Oczyszczalnia ścieków z wykańczającą obróbką metali wymieniła pokrytą płytą grzejną o mocy 6 kW już po pięciu miesiącach. Płytkę zainstalowano w 15 000-litrowym zbiorniku wyrównawczym odbierającym wodę do płukania z linii galwanizacji, fosforanowania i anodowania. Zbiornik zawierał 3–5% zawieszonych ciał stałych – wodorotlenków metali, wytrąceń fosforanu wapnia i piasku pozostałościowego. Powierzchnia płyty wykazywała grubą, nierówną warstwę osadu z osadzonymi cząstkami stałymi. Rezystancja izolacji spadła poniżej 20 MΩ.
Ścieki o wysokiej- zawartości części stałych zasadniczo różnią się od czystych kąpieli galwanicznych. Płyn nie jest roztworem,-jest to zawiesina. Cząsteczki stałe osiadają, osadzają się i gromadzą na nagrzanych powierzchniach. Wymagania termiczne i mechaniczne stawiane płycie grzewczej w tym środowisku wymagają podejścia projektowego uwzględniającego stężenie substancji stałych, rozkład wielkości cząstek, prędkość osiadania i metodę czyszczenia dostępną w zakładzie.
Dlaczego zawieszone ciała stałe zmieniają równanie wymiany ciepła
Zawieszone cząstki wpływają na przenoszenie ciepła na dwa sposoby. Po pierwsze, zwiększają lepkość efektywną płynu, zagęszczając termiczną warstwę graniczną na powierzchni płyty. Po drugie, osadzają się bezpośrednio na płycie, tworząc porowatą, nierówną warstwę, która zwiększa odporność termiczną i tworzy zlokalizowane gorące punkty pod grubszymi osadami.
Szybkość osadzania zależy od stężenia cząstek, prędkości przepływu na płycie i różnicy temperatur pomiędzy płytą a płynem w masie. Wysoka temperatura powierzchni płyty zwiększa osadzanie się, sprzyjając wytrącaniu się rozpuszczonych substancji i powodując silniejsze przyleganie cząstek do gorącej powierzchni.
| Stężenie zawiesiny | Lepkość względna | Szybkość osadzania na płycie | Czas do skali 2 mm | Bezpieczna gęstość watów |
|---|---|---|---|---|
| <0.1% (clean water) | 1.0× | Bardzo niski | >12 miesięcy | 1,5–2,0 W/cm² |
| 0,5–1,0% (lekkie ciała stałe) | 1.1–1.3× | Niski | 6–10 miesięcy | 1,2–1,4 W/cm² |
| 2–3% (umiarkowane ciała stałe) | 1.3–1.8× | Umiarkowany | 3–5 miesięcy | 0,9–1,1 W/cm² |
| 4–6% (ciężkie ciała stałe) | 1.8–2.5× | Wysoki | 6–10 tygodni | 0,6–0,8 W/cm² |
Szybkość osadzania ze zbiorników oczyszczania ścieków otrzymujących mieszaną wodę do powlekania i fosforanowania
Montaż pionowy a poziomy w przypadku-obsługi o dużej zawartości ciał stałych
Orientacja płyty określa, czy ciała stałe osadzają się na powierzchni, czy też zsuwają się. Zamontowana poziomo płyta ma dużą-powierzchnię skierowaną do góry, na której gromadzą się cząstki pod wpływem grawitacji. Warstwa osadu narasta od góry do dołu, a najgrubsze nagromadzenie występuje na górnej powierzchni, gdzie przepływ jest najsłabszy.
Płyta zamontowana pionowo ma mniejszy przekrój poziomy-. Ciała stałe osiadające na górze kołnierza lub na poziomych elementach nośnych nie pokrywają całej ogrzewanej powierzchni. Pionowa powierzchnia płyty ulega osadzaniu-głównie pod wpływem ścinania, a nie osiadaniu grawitacyjnym. Dane terenowe ze zbiorników na ścieki pokazują, że płyty montowane pionowo gromadzą o 40–60% mniej osadu w tym samym okresie eksploatacji w porównaniu z urządzeniami poziomymi.
| Orientacja montażu | Akumulacja depozytów | Częstotliwość czyszczenia | Najlepsza aplikacja |
|---|---|---|---|
| Poziomo,-skierowany do góry | Wysoki | Częsty | Niezalecane |
| Poziomo,-skierowany w dół | Umiarkowany | Umiarkowany | Ograniczona przestrzeń |
| Pionowo, równolegle do przepływu | Niski | Nieczęsty | Większość aplikacji |
| Pionowo, prostopadle do przepływu | Umiarkowany | Umiarkowany | Zbiorniki-o wysokim przepływie |
Orientacja montażu i jej wpływ na gromadzenie się osadów
Efekty wykończenia powierzchni i geometrii płyty
Gładka, wypolerowana powierzchnia płyty zmniejsza siłę przylegania osadzonych ciał stałych. Cząsteczki, które trwale przylegają do chropowatej powierzchni, zsuwają się łatwiej, gdy prędkość przepływu wzrasta podczas cykli mieszania lub czyszczenia zbiornika. Polerowane powierzchnie wydłużają okres czyszczenia o 30–50% w przypadku zastosowań o dużej- zawartości cząstek stałych w porównaniu ze standardowymi wykończeniami powierzchni.
