การออกแบบการกระจายน้ำและการปล่อยตะกอนของเครื่องบำบัดน้ำเสียแบบท่อ: คู่มือทางวิศวกรรมเชิงปฏิบัติสำหรับถังตกตะกอน

หากคุณกำลังออกแบบถังตกตะกอนแบบท่อใหม่หรือแก้ไขปัญหาถังตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพต่ำกว่าเกณฑ์ ปัจจัยสองประการจะกำหนดผลลัพธ์ของคุณมากกว่าปัจจัยอื่นๆ:การกระจายน้ำที่ทางเข้าและตะกอนที่ปล่อยออกมาจากด้านล่าง. หากทำผิดอย่างใดอย่างหนึ่งและผลที่ตามมาก็คือการลัดวงจร - - การตกตะกอนที่ไม่สม่ำเสมอ การสะสมของตะกอน และคุณภาพน้ำทิ้งที่ไม่เป็นไปตามมาตรฐานการปล่อยทิ้ง ไม่ว่า-สื่อในหลอดของคุณจะคุณภาพสูงแค่ไหนก็ตาม คู่มือนี้จะอธิบายหลักการออกแบบที่สำคัญและวิธีการคำนวณสำหรับทั้งสองระบบ โดยใช้ตัวอย่างทางวิศวกรรมจริงเพื่อนำตัวเลขไปใช้จริง

เหตุใดผู้ตั้งถิ่นฐาน Tube จึงมอบประสิทธิภาพที่ยอดเยี่ยม

ผู้ตั้งถิ่นฐานในท่อนำเสนอหนึ่งในวิธีที่คุ้มค่าที่สุด-ในการเพิ่มความสามารถในการบำบัดของแอ่งตกตะกอนที่มีอยู่ หลักการสำคัญนั้นเรียบง่ายอย่างหรูหรา: พื้นที่การตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพนั้นไม่ขึ้นอยู่กับพื้นที่พื้นถัง - โดยขึ้นอยู่กับพื้นที่ฉายภาพแนวนอนทั้งหมดของโมดูลท่อเอียง. ซึ่งหมายความว่าคุณสามารถเพิ่มความสามารถในการตกตะกอนได้อย่างมากโดยไม่ต้องขยายพื้นที่ถังของคุณ

เมื่อติดตั้งท่อที่มุม 60 องศา ปริมาตรท่อทุกลูกบาศก์เมตรจะให้ค่าประมาณ11 ถึง 15 ตร.มของพื้นที่การทรุดตัวที่มีประสิทธิภาพ นี่แปลได้ถึง8 ถึง 10 เท่าของพื้นที่พื้นของถัง ระยะห่างในการตกตะกอนภายในแต่ละช่องของท่อคือเพียงไม่กี่เซนติเมตร - เมื่อเทียบกับหลายเมตรในบ่อพักน้ำธรรมดา - ซึ่งหมายความว่าอนุภาคจะเข้าถึงพื้นผิวที่รวบรวมได้เร็วกว่ามาก

สิ่งสำคัญไม่แพ้กันคือระบบไฮดรอลิกภายในท่อ สภาวะการไหลแบบราบเรียบ โดยตัวเลขของ Reynolds โดยทั่วไปจะอยู่ที่ต่ำกว่า 500 ช่วยให้อัตราการโหลดไฮดรอลิกต่อหน่วยของพื้นที่การตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพเป็นสูงกว่าการตกตะกอนแบบธรรมดาอย่างเห็นได้ชัด. แต่ข้อได้เปรียบทางทฤษฎีนี้จะแปลเป็นประสิทธิภาพที่แท้จริง-ก็ต่อเมื่อระบบไฮดรอลิกได้รับการออกแบบอย่างเหมาะสม - โดยเฉพาะ เมื่อมีการกระจายการไหลอย่างเท่าเทียมกันทั่วทั้งหน้าตัดไม้ตายของท่อ- และกากตะกอนจะถูกกำจัดออกอย่างสมบูรณ์และตรงเวลา

การออกแบบการจ่ายน้ำ - การทำให้น้ำไหลถูกต้อง

วัตถุประสงค์การออกแบบทางเข้า

ระบบทางเข้าสำหรับถังไม้ตายแบบท่อทำหน้าที่สำคัญสองประการที่กำหนดประสิทธิภาพโดยรวมโดยตรง ก่อนอื่นก็ต้องกระจายพลังงานจลน์ของกระแสที่ไหลเข้ามา - หากความปั่นป่วนแทรกซึมเข้าไปในเขตการตกตะกอน มันจะรบกวนตะกอนที่ตกตะกอน - แขวนลอยอนุภาคอีกครั้ง และบ่อนทำลายทุกสิ่งที่ท่อได้รับการออกแบบมาให้บรรลุผล ประการที่สอง ต้องกระจายการไหลให้เท่ากันที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ทั่วทั้งพื้นที่หน้าตัดทั้งหมด-ของโมดูลท่อ การกระจายที่ไม่สม่ำเสมอจะสร้างโซนความเร็วสูง-เฉพาะที่ซึ่งนำพาของแข็งผ่านท่อก่อนที่จะตกลงตัว

