Розподіл води в трубчастому відстійнику та конструкція скидання осаду: практичний інженерний посібник для відстійників

Якщо ви проектуєте новий трубчастий відстійник або вирішуєте несправності неефективного, два фактори визначатимуть ваші результати більше, ніж будь-які інші:розподіл води на входіізлив осаду з дна. Зробіть будь-яку помилку, і наслідки – миттєве - коротке-замикання, нерівномірне осідання, накопичення осаду та якість стоків, яка не відповідає стандартам скидання, незалежно від того, наскільки високою-якістю є ваша трубка. У цьому посібнику описано ключові принципи проектування та методи розрахунку для обох систем, використовуючи реальні інженерні приклади, щоб застосувати цифри на практиці.

Чому трубчасті відстійники забезпечують виняткову ефективність

Трубчасті відстійники пропонують один із найбільш{0}}рентабельних методів підвищення очисної здатності існуючого басейну відкладення. Основний принцип елегантно простий: ефективна площа відстою повністю не залежить від площі дна резервуара - натомість вона залежить відзагальна площа горизонтальної проекції похилих трубчастих модулів. Це означає, що ви можете значно збільшити здатність до відстоювання, не збільшуючи розмір резервуара.

При установці труб під кутом 60 градусів кожен кубічний метр об’єму труб забезпечує приблизно11-15 м²ефективної площі осідання. Це означає доУ 8-10 разів більше площі підлогитанка. Відстань осідання в кожному каналі труби становить лише кілька сантиметрів - порівняно з кількома метрами у звичайному відстійнику -, що означає, що частинки досягають поверхні збору набагато швидше.

Не менш важливий гідравлічний режим всередині труб. Умови ламінарного потоку, з числами Рейнольдса, як правило, залишаються нижче 500, дозволяють оцінити швидкість гідравлічного навантаження на одиницю ефективної площі осідання.значно вище, ніж звичайна седиментація. Але ця теоретична перевага перетворюється на реальну-продуктивність лише тоді, коли гідравліка сконструйована належним чином - зокрема, коли потік рівномірно розподіляється по всьому поперечному перерізу-відстійника, а мул видаляється повністю та вчасно.

Проект розподілу води - Правильний потік

Цілі проектування входу

Вхідна система трубчастого відстійника виконує дві важливі функції, які безпосередньо визначають загальну продуктивність. По-перше, це повиннорозсіюють кінетичну енергіювхідного потоку - якщо турбулентність проникає в зону осідання, вона порушує шар осілого мулу, повторно-зависає частинки та підриває все, для чого призначені труби. По-друге, він має розподіляти потік якомога рівномірніше по всій площі поперечного-перерізу трубчастих модулів. Нерівномірний розподіл створює локалізовані високо-швидкісні зони, які переносять тверді речовини через труби, перш ніж вони осідають.

Загальні конфігурації входу, які використовуються на практиці, включають:перфоровані перегородкиз рівномірно розташованими отворами (найпоширеніший і надійний варіант для прямокутних резервуарів), зануреними впускними трубами з кількома розподільними отворами, нижніми-розподільними бічними вхідними отворами,-сверненими вгору, і впускними каналами з V-виїмками. Вибір залежить від геометрії резервуара, швидкості потоку та обмежень простору, але перфорована перегородка є початковою точкою за замовчуванням для більшості муніципальних проектів.

Ключові параметри конструкції

Найважливішим гідравлічним показником для вхідних отворів трубчастого відстійника єшвидкість наближення- швидкість висхідного потоку, коли вода надходить у нижню поверхню трубчастих модулів. Для більшості муніципальних застосувань, пов’язаних з очищенням поверхневих вод або вторинних стоків, наближайтеся до швидкостівід 5 до 15 мм/сзабезпечують оптимальну продуктивність. Швидкість нижче 5 мм/с може спровокувати осідання мулу в самій зоні розподілу, створюючи мертві зони, які зменшують ефективний об’єм. Швидкості понад 20 мм/с ризикують порушити мулову оболонку та занести частки флоку в канали труб, перш ніж вони зможуть осісти.

