Okresní vodárna postavená v roce 1989. Surová voda o teplotě 0–5 stupňů po dobu pěti měsíců v roce. Léčebný vlak, který nedokázal zlomit 3 NTU.Inženýři elektrárny provedli jednu strukturální změnu u svého nakloněného trubkového usazováku – přidali horizontální sekci pro usměrnění toku zabírající pouhou 1/3 délky nádrže – a sledovali pokles zákalu usazené vody z 6,15 NTU napod 2 NTU do 72 hodin od spuštění. O tři roky později systém stále fungovalPrůměr 1,3 NTUs nulovou úpravou pláště tanku. Pokud provozujete nakloněný usazovák trubek, který ve studené vodě nefunguje správně nebo se potýká s rázovým zatížením, tato případová studie přesně ukazuje, jak oprava funguje – a proč je jednodušší, než si myslíte.
Výzva: Nové standardy, stará rostlina, studená voda
Když je zákon menší nebo roven 1 NTU a vaše zařízení bylo postaveno za méně nebo rovno 3 NTU
Okresní vodárna se nachází v severní Shaanxi, oblasti, kde teploty vody v zimě běžně klesají0–5 stupňůa zákal surové vody se pohybuje mezi 15 a 77 NTU v závislosti na ročním období. Závod byl uveden do provozu v roce 1989 s konvenčním procesem: flokulace se skládanými deskami, sedimentace nakloněné trubice a gravitační bezventilové filtry. Dva paralelní vlaky, každý o výkonu 6 000 m³/d, s celkovou kapacitou 12 000 m³/d. Na dvě desetiletí to stačilo. Hotová voda stála kolem 3 NTU - přijatelné podle starého standardu.
Pak se pravidla změnila. Nové standardy sanitace pitné vody zvýšily laťku z méně než nebo rovných 3 NTU naMenší nebo rovno 1 NTU. Stávající proces nemohl tuto mezeru zacelit. Vodárna stála před rozhodnutím, kterému nakonec čelí každá stárnoucí rostlina:zbourat a přestavět nebo dovybavit v rámci stávajícího půdorysu. To druhé bylo jedinou reálnou možností. Úpravné struktury byly umístěny uvnitř kvůli tepelné izolaci - nutnost v klimatu severního Shaanxi, kde by venkovní nádrže zamrzaly. Bourání zdí, aby se roztáhly, nebylo na stole. Museli udělat to, co měli, aby fungovalo lépe.
Cíl: zvýšit kapacitu jednoho vlaku z 6 000 m³/d na10,000 m³/d(celkový výkon elektrárny: 16 000 m³/d), se zákalem usazené vody trvale pod 3 NTU, aby filtry měly šanci bojovat s požadavkem na hotovou vodu menší nebo rovnou 1 NTU.
Strategie modernizace: tři modernizace, jeden princip
Technický tým se nedotkl pláště tanku. Změnili proces uvnitř ní a převedli starou „flokulaci se složenými deskami + sedimentaci nakloněné trubice + gravitační bezventilový filtr“ na"kontaktní flokulace + vylepšený usazovák s nakloněnou trubkou + gravitační bezventilový filtr". Transformaci vedly tři upgrady:
1. Vícetrubkový mixér Nahrazuje tubulární statický mixér
Původní trubkový statický mixér dělal jednu věc: míchal. Náhradní vícetrubkový mixér dělá tři věci současně:řezání a dělení toku, zpětný reflux a rychlé míchání. Když voda prochází vícetrubkovou geometrií, tvoří se v okrajové vrstvě stěny trubky vysokofrekvenční vířivé proudy. Tyto víry vytvářejí mikrozóny s intenzivním smykem, které distribuují koagulant rovnoměrně po celém průtokovém průřezu během několika sekund. Naměřená účinnost míchání přesahuje94%a ztráta hlavy je nižší než u původního statického mixéru - neobvyklá kombinace, která znamená lepší míchání s menší energií.
