Kunshan Jinghe-vandværket (600.000 m³/d): Hvordan en eftermontering af en lateral strømning af skrå pladeaflejring skærer turbiditet under 1,0 NTU — med nul tilsat energi

HJEM › TILFÆLDE › TILBAGEBYGNING AF PLADESETTER - KUNSHAN VANDANLÆG

Udgivet: 2025-05-28 • Kategori:Sager• Tags:Tube Settler · Tilbøjelig Plade Settler · Sedimentation Retrofit · Drikkevand · Kunshan

AFSNIT 1

Et 600.000 m³/d anlæg med en forældet proces-og et turbiditetsproblem

Kunshan Jinghe Water Plant er ikke et lille anlæg. Med en designkapacitet på600,000 m³/dbetjener en større by i Jiangsu-provinsen og gennemgik en avanceret behandlingsopgradering i 2006-2007, hvor den tilføjede ozon-biologisk aktivt kul til dets konventionelle behandlingstog. I årevis drev anlægget et flokkuleringsgitter → vandret flow sedimentationstank → flotationstank → V-filterproces-en konfiguration designet, da råvandskilden, Kui-søen, led af sæsonbestemte algeopblomstringer, der gjorde flotation afgørende.

Så, i november 2011, ændrede alt sig. Et vandafledningsprojekt fra Yangtze-floden kom online og gav Kunshan en anden råvandskilde. Det nye "flod + sø" dobbelt-kildesystem forbedrede råvandskvaliteten dramatisk. Algeniveauet faldt. Og flotationstanken-engang kritisk-blev enansvar for højt-energi-forbrug. Inden eftermonteringen var den allerede taget ud af drift.

Men nedlukningen af ​​flotationstanken skabte en kaskade af problemer. Den vandrette flow sedimentationstank var kun 76 meter lang (inklusive en 22 meter terminal opsamlingszone), hvilket gav den en relativtkort hydraulisk retentionstid. Uden den polerende effekt af flotation drev aflejret vandturbiditet op til1,0–2,0 NTU, og operatører kunne visuelt se fine flokpartikler strømme mod filtrene. Nedstrøms filtre af V-type tog hit-kortere filterkørsler, hyppigere tilbageskylning, højere energi- og vandforbrug.

Anlægget trængte til en renovering. Men med en klar vandtank bygget direkte under sedimentations- og flotationsbassinerne, og strukturen allerede over 20 år gammel, kunne de ikke bare rive tingene ned og starte forfra. Enhver ændring skulle respektere den eksisterende struktur, undgå at øge vægten og -kritisk- aldrig risikere at beskadige det klare vandbeholdertag.

AFSNIT 2

Design Brief: Eftermontering inden for en 20-årig struktur

Ingeniørteamet satte tre klare begrænsninger:

1.Minimer strukturelle skader på de eksisterende tanke-disse blev bygget i 1990'erne og begyndelsen af ​​2000'erne.

2.Pilot på fase II (50.000 m³/d)-et enkelt behandlingstog-før man overvejer fuld udrulning af-anlæg.

3.Mål: sedimentationstankens spildevands turbiditetstabilt under 1,0 NTU, med kontrollerede investeringsomkostninger.

Kernestrategien var elegant enkel:genbruge det eksisterende flotationstankrum som en sekundær sedimentationszone, der kompenserer for den vandrette flowtanks utilstrækkelige længde. Men to kritiske designbeslutninger ville afgøre, om eftermonteringen lykkedes eller mislykkedes.

AFSNIT 3

To træffe-eller-afbrydelsesbeslutninger: Indsamlingsdynger og nybyggertype

Afgørelse 1Beholde eller fjerne indsamlingskarrene?

Sedimentationstanken med vandret strømning havde fem opsamlingstrug i sin ende-hver 22 meter lang, armeret beton med justerbare overløbsplader i rustfrit stål. At beholde dem ville spare nedrivningsarbejde. Men det opadgående strømningsmønster, da vandet kom ind i trugene, ville løfte fine flokpartikler, der næsten ikke havde sat sig, og undermineret hele sedimentationsprocessen.

Beslutning: Fjern trugene.Den 22 meter lange gevinst i effektiv sedimentationslængde opvejede langt de ekstra nedrivningsomkostninger. Vand ville nu strømme gennem fordelingshuller i skillevæggen med en kontrolleret hastighed på mindre end eller lig med 0,1 m/s, og overgangen jævnt ind i den sekundære sedimentationszone.

Afgørelse 2Tube Settlers eller Lateral Flow skrånende plader?

