Postrojenje za vodu Kunshan Jinghe (600.000 m³/d): Kako retrofit taložnika sa nagnutim bočnim protokom smanjuje zamućenost ispod 1,0 NTU — sa nultom dodanom energijom

HOME › SLUČAJEVI › RETROFIT NAKOSNOG TABLICA - VODENA POSTROJENJA KUNSHAN

Objavljeno: 28.05.2025 • Kategorija:Slučajevi• Oznake:Tube Settler · Nagnuti tanjir · Sedimentation Retrofit · Voda za piće · Kunshan

ODJELJAK 1

Postrojenje od 600.000 m³/d sa zastarjelim procesom - i problemom zamućenosti

Kunshan Jinghe Water Plant nije mali objekat. Sa projektnim kapacitetom od600,000 m³/dopslužujući veliki grad u provinciji Jiangsu, prošao je naprednu nadogradnju tretmana u periodu 2006–2007, dodajući ozon-biološki aktivni ugalj svom konvencionalnom sistemu za tretman. Godinama je fabrika upravljala flokulacionom mrežom → taložnim rezervoarom horizontalnog toka → flotacijskim rezervoarom → V-tipom filterskog procesa - konfiguracijom koja je dizajnirana kada je izvor sirove vode, jezero Kui, patio od sezonskog cvjetanja algi zbog čega je flotacija bila neophodna.

Onda se u novembru 2011. sve promijenilo. Projekat preusmjeravanja vode rijeke Jangce pojavio se na mreži, dajući Kunšanu drugi izvor sirove vode. Novi sistem sa dva izvora "reka + jezero" dramatično je poboljšao kvalitet sirove vode. Nivo algi je opao. A flotacijski rezervoar - nekada kritičan - postao je aodgovornost za visoku potrošnju energije. Prije rekonstrukcije, već je stavljen van upotrebe.

Ali povlačenje flotacionog rezervoara stvorilo je niz problema. Taložnik horizontalnog toka bio je dug samo 76 metara (uključujući zonu sakupljanja terminala od 22 metra), što mu je davalo relativnokratko vrijeme hidrauličkog zadržavanja. Bez efekta poliranja flotacije, zamućenost staložene vode je porasla do1,0–2,0 NTU, a operateri su mogli vizualno vidjeti fine čestice flokula koje teku prema filterima. Nizvodni filteri V-tipa imali su kraći rad filtera, češće povratno ispiranje, veću potrošnju energije i vode.

Fabrici je bila potrebna rekonstrukcija. Ali sa čistim rezervoarom za vodu izgrađenom direktno ispod taložnika i bazena za flotaciju, i strukturom starom već preko 20 godina, nisu mogli tek tako srušiti stvari i početi ispočetka. Svaka modifikacija morala je poštovati postojeću strukturu, izbjegavati dodavanje težine i – što je kritično – nikada ne riskirati oštećenje krova rezervoara za čistu vodu.

ODJELJAK 2

Sažetak dizajna: Nadogradnja unutar 20 godina stare strukture

Inženjerski tim je postavio tri jasna ograničenja:

1.Minimizirajte strukturna oštećenja postojećih tenkova – oni su izgrađeni 1990-ih i ranih 2000-ih.

2.Pilot na Fazi II (50.000 m³/d) - jedan trening za tretman - prije razmatranja potpunog pokretanja postrojenja.

3.Cilj: zamućenost efluenta taložnikastabilno ispod 1,0 NTU, sa kontrolisanim troškovima ulaganja.

Osnovna strategija je bila elegantno jednostavna:prenamijeniti postojeći prostor flotacionog tanka kao sekundarnu zonu sedimentacije, kompenzujući nedovoljnu dužinu rezervoara horizontalnog protoka. Ali dvije kritične odluke o dizajnu odredile bi da li je rekonstrukcija uspjela ili neuspješna.

ODJELJAK 3

Dve odluke o izradi ili prekidu: korita za sakupljanje i tip taložnika

Odluka 1Zadržati ili ukloniti korita za prikupljanje?

Taložnik sa horizontalnim protokom imao je pet sabirnih korita na svom kraju, svaki dužine 22 metra, od armiranog betona sa podesivim pregradama od nerđajućeg čelika. Njihovo zadržavanje bi uštedilo radove na rušenju. Ali uzlazni tok kako bi voda ulazila u korita bi podigao fine čestice flokula koje su se jedva slegle, potkopavajući cijeli proces sedimentacije.

Odluka: Ukloniti korita.Povećanje efektivne dužine sedimentacije od 22 metra je daleko nadmašilo dodatne troškove rušenja. Voda bi sada tekla kroz distributivne rupe u pregradnom zidu kontrolisanom brzinom manjom ili jednakom 0,1 m/s, nesmetano prelazeći u zonu sekundarne sedimentacije.

Odluka 2Naslađivači cijevi ili ploče sa bočnim protokom?

