Hvordan redusere skrånende rørsettler turbiditet: 4 maskinvareoppgraderinger + 6 operasjonsmetoder fra et 40 000 m³/d anlegg

Da Kinas nye drikkevannsstandard GB5749-2006 trådte i kraft, falt turbiditetsgrensen ved forbrukerens kran fra kl.3 NTU til 1 NTU. For et vannverk som ble bygget på 1980-tallet med skrånende slangesettlere, betydde det at vannet - som mater filtrene - måtte bli betydelig renere. Fordi sett vannturbiditet driver filtrert vannturbiditet, og filtrert vannturbiditet er i hovedsak ferdig vannturbiditet. Et 40 000 m³/d anlegg i Huizhou tok utfordringen. Denne artikkelen dekker nøyaktig hva de endret - maskinvareoppgraderingene og de seks operasjonsmetodene som sammen brakte fast vannturbiditet ned til der den nye standarden krever.

HVORFOR ER KONTROLLPUNKTET AV BOSETT VANN TURBIDITET

I et konvensjonelt vannbehandlingsanlegg skjer turbiditetsreduksjon i tre påfølgende trinn: sedimentasjonstanken fjerner80–90%av de suspenderte faste stoffer og kolloider; filtrene polerer det som er igjen; og det ferdige vannet når distribusjonssystemet. Forholdet mellom stadier er ikke uavhengig - det er gjennomgripende:

Sett vannturbiditet ↑ → Filtrert vannturbiditet ↑ → Ferdig vannturbiditet ↑

Ved høy turbiditet i sedimentert vann, må filtrene jobbe hardere. Hvis det pigger, krever filtre tvungen tilbakespyling for å holde seg kompatible. Og med den nye standardens 1 NTU-grense ved tappen - pluss realiteten at rørkorrosjon og sekundær forsyningsforurensning gir turbiditet i distribusjonssystemet -ferdig vann som forlater anlegget må være godt under 1 NTU. Det legger byrden helt på sedimenteringsstadiet. Du kan ikke filtrere deg ut av dårlig bosetting.

Dette er ikke bare et samsvarsproblem. Å redusere turbiditet reduserer også mikroorganismer, senker konsentrasjonen av flyktige og semi-flyktige organiske forbindelser (og deres mutagene aktivitet), og er den primære fjerningsmekanismen forCryptosporidium og Giardia- protozoiske patogener som klordesinfeksjon alene ikke kan deaktivere pålitelig.

I. PLANTEN - OG HVORFOR SKÅRØR TRENGER HJELP

Qiaodong Waterworks of Huizhou General Water Supply Company ble designet på midten av 1980-tallet med en kapasitet på40 000 m³/d per fase. Prosessen er konvensjonell, men solid: koagulering → skrårørsettler → hurtig gravitasjonsfilter → desinfeksjon. Råvannskvaliteten i løpet av studieperioden (januar 2005–april 2007) var i gjennomsnitt:

De skråstilte rørsetterne har, selv om de er effektive til areamultiplikasjon og laminær strømningsstabilisering, en iboende strukturell begrensning:kort retensjonstid og redusert sedimenteringsavstand gjør dem mindre stabile enn konvensjonelle tanker når råvannskvaliteten eller strømningshastigheten endres. Fordelingssonehøyden er 1,8 m, klarvannssone 1,1 m, total retensjonstid 33 minutter, og rørretensjonstid kun 7 minutter. Når strømningsstøt eller turbiditet i råvannet øker, er det svært lite hydraulisk buffer. Anlegget trengte både maskinvareoppgraderinger og driftsdisiplin for å møte den nye turbiditetsstandarden.

II. FIRE MASKINVAREOPPGRADERINGER

1. For-klorering av råvann

Klor ble tilsatt råvannet før koagulering. Dette har to funksjoner: oksidasjon av organiske forurensninger (bryte ned strukturer som ellers ville motstå koagulering) ogdestabilisering av kolloider- klor fjerner det organiske belegget fra kolloidale partikkeloverflater, og reduserer den negative ladningen og elektrisk dobbeltlags-frastøting som holder partikler spredt. Resultatet er at partikler kolliderer og agglomererer lettere når koagulanten tilsettes. For-klorering fungerer som et innebygd-koaguleringsmiddel.