การกำหนดค่าทางเข้าทั่วไปที่ใช้ในทางปฏิบัติ ได้แก่ :ผนังกั้นพรุนมีช่องว่างที่เว้นระยะสม่ำเสมอ (ตัวเลือกที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเชื่อถือได้สำหรับถังสี่เหลี่ยม) ท่อทางเข้าที่จมอยู่ใต้น้ำพร้อมพอร์ตกระจายหลายช่อง -ช่องทางกระจายทางเข้าด้านล่างพร้อมพอร์ตหันหน้าขึ้น- และช่องทางเข้าที่มีฝายรอยบากรูปตัว V- ตัวเลือกขึ้นอยู่กับรูปทรงของถัง อัตราการไหล และข้อจำกัดของพื้นที่ แต่ผนังกั้นแบบมีรูพรุนเป็นจุดเริ่มต้นเริ่มต้นสำหรับการออกแบบของเทศบาลส่วนใหญ่

พารามิเตอร์การออกแบบที่สำคัญ

ตัวชี้วัดไฮดรอลิกที่สำคัญที่สุดเพียงตัวเดียวสำหรับทางเข้าไม้ตายท่อคือความเร็วเข้าใกล้- ความเร็วการไหลขึ้นเมื่อน้ำเข้าสู่ด้านล่างของโมดูลท่อ สำหรับการใช้งานในเขตเทศบาลส่วนใหญ่ในการบำบัดน้ำผิวดินหรือน้ำทิ้งทุติยภูมิ ให้ใช้ความเร็วเข้าใกล้5 ถึง 15 มม./วินาทีมอบประสิทธิภาพสูงสุด ความเร็วที่ต่ำกว่า 5 มม./วินาที มีความเสี่ยงที่จะปล่อยให้ตะกอนจับตัวอยู่ภายในเขตการกระจายตัว ทำให้เกิดโซนตายซึ่งจะลดปริมาตรที่มีประสิทธิภาพ ความเร็วที่สูงกว่า 20 มม./วินาที มีความเสี่ยงที่จะรบกวนตะกอนที่ปกคลุมและพาอนุภาคตะกอนเข้าไปในช่องท่อก่อนที่จะตกลงไป

การออกแบบแผ่นกั้นเพื่อการกระจายพลังงาน

วางผนังกั้นเพียงชั้นเดียว0.8 ถึง 1.5 มจากผนังทางเข้า โดยมีรูกระจายสม่ำเสมอ (โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลาง 50 ถึง 100 มมที่ระยะห่าง 200 ถึง 400 มม) ให้การกระจายพลังงานทางเข้าที่มีประสิทธิภาพสำหรับถังทรงสี่เหลี่ยมส่วนใหญ่ ความเร็วของรูที่ออกแบบควรกำหนดเป้าหมาย0.15 ถึง 0.25 ม./วินาทีที่การไหลเฉลี่ยรายวัน - เร็วพอที่จะป้องกันการตกตะกอนภายในหลุม ช้าพอที่จะหลีกเลี่ยงการพุ่งออกมา พื้นที่เปิดรวมของหลุมทั้งหมดรวมกันควรเป็น15 ถึง 25%ของบริเวณผนังกั้น รายละเอียดสำคัญที่มักถูกมองข้าม: จัดให้มีระยะห่าง 200 ถึง 300 มมที่ด้านล่างของแผ่นกั้นเพื่อให้ตะกอนผ่านไปได้ หากไม่มีช่องว่างนี้ ตะกอนจะสะสมอยู่ด้านหลังแผ่นกั้น ส่งผลให้ปริมาตรที่ออกฤทธิ์ลดลง และทำให้เกิดสภาวะไร้ออกซิเจนในที่สุด