Praktická výhoda:20–30% úspora chemikáliíve srovnání s původním směšovačem s lepší přizpůsobivostí průtoku a kolísání kvality vody. Pro závod, který pozoruje sezónní výkyvy zákalu surové vody z 15 na 77 NTU, je tato adaptabilita důležitá.
2. Vločkování mřížky s lopatkami ve tvaru hvězdy nahrazuje flokulace složených desek
Flokulace složených desek funguje tak, že tlačí vodu hadovitou cestou mezi rovnoběžnými deskami. Vytváří turbulence, ale ne správný druh. Vylepšený design využíváhvězdicovité lopatkynamontované kolmo ke směru proudění uvnitř mřížkových oddílů. Tyto lopatky generují vysokofrekvenční mikrovíry - turbulence v měřítku, které podporuje srážku částic, aniž by se oddělily vločky, které se již vytvořily.
Vločkovací nádrž je rozdělena na11 přihrádekve dvou reakčních fázích. Fáze 1: 8 oddílů po 1,5 m × 1,5 m, retence 8,95 minuty. Stupeň 2: 3 oddíly po 1,5 m × 2,0 m, retence 4,48 minuty. Celkový hydraulický retenční čas:13,43 minutpři hodnotě GT 1,7 × 10⁴. Dvoustupňový design vytváří hustší vločky odolnější proti smyku než jednostupňová vločkování – kritická výhoda, když tyto vločky později vstoupí do distribuční zóny usazováku trubek, kde by je nadměrná turbulence rozbila.
3. Klíčová inovace: Sekce pro usměrnění horizontálního toku před usazovákem trubek
Zde se modernizace odchyluje od standardní praxe a kde bylo dosaženo největšího zvýšení výkonu. Tradiční usazovák se šikmou trubkou přijímá vodu přímo z výstupu flokulační nádrže. Přechod je náhlý: voda přechází z turbulentního režimu smíšeného proudění do režimu laminárního usazování bez přechodné úpravy. Výsledkem jenerovnoměrné rozložení prouděnípřes svazek trubek. Některé kanály vidí vysokou rychlost a proplachují vločky přímo skrz. Jiní vidí nízkou rychlost a hromadí kal. Obě podmínky zhoršují kvalitu odpadní vody.
Renovace přidala dva prvky, které to řeší:
Ponořený jez na výstupu z flokulační nádrže.Namísto toho, aby se voda snášela přímo do distribuční zóny, nejprve protéká přes ponorný jez, který funguje jako usměrňovač proudění – vyhlazuje gradienty rychlosti a rozptyluje rozsáhlé turbulence, než voda vstoupí do usazováku.
Horizontální průtoková část zabírající 1/3 celkové délky nádrže (24 m²).Toto je inovace. Po průchodu přes jez voda vstupuje do zóny horizontálního proudění a poté stoupá šikmými trubkami. Vodící stěny jak v horizontální části, tak v nakloněné části trubky řídí dráhu proudění. Horizontální zóna plní tři funkce současně: snižuje horizontální rychlost proudění na12,73 mm/s(v rozmezí 10–18 mm/s, které je podle výzkumu kritické pro stabilní sedimentaci), poskytuje dodatečnou dobu usazování pro větší vločky a funguje jako hydraulický nárazník, který absorbuje fluktuace průtoku předtím, než dosáhnou svazku trubek.
Rozvodná stěna na konci přechodového úseku využíváperforace s širšími rozestupy nahoře a užšími rozestupy dole. Toto protiintuitivní uspořádání je záměrné: kompenzuje přirozenou tendenci vody ke zkratu směrem k horní části distribuční zóny, čímž si vynucuje rovnoměrnější vertikální distribuci proudění po celé výšce svazku trubek.