2. In-linjemikser for rask, jevn kjemisk kontakt

Blanding er grunnlaget for flokkulering - hvis koaguleringsmiddel og råvann ikke blandes jevnt i løpet av sekunder, vil ingen flokkuleringstid kompensere. Anlegget installerte eni-linjemikser: et reduksjonsrør inne i råvannsrørledningen som skaper en skarp hastighetsendring og lokalt undertrykk. Hodetap er omtrent 0,3 m. Under designflyt er blandetiden10–20 sekunder, og turbulensen som genereres inne i blanderen sikrer at koagulanten kommer i kontakt med alle volumelementer av råvann. Blanderen erstattet mindre pålitelig mekanisk blanding med en passiv hydraulisk enhet som ikke har bevegelige deler.

3. Grid flokkuleringstank - 27 lag med kontrollert energispredning

Den eksisterende perforerte virvelflokkuleringstanken ble omgjort til engrid flokkuleringstankved å installere 27 lag med rutenett. Når vann strømmer gjennom hvert gitterlag, trekker det seg suksessivt sammen og utvides - og skaper kontrollerte hastighetsgradienter som bringer partikler i kontakt, kollisjon og agglomerering. Resultatet er flokker som erstor, tett og skjær-bestandignår de når rørsettlerinnløpet. Et DN100 perforert slamrør (3,6 m langt, 30 mm hull i kryssmønster) ble lagt i bunnen, med høy-vann tilkoblet utløpet for tilbakespyling når hull tettes. Buffersonen bruker en fast sifon for slamutslipp, styrt av en magnetventil fra sentralt kontrollrom.

4. Finger-oppsamlingskar for jevn uttak av avløp

Ikke-jevn oppsamling fra den klare vannsonen skaper kort-kretsløp - noe vann tilbringer mindre tid i rørene enn designet forutsetter, og fører urolige flokker inn i avløpet. Anlegget erstattet de originale firkantede samlehullene medti fingerkar i rustfritt stål-jevnt fordelt over klarvannssonen. Senterhøyden av alle oppsamlingshull ble satt til samme horisontale plan. Denne enkle endringen reduserte både turbiditetsforskjellen mellom forsiden og baksiden av oppsamlingssonen og gapet mellom bulkklart-vannturbiditet og turbiditeten inne i individuelle kummer.

III. SEKS DRIFTSMETODER SOM LÅSER I LAV TURBIDITET

Etter maskinvareoppgraderingene dukket det fortsatt opp sporadiske problemer: fine flokkpartikler i avløpsvannet, ustabilt sett vannturbiditet og flokk som stiger i den andre enden av tanken. Disse forårsaket høy filterbelastning og tvungne tilbakespylinger. Seks operasjonsmetoder ble systematisert for å eliminere dem.

Metode 1 - Betjen in-linjemikseren ved designbelastning

In{0}}line-mikseren bruker strømningshastighet - ikke mekanisk energi - for å generere blandingsturbulens. Hodetap varierer medkvadratet av strømningshastigheten. Ved designflyt er blandingen intens og fullstendig. Ved lav strømning faller tapet kraftig og blandeeffektiviteten kollapser. Når anlegget må redusere ytelsen, i stedet for å strupe én blander som opererer med dellast, er strategien å kjøre færre behandlingstog med full last. Blanderen bør holde seg innenfor designområdet når det er mulig.

Metode 2 - SCD-kontrollert koagulantdosering

Anlegget kontrollerte opprinnelig koagulantdosen manuelt --operatører la til kjemikalier basert på erfaring og justerte etter å ha sett resultater. Men et vannbehandlingsanlegg er kontinuerlig og dynamisk; når operatøren ser effekten av en doseendring, har vannet som fikk feil dose allerede passert gjennom sedimentasjonstanken og nådd filtrene.

Anlegget adoptertSCD (Streaming Current Detector)kontroll. SCD er et online instrument som direkte måler effekten av koagulanttilsetning -, ikke strømningshastighet eller turbiditet, men den faktiske strømmestrømmen som reflekterer kolloidal ladningsnøytralisering. Den sammenligner den detekterte verdien med et settpunkt og justerer automatisk doseringspumpen gjennom en matematisk modell. Sløyfen er lukket: mål → sammenlign → juster → mål.Koagulantdose sporer endringer i råvann i sanntid, ikke i løpet av de 30–60 minuttene det tar en menneskelig operatør å legge merke til og reagere.

Metode 3 - Lav innløpshastighet til sedimentasjonstanken

Etter flokkulering kommer vann inn i buffersonen kl0.096 m/s, og passerer deretter langsommere gjennom en perforert vegg inn i fordelingssonen. Hensikten med denne trinnvise hastighetsreduksjonen er å bevare flokkintegriteten. Flokker som overlevde flokkuleringstanken kan fortsatt skjæres fra hverandre av en brå hastighetsgradient ved settlerinnløpet. Ved å holde innløpshastigheten lav - og sikre at den perforerte veggen fordeler strømningen jevnt langs tankbredden - forhindrer det at flokken brekker i siste mulige øyeblikk før bunnfelling.

