Reduzierung der Rohrabscheider-Entladung: Wie ein DN200-Schwerkraftrohr den Reinigungsabfall um 406 m³ reduziert und den Tanküberlauf eliminiert

Alle zwei Monate schaltet die Phase-III-Wasseraufbereitungsanlage bei CNOOC Fudao einen Rohrabscheider zur Reinigung ab. Die Operation dauert 4 Stunden. Es entlädt sich1,500 m³Schlamm-Wasser-Gemisch in den Schlammsammelbehälter. Der Tank war nie für diese Art von Druckstoß ausgelegt. Wenn der Reinigungszyklus abgeschlossen ist, ist der Füllstand im Tank gefährlich hoch, der Online-Abscheider kann den Schlamm nicht normal ablassen und das Schlammbehandlungssystem verbraucht Chemikalien und Strom, nur um Schritt zu halten. Die Lösung war weder ein größerer Tank noch eine größere Pumpe, sondern ein Rohr, ein Höhenunterschied von 4,3 Metern und die Schwerkraft.

1. Das Problem: alle zwei Monate ein Kapazitätsengpass

Die Wasseraufbereitungsanlage der Phase III betreibt zwei unabhängige Aufbereitungsstränge, die jeweils einen Gegenstrom-Röhrenabscheider zur Sedimentation verwenden. Ein gemeinsames Schlammbehandlungssystem kümmert sich um den Schlammaustrag aus allen drei Phasen der Anlage. Das System ist um zwei Schlammsammeltanks herum aufgebaut, von denen jeder ein effektives Volumen hat1,500 m³, für eine Gesamtsumme von3,000 m³.

Die ursprüngliche Planung ging von einem überschaubaren täglichen Zufluss aus: 1.200 m³/Tag normaler Schlammaustrag aus drei Rohrklärern, plus 300 m³/Tag Filtrat aus der Filterpresse. Doch während einer Reinigungsveranstaltung sieht die Realität ganz anders aus. Wie Tabelle 1 zeigt, steigt der Gesamtzufluss zum Schlammsammelbecken auf3,329.3 m³/d- Überschreitung der konstruktiven Nutzkapazität von3.029,3 m³/Tag x 300 m³/Tag.

Die Folgen kaskadieren schnell: Der Flüssigkeitsstand im Sammeltank steigt fast bis zum Überlauf, der Online-Röhrenabscheider verliert seine normale Schlammaustragskapazität, weil kein leerer Tank zur Aufnahme vorhanden ist, und das Schlammbehandlungssystem – das für den stationären Betrieb ausgelegt ist – muss über längere Stunden laufen. Mehr Chemikalien. Mehr Strom. Mehr Arbeit. Alles nur, weil klares Wasser, das keiner Behandlung bedurfte, in das Schlammsystem geleitet wurde.

2. DIE ZONEN DES TUBE SETTLER VERSTEHEN – UND WO SICH DAS KLARE WASSER SITZT

Der Rohrabscheider basiert auf dem Flachtankprinzip: Durch die Stapelung geneigter Rohrmodule in der Sedimentationszone vervielfacht er die effektive Absetzfläche, verringert den hydraulischen Radius und fördert die laminare Strömung – all dies verbessert die Feststoffabscheidung bei kompakter Stellfläche erheblich.

Funktionell ist der Tank in vier vertikale Zonen unterteilt. Für jeden Behandlungsstrang der Phase III (Innenabmessungen: 8,8 m Breite × 22,0 m Länge × 7,9 m effektive Tiefe) betragen die Zonenhöhen und -volumina:

Hier ist die entscheidende Beobachtung: Die Klarwasserzone gilt406,56 m³ – über 26 % des gesamten Tankvolumens- und das Wasser ist bereits aufbereitet. Seine Trübung liegt unter 10 mg/L. Die Auslegungstrübung des Rohwassers der Anlage beträgt 30 mg/L. Doch während des Entleerungs- und Reinigungsvorgangs wurde die gesamte Menge an sauberem Wasser mit Schlamm vermischt und zur erneuten Behandlung in den Sammeltank geleitet. Es war sauberes Wasser, das den Preis für schmutziges Wasser zahlte.

