WikiDer > Осветлитель ламелей

Lamella clarifier
Установка осветлителя ламелей.

А ламельный осветлитель или наклонный пластинчатый отстойник (IPS) является разновидностью поселенец предназначен для удаления Частицы от жидкостей.

Они часто работают в начальной школе. очистка воды вместо обычных отстойники. Они используются в Промышленная водоподготовка. В отличие от обычных осветлители они используют серию наклонных пластин. Эти наклонные пластины обеспечивают большую эффективную посадочную площадь при небольшой занимаемой площади. Входящий поток останавливается на входе в отстойник. Твердые частицы начинают оседать на пластинах и накапливаться в сборных бункерах в нижней части осветлителя. Осадок отводится в нижней части бункеров, а осветленная жидкость выходит из агрегата вверху через плотина.[1]

Спектр приложений

Ламели осветлители могут использоваться в различных отраслях промышленности, включая добыча и металлообработка, а также используется для обработки грунтовые воды, техническая вода и обратная промывка от песочные фильтры.[2] Осветлители с ламелями идеально подходят для применений, в которых загрузка твердых частиц варьируется, а размер твердых частиц хороший.[3] и являются более распространенными, чем обычные осветлители на многих промышленных объектах, из-за их меньшей занимаемой площади.[4]

Одно конкретное применение - это стадия предварительной очистки сточных вод. мембранные фильтры. Осветлители ламелей считаются одними из лучших вариантов предварительной очистки перед мембранными фильтрами.[5] Их полностью стальная конструкция означает, что существует низкая вероятность того, что часть наклонной пластины отколется и попадет в мембрану, особенно по сравнению с трубчатыми отстойниками, которые изготовлены из пластика. Другие осветлители с ламелями могут поддерживать необходимое качество воды в мембране без использования химикатов. Это экономия средств как на закупку химикатов, так и на ограничение повреждения мембраны, поскольку мембраны плохо работают с крупными частицами, содержащимися в флокулянты и коагулянты.

Осветлители ламелей также используются в коммунальном хозяйстве. очистки сточных вод процессы.[6] Чаще всего пластинчатые осветлители сточных вод используются на стадии доочистки. Осветлители с ламелями можно интегрировать в процесс очистки или использовать автономные установки для увеличения потока через существующие водоочистные сооружения.[7] Один из вариантов интеграции пластинчатых осветлителей в существующие установки - для обычных или ил очистители одеял должны быть модернизированы путем присоединения связки наклонных пластин или трубок перед переливом в так называемой «зоне чистой воды». Это может увеличить площадь осаждения в два раза, что приведет к снижению содержания твердых частиц в сливе.[8]

Преимущества и ограничения

Основным преимуществом пластинчатых осветлителей перед другими системами осветления является большая эффективная площадь осаждения, обусловленная использованием наклонных пластин, которые улучшают условия работы осветлителей во многих отношениях. Установка более компактна, обычно требуется всего 65-80% площади осветлителей, работающих без наклонных пластин.[4] Таким образом, там, где ограниченность занимаемой площади вызывает беспокойство, предпочтительна система осветлителя с ламелями. Уменьшенная требуемая площадь позволяет расположить осветлители и использовать их внутри, уменьшая некоторые из общих проблем водоросли рост, засорение из-за скопления мусора и контроль запаха, которые возникают, когда оборудование находится на открытом воздухе. Работа в замкнутом пространстве также позволяет лучше контролировать Рабочая Температура и условия давления.[9] Наклонные пластины означают, что осветлитель может работать со скоростью перелива в 2–4 раза выше, чем у традиционных осветлителей, что позволяет увеличить скорость поступающего потока и, следовательно, более эффективный по времени процесс осветления.[4] Осветлители с ламелями также имеют простую конструкцию, не требующую использования химикатов. Таким образом, они могут выступать в качестве предварительной обработки тонких мембранных процессов. При необходимости могут быть добавлены флокулянты для повышения эффективности.

