijder slib volgens een betrouwbaar tijdschema met behulp van kleppen met volledige- doorlaat, en houd de hellingen van de pijpen boven de 2%. Controleer de prestaties door middel van routinematige controle van het niveau van de slibdeken - waarbij u de deken idealiter 0,3 tot 0,5 m onder de inlaten van de buismodules houdt. Installaties die de technische inspanningen investeren om deze fundamentele zaken goed te krijgen, zullen het volledige voordeel zien van hun investering in buiskoloniale installaties: een hogere behandelingscapaciteit zonder dat de voetafdruk groter wordt, een betere kwaliteit van het afvalwater dat voldoet aan de strengere lozingsnormen, en aanzienlijk minder operationele problemen.