Дизајн дистрибуције воде за таложење цеви и испуштања муља: Практични инжењерски водич за резервоаре за седиментацију

Ако дизајнирате нови седиментациони резервоар за таложење у цевима или решавате проблеме са лошим перформансама, два фактора ће одредити ваше резултате више од било ког другог:дистрибуција воде на улазуииспуштање муља са дна. Погрешите било шта и последице су тренутно - кратко-спајање, неравномерно таложење, акумулација муља и квалитет отпадних вода који не испуњава стандарде за испуштање, без обзира на то колики је-квалитетни медијум за цеви. Овај водич пролази кроз кључне принципе дизајна и методе прорачуна за оба система, користећи прави инжењерски пример да би бројеве применили у пракси.

Зашто сељачи у цевима пружају изузетну ефикасност

Цевни таложници нуде једну од најисплативијих{0}}метода за повећање капацитета третмана постојећег таложника. Основни принцип је елегантно једноставан: ефективна површина таложења је потпуно независна од површине пода резервоара -, уместо тога зависи одукупна хоризонтално пројектована површина косих цевних модула. То значи да можете драматично повећати капацитет таложења без проширења отиска резервоара.

Када су цеви постављене под углом од 60 степени, сваки кубни метар запремине цеви обезбеђује приближно11 до 15 м²ефективног подручја насељавања. Ово у преводу значи до8 до 10 пута површине подарезервоара. Растојање таложења унутар сваког канала цеви је само неколико центиметара - у поређењу са неколико метара у конвенционалном таложнику -, што значи да честице много брже стигну до површине сакупљања.

Једнако важан је и хидраулички режим унутар цеви. Услови ламинарног тока, са Рејнолдсовим бројевима који обично остају испод 500, омогућавају да се стопа хидрауличког оптерећења по јединици ефективне површине таложењазнатно већа од конвенционалне седиментације. Али ова теоретска предност се претвара у стварне-светске перформансе само када је хидраулика правилно пројектована - посебно, када је проток равномерно распоређен по целом попречном пресеку таложника цеви-и муљ се уклони у потпуности и на време.

Дизајн дистрибуције воде - Прави проток

Циљеви дизајна улаза

Улазни систем за цевни таложни резервоар служи две критичне функције које директно одређују укупне перформансе. Прво, морарасипају кинетичку енергијудолазног тока - ако турбуленција продре у зону таложења, она ремети таложени слој муља, поново-суспендује честице и поткопава све што су цеви дизајниране да постигну. Друго, мора да распореди проток што је равномерније могуће по целој површини попречног-попречног пресека модула цеви. Неуједначена дистрибуција ствара локализоване-зоне велике брзине које носе чврсте материје кроз цеви пре него што се слегну.

Уобичајене конфигурације улаза које се користе у пракси укључују:перфорирани зидови преградеса правилно распоређеним отворима (највише коришћена и најпоузданија опција за правоугаоне резервоаре), потопљеним улазним цевима са више дистрибутивних отвора, доњим-бочним странама за дистрибуцију са отворима окренутим према горе-и улазним каналима са преградама са В-зарезима. Избор зависи од геометрије резервоара, брзине протока и ограничења простора, али перфорирани зид преграде је подразумевана полазна тачка за већину општинских дизајна.

Кључни параметри дизајна

Најважнија хидрауличка метрика за доводе цевних таложника јебрзина приближавања- брзина узлазног тока када вода улази у доњу страну модула цеви. За већину општинских апликација за пречишћавање површинских вода или секундарних ефлуента, приступне брзине од5 до 15 мм/сиспоручују оптималне перформансе. Брзине испод 5 мм/с ризикују да се муљу таложи унутар саме зоне дистрибуције, стварајући мртве зоне које смањују ефективну запремину. Брзине веће од 20 мм/с ризикују да поремете покривач муља и пренесу честице флока у канале цеви пре него што се слегну.