Производительность осветлителя ламелей можно улучшить, добавив флокулянты и коагулянты.[10] Эти химические вещества оптимизируют процесс отстаивания и обеспечивают более высокую чистоту переливаемой воды, гарантируя, что все более мелкие твердые частицы оседают в нижнем потоке ила.[11]

Еще одним преимуществом ламельного осветлителя является отсутствие механических движущихся частей. Таким образом, система не требует подводимой энергии, за исключением поступающего насоса, и имеет гораздо меньшую склонность к механическим повреждениям, чем другие осветлители. Это преимущество распространяется на соображения безопасности при эксплуатации установки. Отсутствие механических частей обеспечивает более безопасную рабочую среду и снижает вероятность травм.[11]

Несмотря на то, что ламельный осветлитель преодолел многие трудности, с которыми сталкиваются при использовании более традиционных осветлителей, все же существуют некоторые недостатки, связанные с конфигурацией и работой оборудования. Осветлители с ламелями не могут обрабатывать большинство сырьевых смесей, которые требуют некоторой предварительной обработки для удаления материалов, которые могут снизить эффективность разделения. Сырье требует начальной обработки с помощью расширенного тонкого грохочения и удаления песка и жира, чтобы обеспечить надлежащий состав поступающей смеси.[9]

Расположение осветлителя создает дополнительные турбулентность как вода поворачивает угол от подачи к наклонным пластинам. Эта область повышенной турбулентности совпадает с точкой сбора ила, и текущая вода может вызвать некоторое повторное взвешивание твердых частиц, одновременно разбавление осадок.[12] Это приводит к необходимости дальнейшей обработки для удаления излишков влаги из ила. Входы и выходы осветлителя должны быть спроектированы так, чтобы поток распределялся равномерно.[4]

Требуется регулярное обслуживание, поскольку ил стекает по наклонным пластинам, оставляя их грязными. Регулярная чистка помогает предотвратить неравномерное распределение потока.[4] Кроме того, плохое обслуживание пластин может вызвать неравномерное распределение потока и снизить эффективность процесса.[1] Плотно расположенные пластины затрудняют очистку. Однако могут быть установлены съемные пластинчатые пластины с независимой опорой.[9]

Для имеющихся в продаже пластинчатых осветлителей требуется другая геометрия бетонного бассейна и структурная опора по сравнению с обычными осветительными системами, широко используемыми в промышленности.[13] тем самым увеличивая стоимость установки новой (ламеллярной) системы осветления.

Доступные дизайны

Типичная конструкция пластинчатого осветлителя состоит из ряда наклонных пластин внутри емкости, см. Первый рисунок. Поток неочищенной питательной воды поступает через верхнюю часть емкости и стекает по питающему каналу под наклонными пластинами. Затем вода течет внутрь отстойника между наклонными пластинами. За это время твердые частицы оседают на пластинах и в конечном итоге падают на дно емкости.[4] Путь движения частицы будет зависеть от скорости потока суспензии и скорости осаждения частицы, что можно увидеть на втором рисунке. В нижней части емкости бункер или воронка собирают эти частицы в виде шлама. Отстой может сбрасываться непрерывно или периодически. Над наклонными пластинами осели все частицы и образуется осветленная вода, которая отводится в выпускной канал. Осветленная вода выходит из системы в выходном потоке.

Схема осветлителя ламелей.
Оседание частиц (ламельный осветлитель).

Существует ряд запатентованных конструкций осветлителей с ламелями. Наклонные пластины могут быть выполнены на основе круглых, шестиугольных или прямоугольных труб. Некоторые возможные конструктивные характеристики включают:

  • Расстояние между трубками или пластинами 50 мм
  • Длина трубы или пластины 1-2 м.
  • Угол наклона пластин от 45 ° до 70 ° обеспечивает самоочистку, более низкий угол требует обратной промывки[4]
  • Минимальный шаг пластин 7 °
  • Типичная скорость загрузки от 5 до 10 м / ч.[14]

Основные характеристики процесса

Осветлители с ламелями могут работать с максимальной концентрацией питательной воды 10000 мг / л смазки и 3000 мг / л твердых веществ. Ожидаемая эффективность разделения для типичного блока:

