傾斜したチューブセトラーでのスラッジの蓄積: 根本原因と洗浄頻度を 50% 削減する改修ソリューション

ある浄水場では、毎週 1 回、沈殿タンクの排水と清掃を行っていました - 2 人の専任スタッフ、洗浄ごとに 15,360 立方メートルの水、年間の水道料金は 90 万人民元近くかかっていました - すべては、綿状の汚泥が傾いた管の沈降者を窒息させ続けていたためです。このエンジニアリングのケーススタディは、体系的な根本原因分析と的を絞った油圧改修により、清掃頻度が半分以下に削減され、年間 200,000 人民元以上を節約できる方法を示しています。{7}}

傾斜管（ラメラ）沈降装置は、水処理において最も費用対効果の高い高速浄化技術の 1 つであり、コンパクトな設置面積内で有効沈降面積を拡大します。{0}{1}しかし、その性能はオペレータがほとんど目にすることのない油圧に依存します。流れのパターンが間違っていると、チューブは沈殿したスラッジの滑り台ではなく、軽い粘着性のフロックのトラップになってしまいます。この記事では、実際の障害、調査で判明した 7 つの原因、および信頼性が高くメンテナンスの手間がかからない運用を復元するための修正について説明します。-

問題の概要: 毎週のタンク停止

運転開始から 1 年以内に、傾斜管の上面に綿状のスラッジが大量に蓄積しました。後だけ3～5日運転中、管表面全体は厚いスラッジ層で覆われていました。最悪の蓄積が発生したのは、フロント10メートルセクション沈殿池の汚泥が急勾配をたどる場所：フロントの厚さ 1.0 m、後部で30〜50 cmに先細になります。

重要なことに、堆積した汚泥は沈降するのではなく浮遊したままであり、沈降者が行うように設計されているのとは正反対の-でした。工場は少なくとも週に 1 回は停止してタンクを清掃する必要があり、専任スタッフ 2 名がこの任務のみに割り当てられていました。人件費を超えて、各清掃サイクルで 0.78 RMB/m3 の 15,360 m3 の水が消費され、費用と環境への懸念が毎週悪化していました。

スラッジが蓄積する7つの根本原因

包括的な調査により、7 つの要因が特定されました。これらは 3 つのグループに分類されます。沈降しにくいフロックを生成する上流の水質、流れを歪めてフロックを破壊する水力設計の欠陥、そして対応できない汚泥排出システムです。--ある原因に対する解決策が別の原因に適用されると役に立たないこともあれば、有害であることもあるため、それぞれのメカニズムを理解することが不可欠です。

原水の特徴

原水は、濁度が低く、藻類含有量が多く、有機物が多く、粒子濃度が低いことが特徴です。これらの条件では凝集が不十分になります。つまり、凝集粒子は小さく、緩く、軽く、効果的に沈降するには密度が不十分です。その結果、フロックは滑り落ちるのではなく、傾斜したチューブの表面に蓄積する傾向があり、上向きの流れのためにきれいなままにしておく必要があるチューブのチャネルが徐々に詰まります。

入口の分配と流れの安定化

沈殿池は長さ 33.9 m、幅 9.8 m で、水は盆地の幅に沿って分布しています -。これは不均一な流れを生み出し、沈殿効率を低下させる理想的ではないパターンです。-。標準設計では、配電ゾーンの高さが少なくとも必要です。1.5 m均一な流量分布を確保し、設置およびメンテナンスへのアクセスに対応します。実際の分布高さはわずかでした。1.4 m入口整流がまったくないため、運転初日から沈降性能が大幅に低下します。

クロスフロー、ランダオリフィス、サポート障害物-

2 つの沈殿池の間に隔壁がないため、中間ゾーンに乱流が発生します。沈降可能なサイズに成長した凝集塊は、この横流れのせん断力によって崩壊する傾向があり、凝集段階の仕事が台無しになります。-下流では、廃水洗浄機の収集オリフィスの数が理論的要件を超えています。38.3%、均一な上昇流速に悪影響を及ぼします。チューブ支持構造では、幅 12 cm の I- ビームが約12%チューブ入口開口部の実際の上向き流速を設計値の 1.5 mm/s から 1.5 mm/s に増加させます。1.78mm/秒- は、安定した固体分離とチューブ内でのスラッジの滑りを実現するための推奨範囲を超えています。

汚泥排出不足

最後に、穴あきパイプのスラッジ排出システムは、特にスラッジが大量に蓄積する遠位端でスラッジを完全に除去することができません。 4 時間ごとの排出サイクルにも関わらず、残留スラッジは残り、沈降性能に影響を及ぼし続け、自己強化的な蓄積サイクルを生み出します。-

対象となる技術的変更

エンジニアリング チームは入植者を置き換えるのではなく、特定された根本原因に直接対処する 5 つの的を絞った修正を実施しました。指針は単純でした。まず油圧を修正し、次に化学を最適化し、その後で機械的介入を検討します。