Dette var det afgørende tekniske valg. Både tube-settlere og skrå plade-settlere bruger det lave-depth sedimentation-princip-ved at tilføje flere parallelle bundfældningsflader for dramatisk at øge det effektive bundfældningsareal inden for samme tankvolumen. Men strømningsretningen gør hele forskellen.

Opadgående rørudviklere har fire aftale-ulemper i dette scenarie:

▷Flokken, der nåede den sekundære zone, var allerede fin og let-svær at sætte sig selv i vandret strømning. I opadgående strømning (mod-sedimentation) ville vand, der stiger mod faldende partikler, føre dem opad, hvilket gør adskillelsen uforudsigelig.

▷Den oprindelige flydetank var kun 3,3 m høj, med en effektiv dybde på under 3,0 m efter fribord. Rørbosættere har brug for mindst 4,5 m for korrekt nedre fordeling og øvre klare vandzoner. Utilstrækkelig højde betyder dårlig fordeling-den #1 dræber af nybyggerpræstationer.

▷Det 400 m² store tankareal gjorde en ensartet fordeling og opsamling på tværs af et stort røraflejringsfelt ekstremt vanskeligt, især under højdebegrænsninger.

▷Enhver u-ensartethed skaber lokale højhydrauliske belastningszoner, hvor fine flokke undslipper-som fuldstændig besejrer formålet med sekundær sedimentation.

Lateral flow skrå plader løste alle fire problemer:

✓Vand strømmer vandret, partikler sætter sig nedad-på tværs-med minimal interferens. Langt mere gunstig for fin flokk.

✓Horisontal fordeling langs tanklængden på 18,6 m giver rigelig plads til ensartet flow-ingen højdestraf.

✓Kun 3-3,5 m tankdybde påkrævet-perfekt til den eksisterende 3,3 m flotationstank.

Beslutning: Lateral flow skrå plader.Dette var ikke en tæt opfordring til-de fysiske begrænsninger af den eksisterende tank gjorde rørbosættere u-levedygtige og skrå plader til den naturlige løsning.

Dette er en lektion, der er værd at huske:i eftermonteringsprojekter er den "bedste" teknologi på papiret irrelevant. Det eneste, der betyder noget, er, hvad der fungerer inden for din eksisterende strukturs begrænsninger.

AFSNIT 4

Det endelige design: Hvert tal der betød noget

Efter skemasammenligningen kom eftermonteringsdesignet til 50.000 m³/d fase II behandlingstoget sammen. Her er de tekniske detaljer-den slags du faktisk kan bruge, hvis du planlægger noget lignende.

4.1Modifikation af vandret flow sedimentationstank

4.2Lateral flow skrå plade sedimentationszone

AFSNIT 5

Konstruktion: Arbejder omkring en 20-år gammel klarvandstank

Byggeriet startede i december 2023, og systemet blev sat i drift medio-januar 2024 - kun seks uger til eftermontering på et direkte behandlingstog. Tre udfordringer skilte sig ud:

Udfordring 1Boring gennem strukturelle vægge

Både sedimentationstankens udløbsskillevæg og flotationstankens indløbsvæg havde brug for fordelingshuller. Men disse vægge fungerede også somfundamenter til tagstøttesøjler. Bor for mange huller eller gør dem for store, og du går på kompromis med den strukturelle integritet. Gør dem for små, så får du jetting i stedet for ensartet fordeling.

Efter at have rådført sig med bygningsingeniører blev løsningen16 cirkulære huller på 600 mm diameter i hver væg-få nok til at bevare styrken, stor nok til at nå målet på 0,1 m/s fordelingshastighed uden flokforskydning. Nogle gange er den bedste tekniske beslutning at vide, hvornår man ikke skal optimere yderligere.

Udfordring 2Bryd ikke taget (det er også gulvet)

Flydetankens bundpladeerklarvandsbeholderens tag. Enhver skade ville betyde lækage til det behandlede vandlager under-en katastrofal fejltilstand for et drikkevandsanlæg. Enhver nedrivnings- og byggeaktivitet skulle planlægges omkring denne begrænsning. Ingen undtagelser.

Udfordring 3Vægtneutralitet

Du kan ikke tilføje belastning til et tag, der ikke er designet til det. Eftermonteringen skulle være vægtneutral-: Hvert kilogram nyt udstyr, der blev installeret, skulle opvejes af kilogram fjernet. Ingeniørteamet redegjorde omhyggeligt for dette:

✓Fjernet: flydeudstyr, skimmere, rørledninger, murstens skillevægge

✓Tilføjet:ABS skrå pladeenheder(densitet tæt på vand-nær-neutral opdrift, når den er nedsænket)

✓Tilføjet:Letbetonslamskråninger(densitet afstemt med vand, undgå dødbelastning)

Vægt-balancetilgangen er en vigtig lektion for enhver fabrik, der overvejer at eftermontere en tank-top:materialevalg handler ikke kun om kemisk resistens, og pris-tæthed har betydning, når du arbejder oven på en anden struktur.