Дизајн преграде за дисипацију енергије

Постављен један преградни зид0,8 до 1,5 мод улазног зида, са равномерно распоређеним отворима (обичноПречника 50 до 100 мматРазмак од 200 до 400 мм), обезбеђује ефективну дисипацију улазне енергије за већину правоугаоних резервоара. Пројектована брзина рупе треба да буде циљана0,15 до 0,25 м/спри просечном дневном протоку - довољно брзо да спречи таложење унутар рупа, довољно споро да се избегне млаз. Укупна отворена површина свих рупа у комбинацији треба да буде15 до 25%подручја преградног зида. Важан детаљ који се често занемарује: обезбедити аРазмак од 200 до 300 ммна дну преграде за пролаз муља. Без овог размака, муљ се акумулира иза преграде, смањујући активну запремину и на крају стварајући анаеробне услове.

Захтеви за униформност дистрибуције

Добро{0}}дизајниран улазни систем треба да постигне једноличност дистрибуције протока од најмање85 до 90%, што значи да брзина протока по јединици површине варира за мање од 10 до 15% од просека попречног пресека резервоара-. Најчешћи узроци лоше дистрибуције су: улазни отвор је постављен преблизу модула цеви (мање од 0,5 м слободног простора), недовољно отворено подручје преграде (испод 10% површине зида) и асиметрична геометрија резервоара која није узета у обзир при димензионирању појединачних прикључака. Правоугаони резервоари са једним бочним доводом су посебно рањиви на последње - прикључци најближи улазу примају несразмерно већи проток осим ако нису индивидуалне величине.

Дизајн испуштања муља - Не дозволите да се чврсте материје акумулирају

Зашто је испуштање муља важно

Ефикасно уклањање муља из цевног таложника је једнако критично као и правилна улазна дистрибуција - и вероватно је најчешће занемарена од та два. Када се муљ неконтролисано акумулира, он изазива низ проблема: ефективна запремина таложења се смањује, развијају се анаеробне зоне и стварају гасове који могу изазватифлотација муља(подизање таложених чврстих материја назад у суспензију), а ако се покривач муља подигне довољно високо, може физички да запуши доње отворе модула цеви. Када се то деси, једино решење је пражњење резервоара и ручно чишћење - скуп и ометајући процес. Добро-дизајниран систем за сакупљање и испуштање муља треба да уклања сталожене чврсте материје било континуирано или у честим, кратким интервалима.

Геометрија резервоара за муљ

Већина резервоара за таложење цеви користи једну од две конфигурације за сакупљање муља. Прва употребавише конусних или пирамидалних резервоара, типично дубине 1,0 до 1,5 м са бочним нагибима од најмање 60 степени - овај угао је критичан да би се обезбедило да муљ поуздано клизи на дно резервоара уместо да се држи зидова. Друга конфигурација користи аравно или благо нагнуто дно са механичким стругачем за муљи централно корито за прикупљање. За резервоаре са{1}}доњем резервоара, хоризонтална раздаљина муља мора да путује дуж пода да би стигла до резервоара требало би да буде сведена на минимум - идеално мање од3 до 4 метра. Дуже путне удаљености омогућавају чврстим материјама да се збије и приањају за под, побеђујући сврху дизајна резервоара.

Избор конфигурације зависи од облика резервоара: кружни резервоари обично користе ротирајући стругач са периферним сакупљањем муља, правоугаони резервоари користе или више резервоара распоређених дуж дужине или покретни стругач моста. Приступ са више-лијевка је чешћи за мање правоугаоне резервоаре јер нема покретних делова и захтева мање одржавања.

Вентили за испуштање муља и цевоводи

Цеви за испуштање муља треба да имају минимални пречник од150 ммда се одупре зачепљењу. Нагиб цеви треба да буде најмање2% према тачки пражњења. Тип вентила је критично важан: увек користитевентили{0}}пуног отворакао што су капија, утикач или стезни вентили. Никада не користите кугле или лептир вентиле у сервису за муљ -, они стварају унутрашња ограничења протока која задржавају чврсте материје и лако се зачепљују. Аутоматски вентили (пнеуматски или електрични) са повременим пражњењем-контролисаним тајмером се снажно препоручују у односу на ручне вентиле. Ручно повлачење муља зависи од марљивости руковаоца, која варира од смене до смене, а недоследно пражњење је један од водећих узрока проблема са акумулацијом муља.