Grubość blachy również ma znaczenie. Grubsza płyta ma większą masę termiczną i wolniej reaguje na zmiany mocy. Ale jest również lepiej odporny na wypaczenia i uszkodzenia mechaniczne. W przypadku materiałów o dużej- zawartości substancji stałych, gdzie czyszczenie może obejmować szczotkowanie lub skrobanie, grubsza płyta jest trwalsza.
Strategie mieszania i czyszczenia ciał stałych-zbiorników z ładunkiem
Przerywane mieszanie z dużą-prędkością jest bardziej skuteczne niż ciągłe mieszanie na niskim-poziomie w przypadku zastosowań o dużej- zawartości części stałych. Okresowe zwiększanie prędkości przepływu w płycie do 0,5–0,8 m/s powoduje przepłukanie luźnych osadów, zanim stwardnieją i utworzą odporną warstwę. Można to osiągnąć za pomocą eduktora-sterowanego zegarem lub dedykowanej pompy mieszającej, która włącza się na 5–10 minut co godzinę.
Czyszczenie chemiczne na miejscu wymaga roztworu czyszczącego, który rozpuszcza określony skład osadu. Osad wodorotlenku metalu reaguje na rozcieńczony kwas. Osady fosforanu wapnia wymagają środka chelatującego lub łagodnego nasączenia kwasem. Harmonogram czyszczenia oparty na wynikach kontroli,-a nie ustalonym kalendarzu-zapobiega tworzeniu się osadów o grubości, która podnosi temperaturę powierzchni płyty do zakresu degradacji.
| Metoda czyszczenia | Skuteczność na wodorotlenki metali | Skuteczność w skali fosforanowej | Ryzyko dla talerza | Zalecany odstęp czasu |
|---|---|---|---|---|
| Rozcieńczyć cyrkulację HCl | Wysoki | Umiarkowany | Niski | 4–8 tygodni |
| Namoczenie kwasu sulfamidowego | Umiarkowany | Wysoki | Niski | 6–10 tygodni |
| Chelatacja EDTA | Umiarkowany | Wysoki | Niski | 8–12 tygodni |
| Strumień wody pod wysokim-ciśnieniem | Wysoki | Umiarkowany | Umiarkowany | 8–12 tygodni |
| Szczotkowanie mechaniczne | Wysoki | Wysoki | Wysoki | Niezalecane |
Zalecenia dotyczące sposobu oczyszczania oczyszczalni ścieków wyposażonych w płyty grzewcze
Praktyczne etapy specyfikacji ścieków o wysokiej- zawartości części stałych
Zacznij od charakterystyki ciał stałych. Całkowite stężenie zawiesiny, rozkład wielkości cząstek i skład mineralny określają szybkość osadzania i wymaganą metodę czyszczenia. Prosta analiza grawimetryczna i przegląd składu chemicznego procesu poprzedzającego dostarczają większości niezbędnych informacji.
Wybierz gęstość watów na podstawie rzeczywistego stężenia substancji stałych. W przypadku 2–3% zawiesiny właściwa jest granica 0,9–1,1 W/cm². Powyżej 4% substancji stałych obniż wartość do 0,6–0,8 W/cm². Wartości te zakładają montaż pionowy i okresowe mieszanie-z dużą prędkością. Montaż poziomy wymaga dalszej redukcji o 20–30%.
Określ polerowaną powierzchnię płyty. Dodatkowy koszt jest niewielki, a wydłużenie odstępów między czyszczeniami znaczne. Sprawdź, czy zbiornik ma odpowiednią głębokość do montażu pionowego z co najmniej 75 mm przykrycia cieczą nad sekcją ogrzewaną. Jeśli głębokość jest niewystarczająca, rozważ kilka krótszych płyt zamiast jednej długiej jednostki.
Zainstaluj monitorowanie przepływu i wyłącznik-wysokiej temperatury. W przypadku pracy z dużą zawartością substancji stałych zatkany filtr lub uszkodzona pompa mieszająca może w ciągu kilku godzin obniżyć prędkość przepływu poniżej bezpiecznego progu. Przełącznik przepływu i ograniczenie temperatury powierzchni płyty do 15–20 stopni powyżej normalnej temperatury roboczej zapewniają ochronę przed szybkim przegrzaniem, które następuje po utracie przepływu.
Kiedy standardowe płyty nie są w stanie pomieścić ładunku ciał stałych
Zbiorniki do oczyszczania ścieków o wysokim stężeniu cząstek stałych i ograniczonej przestrzeni peryferyjnej często nie są w stanie pomieścić standardowych płyt grzewczych o gęstości watowej, które zapobiegają szybkiemu zabrudzeniu. Przy obciążeniu 6 kW przy 0,8 W/cm² wymagana jest powierzchnia płyty o 7500 cm²-więcej niż zapewnia pojedyncza płyta przy typowych wymiarach zbiornika.
Niestandardowa konfiguracja płyty grzewczej o dużej powierzchni, małej gęstości mocy i wypolerowanej powierzchni eliminuje pierwotną przyczynę osadzania się-cząstek stałych. Proces specyfikacji wymaga stężenia zawiesin, charakterystyki cząstek, wymiarów zbiornika, metody mieszania i wymaganej mocy. W przypadku obiektów wyposażonych w wiele zbiorników do oczyszczania ścieków to specyficzne-podejście ogranicza przegrzanie związane z osadami-i wydłuża okresy między wymaganymi czyszczeniami.