  • Удаление 90-99% свободных масел и смазок при стандартных условиях эксплуатации.
  • Удаление 20-40% эмульгированный масла и смазки без химических добавок.
  • Удаление 50-99% с добавлением химического агента (ов).[11]
  • Очищенная вода имеет мутность около 1-2 NTU.[8]

Первоначальные инвестиции, необходимые для типичного осветлителя с ламелями, варьируются от 750 до 2500 долларов США на кубический метр воды, подлежащей очистке, в зависимости от конструкции осветлителя.[11]

Скорость поверхностной нагрузки (также известная как скорость поверхностного перетока или скорость поверхностного осаждения) для ламельного осветлителя находится в пределах 10-25 м / ч. Для этих скоростей осаждения время удерживания в осветлителе невелико, около 20 минут или меньше.[8] с производительностью от 1 до 3 м3/ час / м2 (проектируемой площади).[15]

Оценка характеристик

Разделение твердых частиц описывается осаждение эффективность, η. Это зависит от концентрации, скорости потока, гранулометрического состава, характера потока и упаковки тарелки и определяется следующим уравнением.[16]

η = (c1-c2) / c2

где c1 входная концентрация и c2 концентрация на выходе.

Наклонный угол пластин позволяет увеличить скорость загрузки / пропускную способность и уменьшить время удерживания по сравнению с обычными осветлителями. Увеличение скорости загрузки в 2-3 раза по сравнению с обычным осветлителем (такого же размера).[14]

Общую площадь поверхности, необходимую для осаждения, можно рассчитать для ламельной пластины с N пластинами, каждая пластина шириной W, с шагом пластин θ и расстоянием между трубками p.

Куда,

A = W ∙ (Np + cosθ)

В таблице 1 представлены характеристики и рабочие диапазоны различных осветительных установок.[14]

Блок разъясненийСкорость перелива (м3/ м2/час)Время удерживания (мин)Эффективность удаления мутности (%)
Осветлитель ламелей5-1260-12090-95
Прямоугольный1-2120-18090-95
Круговой1-360-12090-95
Одеяло из флок1-3120-18090-95
Песок с балластом< 2005-790-99
Рециркуляция ила< 12010-1690-99
Магнетит< 301590-99

Если скорость перелива является мерой вместимости осветлителя по текучей среде и определяется как скорость входящего потока, деленная на горизонтальную площадь осветлителя. Время удерживания - это среднее время, в течение которого частицы остаются в осветлителе. Мутность - это мера облачности. Более высокие значения эффективности удаления мутности соответствуют меньшему количеству твердых частиц, остающихся в очищенном потоке. Скорость осаждения твердых частиц также можно определить, используя Закон Стокса.[17]

Эвристика дизайна

  • Скорость подъема: скорость подъема может составлять от 0,8 до 4,88 м / ч из разных источников (Kucera, 2011).[8]
  • Нагрузка на плиты: Нагрузки на плиты должны быть ограничены до 2,9 м / ч для обеспечения ламинарного потока между плитами.[13]
  • Угол наклона пластин: по общему мнению, пластины следует наклонять под углом 50-70 ° от горизонтали для обеспечения самоочистки. Это приводит к тому, что площадь выступающих пластин пластинчатого осветлителя занимает примерно 50% пространства обычного осветлителя.[13][18]
  • Расстояние между пластинами: Типичное расстояние между пластинами составляет 50 мм, хотя пластины могут располагаться на расстоянии 50–80 мм друг от друга, учитывая, что частицы размером> 50 мм были удалены на этапах предварительной обработки.[8][11]
  • Длина пластин: в зависимости от масштаба системы общая длина пластин может варьироваться, однако длина пластины должна позволять пластинам подниматься на 125 мм над верхним уровнем воды, с оставлением 1,5 м пространства под пластинами в нижней части. осветлитель для сбора осадка.[8] Большинство плит имеют длину 1–2 м.[14]
  • Материалы пластин: пластины должны быть изготовлены из нержавеющая сталь, за исключением ситуаций, когда в систему вводился хлор для предотвращения роста водорослей. В этих условиях пластины могут иметь пластиковое или пластиковое покрытие.[8]
  • Точка подачи: корм должен подаваться как минимум на 20% выше основания тарелки, чтобы предотвратить нарушение зон осаждения у основания тарелок.[13]