Proč sekce horizontálního toku funguje: Technické zdůvodnění
Problémem tradičních nakloněných usazováků trubek nejsou trubky samotné. To se stanenež se k nim dostane voda. Výzkum identifikoval čtyři parametry, které řídí rovnoměrnost distribuce toku v trubkových usazovácích: poměr délky k šířce nádrže (L/B), rychlost zatížení povrchu (q), průměr trubky (D) a výška distribuční zóny pod trubkami.
z těchtoNejvětší vliv má poměr L/B a plošné zatížení (q).. Jak se poměr L/B zvyšuje, distribuce toku se stává nerovnoměrnější a kritická rychlost usazování - minimální rychlost, při které se částice dané velikosti usazuje - stoupá. Povrchové zatížení (q) je zhruba úměrné kritické rychlosti usazování: protlačujte více toku stejnou oblastí a k zachycení stejných částic potřebujete vyšší rychlost usazování. Oba efekty působí proti kvalitě odpadních vod.
Tradiční usazováky trubek také trpí problémem s perforovanými stěnami. Pro dosažení rovnoměrné distribuce potřebuje perforovaná stěna na vstupu menší otvory než usazovací nádrž s horizontálním průtokem - tzn.vyšší rychlosti trysek. Vysokorychlostní proudy skrz tyto otvory rozbíjejí vločky, které flokulační nádrž právě stavěla 13 minut. Horší je, že trysky mohou rozvířit mrtvý kal usazený na dně distribuční zóny a resuspendovat pevné látky, které se již usadily.
Horizontální průtoková sekce řeší tento řetězec problémů v jeho kořenech. Přidáním 1/3 délky nádrže jako zóny s vodorovným prouděním před šikmé trubky, design dosahuje čtyř věcí:
| # | Co to dělá | Jak to funguje |
| 1 | Řídí horizontální rychlost proudění | Horizontální řez snižuje počáteční horizontální rychlost na 12,73 mm/s – v rozmezí 10–18 mm/s, kde kvalita odpadní vody zůstává stabilní bez ohledu na zatížení povrchu a kolísání hloubky kalu. Pod 10 mm/s plýtváte objemem nádrže. Nad 18 mm/s se lámání vloček stává významným. |
| 2 | Absorbuje rázové zatížení | Horizontální zóna 24 m² funguje jako hydraulický kondenzátor. Když zákal surové vody během záplavové sezóny vyskočí, horizontální část tlumí rázy toku, což dává vločkám dodatečný čas usazování, než se dostanou do nakloněných trubek. Tradiční usazováky trubek žádný takový nárazník nemají - proudový ráz zasáhne přímo svazek trubek. |
| 3 | Snižuje vzestupnou rychlost v trubkách | Díky předběžnému usazení větších vloček v horizontální zóně je koncentrace nerozpuštěných látek vstupujících do šikmých trubek nižší, což umožňuje nižší rychlost proudění směrem nahoru (2,79 mm/s v tomto provedení). Nižší rychlost znamená menší turbulenci, což znamená lepší zachycení vloček. Vnitřní rychlost trubky je 3,5 mm/s s dobou setrvání 4,76 minut - v celém rozsahu laminární. |
| 4 | Blokuje vločky s nízkou hustotou pronikající do trubek | Vodicí stěny v obou sekcích vytvářejí dráhu toku, kde do zóny trubice vstupují pouze hustší, dobře tvarované vločky. Vločky s nízkou hustotou - takové, které by se rozlomily a pronesly trubicemi jako zákal - zůstávají v horizontální části a usazují se tam. To je zvláště účinné pro vodu s nízkou teplotou, nízkým zákalem a vodou s vysokým obsahem řas, kde jsou vločky ze své podstaty slabé. |
Parametry návrhu: Čísla za modernizací
Používá se šikmá trubková sekceprotiproudý tok- voda stoupá trubkami nahoru, zatímco pevné látky kloužou dolů podél sklonu 60 stupňů. Trubky jsou kopolymer etylen-propylen (EPC) s voštinovými šestihrannými průřezy, průměr 30 mm, délka 1 m. EPC bylo zvoleno před standardním PVC nebo PP pro svůj vynikající výkon ve studené vodě: zachovává si pružnost a odolnost proti nárazu při teplotách, kdy se tuhé PVC stává křehkým.
