În funcționarea stației de tratare a apelor uzate, întâlnim adesea situații în care sarcina hidraulică prezentată în desenele de proiect îndeplinește în mod clar standardele, iar debitul pompei și volumul rezervorului respectă pe deplin specificațiile. Cu toate acestea, în funcționarea efectivă, nămolul se revarsă de îndată ce debitul crește, eficiența epurării scade brusc și sarcina hidraulică proiectată nu este atinsă în mod constant. Scurt-circuitul, acumularea de nămol și zonele moarte apar frecvent în rezervoare, iar rezistența sistemului biologic la sarcinile de șoc este extrem de slabă.
Prima reacție a celor mai mulți oameni la aceste probleme este să înlocuiască pompele cu altele mai mari, să extindă rezervoarele sau să adauge material de ambalare, dar trec cu vederea o slăbiciune ascunsă a miezului-un design nerezonabil al sistemului de distribuție a apei. Mai mult de 80% dintre „defecțiunile de sarcină hidraulică” nu sunt cauzate de debitul de influenț insuficient, ci de distribuția neuniformă a apei, ceea ce reduce semnificativ aria secțiunii transversale efective-și volumul de reacție al rezervoarelor.
Sistemul de distribuție a apei determină direct adevărata limită superioară a sarcinii hidraulice. Definiția de bază a sarcinii hidraulice este volumul de apă uzată care trece printr-o secțiune transversală unitară-a rezervorului pe unitate de timp. Eficacitatea sa depinde dedistribuția uniformă a apei uzate pe întreaga secțiune transversală-a rezervorului.
Sistemul de distribuție a apei este dispozitivul cheie pentru atingerea acestei cerințe prealabile. Un sistem calificat de distribuție a apei ar trebui să asigure că apa primită este distribuită uniform în fiecare colț al rezervorului, garantând contactul complet între apa uzată, nămol, medii filtrante și microorganisme și maximizând volumul efectiv și-secțiunea transversală a întregului rezervor.
În schimb, dacă proiectarea sistemului de distribuție a apei eșuează, apar abateri severe de debit, canalizare și scurt{0}}circuit. În unele zone, apa curge prea repede, creând canale supraîncărcate în care microorganismele nu pot degrada poluanții în timp, ducând la spălarea nămolului și la concentrații excesive de efluenți. În alte zone, se formează apă stagnantă și zone moarte, depunerile de nămol și mediile de filtrare se întăresc, eșuând complet să participe la reacție. Rata efectivă de utilizare efectivă a rezervorului poate fi mai mică de 50%.
Patru greșeli frecvente în proiectarea sistemului de distribuție a apei
1. Selectarea incorectă a metodei de distribuție a apei
Cea mai fundamentală eroare de proiectare este alegerea unei metode de distribuție a apei care este incompatibilă cu tipul de rezervor. Diferite procese și tipuri de rezervoare au cerințe foarte diferite pentru uniformitatea distribuției apei. Dacă selecția este greșită, nicio cantitate de optimizare ulterioară nu va ajuta.
Reactoare anaerobe (UASB/EGSB/IC):Multe proiecte la scară mică-, în efortul de a reduce costurile, utilizează direct conducte perforate simple pentru distribuția apei, ignorând complet distribuția și amestecarea uniformă a apei necesare pentru paturile de nămol anaerobe. Acest lucru are ca rezultat jet într-un singur punct și canalizare severă, cu peste 70% din patul de nămol nefiind în contact cu apa uzată, iar sarcina hidraulică efectivă reală atingând doar 30%-50% din valoarea de proiectare.
Filtre biologice aerate/Filtre cu pat adânc:În loc de a utiliza un sistem de distribuție a apei cu rezistență scăzută-cu capete și plăci de filtrare, se folosesc în mod eronat țevi perforate cu pori mari-, ceea ce duce la o distribuție neuniformă a apei în timpul funcționării normale, debit neuniform în timpul spălării în contra, aglomerarea și scurgerea mediului de filtrare, blocarea continuă a trecerii apei și o sarcină hidraulică în continuă scădere.
