Sådan reduceres uklarheden af ​​hældende røraflejringer: 4 hardwareopgraderinger + 6 Driftsmetoder fra et 40.000 m³/d anlæg

Da Kinas nye drikkevandsstandard GB5749-2006 trådte i kraft, faldt turbiditetsgrænsen ved forbrugerens hane fra kl.3 NTU til 1 NTU. For et vandværk bygget i 1980'erne med hældende rørsænkere, betød det, at det bundfældede vand -, som fodrer filtrene -, skulle blive væsentligt renere. Fordi aflejret vand turbiditet driver filtreret vand turbiditet, og filtreret vand turbiditet er i det væsentlige færdigt vand turbiditet. Et 40.000 m³/d anlæg i Huizhou tog udfordringen op. Denne artikel dækker præcis, hvad de ændrede - hardwareopgraderingerne og de seks operationelle metoder, der tilsammen bragte fast vandturbiditet ned til, hvor den nye standard kræver.

HVORFOR BLEVET VAND TURBIDITET ER KONTROLPUNKTET

I et konventionelt vandbehandlingsanlæg sker turbiditetsreduktion i tre på hinanden følgende trin: sedimentationstanken fjerner80–90%af de suspenderede faste stoffer og kolloider; filtrene polerer det, der er tilbage; og det færdige vand når distributionssystemet. Forholdet mellem stadier er ikke uafhængigt - det er cascading:

Afgjort vandturbiditet ↑ → Filtreret vandturbiditet ↑ → Færdig vandturbiditet ↑

Hvis uklarheden af ​​bundfældet vand er høj, skal filtrene arbejde hårdere. Hvis det spikes, kræver filtre tvungen tilbageskylning for at forblive kompatible. Og med den nye standards 1 NTU-grænse ved hanen - plus den realitet, at rørkorrosion og sekundær forsyningsforurening tilføjer turbiditet i distributionssystemet -færdigt vand, der forlader anlægget, skal være et godt stykke under 1 NTU. Det lægger byrden helt på sedimentationsstadiet. Du kan ikke filtrere dig ud af dårlig afvikling.

Dette er ikke kun et spørgsmål om overholdelse. Reduktion af turbiditet reducerer også mikroorganismer, sænker koncentrationen af ​​flygtige og semi-flygtige organiske forbindelser (og deres mutagene aktivitet) og er den primære fjernelsesmekanisme forCryptosporidium og Giardia- protozoiske patogener, som klordesinfektion alene ikke kan inaktivere pålideligt.

I. PLANTEN - OG HVORFOR HÅNDE RØR HAR BRUG FOR HJÆLP

Qiaodong Waterworks of Huizhou General Water Supply Company blev designet i midten af ​​1980'erne med en kapacitet på40.000 m³/d pr. fase. Processen er konventionel, men solid: koagulering → skråtstillet rørudskiller → hurtigt gravitationsfilter → desinfektion. Råvandskvaliteten i undersøgelsesperioden (januar 2005-april 2007) var i gennemsnit:

Selvom de skrå rørsænkere er effektive til areamultiplikation og stabilisering af laminar flow, har de en iboende strukturel begrænsning:kort retentionstid og reduceret bundfældningsafstand gør dem mindre stabile end konventionelle tanke, når råvandskvaliteten eller flowhastigheden ændres. Fordelingszonens højde er 1,8 m, klarvandszone 1,1 m, samlet retentionstid 33 minutter og rørretentionstid kun 7 minutter. Når strømningsstigninger eller råvands turbiditet stiger, er der meget lidt hydraulisk buffer. Anlægget havde brug for både hardwareopgraderinger og driftsdisciplin for at opfylde den nye turbiditetsstandard.

II. FIRE HARDWAREOPGRADERINGER

1. For-klorering af råvand

Klor blev tilsat til råvandet før koagulering. Dette tjener to funktioner: oxidation af organiske forurenende stoffer (nedbrydning af strukturer, der ellers ville modstå koagulering) ogdestabilisering af kolloider- klor fjerner den organiske belægning fra kolloide partikeloverflader, hvilket reducerer den negative ladning og elektrisk dobbeltlags-afstødning, der holder partiklerne spredt. Resultatet er, at partikler kolliderer og agglomererer lettere, når koaguleringsmidlet tilsættes. Præ-klorering fungerer som et indbygget-koaguleringsmiddel.

