Reductie van de afvoer van Tube Settler: hoe een DN200-zwaartekrachtpijp het schoonmaakafval met 406 m³ terugdrong en de overloop van de tank elimineerde

Elke twee maanden sluit de fase III-waterzuiveringsinstallatie van CNOOC Fudao een buizenbezinker af voor reiniging. De operatie duurt 4 uur. Het ontlaadt1,500 m³van het slib-watermengsel in de slibopvangtank. De tank is nooit ontworpen voor dat soort golven. Tegen de tijd dat de reinigingscyclus is voltooid, is het tankniveau gevaarlijk hoog, kan de online kolonist het slib niet normaal lozen en verbrandt het slibbehandelingssysteem chemicaliën en elektriciteit om bij te blijven. De oplossing was niet een grotere tank of een grotere pomp - het was een pijp, een hoogteverschil van 4,3 meter en de zwaartekracht.

1. HET PROBLEEM: ELKE TWEE MAANDEN EEN CAPACITEITSCRUNCH

De fase III-waterzuiveringsinstallatie exploiteert twee onafhankelijke zuiveringstreinen, elk met behulp van een tegenstroombuisbezinker voor sedimentatie. Een gedeeld slibbehandelingssysteem zorgt voor de slibafvoer uit alle drie fasen van de installatie. Het systeem is opgebouwd rond twee slibopvangtanks, elk met een effectief volume van1,500 m³, voor een totaal van3,000 m³.

Het oorspronkelijke ontwerp ging uit van een beheersbare dagelijkse instroom: 1.200 m³/d normale slibafvoer uit drie buizenbezinkers, plus 300 m³/d filtraat uit de filterpers. Maar tijdens een schoonmaakevenement ziet de werkelijkheid er heel anders uit. Zoals Tabel 1 laat zien, stijgt de totale instroom naar de slibopvangtank3,329.3 m³/d- overschrijdt de effectieve ontwerpcapaciteit van3.029,3 m³/d bij 300 m³/d.

De gevolgen treden snel op: het vloeistofniveau in de verzameltank stijgt tot bijna-overstroming, de online buisbezinker verliest zijn normale slibafvoercapaciteit omdat er geen lege tankcapaciteit is om het op te vangen, en het slibbehandelingssysteem - ontworpen voor stabiele- werking - moet langere uren draaien. Meer chemicaliën. Meer elektriciteit. Meer arbeid. En dat allemaal omdat helder water dat geen behandeling nodig had, naar het slibsysteem werd gestuurd.

2. DE ZONES VAN DE TUBE SETTLER BEGRIJPEN - EN WAAR HET HELDERE WATER ZIT

De buisbezinker is gebouwd volgens het ondiepe-tankprincipe: door schuine buismodules in de sedimentatiezone te stapelen, wordt het effectieve bezinkingsgebied vergroot, de hydraulische straal verkleind en laminaire stroming bevorderd -, waardoor de scheiding van vaste stoffen op een compact oppervlak dramatisch wordt verbeterd.

Functioneel is de tank verdeeld in vier verticale zones. Voor elke Fase III-behandelingstrein (interne afmetingen: 8,8 m breed x 22,0 m lang x 7,9 m effectieve diepte) zijn de zonehoogtes en -volumes:

Hier is de kritische observatie: de zone met helder water blijft bestaan406,56 m³ - ruim 26% van het totale tankvolume- en dat water is al behandeld. De troebelheid is lager dan 10 mg/l. De ontwerptroebelheid van het ruwe water van de plant bedraagt ​​30 mg/l. Maar tijdens de ledigings- en reinigingsprocedure werd dit hele volume schoon water gemengd met slib en naar de verzameltank gestuurd voor her-behandeling. Het was schoon water dat de prijs betaalde van vuil water.