Ovo je bio ključni tehnički izbor. I cijevni taložnici i kosi taložnici koriste princip sedimentacije plitke dubine – dodavanjem više paralelnih površina za taloženje kako bi se dramatično povećala efektivna površina taloženja unutar iste zapremine rezervoara. Ali smjer toka čini svu razliku.

Naslađivači cijevi za protok prema gore imaju četiri mana u ovom scenariju:

▷Košulja koja je stigla u sekundarnu zonu već je bila fina i teško se slagala čak iu horizontalnom toku. U uzlaznom toku (protivstrujna sedimentacija), voda koja se diže protiv padajućih čestica bi ih nosila prema gore, čineći razdvajanje nepredvidivim.

▷Originalni plutajući rezervoar bio je visok samo 3,3 m, sa efektivnom dubinom ispod 3,0 m nakon nadvodnog boka. Za ispravnu donju distribuciju i gornju zonu čiste vode potrebno je najmanje 4,5 m za taloženje cijevi. Nedovoljna visina znači lošu distribuciju - broj 1 ubica performansi naseljenika.

▷Površina rezervoara od 400 m² učinila je jednoliku distribuciju i sakupljanje u velikom polju za taloženje u cijevima izuzetno teškim, posebno pod ograničenjima visine.

▷Svaka neujednačenost stvara lokalne zone visokog hidrauličkog opterećenja gdje fino floc bježi - potpuno poništavajući svrhu sekundarne sedimentacije.

Ploče sa bočnim protokom riješile su sva četiri problema:

✓Voda teče horizontalno, čestice se talože prema dolje poprečnim protokom uz minimalne smetnje. Daleko povoljnije za fina flokula.

✓Horizontalna distribucija duž 18,6 m dužine rezervoara pruža dovoljno prostora za ujednačen protok - bez smanjenja visine.

✓Potrebna je samo dubina rezervoara od 3–3,5 m – savršeno za postojeći flotacioni rezervoar od 3,3 m.

Odluka: Ploče sa bočnim tokom.To nije bilo izbliza - fizička ograničenja postojećeg rezervoara učinila su cijevne taložere neodrživim, a kosim pločama prirodnim rješenjem.

Ovo je lekcija koju vrijedi zapamtiti:u projektima retrofita, "najbolja" tehnologija na papiru je irelevantna. Jedino što je važno je šta funkcioniše u okviru ograničenja vaše postojeće strukture.

ODJELJAK 4

Konačni dizajn: svaki broj koji je bio važan

Nakon poređenja šeme, retrofitni dizajn za 50.000 m³/d faze II za tretman je došao zajedno. Evo inženjerskih detalja – kakve zapravo možete koristiti ako planirate nešto slično.

4.1Modifikacija sedimentacionog rezervoara horizontalnog protoka

4.2Zona sedimentacije ploča sa bočnim tokom

ODJELJAK 5

Izgradnja: Rad oko 20 godina starog rezervoara za čistu vodu

Izgradnja je počela u decembru 2023., a sistem je pušten u rad sredinom januara 2024. - samo šest sedmica za naknadnu ugradnju na voz za obradu pod naponom. Istaknula su se tri izazova:

Izazov 1Bušenje kroz strukturalne zidove

I izlazni pregradni zid taložnika i ulazni zid flotacionog rezervoara bili su potrebni distribucioni otvori. Ali ovi zidovi su takođe služili kaotemelji za potporne stubove krova. Izbušite previše rupa ili ih napravite prevelikim i time ugrozite integritet strukture. Učinite ih premalenim i dobićete mlaz umjesto ravnomjerne distribucije.

Nakon konsultacija sa građevinskim inženjerima, rješenje je bilo16 kružnih rupa prečnika 600 mm u svakom zidu-dovoljno nekoliko da se očuva čvrstoća, dovoljno veliko da se postigne ciljna brzina distribucije od 0,1 m/s bez smicanja flokula. Ponekad je najbolja inženjerska odluka znati kada ne treba dalje optimizirati.

Izazov 2Ne lomi krov (to je i pod)

Donja ploča flotacionog rezervoarajekrov rezervoara za čistu vodu. Bilo kakvo oštećenje značilo bi curenje u skladište tretirane vode ispod - katastrofalni način kvara za postrojenje za pitku vodu. Svaka aktivnost rušenja i izgradnje morala je biti planirana oko ovog ograničenja. Bez izuzetaka.

Izazov 3Neutralnost težine

Ne možete dodati opterećenje na krov koji nije dizajniran za to. Nadogradnja je morala biti neutralna po težini: svaki kilogram nove instalirane opreme morao je biti nadoknađen kilogramima uklonjenim. Inženjerski tim je to pomno uzeo u obzir:

✓Uklonjeni: oprema za flotaciju, skimeri, cjevovodi, pregradni zidovi od cigle

✓Dodato:ABS nagnute ploče(gustina blizu vode - skoro neutralna uzgona kada je potopljena)

✓Dodato:Lagani betonski mulj kosine(gustina prilagođena vodi, izbjegavajući mrtvo opterećenje)

Pristup ravnoteže težine je kritična lekcija za svaku tvornicu koja razmišlja o rekonstrukciji na vrhu rezervoara:Odabir materijala nije samo pitanje otpornosti na kemikalije i gustina troškova kada radite na vrhu druge strukture.