ข้อกำหนดด้านความสม่ำเสมอในการจัดจำหน่าย

ระบบทางเข้าที่ออกแบบอย่างดี-ควรมีการกระจายการไหลที่สม่ำเสมอเป็นอย่างน้อย85 ถึง 90%ซึ่งหมายความว่าอัตราการไหลต่อหน่วยพื้นที่จะแตกต่างกันไปน้อยกว่า 10 ถึง 15% จากค่าเฉลี่ยทั่วทั้งส่วนตัดขวางของถัง- สาเหตุที่พบบ่อยที่สุดของการกระจายที่ไม่ดี ได้แก่: ทางเข้าถูกวางไว้ใกล้กับโมดูลท่อมากเกินไป (ระยะห่างน้อยกว่า 0.5 ม.) พื้นที่เปิดโล่งของแผ่นกั้นไม่เพียงพอ (ต่ำกว่า 10% ของพื้นที่ผนัง) และรูปทรงถังที่ไม่สมมาตรซึ่งไม่ได้คำนึงถึงขนาดพอร์ตแต่ละพอร์ต ถังสี่เหลี่ยมที่มีทางเข้าด้านเดียวมีความเสี่ยงเป็นพิเศษต่อช่อง - หลังซึ่งพอร์ตที่อยู่ใกล้กับทางเข้าที่สุดจะได้รับการไหลมากกว่าอย่างไม่เป็นสัดส่วน เว้นแต่จะมีขนาดแยกกัน

การออกแบบการปล่อยตะกอน - อย่าปล่อยให้ของแข็งสะสม

เหตุใดการปล่อยตะกอนจึงมีความสำคัญ

การกำจัดตะกอนอย่างมีประสิทธิผลจากถังไม้ตายแบบท่อมีความสำคัญพอๆ กับการกระจายทางเข้าที่เหมาะสม - และเป็นเรื่องที่มักมองข้ามทั้งสองอย่างนี้มากกว่า เมื่อตะกอนสะสมโดยไม่ได้ตรวจสอบ จะทำให้เกิดปัญหามากมาย: ปริมาตรการตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพลดลง โซนไร้อากาศพัฒนาและสร้างก๊าซที่อาจทำให้เกิดการลอยตะกอน(การยกของแข็งที่ตกตะกอนกลับเข้าไปในระบบกันสะเทือน) และหากแผ่นตะกอนลอยสูงเพียงพอ ก็สามารถอุดตันช่องเปิดด้านล่างของโมดูลท่อได้ เมื่อเกิดเหตุการณ์เช่นนี้ สิ่งเดียวที่แก้ไขได้คือการระบายถังและการทำความสะอาดด้วยตนเอง - ซึ่งเป็นกระบวนการที่มีค่าใช้จ่ายสูงและก่อกวน ระบบรวบรวมและระบายตะกอน-ที่ออกแบบมาอย่างดีควรกำจัดของแข็งที่ตกตะกอนออกอย่างต่อเนื่องหรือบ่อยครั้งในช่วงเวลาสั้นๆ

เรขาคณิตถังตะกอน

ถังไม้ตายแบบท่อส่วนใหญ่ใช้รูปแบบการเก็บตะกอนแบบใดแบบหนึ่งจากสองรูปแบบ การใช้งานครั้งแรกกรวยทรงกรวยหรือเสี้ยมหลายอันโดยทั่วไปมีความลึก 1.0 ถึง 1.5 ม. โดยมีความลาดเอียงด้านข้างอย่างน้อย 60 องศา - มุมนี้เป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้แน่ใจว่าตะกอนจะเลื่อนไปที่ด้านล่างของถังได้อย่างน่าเชื่อถือ แทนที่จะเกาะติดกับผนัง การกำหนดค่าที่สองใช้ไฟล์ก้นแบนหรือลาดเอียงเล็กน้อยด้วยเครื่องขูดตะกอนแบบกลไกและรางน้ำสะสมส่วนกลาง สำหรับถังด้านล่างของฮอปเปอร์- กากตะกอนในแนวนอนจะต้องเคลื่อนที่ไปตามพื้นเพื่อไปถึงถังพักซึ่งควรย่อให้เหลือน้อยที่สุด - ควรจะน้อยกว่า3 ถึง 4 เมตร. ระยะการเคลื่อนที่ที่ยาวขึ้นช่วยให้ของแข็งอัดตัวและยึดติดกับพื้นได้ ซึ่งขัดต่อจุดประสงค์ของการออกแบบฮอปเปอร์

ตัวเลือกการกำหนดค่าขึ้นอยู่กับรูปร่างของถัง: โดยทั่วไปแล้ว ถังทรงกลมจะใช้เครื่องขูดแบบหมุนพร้อมระบบรวบรวมตะกอนบริเวณรอบข้าง ถังทรงสี่เหลี่ยมจะใช้ถังพักหลายอันโดยเว้นระยะห่างตามความยาว หรือใช้เครื่องขูดสะพานแบบเคลื่อนที่ การใช้ถังหลาย-นั้นพบได้ทั่วไปในถังทรงสี่เหลี่ยมขนาดเล็ก เนื่องจากไม่มีชิ้นส่วนที่เคลื่อนไหวและต้องการการบำรุงรักษาน้อยกว่า