Системы доочистки

Как поток перелива, так и поток нижнего продукта из ламельного осветлителя часто требуют дополнительной обработки. Поток нижнего продукта часто пропускается через обезвоживание процесс, такой как загуститель или фильтр ленточного пресса, для увеличения плотности суспензия. Это важная последующая обработка, так как шлам нижнего продукта часто не может быть повторно использован в процессе. В таком случае его часто необходимо транспортировать на завод по утилизации, и стоимость такой транспортировки зависит от объема и веса суспензии.[4] Следовательно, эффективный процесс обезвоживания может привести к значительной экономии средств. Если суспензия может быть повторно использована в процессе, ее часто необходимо высушить, и повторное обезвоживание является важным шагом в этом процессе.

Дополнительная обработка, необходимая для переливного потока, зависит как от природы входящего потока, так и от того, для чего будет использоваться перелив. Например, если жидкость, проходящая через ламельный осветлитель, поступает с предприятия тяжелой промышленности, может потребоваться дополнительная обработка для удаления масла и жира, особенно если сточные воды будут сбрасываться в окружающую среду. Блок процесса разделения, такой как коагулянт часто используется для физического разделения воды и масел.[19]

Для очистки питьевой воды перелив из ламельного осветлителя потребует дополнительной обработки для удаления Органические молекулы а также дезинфекция для удаления бактерий. Он также будет пропущен через серию полировальных устройств, чтобы удалить запах и улучшить цвет воды.[4]

Пластинчатые осветлители имеют тенденцию к росту водорослей на наклонных пластинах, и это может быть проблемой, особенно если слив сбрасывается в окружающую среду или если пластинчатый осветлитель используется в качестве предварительной обработки для установки мембранной фильтрации. В любом из этих случаев перелив требует дополнительной обработки, такой как антрацит-песочный фильтр для предотвращения распространения водорослей после осветлителя из ламелей. Поскольку наклонные пластины в пластинчатом осветлителе изготовлены из стали, не рекомендуется использовать хлор для контроля биологического роста, поскольку он может ускорить коррозия пластин.[8]

Новые разработки

Одна из разновидностей разрабатываемой стандартной конструкции пластинчатого осветлителя заключается в том, что сточные воды собираются в верхней части наклонных пластин. Вместо того, чтобы сточные воды протекали через верх наклонных пластин к выпускному каналу, они протекали через отверстия в верхней части пластин. Такая конструкция обеспечивает более постоянное противодавление в каналах между пластинами и, следовательно, более стабильный профиль потока. Очевидно, что эта конструкция работает только для относительно чистых сточных вод, поскольку отверстия быстро забиваются отложениями, что серьезно снижает эффективность установки.[7] Еще одна новая конструкция включает регулируемую верхнюю часть емкости, так что высоту емкости можно изменять. Эта регулировка высоты производится относительно дефлектора, который направляет входной поток. Этот дизайн предназначен для использования в декантирование ливневая вода.[20]

Еще одним изменением конструкции, повышающим эффективность сепарационной установки, является способ поступления сточных вод в пластинчатый осветлитель. Стандартная конструкция осветлителя имеет сток, входящий в нижнюю часть наклонных пластин, столкновение со скольжением ила по пластинам. Эта зона перемешивания делает нижние 20% наклонных пластин непригодными для осаждения. Путем разработки ламельного осветлителя таким образом, чтобы сточные воды попадали на наклонные пластины, не мешая нисходящему потоку суспензии, производительность пластинчатого осветлителя можно повысить на 25%.[2]