Конструкція перегородки для розсіювання енергії

Розміщена одна перегородка0,8-1,5 мвід вхідної стінки, з рівномірно розподіленими отворами (зазвичайДіаметр від 50 до 100 ммвВідстань від 200 до 400 мм), забезпечує ефективне розсіювання енергії на вході для більшості прямокутних резервуарів. Проектна швидкість свердловини повинна бути цільовою0,15-0,25 м/сза середньодобової витрати - достатньо швидко, щоб запобігти осіданню в отворах, досить повільно, щоб уникнути струменів. Загальна відкрита площа всіх отворів разом має становитивід 15 до 25%площі перегородки. Важлива деталь, яку часто забувають: надайте aЗазор 200-300 мму нижній частині перегородки для проходження мулу. Без цього зазору мул накопичується за перегородкою, зменшуючи активний об’єм і зрештою створюючи анаеробні умови.

Вимоги до рівномірності розподілу

Добре-спроектована впускна система повинна досягати рівномірності розподілу потоку принаймнівід 85 до 90%, тобто швидкість потоку на одиницю площі змінюється менш ніж на 10–15% від середнього значення по поперечному-розрізу бака. Найпоширенішими причинами поганого розподілу є: розміщення вхідного отвору занадто близько до трубчастих модулів (зазор менше 0,5 м), недостатня відкрита площа перегородки (менше 10% площі стінки) та асиметрична геометрія резервуара, яка не враховується при розмірах індивідуального порту. Прямокутні резервуари з одним боковим входом особливо вразливі до останнього - порти, найближчі до входу, отримують непропорційно більший потік, якщо не вибрати індивідуальний розмір.

Конструкція відводу осаду - не допускає накопичення твердих частинок

Чому скидання мулу має значення

Ефективне видалення осаду з трубчастого відстійника так само важливе, як і правильний розподіл вхідного отвору -, і, мабуть, на нього частіше не звертають уваги. Коли осад накопичується безконтрольно, це спричиняє каскад проблем: ефективний об’єм осідання зменшується, розвиваються анаеробні зони та утворюються гази, які можуть спричинитифлотація осаду(підйом твердих частинок, що осіли, назад у суспензію), і якщо шламовий шар піднімається досить високо, він може фізично закупорити нижні отвори трубчастих модулів. Щойно це станеться, єдиним виправленням стане спорожнення резервуара та ручне очищення - – дорогий і деструктивний процес. Добре-спроектована система збору та скидання осаду повинна видаляти тверді речовини, що осіли, безперервно або через часті короткі проміжки часу.

Геометрія шламового бункера

У більшості трубчастих відстійників використовується одна з двох конфігурацій збору мулу. Перше використаннякілька конічних або пірамідальних бункерів, як правило, глибиною від 1,0 до 1,5 м із бічними схилами щонайменше 60 градусів - цей кут має вирішальне значення для забезпечення надійного ковзання осаду до дна бункера, а не прилипання до стінок. Друга конфігурація використовує aплоске або пологе дно з механічним скребком для мулуі центральний збірний желоб. Для бункер-донних резервуарів горизонтальна відстань, яку має пройти вздовж підлоги, щоб досягти бункера, має бути мінімізована - в ідеалі менше ніж3-4 метри. Більші відстані переміщення дозволяють твердим речовинам ущільнюватися та прилипати до підлоги, перешкоджаючи призначенню конструкції бункера.

Вибір конфігурації залежить від форми резервуару: у круглих резервуарах зазвичай використовується обертовий скребок із периферійним збором мулу, у прямокутних резервуарах використовуються або кілька бункерів, розташованих уздовж довжини, або рухомий скребок. Багато{1}}бункерний підхід більш поширений для невеликих прямокутних резервуарів, оскільки він не має рухомих частин і потребує менше обслуговування.

Клапани та трубопроводи для скидання мулу

Труби для відведення шламу повинні мати мінімальний діаметр150 ммпротистояти засміченню. Ухил труби повинен бути не менше2% у бік точки розряду. Тип клапана є критично важливим: використовуйте завждиповнопрохідні-клапанитакі як запірні, пробкові або пережимні клапани. Ніколи не використовуйте кульові або поворотні клапани для роботи з мулом - вони створюють внутрішні обмеження потоку, які затримують тверді частки та швидко забиваються. Автоматичні клапани (пневматичні чи електричні) з таймером-контрольованим переривчастим розрядом настійно рекомендуються замість ручних клапанів. Ручне видалення осаду залежить від старанності оператора, яка змінюється від зміни до зміни, а непостійне скидання є однією з основних причин проблем накопичення осаду.

