U radu postrojenja za prečišćavanje otpadnih voda često se susrećemo sa situacijama kada hidraulično opterećenje prikazano na projektnim crtežima jasno zadovoljava standarde, a protok pumpe i zapremina rezervoara u potpunosti odgovaraju specifikacijama. Međutim, u stvarnom radu, mulj se prelije čim se brzina protoka poveća, efikasnost tretmana naglo opada, a projektovano hidraulično opterećenje se konstantno ne postiže. U rezervoarima se često javljaju kratki spojevi, nakupljanje mulja i mrtve zone, a otpornost biološkog sistema na udarna opterećenja je izuzetno slaba.
Prva reakcija većine ljudi na ove probleme je da zamijene pumpe većim, prošire rezervoare ili dodaju materijal za pakovanje, ali oni zanemaruju skrivenu ključnu slabost-nerazuman dizajn sistema za distribuciju vode. Više od 80% "kvarova hidrauličkog opterećenja" nije uzrokovano nedovoljnim protokom već neravnomjernom raspodjelom vode, što značajno smanjuje efektivnu površinu poprečnog presjeka{3}}i reakcioni volumen rezervoara.
Sistem za distribuciju vode direktno određuje pravu gornju granicu hidrauličkog opterećenja. Osnovna definicija hidrauličkog opterećenja je zapremina otpadne vode koja prolazi kroz jedinični poprečni-presjek rezervoara u jedinici vremena. Njegova efikasnost zavisi odravnomjerna raspodjela otpadnih voda po cijelom poprečnom-presjeku rezervoara.
Sistem za distribuciju vode je ključni uređaj za postizanje ovog preduslova. Kvalificirani sistem za distribuciju vode trebao bi osigurati da je ulazna voda ravnomjerno raspoređena u svaki ugao rezervoara, garantujući potpuni kontakt između otpadne vode, mulja, filterskog medija i mikroorganizama, i maksimizirajući efektivnu zapreminu i poprečni-presjek cijelog rezervoara.
Suprotno tome, ako sistem distribucije vode ne uspije, dolazi do ozbiljnih devijacija protoka, kanaliziranja i kratkog{0}}spajanja. U nekim područjima voda teče prebrzo, stvarajući preopterećene kanale u kojima mikroorganizmi ne mogu na vrijeme razgraditi zagađivače, što rezultira ispiranjem mulja i prekomjernom koncentracijom efluenta. U drugim područjima se stvaraju stajaća voda i mrtve zone, naslage mulja, a filterski medij se stvrdnjava, potpuno ne sudjelujući u reakciji. Stvarna efektivna stopa iskorištenja rezervoara može biti manja od 50%.
Četiri uobičajene greške u projektovanju sistema za distribuciju vode
1. Pogrešan odabir metode distribucije vode
Najosnovnija greška u dizajnu je odabir metode distribucije vode koja nije kompatibilna s tipom spremnika. Različiti procesi i tipovi rezervoara imaju znatno različite zahtjeve za ujednačenost distribucije vode. Ako je odabir pogrešan, nikakva naknadna optimizacija neće pomoći.
Anaerobni reaktori (UASB/EGSB/IC):Mnogi projekti malih{0}}razmjera, u nastojanju da smanje troškove, direktno koriste jednostavne perforirane cijevi za distribuciju vode, potpuno zanemarujući ujednačenu distribuciju vode i miješanje potrebno za anaerobne slojeve mulja. Ovo rezultira mlazom u jednoj-točki i ozbiljnim kanaliziranjem, pri čemu preko 70% sloja mulja ne dolazi u kontakt sa otpadnom vodom, a stvarno efektivno hidraulično opterećenje dostiže samo 30%-50% projektirane vrijednosti.
Gazirani biološki filteri / duboki filteri:Umjesto korištenja sistema za distribuciju vode niskog{0}}otpora sa glavama i pločama filtera, pogrešno se koriste cijevi sa velikim-perforiranim porama, što dovodi do neravnomjerne distribucije vode tokom normalnog rada, neravnomjernog protoka tokom povratnog ispiranja, zgrušavanja i curenja filterskog medija, kontinuiranog začepljenja prolaza za vodu i stalnog smanjenja hidrauličkog opterećenja.