| Parametr | Hodnota |
| Míra zatížení povrchu (q) | 3.36 m³/(m²·h) |
| Oblast horizontálního proudění | 24 m² |
| Šikmá oblast trubky | 48 m² |
| Materiál trubky | Kopolymer etylen-propylen (EPC), voštinový šestihranný, φ30 mm |
| Délka trubky | 1.0 m |
| Montážní sklon | 60 stupňů (protiproud) |
| Horizontální rychlost proudění (distribuční zóna) | 12,73 mm/s |
| Rychlost proudění směrem nahoru (zóna nakloněné trubky) | 2,79 mm/s |
| Rychlost vnitřního proudění trubky | 3,5 mm/s |
| Doba pobytu uvnitř trubek | 4.76 min |
| Výška distribuční zóny | 1.53 m |
| Výška zóny šikmé trubky | 0.87 m |
| Výška sběrné zóny | 1.0 m |
| Celková výška sedimentační nádrže | 4.8 m |
Sběr kalu využívá velké gravitační násypky s úhlem skluzu strmější než běžné malé násypky, což zajišťuje důkladné odstranění kalu s minimálním místním narušením proudění. Vypouštěcí ventily kalu jsoutyp ručního elektrického rychlého otevírání- praktická volba, která upřednostňuje spolehlivost a snadnou údržbu před plnou automatizací. Méně zařízení, nižší poruchovost, nižší náklady.
Výsledky: 4 NTU nižší za 3 dny, 1,3 NTU po 3 letech
72hodinový zkušební provoz: Okamžitá výkonnostní mezera
Třídenní nepřetržitý pokus byl proveden od 15. do 17. října 2011, přičemž přítok byl kontrolován při750 m³/h. Závod odebíral vzorky surové vody, odpadní vody z neupraveného tradičního usazováku trubek (paralelní vlak), a odpadní vody z vylepšeného usazováku trubek současně během pokusu.
Výsledky byly jednoznačné. Zlepšený zákal odpadní vody z osadníků bylo více než 4 NTU nižšínež tradiční design napříč všemi odběrnými místy. Mezera byla konzistentní a okamžitá – žádná doba záběhu, žádné ladění. Kvalita odpadních vod splnila očekávání návrhu od prvního dne a podstatně snížila zatížení filtru ve směru toku.
Odstranění TOC: 6,08% zlepšení oproti tradičnímu designu
Zákal a organická hmota jsou v povrchové vodě úzce korelovány – stejné částice, které rozptylují světlo, také nesou adsorbovanou přírodní organickou hmotu (NOM). Během pokusu závod měřil TOC ve výtocích z obou sedimentačních procesů. TOC surové vody byl stabilní při2,5–3,0 mg/l.
| Metrický | Tradiční osazovač trubek | Vylepšený usazovák trubek |
| Průměrný výtok TOC | 2,03 mg/l | 1,85 mg/l |
| Průměrná rychlost odstraňování TOC | 33.59% | 39.67% |
| Vylepšení oproti tradičním | - | +6.08% |
6% zlepšení v odstraňování TOC se může zdát mírné, ale při úpravě pitné vody odstranění organické hmoty ve fázi sedimentace přímo snižuje potenciál tvorby vedlejších produktů dezinfekce (DBP) po proudu. Každý miligram TOC odstraněný před chlorací je miligram, který v distribučním systému nevytváří trihalomethany (THM) nebo halooctové kyseliny (HAA).
