Kunshan Jinghes vattenverk (600 000 m³/d): Hur ett lateralt flöde med lutande plattsättare eftermonterar grumlighet under 1,0 NTU — med noll tillsatt energi

HEM › FALL › UPPLYSNING AV LUTAD PLATSSETTARE - KUNSHAN VATTENVERK

Publicerad: 2025-05-28 • Kategori:Fall• Taggar:Tub Settler · Böjd Tallrik Settler · Sedimentation Retrofit · Dricksvatten · Kunshan

AVSNITT 1

En 600 000 m³/d anläggning med en föråldrad process-och ett grumlighetsproblem

Kunshan Jinghe Water Plant är inte en liten anläggning. Med en designkapacitet på600,000 m³/dbetjänar en stor stad i Jiangsu-provinsen, genomgick den en avancerad reningsuppgradering 2006–2007, och lade till ozon-biologiskt aktivt kol till sitt konventionella reningståg. I åratal drev anläggningen ett flockningsnät → horisontellt flöde sedimentationstank → flotationstank → V-filterprocess av -typ-en konfiguration utformad när råvattenkällan, Kui Lake, led av säsongsbetonade algblomningar som gjorde flytning nödvändig.

Sedan, i november 2011, förändrades allt. Ett vattenavledningsprojekt i Yangtzefloden kom online, vilket gav Kunshan en andra råvattenkälla. Det nya "flod + sjö" dubbla-källsystemet förbättrade råvattenkvaliteten dramatiskt. Algnivåerna rasade. Och flotationstanken-en gång kritisk-blev enansvar för hög-energiförbrukning-. Innan ombyggnaden hade den redan tagits ur bruk.

Men att avveckla flotationstanken skapade en kaskad av problem. Den horisontella sedimentationstanken var bara 76 meter lång (inklusive en 22 meter lång terminaluppsamlingszon), vilket gav den en relativtkort hydraulisk uppehållstid. Utan den polerande effekten av flotation, drev sedimenterat vatten grumlighet upp till1,0–2,0 NTU, och operatörer kunde visuellt se fina flockpartiklar strömma mot filtren. Nedströmsfiltren av V-typ tog träffen-kortare filterkörningar, tätare backspolning, högre energi- och vattenförbrukning.

Anläggningen behövde en ombyggnad. Men med en klar vattentank byggd direkt under sedimenterings- och flotationsbassängerna, och strukturen som redan var över 20 år gammal, kunde de inte bara riva saker och börja om. Varje modifiering måste respektera den befintliga strukturen, undvika att lägga till vikt och -kritiskt- aldrig riskera att skada det klara vattentanktaket.

AVSNITT 2

The Design Brief: Eftermontering inom en 20-årig struktur

Ingenjörsteamet satte tre tydliga begränsningar:

1.Minimera strukturella skador på de befintliga tankarna-dessa byggdes på 1990-talet och början av 2000-talet.

2.Pilot på Fas II (50 000 m³/d)-ett enstaka behandlingståg-innan man överväger en fullständig-anläggningsutbyggnad.

3.Mål: grumlighet av sedimentationstankens utflödestabilt under 1,0 NTU, med kontrollerad investeringskostnad.

Kärnstrategin var elegant enkel:återanvända det befintliga flotationstankutrymmet som en sekundär sedimentationszon, som kompenserar för den horisontella flödestankens otillräckliga längd. Men två kritiska designbeslut skulle avgöra om eftermonteringen lyckades eller misslyckades.

AVSNITT 3

Två fatta-eller-avbrottsbeslut: insamlingstråg och nybyggartyp

Beslut 1Behålla eller ta bort insamlingstrågen?

Sedimenteringstanken med horisontellt flöde hade fem uppsamlingstråg i änden-vardera 22 meter lång, armerad betong med justerbara fördämningsplattor av rostfritt stål. Att behålla dem skulle spara rivningsarbete. Men det uppåtgående flödesmönstret när vatten kom in i trågen skulle lyfta fina flockpartiklar som knappt hade lagt sig, vilket undergrävde hela sedimenteringsprocessen.

Beslut: Ta bort trågen.Vinsten på 22 meter i effektiv sedimentationslängd uppvägde vida den extra rivningskostnaden. Vatten skulle nu strömma genom distributionshålen i skiljeväggen med en kontrollerad hastighet på mindre än eller lika med 0,1 m/s, och övergå mjukt till den sekundära sedimentationszonen.

Beslut 2Tube Settlers eller laterala flödeslutande plattor?