วาล์วปล่อยตะกอนและท่อ

ท่อระบายกากตะกอนควรมีเส้นผ่านศูนย์กลางขั้นต่ำ150 มมเพื่อต้านทานการอุดตัน ความลาดชันของท่อควรมีอย่างน้อย2% ไปยังจุดจำหน่าย. ประเภทของวาล์วมีความสำคัญอย่างยิ่ง: โปรดใช้เสมอวาล์วเจาะเต็ม-เช่น เกท ปลั๊ก หรือวาล์วหนีบ ห้ามใช้วาล์วโลกหรือผีเสื้อในบริการตะกอน - เพราะจะสร้างข้อจำกัดการไหลภายในที่จะดักจับของแข็งและอุดตันได้ง่าย แนะนำให้ใช้วาล์วอัตโนมัติ (นิวแมติกหรือไฟฟ้า) พร้อมตัวจับเวลา-การคายประจุเป็นระยะๆ ที่มีการควบคุมมากกว่าวาล์วแบบแมนนวล การถอนตะกอนด้วยตนเองขึ้นอยู่กับความขยันของผู้ปฏิบัติงาน ซึ่งแตกต่างกันไปในแต่ละกะ และการระบายที่ไม่สอดคล้องกันเป็นหนึ่งในสาเหตุหลักของปัญหาการสะสมของตะกอน

แนวทางปฏิบัติเพื่อผลลัพธ์ที่สม่ำเสมอ

การปล่อยตะกอนขึ้นอยู่กับตารางเวลาจับเวลาปกติแทนที่จะใช้วิจารณญาณด้วยตนเองจะให้ผลลัพธ์ที่ดีที่สุดอย่างสม่ำเสมอ เริ่มต้นด้วยช่วงเวลาการจำหน่ายที่สั้นและบ่อยครั้ง - เช่น15 ถึง 30 วินาทีทุกๆ 15 ถึง 30 นาที- และปรับตามความเข้มข้นของตะกอนที่วัดได้ กำหนดเป้าหมายความเข้มข้นของตะกอนของของแข็ง 1 ถึง 3%ในกระแสระบาย; ความเข้มข้นที่ต่ำกว่า 1% บ่งชี้ว่าคุณสิ้นเปลืองน้ำมากเกินไป (การเปิดวาล์วบ่อยเกินไปหรือนานเกินไป) ในขณะที่ความเข้มข้นที่สูงกว่า 3% บ่งชี้ว่ามีความถี่ในการระบายน้ำไม่เพียงพอ

ตรวจสอบระดับการปกคลุมตะกอนทุกวันโดยใช้เครื่องตรวจจับแบบครอบคลุมตะกอนแบบพกพา ระดับผ้าห่มเป้าหมายควรเป็นต่ำกว่าด้านล่างของโมดูลท่อ 0.3 ถึง 0.5 ม. หากผ้าห่มสูงเกินกว่า 0.3 ม. ให้เพิ่มความถี่หรือระยะเวลาในการระบายออก หากลดลงต่ำกว่า 0.5 ม. และความเข้มข้นของน้ำทิ้งต่ำ มีแนวโน้มว่าคุณจะสูญเสียน้ำที่ผ่านการบำบัดโดยไม่จำเป็น

ตัวอย่างการทำงาน ถังตกตะกอนท่อ - 10,000 m³/d

เพื่อนำหลักการออกแบบไปใช้จริง ต่อไปนี้คือตัวอย่างงานที่สมบูรณ์สำหรับการบำบัดถังไม้ตายแบบท่อสี่เหลี่ยม10,000 m³/dของน้ำเสียชุมชน

การออกแบบข้อมูลอินพุต

การคำนวณการออกแบบทางเข้า

ความเร็วเข้าใกล้คำนวณจากอัตราการไหลหารด้วยพื้นที่แผนไม้ตายท่อ: 417 ลบ.ม./ชม. หารด้วย (10 ม.x 5 ม.) เท่ากับ8.34 ม./ชม. หรือประมาณ 2.3 มม./วินาที. ซึ่งอยู่ในช่วงที่แนะนำอย่างสบายๆ ที่ 5 ถึง 15 มม./วินาที แม้ว่าจะอยู่ที่ปลายล่างเล็กน้อย - หมายความว่ายังมีที่ว่างสำหรับเพิ่มการไหลในอนาคตหากจำเป็น