Tříleté ověření: Čísla platí
Rekonstrukce byla uvedena do provozu 15. dubna 2012. Během tří let nepřetržitého provozu závod pravidelně odebíral vzorky zákalu usazené vody jak z rekonstruovaného vlaku, tak z neupraveného paralelního vlaku. Data vyprávějí jasný příběh o trvalé výkonnosti:
| Dlouhodobé provozní údaje (2012–2015) | Tradiční osazovač trubek | Vylepšený usazovák trubek |
| 3letý průměrný zákal na odpadní vodě | 2.3 NTU | 1.3 NTU |
| Stabilita odtoku | Sezónní variace, rozsah 2–5 NTU | Stabilní, trvale pod 2 NTU |
| Snížení zatížení filtru | Základní linie | Významně - 1.0 NTU snižuje zákal usazené vody |
Průměr usazené vody 1,3 NTU je číslo, na kterém záleží nejvíce. Dodávkou vody o 1,3 NTU do filtrů místo 2,3 NTU vylepšený usazovač snížil zatížení filtru pevnými látkami přibližně o43%. To znamená delší běh filtru mezi zpětnými proplachy, menší spotřebu vody pro zpětné proplachování a – kriticky – hotovou vodu, která spolehlivě splňuje normu menší nebo rovnou 1 NTU. Filtr přijímající 2,3 NTU usazené vody má velmi malou rezervu k dosažení 1 NTU hotové vody. Filtr přijímající usazenou vodu 1,3 NTU má prostor pro práci.
Co to znamená pro vaši rostlinu
Tato případová studie ukazuje, že nevýkonný usazovák nakloněných trubek není třeba vyměňovat. Problémem jsou zřídka samotné trubky - to se děje v distribuční zóně, než se k nim dostane voda. Principy retrofitu jsou přenosné:
1. Pokud je zákal usazené vody nekonzistentní, zkontrolujte nejprve rozložení průtoku.Nerovnoměrné proudění přes svazek trubek je nejčastější příčinou kolísání výkonu u nakloněných usazováků trubek. Ponořený jez na výstupu flokulace a perforovaná distribuční stěna s odstupňovanou roztečí otvorů jsou nízkonákladové opravy, které to řeší u zdroje.
2. Pokud léčíte studenou vodu (<5°C), add a horizontal flow section.Studená voda vytváří slabé vločky, které nemohou přežít turbulence tradičního vstupu do usazováku. Horizontální proudová sekce poskytuje nízkoenergetickou přechodovou zónu, kde se tyto křehké vločky mohou usazovat, aniž by byly odříznuty.
3. Pokud kvalita vaší surové vody sezónně kolísá, zvyšte vyrovnávací paměť distribuční zóny.Schopnost vodorovné části absorbovat rázová zatížení není nic příjemného – je to rozdíl mezi stabilními odpadními vodami a stížnostmi na sezónní kvalitu vody. Přidělení 1/3 délky nádrže použité v tomto projektu je dobrým výchozím bodem pro návrh.
4. Materiál trubek je důležitý v chladném klimatu.Trubky EPC vybrané pro tento projekt si zachovávají pružnost při teplotách, kdy se tuhé PVC stává křehkým. Pokud vaše surová voda klesne na delší dobu pod 5 stupňů, prodiskutujte výběr materiálu trubek se svým dodavatelem. Standardní PVC a PP mají různé nízkoteplotní výkonové obaly.
5. 6% zlepšení v odstranění TOC má větší hodnotu, než se zdá.Při úpravě pitné vody se organická hmota odstraněná před dezinfekcí eliminuje potenciál tvorby DBP. Zlepšení TOC o 6,08 % ve fázi sedimentace se promítá do měřitelně nižší tvorby THM a HAA ve směru toku – výhoda v souladu s předpisy, kterou sloučeniny po dobu životnosti rostliny.
Zde popsaná rekonstrukce zvýšila kapacitu čištění o 33 % (z 12 000 na 16 000 m³/d) v rámci stejné plochy nádrže a současně zlepšila kvalitu odpadních vod. Ta kombinace -více vody, lepší voda, stejná budova- je to, co dělá koncept horizontální rektifikace toku hodnotným pro každou stárnoucí úpravnu vody, která čelí přísnějším standardům.
Ať už modernizujete stávající nakloněný usazovák trubek nebo navrhujete novou instalaci, Juntai poskytuje kompletní řešení usazováků trubek – PP, PVC a speciální polymerní média v průměrech kanálů φ25/35/50/80 mm, nosných rámech a technických rozměrech. Bezplatné doporučení systému do 24 hodin. 500+ instalací v 40+ zemích.
| Pošlete své specifikace e-mailem | WhatsApp: +86 13600513715 | Online poptávkový formulář |