Detta var det avgörande tekniska valet. Både rörsedlare och lutande plåtsedlare använder principen för grunt-djupsedimentering-och lägger till flera parallella sedimenteringsytor för att dramatiskt öka den effektiva sedimenteringsarean inom samma tankvolym. Men flödesriktningen gör hela skillnaden.

Uppåtriktade tuber har fyra avtalsbrytande-nackdelar i det här scenariot:

▷Flocken som nådde den sekundära zonen var redan fin och lätt-svår att sätta sig även i horisontellt flöde. I uppåtgående flöde (motströmssedimentation) skulle vatten som stiger mot fallande partiklar föra dem uppåt, vilket gör separationen oförutsägbar.

▷Den ursprungliga flotationstanken var endast 3,3 m hög, med ett effektivt djup under 3,0 m efter fribord. Röravskiljare behöver minst 4,5 m för korrekt nedre fördelning och övre klarvattenzoner. Otillräcklig höjd betyder dålig fördelning-den främsta mördaren av nybyggares prestanda.

▷Den 400 m² stora tankytan gjorde en jämn fördelning och uppsamling över ett stort tubsedimenteringsfält extremt svårt, särskilt under höjdbegränsningar.

▷All o{0}}enhet skapar lokala höghydrauliska belastningszoner där fina flockar flyr ut-och motverkar syftet med sekundär sedimentering helt.

Sidoflödeslutande plattor löste alla fyra problemen:

✓Vatten rinner horisontellt, partiklar sätter sig nedåt-kors-flödet med minimal störning. Mycket gynnsammare för fina flockar.

✓Horisontell fördelning längs tanklängden på 18,6 m ger gott om utrymme för jämnt flöde-ingen höjdstraff.

✓Endast 3–3,5 m tankdjup krävs-perfekt för den befintliga 3,3 m flotationstanken.

Beslut: lutande sidoflödesplattor.Detta var inte en nära anslutning-de fysiska begränsningarna för den befintliga tanken gjorde att rörbosättare inte-livskraftiga och lutade plattor till den naturliga lösningen.

Det här är en lektion värd att komma ihåg:i eftermonteringsprojekt är den "bästa" tekniken på papper irrelevant. Det enda som spelar roll är vad som fungerar inom din befintliga strukturs begränsningar.

AVSNITT 4

Den slutliga designen: varje nummer som betydde något

Efter schemajämförelsen kom eftermonteringsdesignen för behandlingståget på 50 000 m³/d Fas II samman. Här är tekniska detaljer-som du faktiskt kan använda om du planerar något liknande.

4.1Modifiering av horisontellt flöde sedimentationstank

4.2Lateral Flow Inclined Plate Sedimentation Zone

AVSNITT 5

Konstruktion: Arbeta runt en 20-år gammal klarvattentank

Byggnationen startade i december 2023 och systemet togs i drift i mitten av-januari 2024 – bara sex veckor för en eftermontering på ett tåg för levande behandling. Tre utmaningar stack ut:

Utmaning 1Borrning genom strukturella väggar

Både sedimentationstankens utloppsvägg och flotationstankens inloppsvägg behövde fördelningshål. Men dessa väggar fungerade också somfundament för takstödstolparna. Borra för många hål eller gör dem för stora, och du äventyrar den strukturella integriteten. Gör dem för små så får du jetting istället för jämn fördelning.

Efter att ha konsulterat byggnadsingenjörer blev lösningen16 cirkulära hål på 600 mm diameter i varje vägg-tillräckligt få för att bibehålla styrka, tillräckligt stor för att uppnå målet 0,1 m/s distributionshastighet utan flockskjuvning. Ibland är det bästa tekniska beslutet att veta när man inte ska optimera ytterligare.

Utmaning 2Bryt inte taket (det är också golvet)

Flotationstankens bottenplattaärklarvattentankens tak. Alla skador skulle innebära läckage till det behandlade vattenlagret under-ett katastrofalt felläge för en dricksvattenanläggning. Varje rivnings- och byggaktivitet måste planeras kring denna begränsning. Inga undantag.

Utmaning 3Viktneutralitet

Du kan inte lägga till last på ett tak som inte är designat för det. Eftermonteringen måste vara viktneutral-: varje kilogram ny utrustning som installerades måste kompenseras av kilogram borttagna. Ingenjörsteamet redogjorde noggrant för detta:

✓Borttagna: flytutrustning, skummare, rörledningar, tegelväggar

✓Lade till:ABS lutande plattenheter(densitet nära vatten-nära-neutral flytkraft när den är nedsänkt)

✓Lade till:Lättbetongslamsluttningar(densitet anpassad till vatten, undvika dödlast)

Vikt-balansmetoden är en viktig läxa för alla anläggningar som överväger en eftermontering av tank-top:materialval handlar inte bara om kemisk resistens och kostnads-densitet spelar roll när du arbetar ovanpå en annan struktur.