Інструкції з експлуатації для стабільних результатів

Скидання шламу на основі aзвичайний графік таймераа не ручне судження постійно дає найкращі результати. Почніть із коротких, частих інтервалів розряду -, наприклад,15-30 секунд кожні 15-30 хвилин- і відрегулюйте на основі виміряної концентрації мулу. Цільова концентрація мулуВід 1 до 3% твердих речовинв потоці нагнітання; концентрації нижче 1% вказують на те, що ви витрачаєте забагато води (надто часто або надто довго відкриваєте клапани), тоді як концентрації вище 3% вказують на недостатню частоту зливу.

Щодня контролюйте рівень мулової оболонки за допомогою портативного детектора мулової оболонки. Цільовий рівень ковдри має бути0,3-0,5 м нижче дна трубчастих модулів. Якщо ковдра піднімається ближче ніж на 0,3 м, збільште частоту або тривалість розряду. Якщо вона падає набагато нижче 0,5 м, а концентрація у викидах низька, ймовірно, ви витрачаєте очищену воду без потреби.

Працюючий приклад - 10,000 м³/день Трубчастий відстійник

Щоб застосувати принципи проектування на практиці, ось повний робочий приклад прямокутної трубчастої відстійної ємності для очищення10,000 m³/dміських стічних вод.

Вхідні дані проектування

Конструкційні розрахунки входу

Швидкість наближення розраховується як швидкість потоку, поділена на площу плану відстійника труби: 417 м³/год поділено на (10 м x 5 м) дорівнює8,34 м/год або приблизно 2,3 мм/с. Це комфортно потрапляє в рекомендований діапазон від 5 до 15 мм/с, хоча трохи нижче -, що означає, що в майбутньому можна збільшити потік, якщо це буде потрібно.

Для перегородки: площа стіни становить 6 м завширшки х 4,5 м завглибшки =27 m². При коефіцієнті відкритої площі 20% потрібна відкрита площа5.4 m². Використовуючи отвори діаметром 75 мм (площа кожного отвору=0.0044 м²), необхідна кількість отворів дорівнює 5,4 поділене на 0,0044, що дорівнює приблизно1220 отворів. Розподіл на площі 6 x 4,5 м, це приблизно даєВідстань 150 мм х 150 ммміж отворами.

Швидкість отвору при середній потоці становить 0,116 м³/с поділена на 5,4 м² =0,021 м/с (приблизно 0,02 м/с). Це суттєво нижче рекомендованої цілі 0,15 м/с, що означає, що отвори завеликі для швидкості потоку. Щоб виправити це, розгляньте можливість зменшення кількості отворів (приблизно до 170 отворів, що дасть швидкість ближче до 0,15 м/с) або зменшення діаметра отворів, щоб збільшити швидкість, зберігаючи рівномірний розподіл.

Конструкція шламового бункера

Забезпечитичотири бункера по довжині бака- один кожні 3 метри - коженГлибина 1,2 м з бічними схилами 60 градусівдля забезпечення надійного ковзання осаду. Кожен бункер повинен бути обладнаний aПневматичний пробковий клапан діаметром 150 ммна контрольному таймері. Рекомендована послідовність роботи – періодичне розряджання20 секунд кожні 20 хвилин, обертаючись між бункерами послідовно, щоб лише один бункер вивантажувався в будь-який момент часу. Це запобігає гідравлічному удару в системі, зберігаючи послідовне видалення осаду.

Висновок

Розподіл води та скидання осаду є двома найбільш забутими аспектами конструкції трубчастого відстійника -, і вони також є одними з найпоширеніших причин низької продуктивності в полі. Основні принципи проектування прості й добре-встановлені: рівномірно розподілити потік по всьому поперечному-перерізу труби відстійника, націлити швидкість наближення між 5 і 15 мм/с, забезпечити від 15 до 25% перегородки відкритої площі для розсіювання енергії, видаляти шлам за надійним таймерним графіком за допомогою-повнопрохідних клапанів і підтримувати нахили труб понад 2%. Перевірте продуктивність за допомогою звичайного моніторингу рівня осаду -, в ідеалі тримаючи ковдру на 0,3-0,5 м нижче вхідних отворів трубчастого модуля. Заводи, які докладуть інженерних зусиль, щоб отримати ці основи правильно, побачать повну вигоду від інвестицій у трубчастий відстійник: вищу потужність очищення без розширення площі, кращу якість стоків, яка відповідає жорсткішим стандартам скидання, і значно менше операційних головних проблем.