تقليل تفريغ أنبوب الترسيب: كيف يقوم أنبوب الجاذبية DN200 بقطع نفايات التنظيف بمقدار 406 متر مكعب والقضاء على تجاوز الخزان

كل شهرين، تقوم محطة معالجة المياه للمرحلة الثالثة في CNOOC Fudao بإغلاق أنبوب تسوية للتنظيف. تستغرق العملية 4 ساعات. يصرف1,500 m³من خليط الماء والحمأة في خزان جمع الحمأة. لم يتم تصميم الخزان أبدًا لهذا النوع من الطفرة. بحلول الوقت الذي تنتهي فيه دورة التنظيف، يكون مستوى الخزان مرتفعًا بشكل خطير، ولا يستطيع المستوطن عبر الإنترنت تصريف الحمأة بشكل طبيعي، ويقوم نظام معالجة الحمأة بحرق المواد الكيميائية والكهرباء فقط لمواكبة ذلك. ولم يكن الإصلاح عبارة عن خزان أكبر أو مضخة أكبر، بل كان عبارة عن أنبوب، وفارق ارتفاع يبلغ 4.3 متر، والجاذبية.

1. المشكلة: أزمة القدرات كل شهرين

تقوم محطة معالجة المياه في المرحلة الثالثة بتشغيل قطارين مستقلين للمعالجة، يستخدم كل منهما أنبوبًا مضادًا للترسيب. يعالج نظام معالجة الحمأة المشترك تصريف الحمأة من المراحل الثلاث للمحطة. تم بناء النظام حول خزانين لتجميع الحمأة، كل منهما ذو حجم فعال يبلغ1,500 m³، ليبلغ المجموع الكلي3,000 m³.

يفترض التصميم الأصلي تدفقًا يوميًا يمكن التحكم فيه: 1,200 متر مكعب/يوم من تصريف الحمأة العادية من ثلاثة مستوطنين أنبوبيين، بالإضافة إلى 300 متر مكعب/يوم من الترشيح من مكبس الترشيح. ولكن خلال حدث التنظيف، يبدو الواقع مختلفًا تمامًا. كما يبين الجدول 1، يرتفع إجمالي التدفق إلى خزان جمع الحمأة إلى3,329.3 m³/d- تجاوز القدرة التصميمية الفعالة3,029.3 م3/د × 300 م3/د.

تتسلسل العواقب بسرعة: يرتفع مستوى السائل في خزان التجميع إلى ما يقرب من الفائض، ويفقد مستوطن الأنبوب المتصل قدرته الطبيعية على تفريغ الحمأة لأنه لا توجد سعة خزان فارغة لاستقبالها، ويجب أن يعمل نظام معالجة الحمأة - المصمم للتشغيل في حالة مستقرة - لساعات طويلة. المزيد من المواد الكيميائية. المزيد من الكهرباء. المزيد من العمالة. كل ذلك بسبب إرسال المياه الصافية التي لا تحتاج إلى معالجة إلى نظام الحمأة.

2. فهم مناطق ترسيب الأنابيب - وأين تقع المياه الصافية

تم بناء وحدة تسوية الأنبوب على مبدأ الخزان الضحل: من خلال تكديس وحدات الأنابيب المائلة في منطقة الترسيب، فإنها تضاعف منطقة الترسيب الفعالة، وتقلل من نصف القطر الهيدروليكي، وتعزز التدفق الصفحي - وكل ذلك يعمل على تحسين فصل المواد الصلبة بشكل كبير في مساحة مدمجة.

من الناحية الوظيفية، ينقسم الخزان إلى أربع مناطق رأسية. لكل قطار معالجة من المرحلة الثالثة (الأبعاد الداخلية: عرض 8.8 م × طول 22.0 م × عمق فعال 7.9 م)، تكون ارتفاعات المنطقة وأحجامها كما يلي:

إليكم الملاحظة الحاسمة: منطقة المياه الصافية صامدة406.56 متر مكعب - أكثر من 26% من إجمالي حجم الخزان- وأن المياه معالجة بالفعل. تعكرته أقل من 10 ملغم / لتر. العكارة التصميمية للمياه الخام للمصنع هي 30 ملجم / لتر. ومع ذلك، أثناء إجراء التفريغ والتنظيف، تم خلط هذا الحجم الكامل من المياه النظيفة مع الحمأة وإرساله إلى خزان التجميع لإعادة معالجته. لقد كانت المياه النظيفة تدفع ثمن المياه القذرة.