Оперативне смернице за доследне резултате

Испуштање муља на основу аредовни распоред тајмерауместо ручног просуђивања доследно производи најбоље резултате. Почните са кратким, честим интервалима пражњења -, на пример,15 до 30 секунди сваких 15 до 30 минута- и подесите на основу измерене концентрације муља. Циљана концентрација муља од1 до 3% чврсте материјеу струји пражњења; концентрације испод 1% указују на то да трошите превише воде (пречесто или предуго отварате вентиле), док концентрације изнад 3% указују на недовољну учесталост пражњења.

Свакодневно пратите ниво покривача муља помоћу преносивог детектора за покривање муља. Циљни ниво покривача треба да буде0,3 до 0,5 м испод дна модула цеви. Ако се покривач подиже ближе од 0,3 м, повећајте учесталост или трајање пражњења. Ако падне далеко испод 0,5 м и концентрација испуштања је ниска, вероватно непотребно трошите третирану воду.

Радни пример - 10, 000 м³/д резервоар за таложење цеви

Да бисмо применили принципе дизајна у пракси, ево комплетног обрађеног примера за третман резервоара за таложење правоугаоне цеви10,000 m³/dкомуналних отпадних вода.

Улазни подаци дизајна

Прорачуни пројектовања улаза

Брзина прилаза се израчунава као брзина протока подељена са површином таложника цеви: 417 м³/х подељено са (10 мк 5 м) је једнако8,34 м/х, или приближно 2,3 мм/с. Ово се удобно налази у препорученом опсегу од 5 до 15 мм/с, али мало на доњем крају - што значи да има простора за повећање протока у будућности ако буде потребно.

За преградни зид: површина зида је 6 м ширине к 4,5 м дубине =27 m². Са односом отворених површина од 20%, потребна отворена површина је5.4 m². Користећи рупе пречника 75 мм (површина сваке рупе=0.0044 м²), потребан број рупа је 5,4 подељен са 0,0044, што је приближно1,220 рупа. Распоређено на површини од 6 мк 4,5 м, ово даје отприликеРазмак 150 мм к 150 ммизмеђу рупа.

Брзина рупе при просечном протоку је 0,116 м³/с подељено са 5,4 м² =0,021 м/с (приближно 0,02 м/с). Ово је знатно испод препорученог циља од 0,15 м/с, што значи да су рупе превелике за брзину протока. Да бисте ово исправили, размислите о смањењу броја рупа (на приближно 170 рупа, што би дало брзину ближу 0,15 м/с) или о смањењу пречника рупе да бисте повећали брзину уз одржавање равномерне дистрибуције.

Дизајн резервоара за муљ

Обезбедитечетири резервоара по дужини резервоара- један на свака 3 метра - свакиДубока 1,2 м са бочним нагибима од 60 степеникако би се обезбедило поуздано клизање муља. Сваки резервоар треба да буде опремљен а150 мм пнеуматски активирани чеп вентилна контроли тајмера. Препоручени радни редослед је повремено пражњење20 секунди сваких 20 минута, ротирајући кроз резервоаре узастопно тако да се само један резервоар испушта у било ком тренутку. Ово спречава хидраулички удар система уз одржавање доследног уклањања муља.

Закључак

Дистрибуција воде и испуштање муља су два најчешће занемарена аспекта дизајна цевних таложника - и такође су међу најчешћим узроцима слабих перформанси на терену. Кључни принципи дизајна су једноставни и добро-утврђени: равномерно распоредите проток по целом попречном пресеку таложника цеви-, циљајте прилазну брзину између 5 и 15 мм/с, обезбедите 15 до 25% отворену површину преграде за расипање енергије, уклоните муљ по поузданом распореду тајмера помоћу вентила са пуним нагибом{{8} и одржавајте цев изнад 2%. Проверите перформансе кроз рутинско праћење нивоа покривача муља -, идеално држећи покривач 0,3 до 0,5 м испод улаза модула цеви. Постројења која улажу инжењерске напоре да исправе ове основе видеће пуну корист од улагања у таложник у цеви: већи капацитет пречишћавања без ширења отиска, бољи квалитет ефлуента који испуњава строже стандарде за испуштање и знатно мање оперативних главобоља.