2. In-line mixer til hurtig, ensartet kemisk kontakt

Blanding er grundlaget for flokkulering -, hvis koaguleringsmiddel og råvand ikke blandes ensartet på få sekunder, vil ingen mængde af flokkuleringstid kompensere. Anlægget installerede eni-linjemixer: et reduktionsrør inde i råvandsrørledningen, der skaber en skarp hastighedsændring og lokalt undertryk. Hovedtab er cirka 0,3 m. Under design flow er blandingstiden10-20 sekunder, og turbulensen genereret inde i blanderen sikrer, at koaguleringsmidlet kommer i kontakt med hvert volumenelement af råvand. Blanderen erstattede mindre pålidelig mekanisk blanding med en passiv hydraulisk enhed, der ikke har nogen bevægelige dele.

3. Grid flokkuleringstank - 27 lag med kontrolleret energispredning

Den eksisterende perforerede vortex flokkuleringstank blev omdannet til engitterflokkuleringstankved at installere 27 lag gitter. Når vand strømmer gennem hvert gitterlag, trækker det sig successivt sammen og udvider sig - og skaber kontrollerede hastighedsgradienter, der bringer partikler i kontakt, kollision og agglomeration. Resultatet er flokke, der erstor, tæt og forskydningsmodstand-på det tidspunkt, de når indløbet til rørudskilleren. Et DN100 perforeret slamrør (3,6 m langt, 30 mm huller i krydsmønster) blev tilføjet i bunden med højtryksvand tilsluttet til udløbet til tilbageskylning, når huller tilstoppes. Bufferzonen anvender en fast sifon til slamudledning, styret af en magnetventil fra det centrale kontrolrum.

4. Finger-opsamlingstrug til ensartet udsugning af spildevand

Ikke-ensartet opsamling fra den klare vandzone skaber kort-kredsløb -. Noget vand bruger mindre tid i rørene, end designet forudsætter, og fører ubundne flokke ind i spildevandet. Anlægget erstattede de originale firkantede opsamlingshuller medti fingertrug af rustfrit stål-jævnt fordelt over den klare vandzone. Centerhøjden af ​​alle opsamlingshuller blev sat til det samme vandrette plan. Denne enkelte ændring reducerede både turbiditetsforskellen mellem for- og bagsiden af ​​opsamlingszonen og kløften mellem uklarhed i bulk-vand og turbiditet inde i individuelle trug.

III. Seks OPERATIONELLE METODER, DER LÅSER I LAV TURBIDITET

Efter hardwareopgraderingerne dukkede der stadig nogle problemer op: fine fnugpartikler i spildevandet, ustabilt bundfældet vandturbiditet og fnug, der stiger i den fjerne ende af tanken. Disse forårsagede høj filterbelastning og tvungne tilbageskylninger. Seks operationelle metoder blev systematiseret for at eliminere dem.

Metode 1 - Betjen in-line-mixeren ved designbelastning

In-line mixeren bruger strømningshastighed - ikke mekanisk energi - til at generere blandingsturbulens. Hovedtab varierer medkvadratet af strømningshastigheden. Ved designflow er blandingen intens og komplet. Ved lavt flow falder hovedtabet kraftigt, og blandingseffektiviteten falder. Når anlægget skal reducere ydelsen i stedet for at drosle én blander, der kører ved dellast, er strategien at køre færre behandlingstog ved fuld belastning. Blanderen bør forblive i sit designområde, når det er muligt.

Metode 2 - SCD-kontrolleret koagulantdosering

Anlægget kontrollerede oprindeligt koagulantdosis manuelt - operatører tilføjede kemikalier baseret på erfaring og justerede efter at have set resultater. Men et vandbehandlingsanlæg er kontinuerligt og dynamisk; på det tidspunkt, hvor operatøren ser effekten af ​​en dosisændring, er vandet, der modtog den forkerte dosis, allerede passeret gennem sedimentationstanken og nået filtrene.

Anlægget adopteretSCD (Streaming Current Detector)kontrollere. SCD er et online instrument, der direkte måler effekten af ​​koagulanttilsætning -, ikke flowhastighed eller turbiditet, men den faktiske streamingstrøm, der afspejler kolloid ladningsneutralisering. Den sammenligner den detekterede værdi med et sætpunkt og justerer automatisk doseringspumpen gennem en matematisk model. Sløjfen er lukket: mål → sammenlign → juster → mål.Koagulantdosis sporer ændringer i råvand i realtid, ikke inden for de 30-60 minutter, det tager en menneskelig operatør at bemærke og reagere.