ODJELJAK 6

Rezultati: Zamućenost ispod 1,0 NTU-bez dodavanja jednog vata

Rekonstrukcija je puštena u rad u januaru 2024. Pet mjeseci operativnih podataka (februar – jun 2024.) potvrdili su da je dizajn ispunio svoje ciljeve:

Evo dijela koji je najvažniji za menadžere postrojenja:ovo cijelo poboljšanje je postignuto bez dodavanja bilo kakvog oblika potrošnje energije.Zona sedimentacije kosih ploča radi u potpunosti gravitacijom. Uporedite to sa flotacijskim rezervoarom koji je zamijenio zračne kompresore koji rade, recirkulacijske pumpe i pogone skimmera 24/7. Nadogradnja nije samo poboljšala kvalitet vode; eliminirao je glavnu stavku OpEx linije.

Pojavio se jedan operativni problemto je vrijedno pažnje za svakoga ko planira sličnu rekonstrukciju. Prije modifikacije, povremena kemijska pjena ili plutajući šljam na kraju taložnika bi jednostavno pali u sabirna korita i tekli do filtera. Nakon rekonstrukcije, nove rupe za distribuciju sjede ispod površine vode - šljam ne može pobjeći i nakuplja se na kraju rezervoara. Ne utiče na kvalitet otpadnih voda, ali je ružan. Postrojenje se trenutno bavi ručnim uklanjanjem i može naknadno dodati opremu za površinsko skidanje. Mali detalji, ali oni koji olakšavaju ili otežavaju život operatera.

Slika 1 Izgled nadogradnje: Taložni rezervoar horizontalnog toka + Zona sedimentacije ploča sa nagnutim bočnim protokom (Faza II, 50.000 m³/d voz)

Slika 2 Jedinice kosih ploča unutar prenamijenjenog flotacionog rezervoara - 2 jedinice, ABS materijal, razmak ploča od 80 mm

ODJELJAK 7

Šta nas ovaj projekat uči o rekonstrukciji sedimentacije

Ovaj projekat nije jednokratan. Postrojenja širom svijeta suočavaju se s istom situacijom: stara procesna jedinica koja je nekada služila svrsi, sada troši energiju i isporučuje marginalnu vrijednost, smještena na vrijednim rezervoarima koji bi mogli učiniti više. Retrofit Kunshan nudi pet prenosivih lekcija:

1. Bočni tok pobjeđuje uzlazni tok za fino floc.Kada su vaše čestice već male i lagane, nemojte se boriti protiv gravitacije - koristite odvajanje poprečnog toka gdje se voda kreće horizontalno, a čestice se talože vertikalno uz minimalne smetnje.

2. Ujednačenost distribucije čini ili narušava performanse naseljenika.Bilo da odaberete cijevi ili ploče, ako je vaša ulazna distribucija neravnomjerna, dobit ćete lokalizirane zone velike brzine gdje čestice izlaze. Tim iz Kunshana bio je opsjednut ovim - 16 pažljivo velikih rupa, zonama stabilizacije ulaza, stabilizacijom izlaza - i isplatilo se.

3. Gustoća materijala je bitna u rekonstrukciji tank-top.ABS ploče sa gustinom gotovo vode i laganim betonskim nagibima mulja održavale su naknadnu ugradnju neutralnom po težini. Ovo nije samo inženjerska fusnota – to je razlika između izvodljivog projekta i projekta koji će vaš građevinski inženjer odbiti.

4. Uklanjanje potrošnje energije jednako je vrijedno kao i poboljšanje otpadnih voda.Kompresori i pumpe flotacijskog rezervoara bili su konstantan odvod OpEx. Kosi taložnik radi pod dejstvom gravitacije. Tokom preostalog vijeka trajanja postrojenja od 20 godina, sama ušteda energije vjerovatno će premašiti troškove naknadne instalacije.

5. Ne postoji univerzalni šablon.Ono što je uspjelo u Kunshanu – pretvaranje flotacionog rezervoara u taložnik sa kosim pločama – možda se ne odnosi na vašu tvornicu. Različita sirova voda, različita geometrija rezervoara, različita ograničenja. Metodologija (procijeniti, uporediti, pilotirati, provjeriti) je univerzalna. Konkretno rješenje nije.

Za postrojenja koja razmatraju sličnu naknadnu ugradnju, pristup kosih ploča (lamela) nudi uvjerljivu vrijednost:dodati efikasnu površinu za taloženje bez dodavanja otiska, poboljšati kvalitet otpadnih voda bez dodavanja energije i prenamijeniti zastarjeli rezervoar bez velikih građevinskih radova.Sa razmakom ploča od 50 do 80 mm za primjenu pitke vode i materijala u rasponu od PP i PVC-a do ABS-a i nehrđajućeg čelika, postoji konfiguracija za gotovo svaku postojeću geometriju rezervoara.