использованная литература

  1. ^ а б Маккин, Т. (2010). Новое применение ламельного осветлителя для улучшенной первичной очистки бытовых сточных вод (PDF). 73-я ежегодная конференция инженеров и операторов водного хозяйства. Выставочный центр Бендиго: Ист-Гиппсленд-Уотер. Получено 20 октября, 2020.
  2. ^ а б Parkson Corporation (2012). Ламель EcoFlow (Отчет). Получено 13 октября 2013.
  3. ^ Компания Aguapuro Equipments Proprietary Limited. Осветлители и осветлители (Отчет). Получено 13 октября 2013.
  4. ^ а б c d е ж г час я Документ для разработки окончательных руководящих указаний и стандартов по ограничению сбросов для категории точечных источников металлопродукции и машинного оборудования (PDF) (Отчет). Агентство по охране окружающей среды США. 2003. Получено 20 октября, 2020.
  5. ^ Meurer Research Inc (2013). Технология посадки тарелок (Отчет). Получено 13 октября 2013.
  6. ^ Смит, Аарон (11 ноября 2019 г.). «Как работает трубчатый отстойник - пластинчатый отстойник, учебник с пластинчатым осветлителем». aqua-equip.com. Получено 20 октября, 2020.
  7. ^ а б Монро Экологическая Корпорация (2013). Поселенцы с параллельными пластинами (Отчет). Получено 13 октября 2013.
  8. ^ а б c d е ж г час Ратнаяка, Дон Д .; Брандт, Малькольм Дж .; Джонсон, Майкл (2009). «Глава 7». Водоснабжение Творта (6-е изд.). Оксфорд: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-0809-4084-7.
  9. ^ а б c Федерация водной среды (2006 г.). Осветлитель дизайн (2-е изд.). Maidenhead: McGraw-Hill Professional. ISBN 978-0071464161.
  10. ^ Волькерсдорфер, Кристиан (2008). Управление водными ресурсами в заброшенных затопленных подземных шахтах: основы, трассерные испытания, моделирование, очистка воды. Springer Science & Business Media. п. 239. ISBN 9783540773313.
  11. ^ а б c d е Черемисинов, Николай П. (2002). «Глава 8». Справочник по технологиям очистки воды и сточных вод ([Online-Ausg.] Ред.). Бостон: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0-7506-7498-0.
  12. ^ Американская ассоциация водопроводных сооружений (1999). «Глава 7». В Раймонде Д. Леттермане (ред.). Качество и очистка воды: справочник по коммунальному водоснабжению (5. изд.). Нью-Йорк [u.a.]: McGraw-Hill. ISBN 978-0070016590.
  13. ^ а б c d МакИвен, Исследовательский фонд Американской ассоциации водоснабжения, Международная ассоциация водоснабжения; редактор, Дж. Брок (1998). «5». Выбор процесса обработки для удаления частиц. Денвер, Колорадо: Американская ассоциация водопроводов. ISBN 978-0-8986-7887-1.
  14. ^ а б c d Парсонс, Саймон А .; Джефферсон, Брюс (2006). "Глава 4". Введение в процессы очистки питьевой воды. Эймс, Айова: Blackwell Pub. ISBN 978-1-4051-2796-7.
  15. ^ Perry, подготовленный группой специалистов под редакционным руководством главного редактора Дона У. Грина, покойного редактора Роберта Х. (2008). Справочник инженеров-химиков Перри (8-е изд.). Нью-Йорк: Макгроу-Хилл. ISBN 978-0071593137.
  16. ^ Институт химической инженерии и приборостроения Силезского технического университета (1995). «Влияние геометрии системы на эффективность седиментации пластинчатых отстойников». Химическая инженерия. 51 (1): 149–153. Дои:10.1016/0009-2509(95)00218-9.
  17. ^ «Механическое разделение». А. Кайоде Кокер, в книге Людвига «Прикладное проектирование процессов для химических и нефтехимических заводов» (4-е изд.). Эльзевир. 2007. с. 373. ISBN 978-0-7506-7766-0.
  18. ^ Кучера, Джейн (2011). «Глава 8». Обратный осмос: процессы проектирования и приложения для инженеров. Джон Вили и сыновья. ISBN 978-1-1182-1144-1.
  19. ^ Черемисинов, Николай П. (2002). Справочник по технологиям очистки воды и сточных вод ([Online-Ausg.] Ред.). Бостон: Баттерворт-Хайнеманн. ISBN 978-0750674980.
  20. ^ EP1391228, Морин, А., «Установка для слива ливневых вод с гидрораспределителем», опубликовано в 2009 г.