Taložnici radijalnog toka:Usvajanje dizajna ulaza u jednoj-tački bez ispravljanja uzrokuje izrazito neujednačenu radijalnu brzinu protoka, sa preopterećenjem u centralnom području i mrtvom zonom u obliku prstena- oko perimetra. Efektivna površina sedimentacije je značajno smanjena, a površinsko hidraulično opterećenje ne može zadovoljiti projektne standarde.
2. Defekti hidrauličkog dizajna otvora / ogranka cijevi
Defekti u dizajnu otvora i ogranaka su najčešći na gradilištu i mogu u potpunosti ugroziti uniformnost. Ono što može izgledati kao jednostavan raspored perforiranih i granastih cijevi zapravo uključuje stroge zahtjeve hidrauličkog dizajna; jedan neispravan parametar može uzrokovati kvar cijelog sistema distribucije vode.
Brzina protoka otvora:Standardi zahtijevaju da brzina istjecanja na distributivnim otvorima tokom normalnog rada bude veća ili jednaka 0,6 m/s (da bi se spriječilo nakupljanje mulja i začepljenje). Mnogi dizajni, koji imaju za cilj smanjenje gubitka glave, na slijepo povećavaju veličinu otvora, što rezultira brzinom protoka ispod 0,3 m/s. Tokom rada, otvori se brzo začepe muljem i ostacima, smanjujući broj efektivnih prolaza. Brzina protoka preostale otvora naraste, formirajući mlazove, čineći kratko{5}}spajanje potpuno nekontrolisanim.
Izračun gubitka glave:Mnogi dizajni izračunavaju samo gubitak glave glavne cijevi, zanemarujući trenje i lokalne gubitke u ograncima. Ovo može dovesti do toga da više od 60% protoka ide do-krajnjih ogranaka, dok daljinski{3}}ogranci cijevi nemaju dovoljan pritisak za isporuku vode.
Raspored otvora:Paralelni raspored sa jednakim razmakom se često koristi bez uzimanja u obzir efekata granice bazena. Uglovi se ostavljaju nepokriveni, stvarajući trajne mrtve zone i direktno smanjujući efektivnu upotrebnu površinu rezervoara.
3. Nedostatak dizajna protiv-začepljenja/jaguranje
Dizajn sistema za distribuciju vode mora osigurati-dugoročnu operativnu stabilnost, a ne samo početne performanse. Mnogi dizajni uključuju samo osnovne strukture za distribuciju vode, zanemarujući komponente protiv -začepljenja, jaružanja i ispiranja. Nakon 3-6 mjeseci, sistem se postepeno začepljuje i otkazuje.
Bez pred-filtracije protiv začepljenja:U otvorima nedostaje ultra-fina sita, koja omogućavaju vlaknima, dlakama i krhotinama da uđu u grane i otvore, čime se kontinuirano smanjuje područje protoka. Čak i sa punim radom pumpe, voda se ne može efikasno isporučiti.
Bez ispiranja/sustava za uklanjanje mulja:Distributivni sistemi za anaerobne, izravnalne i taložne rezervoare često nemaju interfejse za ispiranje pod visokim-pritiskom i uređaje za uklanjanje mulja s dna. Mulj se nakuplja u razvodnim cijevima, postepeno prekrivajući otvore i začepljujuće grane, što rezultira potpunim gubitkom distributivnog kapaciteta.
Nema odgovarajućeg dizajna povratnog ispiranja za filtere:Sistemi za distribuciju vode i vazduha su neusklađeni, što dovodi do neravnomerne raspodele tokom povratnog pranja. Ovo sprečava ravnomerno ispiranje, postepeno stvrdnjava i sabija filtarski medij, povećava otpornost na vodu i ograničava hidrauličko opterećenje.
4. Ulazni pre-Defekti u dizajnu
Čak i sa savršenim granama i otvorima, može doći do neravnomjerne raspodjele zbog dizajna ulaza.
Pretjerano savijanje / promjene promjera:Izazivaju snažno vrtloženje i skretanje vode prije ulaska u distribucijsku mrežu, što dovodi do neravnomjernog statičkog pritiska i neravnomjernog izlaza vode.