3. Das Standard-Reinigungsverfahren – und warum es das System überlastet

Rohrabscheider sammeln während des Betriebs Schlamm im Inneren und auf den Rohrmodulen an. Wenn diese Ansammlung nicht kontrolliert wird, behindert sie den Fluss durch die Rohre, verschlechtert die Qualität des abgesetzten Wassers und kann sogar zu übermäßigem Druck führen, der zum Zusammenbruch des Rohrmoduls führt. Eine regelmäßige Entleerung und Reinigung ist nicht verhandelbar.

Das Standardverfahren besteht aus vier Schritten: Öffnen Sie die unteren Ablassventile, senken Sie den Wasserspiegel unter die Rohrzone und spülen Sie dann die Rohrmodule mit unter Druck stehendem Löschwasser von oben, bis der angesammelte Schlamm entfernt ist. Stoppen Sie die Spülung, halten Sie die Ablassventile vollständig geöffnet, um das Wasser und den Schlamm aus den Verteilungs- und Sammelzonen abzulassen, und schließen Sie die Ventile.

Das Problem ist dasJede Zone entwässert in den Schlammsammeltank. Die Klarwasserzone - 406 m³ aufbereitetes Wasser vermischt sich mit dem schlammbeladenen Wasser aus den Rohr- und Akkumulationszonen. Alles gelangt in den Sammeltank. Das meiste davon wird irgendwann abgetrennt und ohnehin in den Rohwassertank zurückgeführt – allerdings erst, nachdem es den Eindicker, die Filterpresse und zwei Sätze Hebepumpen durchlaufen hat. Das klare Wasser nimmt grundlos einen langen und teuren Umweg über die Schlammbehandlungsanlage in Kauf.

4. Die Machbarkeitsprüfung: Drei Gründe, warum die Schwerkraftumleitung funktioniert

Das Nachrüstkonzept ist unkompliziert: Anstatt die 406 m³ der Klarwasserzone in das Schlammsystem zu leiten, leiten Sie sie direkt zurück in den Rohwassertank. Damit dies funktioniert, müssen drei Bedingungen erfüllt sein:

Bedingung 1 - Wasserqualitätskompatibilität.Die Trübung der Klarwasserzone liegt unter 10 mg/L. Die Auslegungstrübung des Rohwassers der Anlage liegt unter 30 mg/L. Das klare Wasser isttatsächlich sauberer als das Flusswasser, das in die Anlage gelangt. Die Wiederverwertung als Rohwasser ist durchaus akzeptabel.

Bedingung 2 - Schwerkraftkopf.Die untere Höhe der Klarwasserzone beträgt+5.8 m. Der konstruktionsbedingte maximale Wasserstand des Rohwassertanks beträgt+1.5 m. Das ist ein4,3 Meter Höhenunterschied. Keine Pumpe erforderlich. Die Schwerkraft erledigt die Arbeit.

Bedingung 3 - Kostenvermeidung.Bei der bestehenden Anordnung wird das Klarwasser zweimal gepumpt (Sammeltankpumpe + Rücklauftankpumpe), mit PAM dosiert und in einem Radialflusstank abgesetzt – alles bevor es in den Rohwassertank zurückfließt. Ein Schwerkraftrohr umgeht jeden dieser Schritte. Strom, Chemikalien und Gerätelaufzeit sinken.

5. DAS ROHRLEITUNGSSYSTEM: DN200, ZWEI BECKEN, JEDES ROHR

Der Röhrenabscheider besteht aus einem Ostbecken und einem Westbecken, die sich eine gemeinsame Trennwand teilen. Für jeden wurde eine eigene Schwerkraftumleitungsleitung konzipiert.

Nach der Berechnung des Schwerkraftströmungswiderstands basierend auf Rohrleitungslänge, Armaturen, Material, Höhenunterschied und erforderlicher Durchflussrate,DN200 mm Kohlenstoffstahlrohrwurde für beide Becken ausgewählt. Der Rohrdurchmesser ist entscheidend: Er ist zu klein und der Umleitungsfluss ist zu langsam, um praktikabel zu sein. zu groß, und die Tankwandöffnung birgt unnötige strukturelle Risiken.

Ebenso wichtig ist die Ansaugposition. Zu nah an der Rohrzone und die Ansauggeschwindigkeit könnte Schlamm aus den Rohren ziehen. Das Design platziert den Einlassvertikal 0,2 m über dem Boden der Klarwasserzone(0,2 m über der Oberkante der Rohrabsetzzone) – nah genug, um eine effektive Entwässerung zu ermöglichen, weit genug, um eine Störung der Rohre zu vermeiden.