• バッファ整流分配プレート傾斜管セトラーの入口移行ゾーンに設置されます。それぞれのプレートは、厚さ10cm入ってくる流れを盆地の幅全体に均等に広げ、フロックをチューブ表面に直接放出する短絡を排除するサイズです。{0}}
• フル-高さの隔壁横流の乱流を排除し、沈降可能な凝集塊をせん断破壊から保護するために、2 つの個別の沈殿池の間に（池の底から上部まで）追加されます。{0}}
• 入口底部の傾斜プレート、コンクリートを使用して充填された三角形のセクションがあり、チューブゾーンに入る流れの移行をスムーズにします。
• 最初の区画スラッジホッパーの取り外し-、それがデッドゾーンを生み出し、新しい流れのパターンを妨げていました。
• 最初の区画の穴あき汚泥管の取り外し-これにより、盆地内で水を不均一に引き込む局所的な排水を排除できます。{0}

改造後の運用結果

この変更により、流れの挙動が劇的に改善されました。入口ゾーンの流れパターンは著しく安定し、大規模なスラッジの浮遊現象は解消されました。-傾斜したチューブにスラッジが蓄積する場合は、15～26日- 前の 3 ～ 5 日間からの劇的な改善が顕著になります。蓄積された汚泥の層は大幅に薄く均一に分布しており、盆地を悩ませていた前後の勾配が解消されています。--

掃除の頻度が大幅に減りました50%、週に 1 回から 15 ～ 26 日に 1 回まで。経済的利益を表 2 にまとめます。

表 2: 経済的利益の分析。改造前は、プラントは週に 1 回 (月に 4 ～ 6 回) 清掃されていました。修正後は 15 ～ 26 日に 1 回 (月に 1 ～ 2 回) 清掃されました。年間の水道料金の節約は少なくとも 200,000 RMB です。

また、環境と職場の有意義な改善も見られました。堆積した汚泥は藻類が多く含まれており、以前は洗浄中に黒くなり、強い臭気を発していました。洗浄頻度が大幅に減少したことで、プラントオペレーターの作業環境が大幅に改善され、廃棄が必要な高強度洗浄廃水の量が減少しました。-

さらなる最適化の試み

パフォーマンスの限界をさらに押し上げるために、2 つの追加のアプローチが検討されました。まず、緩衝整流板を設置した後、工場は次のことを追加しました。XS-III 複合凝固助剤（10 mg/L）そしてPAM (0.1mg/L)。これにより、傾斜したチューブ表面全体にフロックが覆われるのに必要な時間が 7 日 (タンク 3) から19 日間 (タンク 4)、フロック密度と沈降性の向上により、スラッジの蓄積制御が大幅に改善されたことを示しています。

次に、特注の機械式スラッジ掻き取りブリッジが傾斜したチューブ表面に設置され、チューブの損傷を防ぐためにゴム製のブレードが取り付けられました。毎日のスクレイピング - は、水質が悪いときは 1 日あたり 2 ～ 3 回に増加しました - ため、実質的にタンクの清掃の必要性がなくなりました。重要な注意点は、掻き取られたスラッジが上方に浮いてフィルターに入らないようにする必要があり、掻き取りサイクルと槽の水力を慎重に制御する必要があります。

結論と推奨事項

このエンジニアリングのケーススタディは、傾斜管セトラーの設計と操作に関する 4 つの応用可能な教訓を提供します。

• 入口流の安定化は非常に重要です。バッファ整流分配プレートを設置すると、入口の流れパターンが効果的に改善され、スラッジの蓄積が大幅に遅延され、洗浄頻度が 50% 以上削減され、大きな経済的メリットが得られます。
• 化学的最適化により、さらなる利点が得られます。XS-III 複合凝固助剤と PAM を追加すると、洗浄サイクルの間隔がさらに延長され、排水の質が向上します。
• 機械的剥離は効果的な緩和策です。機械的なスクレーピングブリッジは蓄積したスラッジを効果的に除去しますが、根本的な原因ではなく症状を治療し、メンテナンスのための可動部品を追加します。
• 総合的な設計レビューにより、運用上の問題を防止します。特定された根本原因の多くは、-不十分な分布高さ、I-ビームの障害物、過剰な洗浄オリフィス、不適切なスラッジ排出-であり、設計段階での水力学的および構造的な包括的なレビューによって回避できたはずの設計上の見落としに起因しています。

このケースは、傾斜管セトラーのパフォーマンス問題に取り組んでいる水処理プラントやエンジニアリング会社にとって、汚泥の蓄積の問題を診断し、費用対効果の高い解決策を導入するための実証済みの方法論を提供します。{0}}順序が重要です。最初に油圧を安定させ、次に凝固化学を最適化し、セーフティネットとして機械的スクレーピングを確保します。