Metode 3 - Lav indløbshastighed til sedimentationstanken

Efter flokkulering kommer vand ind i bufferzonen kl0.096 m/s, passerer derefter langsommere gennem en perforeret væg ind i fordelingszonen. Formålet med denne trinvise hastighedsreduktion er at bevare flokkens integritet. Flokke, der overlevede flokkuleringstanken, kan stadig klippes fra hinanden af ​​en brat hastighedsgradient ved sedimentationsindløbet. Ved at holde indløbshastigheden lav - og sikre, at den perforerede væg fordeler strømningen jævnt langs tankens bredde - forhindres fnugbrud i det sidste mulige øjeblik før bundfældning.

Metode 4 - Rettidig slamudledning, inklusive døde zoner

Skråtstillede rørudskillere har iboende slamudledningsdøde zoner - slam akkumuleres mere på den fjerne side fra udledningsstandrøret end på den nærmeste side. Overvågningen bekræftede detklart vand uklarhed er lavere på siden nær standrøret. Når der ophobes slam i akkumuleringszonen, kan den opadgående strøm skure bundslammet og løfte flokke tilbage i suspension. Når slam akkumuleres inde i rørene, øger det reducerede strømningstværsnit den lokale hastighed, og den hurtigere strøm løfter flokke, der var ved at sætte sig eller allerede bundfældede. Begge mekanismer øger spildevandets turbiditet.

Løsningen er todelt:regelmæssig slamudledning fra akkumuleringszonen og periodisk rensning af røroverflader. Slam i flokkuleringstanken og bufferzonen skal også fjernes - disse aflejringer fører en kontinuerlig forsyning af ældede, knækkede flokkefragmenter ind i bundfælderen.

Metode 5 - Forlæng sifon-slamopsamlerens ophold ved tankens ender

Anlægget bruger en automatisk styret sifon-type mekanisk slamsamler. Under drift er opsamlerenbevidst bremset i begge enderaf sin vandring, og opholdstiden i enderne forlænges for at sikre grundig slamfjernelse fra zoner, hvor ophobningen er værst. Ved høj turbiditet i influenten åbnes tankens nedblæsningsventil samtidig med mekanisk slamopsamling for at dræne bundslamvandet. Dykpumper er planlagt til installation i nøglezoner for at give hjælpeslamudledning.

Metode 6 - Styrk operationel disciplin og koordinering på system-niveau

Dette anlæg fungerer som en flow- og trykregulator for hele byens vandforsyningssystem, og deler råvandspumper og rørledninger med andre anlæg. Når indsugningspumpestationen skifter mellem store og små pumper, eller andre anlæg åbner eller lukker indsugningsventiler, ændres flowet og trykket, der når dette anlæg, brat. De hydrauliske forhold i råvandsskiftet. Koagulantdosis - selv med SCD-kontrol - har en responsforsinkelse. Med kun 33 minutters total retentionstid i bundfælderen kan en pludselig flowændring skubbe uaflejret vand til filtrene, før doseringssystemet tilpasser sig.

Modforanstaltningen erkoordinering på system-niveau. Centrale dispatchere, der er opmærksomme på dette anlægs særlige følsomhed, koordinerer pumpeskift og ventiloperationer på tværs af flere anlæg og indsugningsstationen tilminimere størrelsen og hyppigheden af ​​flow- og tryksvingninger. På plantegulvet sørger et struktureret patruljesystem for, at operatører regelmæssigt observerer flokdannelse før og efter den perforerede væg, samt slamophobning i bundfældningszonen. Træning af - mentoring, på--jobfærdighedsudvikling - opbygger evnen til at bedømme betingelser i realtid- og gribe ind, før en lille afvigelse bliver en turbiditetsudflugt.

DE KONTROLLERBARE VARIABLER - ET RESUMÉ

KERNEINDSIKTET

En skrårørsudviklers korte retentionstid - 33 minutter i alt, 7 minutter i rørene - er både dens fordel (kompakt, lav-pris) og dens sårbarhed (smal hydraulisk buffer). Når alt opstrøms er optimeret - når blandingen er intens og hurtig, når koagulantdosis sporer vandkvaliteten i realtid-, når flokke, der kommer ind i rørene, er store og forskydnings-modstandsdygtige, når slammet udledes, før det akkumuleres, og når flowændringer dæmpes af system--niveauet, der afgiver lavt bundfald, koordinerer vandet -niveau 9} filtre kan udføre deres arbejde uden stress. Gå glip af en af ​​disse, og turbiditetstallet ved filterindløbet fortæller historien.

Huizhou-fabrikkens erfaring viser, at det er muligt at ramme under-1 NTU færdigt vand fra en 1980'er-vintage-skrårørsnedsætter - men det kræver, at man behandler bosætteren ikke som et isoleret stykke udstyr, men som den nedstrøms ende af en kæde, der starter med råvandskloreringen og til slut. Hvert led i den kæde er et kontrolpunkt.