สำหรับผนังกั้น: พื้นที่ผนังกว้าง 6 ม. x ลึก 4.5 ม. =27 m². ที่อัตราส่วนพื้นที่เปิด 20% พื้นที่เปิดที่ต้องการคือ5.4 m². การใช้รูที่มีเส้นผ่านศูนย์กลาง 75 มม. (พื้นที่แต่ละรู=0.0044 ตารางเมตร) จำนวนรูที่ต้องการคือ 5.4 หารด้วย 0.0044 ซึ่งเท่ากับประมาณ1,220 หลุม. กระจายบนพื้นที่ 6 ม.x 4.5 ม. นี่ให้ประมาณนี้ระยะห่าง 150 มม. x 150 มมระหว่างหลุม

ความเร็วของหลุมที่การไหลเฉลี่ยคือ 0.116 m³/s หารด้วย 5.4 m² =0.021 ม./วินาที (ประมาณ 0.02 ม./วินาที). ซึ่งต่ำกว่าเป้าหมายที่แนะนำ 0.15 ม./วินาทีอย่างมาก ซึ่งหมายความว่ารูมีขนาดใหญ่เกินไปสำหรับอัตราการไหล เพื่อแก้ไขปัญหานี้ ให้พิจารณาลดจำนวนรู (เหลือประมาณ 170 รู ซึ่งจะทำให้ความเร็วเข้าใกล้ 0.15 ม./วินาที) หรือลดเส้นผ่านศูนย์กลางรูเพื่อเพิ่มความเร็วในขณะที่ยังคงการกระจายตัวที่สม่ำเสมอ

การออกแบบถังตะกอน

จัดเตรียมสี่กรวยตามความยาวของถัง- หนึ่งทุกๆ 3 เมตร - อย่างละลึก 1.2 ม. ความลาดชันด้านข้าง 60 องศาเพื่อให้แน่ใจว่าการเลื่อนตะกอนที่เชื่อถือได้ ถังแต่ละอันควรติดตั้งด้วยปลั๊กวาล์วที่ทำงานด้วยลมขนาด 150 มมบนตัวควบคุมตัวจับเวลา ลำดับการทำงานที่แนะนำคือการคายประจุเป็นระยะๆ20 วินาทีทุกๆ 20 นาทีหมุนผ่านถังตามลำดับเพื่อให้มีถังระบายออกเพียงถังเดียวในเวลาใดก็ตาม ซึ่งจะช่วยป้องกันการกระแทกของระบบไฮดรอลิกในขณะที่ยังคงการกำจัดตะกอนที่สม่ำเสมอ

บทสรุป

การกระจายน้ำและการปล่อยตะกอนเป็นสองแง่มุมที่ถูกมองข้ามมากที่สุดของการออกแบบไม้ตายท่อ - และยังเป็นสาเหตุหนึ่งที่พบบ่อยที่สุดของประสิทธิภาพที่ต่ำกว่าในภาคสนามอีกด้วย หลักการออกแบบที่สำคัญนั้นตรงไปตรงมาและ-กำหนดไว้อย่างดี: กระจายการไหลอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งส่วนไม้ตายท่อแบบเต็ม- กำหนดเป้าหมายความเร็วเข้าใกล้ระหว่าง 5 ถึง 15 มม./วินาที ให้พื้นที่เปิดโล่งที่กั้น 15 ถึง 25% สำหรับการกระจายพลังงาน กำจัดตะกอนตามกำหนดเวลาที่เชื่อถือได้โดยใช้-วาล์วเจาะเต็ม และรักษาความลาดเอียงของท่อให้สูงกว่า 2% ตรวจสอบประสิทธิภาพผ่านการตรวจติดตามระดับแบบครอบคลุมตะกอนตามปกติ - โดยควรรักษาระดับแบบครอบคลุมให้ต่ำกว่าทางเข้าโมดูลท่อ 0.3 ถึง 0.5 เมตร โรงงานที่ลงทุนความพยายามด้านวิศวกรรมเพื่อให้ได้มาตรฐานพื้นฐานเหล่านี้จะได้รับประโยชน์เต็มที่จากการลงทุนตั้งไม้ตายในท่อ ได้แก่ ความสามารถในการบำบัดที่สูงขึ้นโดยไม่ขยายพื้นที่ใช้งาน คุณภาพน้ำทิ้งที่ดีขึ้นซึ่งตรงตามมาตรฐานการปล่อยที่เข้มงวด และความปวดหัวในการดำเนินงานน้อยลงอย่างมาก