3. إجراء التنظيف القياسي - ولماذا يؤدي إلى زيادة التحميل على النظام

يقوم مستوطنو الأنبوب بتجميع الحمأة داخل وحدات الأنبوب وفوقها أثناء التشغيل. إذا ترك هذا التراكم دون رادع، فإنه يعيق التدفق عبر الأنابيب، ويقلل من جودة المياه المستقرة، ويمكن أن يسبب ضغطًا مفرطًا يؤدي إلى انهيار وحدة الأنبوب. التفريغ والتنظيف الدوري غير قابل للتفاوض.

يتبع الإجراء القياسي أربع خطوات: فتح صمامات الصرف السفلية، وخفض مستوى الماء أسفل منطقة الأنبوب، ثم استخدم ماء مكافحة الحرائق المضغوط لغسل وحدات الأنبوب من الأعلى حتى يتم إزاحة الحمأة المتراكمة. توقف عن الشطف، وأبقِ صمامات الصرف مفتوحة بالكامل لتصريف المياه والحمأة من مناطق التوزيع والتراكم، وأغلق الصمامات.

المشكلة هي أنيتم تصريف كل منطقة في خزان جمع الحمأة. منطقة المياه الصافية - 406 م³ من المياه المعالجة - تمتزج مع المياه المحملة بالحمأة من الأنابيب ومناطق التراكم. كل ذلك يتجه إلى خزان التجميع. يتم فصل معظمها في النهاية وإعادتها إلى خزان المياه الخام على أي حال - ولكن فقط بعد المرور عبر المُثخن، وضغط الترشيح، ومجموعتين من مضخات الرفع. تأخذ المياه الصافية طريقًا طويلًا ومكلفًا عبر نظام معالجة الحمأة دون سبب.

4. التحقق من الجدوى: ثلاثة أسباب لنجاح تحويل الجاذبية

إن مفهوم التعديل التحديثي واضح ومباشر: فبدلاً من إرسال منطقة المياه الصافية البالغة 406 مترًا مكعبًا إلى نظام الحمأة، قم بتحويلها مباشرة مرة أخرى إلى خزان المياه الخام. ويجب توافر ثلاثة شروط لكي ينجح هذا:

الحالة 1 - توافق جودة المياه.تعكر منطقة المياه الصافية أقل من 10 ملغم / لتر. العكارة التصميمية للمياه الخام للمصنع أقل من 30 ملجم / لتر. الماء الصافي هوفي الواقع أنظف من مياه النهر التي تدخل النبات. إعادة تدويرها كمياه خام أمر مقبول تماما.

الحالة 2 - رأس الجاذبية.الارتفاع السفلي لمنطقة المياه الصافية هو+5.8 m. الحد الأقصى لمستوى المياه التصميمي لخزان المياه الخام هو+1.5 m. هذا هوفارق الارتفاع 4.3 متر. لا حاجة للمضخة. الجاذبية تقوم بهذا العمل.

الشرط 3 - تجنب التكلفة.وبموجب الترتيب الحالي، يتم ضخ المياه الصافية مرتين (مضخة خزان التجميع + مضخة خزان العودة)، ويتم جرعاتها بـ PAM، ويتم تسويتها في خزان التدفق الشعاعي - كل ذلك قبل العودة إلى خزان المياه الخام. يتجاوز أنبوب الجاذبية كل خطوة من هذه الخطوات. ينخفض ​​وقت تشغيل الكهرباء والمواد الكيميائية والمعدات.

5. مخطط الأنابيب: DN200، حوضان، أنبوب واحد لكل منهما

يتكون مستوطن الأنبوب من حوض شرقي وحوض غربي يتقاسمان جدار تقسيم مشترك. تم تصميم خط تحويل الجاذبية المنفصل لكل منها.

بعد حساب مقاومة تدفق الجاذبية بناءً على طول خط الأنابيب والتجهيزات والمواد وفرق الارتفاع ومعدل التدفق المطلوب،أنابيب الصلب الكربوني DN200 ممتم اختياره لكلا الحوضين. قطر الأنبوب أمر بالغ الأهمية: صغير جدًا، وتدفق التحويل بطيء جدًا بحيث لا يكون عمليًا؛ كبيرة جدًا، كما أن فتح جدار الخزان يخلق مخاطر هيكلية غير ضرورية.

موقف المدخول هو نفس القدر من الأهمية. إذا كان قريبًا جدًا من منطقة الأنبوب، فقد تؤدي سرعة السحب إلى سحب الحمأة من الأنابيب. التصميم يضع المدخولعموديا 0.2 متر فوق قاع منطقة المياه الصافية(0.2 متر فوق الجزء العلوي من منطقة ترسيب الأنبوب) - قريب بدرجة كافية لتصريف المياه بشكل فعال، وبعيد بما يكفي لتجنب إزعاج الأنابيب.