3. DE STANDAARD REINIGINGSPROCEDURE - EN WAAROM HET SYSTEEM OVERBELAST

Buisbezinkers verzamelen tijdens bedrijf slib in en bovenop de buismodules. Als er niets aan wordt gedaan, belemmert deze ophoping de stroming door de buizen, verslechtert de kwaliteit van het bezonken water en kan zelfs overmatige druk veroorzaken, waardoor de buismodule instort. Periodiek legen en schoonmaken is niet-bespreekbaar.

De standaardprocedure bestaat uit vier stappen: open de onderste afvoerkleppen, laat het waterniveau onder de buiszone zakken en gebruik vervolgens bluswater onder druk- om de buismodules van bovenaf door te spoelen totdat het opgehoopte slib is losgeraakt. Stop met spoelen, houd de aftapkranen volledig open om het water en slib uit de distributie- en accumulatiezones af te voeren, en sluit de kranen.

Het probleem is datelke zone mondt uit in de slibopvangtank. De heldere waterzone - 406 m³ behandeld water - mengt zich met het slib-beladen water uit de buis- en accumulatiezones. Het gaat allemaal naar de opvangtank. Het grootste deel wordt uiteindelijk gescheiden en toch teruggevoerd naar de ruwwatertank -, maar pas nadat het door het indikkingsmiddel, de filterpers en twee sets opvoerpompen is gegaan. Het heldere water maakt zonder reden een lange, dure omweg door de slibbehandeling.

4. DE HAALBAARHEIDSCONTROLE: DRIE REDENEN WAAROM GRAVITY DIVERSION WERKT

Het retrofitconcept is eenvoudig: in plaats van de 406 m³ van de helderwaterzone naar het slibsysteem te sturen, leidt u deze direct terug naar de ruwwatertank. Om dit te laten werken moet aan drie voorwaarden zijn voldaan:

Conditie 1 - Compatibiliteit met waterkwaliteit.De troebelheid van de helderwaterzone is lager dan 10 mg/l. De ontwerptroebelheid van het ruwe water van de installatie ligt onder de 30 mg/l. Het heldere water weleigenlijk schoner dan het rivierwater dat de fabriek binnenkomt. Het recyclen ervan als ruw water is volkomen acceptabel.

Conditie 2 - Zwaartekrachtkop.Het onderste gedeelte van de helderwaterzone is+5.8 m. Het maximale ontwerpwaterniveau van de ruwwatertank is+1.5 m. Dat is een4,3 meter hoogteverschil. Geen pomp nodig. De zwaartekracht doet het werk.

Voorwaarde 3 - Kostenvermijding.Volgens de bestaande regeling wordt het heldere water tweemaal gepompt (pomp van opvangtank + pomp van de retourtank), gedoseerd met PAM en bezonken in een radiale-stroomtank - voordat het terugkeert naar de ruwwatertank. Een zwaartekrachtpijp omzeilt al deze stappen. Elektriciteit, chemicaliën en de looptijd van apparatuur nemen allemaal af.

5. HET LEIDINGSSCHEMA: DN200, TWEE BAKKEN, ELK ÉÉN LEIDING

De buiskolonist bestaat uit een oostbassin en een westbassin die een gemeenschappelijke scheidingsmuur delen. Voor elk werd een aparte zwaartekrachtomleidingslijn ontworpen.

Na het berekenen van de zwaartekrachtstromingsweerstand op basis van pijpleidinglengte, fittingen, materiaal, hoogteverschil en vereiste stroomsnelheid,DN200 mm koolstofstalen buisVoor beide bekkens werd gekozen. De buisdiameter is van cruciaal belang: te klein en de omleidingsstroom is te langzaam om praktisch te zijn; te groot en de tankwandopening creëert onnodig structureel risico.

De inlaatpositie is net zo belangrijk. Te dicht bij de buiszone kan door de inlaatsnelheid slib uit de buizen worden gezogen. Het ontwerp plaatst de inlaatverticaal 0,2 m boven de bodem van de helderwaterzone(0,2 m boven de bovenkant van de bezinkingszone van de buis) - dichtbij genoeg om effectief af te tappen, ver genoeg om te voorkomen dat de buizen worden verstoord.