AFSNIT 6

Resultater: Turbiditet under 1,0 NTU-Uden at tilføje en enkelt watt

Eftermonteringen blev idriftsat i januar 2024. Fem måneders driftsdata (februar-juni 2024) bekræftede, at designet opfyldte sine mål:

Her er den del, der betyder mest for fabriksledere:Hele denne forbedring blev opnået uden at tilføje nogen form for energiforbrug.Den skrå pladesedimentationszone fungerer udelukkende ved hjælp af tyngdekraften. Sammenlign det med flotationstanken, den erstattede-kørende luftkompressorer, recirkulationspumper og skimmerdrev 24/7. Eftermonteringen forbedrede ikke kun vandkvaliteten; det eliminerede en større OpEx-linjepost.

Der dukkede et driftsproblem opdet er værd at bemærke for alle, der planlægger en lignende eftermontering. Inden modifikationen ville lejlighedsvis kemisk skum eller flydende afskum for enden af ​​sedimentationstanken simpelthen falde ned i opsamlingstrugene og strømme til filtrene. Efter eftermonteringen sidder de nye fordelingshuller under vandoverfladen-overfladeskum kan ikke undslippe og samler sig ved tankenden. Det påvirker ikke spildevandskvaliteten, men det er grimt. Anlægget håndterer det i øjeblikket med manuel fjernelse og kan tilføje overfladeskimmingsudstyr senere. Lille detalje, men den slags, der gør operatørernes liv lettere eller sværere.

Figur 1 Layout eftermontering: Vandret flow sedimentationstank + lateral flow skråtstillet plade sedimentationszone (fase II, 50.000 m³/d tog)

Figur 2 Skrå pladeenheder inde i den genbrugte flydetank - 2 enheder, ABS-materiale, 80 mm pladeafstand

AFSNIT 7

Hvad dette projekt lærer os om sedimentationsretrofits

Dette projekt er ikke et enkelt-projekt. Fabrikker verden over står over for den samme situation: en gammel procesenhed, der engang tjente et formål, som nu forbruger energi og leverer marginal værdi, og som sidder på værdifuld tankejendomme, der kunne gøre mere. Kunshan retrofit tilbyder fem overførbare lektioner:

1. Lateral flow slår opadgående flow for fin flok.Når dine partikler allerede er små og lette, skal du ikke bekæmpe tyngdekraften-brug kryds-strømseparation, hvor vandet bevæger sig vandret, og partiklerne sætter sig lodret med minimal interferens.

2. Ensartet fordeling gør eller bryder nybyggerens præstation.Uanset om du vælger rør eller plader, hvis din indløbsfordeling er ujævn, vil du få lokaliserede zoner med høj-hastighed, hvor partikler undslipper. Kunshan-teamet var besat af disse-16 huller i omhyggeligt størrelse, indløbsstabiliseringszoner, udløbsstabilisering – og det gav pote.

3. Materialetæthed har betydning ved eftermontering af-tanktop.ABS-plader med næsten-vanddensitet og letvægtsbetonslamskråninger holdt eftermonteringsvægten-neutral. Dette er ikke kun en teknisk fodnote-det er forskellen mellem et gennemførligt projekt og et, som din bygningsingeniør vil afvise.

4. At fjerne energiforbruget er lige så værdifuldt som at forbedre spildevandet.Flotationstankens kompressorer og pumper var et konstant OpEx-dræn. Den skrå pladeaflejrer kører på tyngdekraften. I løbet af en resterende levetid på 20 år vil energibesparelserne alene sandsynligvis overstige eftermonteringsomkostningerne.

5. Der er ingen universel skabelon.Det, der virkede i Kunshan-omdannelse af en flotationstank til en hældende pladeaflejring-, gælder muligvis ikke for dit anlæg. Forskelligt råvand, forskellig tankgeometri, forskellige begrænsninger. Metoden (evaluer, sammenlign, pilot, verificere) er universel. Den specifikke løsning er det ikke.

For planter, der overvejer en lignende eftermontering, tilbyder den skrå plade (lamel) tilgang et overbevisende værdiforslag:tilføje et effektivt afsætningsområde uden at tilføje fodaftryk, forbedre spildevandskvaliteten uden at tilføje energi, og genbrug forældet tankage uden større anlægsarbejder.Med pladeafstand typisk 50-80 mm til drikkevandsapplikationer og materialer lige fra PP og PVC til ABS og rustfrit stål, er der en konfiguration til stort set enhver eksisterende tankgeometri.