Rezervoare de sedimentare cu flux radial:Adoptarea unui design de intrare cu un singur-punct fără rectificare provoacă o viteză radială grav neuniformă a curgerii, cu suprasarcină în zona centrală și o zonă moartă în formă de inel-în jurul perimetrului. Zona efectivă de sedimentare este redusă semnificativ, iar sarcina hidraulică de suprafață nu poate îndeplini standardele de proiectare.
2. Defecte de proiectare hidraulică a conductei orificiului / ramificației
Defectele de proiectare a orificiilor și a conductelor de ramificație sunt cele mai frecvente la fața locului și pot compromite complet uniformitatea. Ceea ce poate părea a fi un simplu aranjament de țevi perforate și ramificate implică de fapt cerințe stricte de proiectare hidraulică; un singur parametru incorect poate cauza defectarea întregului sistem de distribuție a apei.
Viteza curgerii orificiului:Standardele cer ca viteza de scurgere la orificiile de distribuție în timpul funcționării normale să fie mai mare sau egală cu 0,6 m/s (pentru a preveni acumularea și înfundarea nămolului). Multe modele, care urmăresc reducerea pierderii de sarcină, măresc orificiu dimensiunea orificiului, rezultând o viteză de curgere sub 0,3 m/s. În timpul funcționării, orificiile sunt înfundate rapid de nămol și resturi, reducând numărul de treceri eficiente. Viteza de curgere cu orificiul rămasă crește, formând jeturi, făcând scurt{5}}circuitul complet necontrolat.
Calcul pierdere a capului:Multe modele calculează doar pierderea de sarcină a conductei principale, ignorând frecarea și pierderile locale în conductele de ramificație. Acest lucru poate duce la ca peste 60% din debit să ajungă la țevile de ramificație aproape de-capăt, în timp ce țevile de ramificație de la capăt-depărtat au o presiune insuficientă pentru a furniza apă.
Dispunerea orificiului:Un aspect paralel cu spațiere egală este adesea folosit fără a lua în considerare efectele limitei piscinei. Zonele de colț sunt lăsate neacoperite, creând zone moarte permanente și reducând direct suprafața efectivă de utilizare a rezervorului.
3. Lipsa designului anti-înfundare / dragare
Proiectarea sistemelor de distribuție a apei trebuie să asigure stabilitatea operațională-pe termen lung, nu doar performanța inițială. Multe modele includ doar structuri de bază de distribuție a apei, neglijând componentele anti-înfundare, dragare și spălare. După 3-6 luni, sistemul se înfundă treptat și eșuează.
Fără filtrare anti-înfundare:-Orificiile de admisie nu au ecrane ultra-fine, permițând fibrelor, părului și reziduurilor să pătrundă în conductele de ramificație și orificii, reducând continuu zona de curgere. Chiar și cu pompa completă, apa nu poate fi livrată eficient.
Fără spălare/sistem de îndepărtare a nămolului:Sistemele de distribuție pentru rezervoarele anaerobe, de egalizare și de sedimentare nu au adesea interfețe de spălare cu presiune înaltă-și dispozitive de îndepărtare a nămolului de pe fund. Nămolul se acumulează în conductele de distribuție, acoperind treptat orificiile și înfundând ramurile, rezultând pierderea totală a capacității de distribuție.
Design fără spălare în contra-potrivire pentru filtre:Sistemele de distribuție a apei și a aerului nu se potrivesc, provocând o distribuție neuniformă în timpul spălării în contra. Acest lucru previne spălarea uniformă, întărește și compactează treptat mediul de filtrare, crește rezistența la apă și limitează sarcina hidraulică.
4. Defecte de proiectare pre-admisie
Chiar și cu țevi și orificii de ramificație perfecte, distribuția neuniformă poate apărea din cauza designului de admisie.
Îndoituri excesive / modificări de diametru:Cauzați învârtirea puternică și deviația apei înainte de a intra în magistrala de distribuție, ceea ce duce la presiune statică neuniformă și la ieșirea neuniformă a apei.