Jede Rohrleitung verläuft von ihrem Einlasspunkt durch die Absetzwand zum Rohwasser-Einlass-Stabsiebkanal der Phase-III-Anlage. Rohrhalterungen sichern die Verlegung und aDurchflussregelventil und Absperrschieberwerden in der Nähe des Gitterkanals installiert. Der Absperrschieber sorgt im Normalbetrieb für eine sichere Absperrung und verhindert so einen unbeabsichtigten Rückfluss. Das Durchflussregelventil reguliert die Umleitungsrate, um zu vermeiden, dass Schlamm aus den Rohren gezogen wird oder der Rohwassertank überlastet wird.

6. GEMESSENE ERGEBNISSE

Nach der Umrüstung sprachen die Zahlen eine klare Sprache. Bei Reinigungsarbeiten fiel der Schlammwasserabfluss aus dem Röhrenabscheider ab1.529,3 m³/d bis 1.122,8 m³/d. Der Gesamtzufluss zum Schlammsammelbecken nahm ab3.329,3 m³/d bis 2.922,8 m³/d- jetzt deutlich unter der Auslegungsgrenze von 3.029,3 m³/d.

Das Überlaufrisiko wurde beseitigt. Der Online-Röhrenabscheider erreichte wieder die normale Schlammaustragskapazität. Und die Schlammbehandlungsanlage musste nicht mehr bei jedem Reinigungszyklus 406 m³ bereits sauberes Wasser verarbeiten.

Die wirtschaftlichen Aspekte sind zwar bescheiden, aber dennoch erwähnenswert. Der Röhrenabscheider wird sechsmal im Jahr gereinigt, wobei bei jedem Zyklus 406,5 m³ klares Wasser direkt in den Rohwassertank zurückgeführt werden – eine jährliche Gesamtmenge von 406,5 m³2,439 m³der Abwasserbelastung vermieden. Basierend auf dem Verbrauch des Schlammbehandlungssystems an PAM-Pulver (~10 g/m³ bei 25 RMB/kg) und dem Strom, der von der Sammeltank-Hebepumpe (15 kW, 50 m³/h) und der Rücklauftankpumpe (22 kW, 150 m³/h) bei einem industriellen Tarif von 0,9 RMB/kWh entnommen wird:

Die direkten Einsparungen von 1.591 RMB/Jahr sind zweitrangig gegenüber dem betrieblichen Nutzen: ein Schlammsammeltank, der nicht mehr überläuft, ein Schlammbehandlungssystem, das innerhalb seines Auslegungsrahmens läuft, und ein Reinigungsverfahren, das den Rest der Anlage nicht mehr stört.

WICHTIGE ERKENNTNISSE

1.Wenn die Klarwasserzone Ihres Rohrabscheiders behandeltes Wasser enthält, sollte es nicht durch das Schlammbehandlungssystem geleitet werden. Durch die direkte Rückführung in den Rohwassertank entfällt die doppelte Handhabung.

2.Ein Höhenunterschied von 4,3 m ist für den Schwerkraftfluss mehr als ausreichend. Prüfen Sie vor dem Hinzufügen von Pumpen, ob die Tankhöhen Ihren Anforderungen bereits genügen.

3.Die Ansaugposition ist wichtig. Durch die Platzierung des Einlasses 0,2 m über der Oberseite der Rohrzone wird verhindert, dass der Umleitungsstrom Schlamm aus den Rohren zieht – nah genug, um abzufließen, und weit genug, um Störungen zu vermeiden.

4.Die Rohrdimensionierung erfordert eine Berechnung des Schwerkraftströmungswiderstands – keine Faustregel. DN200 war für diese Anlage richtig; Der Rohrdurchmesser Ihrer Anlage hängt von Ihrem spezifischen Höhenunterschied, der Rohrlänge und der erforderlichen Durchflussrate ab.

5.Die minimale Ventilkonfiguration besteht aus einem Absperrschieber für eine sichere Absperrung und einem Durchflussregelventil zur Mengenregulierung. Ohne beides riskieren Sie entweder einen Rückfluss im Normalbetrieb oder Sogeffekte bei der Umleitung.