ويمتد كل خط أنابيب من نقطة الدخول الخاصة به عبر جدار المستوطنة إلى قناة حاجز سحب المياه الخام في محطة المرحلة الثالثة. تدعم الأنابيب تأمين التوجيه، وصمام التحكم في التدفق بالإضافة إلى صمام البوابةيتم تثبيتها بالقرب من قناة شريط الشاشة. يوفر صمام البوابة إغلاقًا إيجابيًا أثناء التشغيل العادي، مما يمنع التدفق العكسي غير المقصود. ينظم صمام التحكم في التدفق معدل التحويل لتجنب سحب الحمأة من الأنابيب أو إغراق خزان المياه الخام.

6. النتائج المقاسة

بعد التعديل التحديثي، تحكي الأرقام قصة واضحة. أثناء أحداث التنظيف، انخفض تصريف مياه الحمأة من أنبوب تسوية الأنبوب1,529.3 م³/ي إلى 1,122.8 م³/ي. انخفض إجمالي التدفق إلى خزان جمع الحمأة من3,329.3 م³/ي إلى 2,922.8 م³/ي- الآن أقل بشكل مريح من الحد التصميمي البالغ 3029.3 مترًا مكعبًا في اليوم.

تم القضاء على خطر الفائض. استعاد مستوطن الأنبوب عبر الإنترنت القدرة الطبيعية على تفريغ الحمأة. ولم يعد نظام معالجة الحمأة مضطرًا إلى معالجة 406 مترًا مكعبًا من المياه النظيفة بالفعل في كل دورة تنظيف.

والاقتصاد، على الرغم من تواضعه، جدير بالملاحظة. يتم تنظيف أنبوب الترسيب ست مرات سنويًا، حيث تعيد كل دورة 406.5 مترًا مكعبًا من المياه الصافية مباشرةً إلى خزان المياه الخام - وهو إجمالي سنوي قدره 406.5 مترًا مكعبًا2,439 m³من تحميل مياه الصرف الصحي تجنبها. استنادًا إلى استهلاك نظام معالجة الحمأة من مسحوق PAM (~ 10 جم/م3 بمعدل 25 يوان صيني/كجم) والكهرباء التي يتم سحبها بواسطة مضخة رفع خزان التجميع (15 كيلووات، 50 مترًا مكعبًا/ساعة) ومضخة خزان العودة (22 كيلووات، 150 مترًا مكعبًا/ساعة) بمعدل صناعي قدره 0.9 يوان صيني/كيلووات ساعة:

تعد الوفورات المباشرة التي تبلغ 1,591 يوان صيني سنويًا ثانوية بالنسبة للفائدة التشغيلية: خزان تجميع الحمأة الذي لم يعد معرضًا لخطر الفائض، ونظام معالجة الحمأة الذي يعمل ضمن غلاف التصميم الخاص به، وإجراءات التنظيف التي لم تعد تعطل بقية المصنع.

الوجبات السريعة الرئيسية

1.إذا كانت منطقة المياه الصافية في مستوطن الأنابيب تحتوي على مياه معالجة، فلا ينبغي توجيهها عبر نظام معالجة الحمأة. العودة المباشرة إلى خزان المياه الخام تقضي على المعالجة المزدوجة.

2.يعد فرق الارتفاع البالغ 4.3 مترًا أكثر من كافٍ لتدفق الجاذبية. قبل إضافة المضخات، تحقق مما إذا كانت ارتفاعات الخزان توفر لك بالفعل ما تحتاجه.

3.موقف المدخول مهم. إن وضع فتحة السحب على ارتفاع 0.2 متر فوق قمة منطقة الأنبوب يمنع تدفق التحويل من سحب الحمأة من الأنابيب - قريب بدرجة كافية لتصريف المياه، وبعيدًا بدرجة كافية لتجنب الإزعاج.

4.يتطلب تحديد حجم الأنبوب حسابًا لمقاومة تدفق الجاذبية - وليس قاعدة عامة. كان DN200 مناسبًا لهذا المصنع؛ يعتمد قطر أنبوب مصنعك على فرق الارتفاع المحدد وطول الأنبوب ومعدل التدفق المطلوب.

5.إن صمام البوابة للإغلاق الإيجابي بالإضافة إلى صمام التحكم في التدفق لتنظيم المعدل هو الحد الأدنى لتكوين الصمام. وبدون كليهما، فإنك تخاطر إما بالتدفق العكسي أثناء التشغيل العادي أو تأثيرات الشفط أثناء التحويل.