AVSNITT 6

Resultat: Grumlighet under 1,0 NTU-utan att lägga till en enda watt

Ombyggnaden togs i drift i januari 2024. Fem månaders driftsdata (februari–juni 2024) bekräftade att designen uppfyllde sina mål:

Här är den del som är viktigast för anläggningschefer:Hela denna förbättring uppnåddes utan att någon form av energiförbrukning tillfördes.Den lutande plattsedimentationszonen fungerar helt av gravitationen. Jämför det med flotationstanken som den ersatte-luftkompressorer i drift, recirkulationspumpar och skimmerdrivningar 24/7. Eftermonteringen förbättrade inte bara vattenkvaliteten; det eliminerade en stor OpEx-rad.

En operativ fråga dök uppdet är värt att notera för alla som planerar en liknande eftermontering. Före modifieringen skulle enstaka kemiskt skum eller flytande avskum i slutet av sedimenteringstanken helt enkelt falla ner i uppsamlingstrågen och rinna till filtren. Efter eftermonteringen sitter de nya distributionshålen under vattenytan-ytor kan inte komma ut och ackumuleras vid tankens ände. Det påverkar inte avloppskvaliteten, men det är fult. Anläggningen hanterar det för närvarande med manuell borttagning och kan komma att lägga till ytavskumningsutrustning senare. Liten detalj, men den sorten som gör operatörernas liv enklare eller svårare.

Figur 1 Layout för eftermontering: Sedimentationstank med horisontellt flöde + lutande plattsedimentationszon för lateralt flöde (Fas II, 50 000 m³/d tåg)

Figur 2 Lutande plattenheter inuti den återanvända flyttanken - 2 enheter, ABS-material, 80 mm plattavstånd

AVSNITT 7

Vad detta projekt lär oss om sedimentationsretrofiter

Det här projektet är inte ett-engångsprojekt. Fabriker över hela världen står inför samma situation: en gammal processenhet som en gång tjänade ett syfte, nu förbrukar energi och levererar marginellt värde, som sitter på värdefulla tankfastigheter som skulle kunna göra mer. Kunshan retrofit erbjuder fem överförbara lektioner:

1. Sidoflöde slår uppåtflöde för fin flock.När dina partiklar redan är små och lätta, bekämpa inte gravitationen-använd tvärflödesseparation- där vatten rör sig horisontellt och partiklar lägger sig vertikalt med minimal störning.

2. Enhetlighet i distributionen gör eller bryter nybyggarens prestanda.Oavsett om du väljer rör eller plattor, om din inloppsfördelning är ojämn, får du lokaliserade höghastighetszoner där partiklar flyr ut. Kunshan-teamet var besatt av dessa-16 noggrant dimensionerade hål, inloppsstabiliseringszoner, utloppsstabilisering – och det gav resultat.

3. Materialdensitet spelar roll vid eftermontering av tank-top.ABS-plattor med nästan-vattendensitet och lättbetongslamsluttningar höll eftermonteringsvikten-neutral. Det här är inte bara en teknisk fotnot-det är skillnaden mellan ett genomförbart projekt och ett som din byggnadsingenjör kommer att förkasta.

4. Att ta bort energiförbrukningen är lika värdefullt som att förbättra avloppsvattnet.Flotationstankens kompressorer och pumpar var en konstant OpEx-dränering. Den lutande tallriken går på gravitationen. Under en återstående anläggningslivslängd på 20 år överstiger sannolikt energibesparingen enbart eftermonteringskostnaden.

5. Det finns ingen universell mall.Det som fungerade i Kunshan-att konvertera en flotationstank till en lutande plåtavsättning- kanske inte gäller för din anläggning. Olika råvatten, olika tankgeometri, olika begränsningar. Metodiken (utvärdera, jämför, pilot, verifiera) är universell. Den specifika lösningen är det inte.

För anläggningar som överväger en liknande eftermontering erbjuder metoden med lutande plattor (lameller) ett övertygande värdeförslag:lägga till ett effektivt avsättningsområde utan att lägga till fotavtryck, förbättra avloppskvaliteten utan att tillföra energi, och återanvända föråldrad tankage utan större anläggningsarbeten.Med plattavstånd typiskt 50–80 mm för dricksvattenapplikationer och material från PP och PVC till ABS och rostfritt stål, finns det en konfiguration för praktiskt taget alla befintliga tankgeometrier.