Metode 4 - Rettidig slamutslipp, inkludert døde soner

Settlere med skrå rør har iboende slamutslippsdødsoner - slam akkumuleres mer på den andre siden fra utslippsstandrøret enn på nærsiden. Overvåking bekreftet detklart vann turbiditeten er lavere på siden nær standrøret. Når slam bygger seg opp i akkumuleringssonen, kan den oppadgående strømmen skure bunnslammet og løfte flokker tilbake til suspensjon. Når slam akkumuleres inne i rørene, øker det reduserte strømningstverrsnittet den lokale hastigheten, og den raskere strømmen løfter flokker som satte seg eller allerede satte seg. Begge mekanismene øker turbiditeten i avløpet.

Løsningen er todelt:regelmessig slamutslipp fra akkumuleringssonen og periodisk rengjøring av røroverflater. Slam i flokkuleringstanken og buffersonen må også fjernes - disse forekomstene mater en kontinuerlig tilførsel av gamle, ødelagte flokkfragmenter inn i settleren.

Metode 5 - Forleng sifonslamoppsamlerens opphold ved tankendene

Anlegget bruker en automatisk styrt sifon--type mekanisk slamsamler. Under drift er oppsamlerenmed vilje bremset i begge enderav sin vandring, og oppholdstiden i endene forlenges for å sikre grundig slamfjerning fra soner der akkumuleringen er verst. Når turbiditeten til innløpet er høy, åpnes tankens nedblåsningsventil samtidig med mekanisk slamoppsamling for å drenere bunnslamvann. Nedsenkbare pumper er planlagt for installasjon i nøkkelsoner for å gi hjelpeslamutslipp.

Metode 6 - Styrk operativ disiplin og koordinering på system-nivå

Dette anlegget fungerer som en strømnings- og trykkregulator for hele byens vannforsyningssystem, og deler råvanninntakspumper og rørledninger med andre anlegg. Når inntakspumpestasjonen bytter mellom store og små pumper, eller andre anlegg åpner eller lukker inntaksventiler, endres strømmen og trykket som når dette anlegget brått. De hydrauliske forholdene i råvannsskiftet. Koagulantdose - selv med SCD-kontroll - har en responsforsinkelse. Med bare 33 minutters total oppbevaringstid i settleren, kan en plutselig strømningsendring presse usatt vann til filtrene før doseringssystemet tilpasser seg.

Mottiltaket erkoordinering på system-nivå. Sentrale dispatcher, klar over dette anleggets spesielle følsomhet, koordinerer pumpeendringer og ventiloperasjoner på tvers av flere anlegg og inntaksstasjonen tilminimere størrelsen og frekvensen av strømnings- og trykksvingninger. På anleggsgulvet sørger et strukturert patruljesystem for at operatørene jevnlig observerer flokkdannelse før og etter den perforerte veggen, og slamakkumulering i setningssonen. Trening av - veiledning, på--jobben ferdighetsutvikling - bygger evnen til å bedømme sann-forhold og gripe inn før et lite avvik blir en turbiditetsutflukt.

DE KONTROLLERBARE VARIABENE - ET SAMMENDRAG

KJERNEINNSIKTET

En skrårørsettlers korte oppbevaringstid - 33 minutter totalt, 7 minutter i rørene - er både fordelen (kompakt, lav-kostnad) og sårbarheten (smal hydraulisk buffer). Når alt oppstrøms er optimalisert - når blandingen er intens og rask, når koagulantdosen sporer sann-vannkvaliteten, når flokker som kommer inn i rørene er store og skjær-motstandsdyktige, når slam slippes ut før det samler seg, og når strømningsendringer dempes av system-nivået leverer lavt vann som koordinerer setningen -nivå9} filtre kan gjøre jobben sin uten stress. Gå glipp av en av disse, og turbiditetstallet ved filterinntaket forteller historien.

Huizhou-anleggets erfaring viser at det er mulig å treffe under-1 NTU ferdig vann fra en 1980-talls-vintage skrånende rørsettler - men det krever at man behandler settleren ikke som et isolert utstyr, men som nedstrømsenden av en kjede som starter med klorering av råvann og til slutt. Hvert ledd i den kjeden er et kontrollpunkt.