Bez ispravljanja / disipacije energije:Ulazna voda velike-brzine direktno utiče na glavnu cijev, stvarajući lokalizirane zone visokog- i niskog{2}}pritiska. Ovo dovodi do ozbiljne neravnoteže između bližih- i udaljenih-ogranaka.
Glavna cijev konstantnog-promjera:Uzrokuje smanjenje brzine protoka i povećanje statičkog pritiska duž protoka, što dovodi do obrnutog toka gdje izlaz na-kraju premašuje izlaz blizu-kraja.
Parametri jezgra hidrauličkog dizajna
| Proces / Vrsta rezervoara | Preferirani dizajn | Osnovni ciljevi dizajna |
|---|---|---|
| UASB / EGSB anaerobni reaktor | Sistem za distribuciju vode sa jednom{0}}ivom, jednim-otvorom; pulsni razdjelnik vode | - Osigurajte ujednačenu distribuciju vode po cijelom poprečnom-presjeku- Postignite potpuno miješanje sloja mulja- Spriječite kratko-spajanje |
| Aerirani biološki filter / dubinski filter | Sistem za distribuciju vode sa filter pločama niske{0}}otpornosti; sistem za distribuciju vode otporan na srednji{1}}filterski blok | - Ravnomjerna distribucija vode tokom rada i povratnog ispiranja- Izbjegnite začepljenje ili ispiranje filterskog medija |
| Taložnik radijalnog toka | Centralna cijevna distribucija vode + uređaj za disipaciju energije + trokutasta pregrada na periferiji | - Uklonite radijalne razlike u brzini protoka- Postignite ujednačenu sedimentaciju po cijelom poprečnom-presjeku- Spriječite kratko-spajanje |
| Plug Flow Aeration Tank | Raspodjela ulazne vode na više-tačaka duž dužine rezervoara | - Uravnotežite opterećenje glave i repa rezervoara- Izbjegavajte preopterećenje na prednjem kraju i nedovoljno opterećenje na zadnjem kraju |
| Regulacioni rezervoar / Rezervoar za zakiseljavanje hidrolize | Perforirana cijev{0}}u obliku prstena + sistem za distribuciju vode sa stepenastim otvorom | - Spriječite nakupljanje mulja na dnu- Postignite ujednačen kvalitet i količinu vode u cijelom rezervoaru |
Da bi se osigurala ujednačena distribucija vode, moraju se striktno pridržavati sljedećih parametara:
Izlazna brzina otvora:Veća ili jednaka 0,6 m/s pri normalnom radu; Veća ili jednaka 1,5 m/s pod povratnim ispiranjem, balansirajući protiv-začepljenja i ujednačenost.
Kontrola odstupanja od gubitka glave:Devijacija gubitka glave na ulazu u granu Manje ili jednako 5%; Devijacija gubitka glave otvora Manje ili jednako 10%.
Raspored otvora:Jednakostranični trouglasti raspored, sa gustom pokrivenošću u uglovima bazena. Pokrivenost otvora Veća ili jednaka 90% površine poprečnog -poprečnog presjeka, eliminirajući mrtve zone.
Promjenjivi prečnik glavne cijevi:Postepeno smanjivati prečnik duž toka, održavajući brzinu protoka od 1,0-1,5 m/s i ujednačen statički pritisak.
Dizajn podrške za dugotrajnu-stabilnost
Pre{0}}tretman:1-2 mm ultra-fino sito na ulazu kako bi se spriječilo da vlakna i krhotine uđu u distributivni sistem.
Oprema za ispiranje:Interfejsi za ispiranje pod visokim-pritiskom na svim granama; pulsni uređaji za ispiranje za anaerobne i hidrolizne rezervoare za samočišćenje.
Uklanjanje mulja:Kontinuirano korito za ispuštanje mulja na dnu kako bi se spriječilo začepljenje otvora.
Rektifikacija i disipacija energije:Rektifikaciona mreža i cilindar za rasipanje energije na ulazu kako bi se eliminisao vrtlog i osigurao ujednačen statički pritisak.