Elke pijpleiding loopt van het inlaatpunt door de kolonisatiemuur naar het schermkanaal voor de inname van ruw water van de Fase III-installatie. Leidingsteunen beveiligen de routing, en astroomregelklep plus een schuifafsluiterzijn geïnstalleerd nabij het spijlschermkanaal. De schuifafsluiter zorgt voor een positieve afsluiting tijdens normaal bedrijf, waardoor onbedoelde terugstroming wordt voorkomen. De stroomregelklep regelt de omleidingssnelheid om te voorkomen dat er slib uit de buizen wordt gezogen of dat de ruwwatertank overbelast raakt.

6. GEMETEN RESULTATEN

Na de renovatie vertelden de cijfers een duidelijk verhaal. Tijdens schoonmaakbeurten daalde de slib-afvoer van de buizenbezinker1.529,3 m³/d tot 1.122,8 m³/d. De totale instroom naar de slibopvangtank daalde van3.329,3 m³/d tot 2.922,8 m³/d- nu ruim onder de ontwerplimiet van 3.029,3 m³/d.

Het overlooprisico werd geëlimineerd. De online buizenbezinker kreeg weer een normale slibafvoercapaciteit. En het slibbehandelingssysteem hoefde niet langer elke reinigingscyclus 406 m³ al-schoon water te verwerken.

De economie is weliswaar bescheiden, maar toch het vermelden waard. De buizenbezinker wordt zes keer per jaar schoongemaakt, waarbij elke cyclus 406,5 m³ helder water rechtstreeks naar de ruwwatertank retourneert - een jaarlijks totaal van2,439 m³van de afvalwaterbelasting vermeden. Gebaseerd op het verbruik van PAM-poeder door het slibbehandelingssysteem (~10 g/m³ bij 25 RMB/kg) en de elektriciteit die wordt afgenomen door de opvoerpomp van de verzameltank (15 kW, 50 m³/u) en de retourtankpomp (22 kW, 150 m³/u) bij een industrieel tarief van 0,9 RMB/kWh:

De directe besparing van 1.591 RMB/jaar is ondergeschikt aan het operationele voordeel: een slibopvangtank die niet langer het risico loopt over te lopen, een slibbehandelingssysteem dat binnen het ontwerpbereik blijft werken, en een reinigingsprocedure die de rest van de installatie niet langer verstoort.

BELANGRIJKSTE TAKEAWAYS

1.Als de helderwaterzone van uw buizenbezinker behandeld water bevat, mag dit niet door het slibbehandelingssysteem worden geleid. Een directe terugkeer naar de ruwwatertank elimineert dubbele- handelingen.

2.Een hoogteverschil van 4,3 m is ruim voldoende voor zwaartekrachtstroming. Controleer voordat u pompen toevoegt of de tankverhogingen u al geven wat u nodig heeft.

3.Intakepositie is belangrijk. Door de inlaat 0,2 m boven de bovenkant van de buiszone te plaatsen, wordt voorkomen dat de omleidingsstroom slib - dichtbij genoeg uit de buizen trekt om te kunnen wegvloeien, ver genoeg om verstoring te voorkomen.

4.Voor het dimensioneren van leidingen is een berekening van de stromingsweerstand door zwaartekracht vereist - en geen vuistregel. DN200 was geschikt voor deze installatie; De leidingdiameter van uw installatie is afhankelijk van uw specifieke hoogteverschil, leidinglengte en het benodigde debiet.

5.Een schuifafsluiter voor positieve afsluiting plus een stroomregelklep voor doseringsregeling is de minimale klepconfiguratie. Zonder beide riskeert u terugstroming tijdens normaal gebruik of zuigeffecten tijdens omleiding.