Fără rectificare / disipare de energie:Apa de admisie cu viteză mare-afectează direct conducta principală, creând zone localizate de presiune înaltă- și joasă-. Acest lucru duce la un dezechilibru sever între ramurile apropiate- și cele îndepărtate-.
Conductă principală cu diametru-constant:Determină scăderea vitezei de curgere și creșterea presiunii statice de-a lungul fluxului, ceea ce duce la curgerea inversă acolo unde ieșirea de la capăt-depărtat depășește ieșirea de la capătul apropiat-.
Parametrii de proiectare hidraulici de bază
| Proces / Tip rezervor | Design preferat | Obiectivele de proiectare de bază |
|---|---|---|
| Reactor anaerob UASB / EGSB | Sistem de distribuție a apei cu un-tub, un-orificiu; distribuitor de apă cu impulsuri | - Asigurați o distribuție uniformă a apei pe întreaga-secțiune transversală- Realizați amestecarea completă a patului de nămol- Preveniți scurt-circuitul |
| Filtru biologic aerat / Filtru cu pat adânc | Sistem de distribuție a apei cu placă filtrantă cu-rezistență scăzută; bloc filtrant sistem de distribuție a apei cu rezistență medie- | - Distribuție uniformă a apei în timpul funcționării și spălării în contra- Evitați înfundarea sau spălarea mediului de filtrare |
| Rezervor de sedimentare cu flux radial | Distributie apa din conducta centrala + dispozitiv de disipare a energiei + baraj triunghiular la periferie | - Eliminați diferențele de viteză radială a curgerii- Obțineți o sedimentare uniformă pe întreaga-secțiune transversală- Preveniți scurt-circuitul |
| Rezervor de aerare cu debit | Distribuția apei de intrare în mai multe-puncte de-a lungul lungimii rezervorului | - Echilibrați sarcina de la cap și de la coadă a rezervorului- Evitați supraîncărcarea la capătul din față și sarcina insuficientă la capătul de coadă |
| Rezervor de Reglare / Rezervor de Acidificare Hidroliza | Conductă perforată în formă de inel-+ sistem de distribuție a apei cu orificii eșalonați | - Preveniți acumularea de nămol în partea de jos- Obțineți o calitate și o cantitate uniformă a apei în întregul rezervor |
Pentru a asigura o distribuție uniformă a apei, trebuie respectați cu strictețe următorii parametri:
Viteza de scurgere a orificiului:Mai mare sau egal cu 0,6 m/s în funcționare normală; Mai mare sau egală cu 1,5 m/s sub spălare în contra, echilibrând anti-înfundare și uniformitate.
Controlul abaterii pierderii capului:Abaterea pierderii înălțimii la intrarea conductei de derivație Mai mică sau egală cu 5%; abaterea pierderii capului orificiului Mai mică sau egală cu 10%.
Aranjamentul orificiului:Aranjament triunghi echilateral eșalonat, cu acoperire mai densă în colțurile piscinei. Acoperire orificiului Mai mare sau egală cu 90% din suprafața-secțiunii transversale, eliminând zonele moarte.
Diametrul principal al conductei variabile:Scădeți treptat diametrul de-a lungul fluxului, menținând viteza de curgere 1,0-1,5 m/s și presiune statică uniformă.
Sprijinirea designului pentru stabilitate pe termen lung-
Pre{0}}tratament:Ecran ultrafin de 1-2 mm la intrare pentru a preveni intrarea fibrelor și a resturilor în sistemul de distribuție.
Echipament de spălare:Interfețe de spălare-înaltă presiune pe toate conductele de ramificație; dispozitive de spălare cu impulsuri pentru rezervoare anaerobe și de hidroliză pentru auto-curățare.
Îndepărtarea nămolului:Jgheab de evacuare continuă a nămolului în partea de jos pentru a preveni înfundarea orificiului.
Rectificare și disipare a energiei:Grilă de rectificare și cilindru de disipare a energiei la intrare pentru a elimina turbionarea și a asigura o presiune statică uniformă.