Рекомендации по размещению перемешивающих устройств в сооружениях водоотведения


На протяжении столетий процесс перемешивания различных жидкостей, твердых веществ и газов является неотъемлемой составляющей ежедневной человеческой жизнедеятельности. Потребность в перемешивании существует во всех областях: от производства продуктов питания до производства химических и натуральных лекарственных средств, от распределения и разбавления жидкостей до их гомогенизации для бытовых и производственных целей.

С самого начала к очистке сточных вод предъявлялись неизменные требования: достижение максимально возможного уровня гомогенизации для разных жидкостей и твердых веществ, поддержание твердых веществ во взвешенном состоянии или ресуспендирование их, создание объемного потока с участием всего объема жидкости, а также создание горизонтальных потоков и многое другое.

Что потребовало, с одной стороны, определения физических параметров, управляющих движением и взаимодействием жидкости, а, с другой стороны, внедрения нового оборудования, обеспечивающего достижение этих задач.

В 2002 г. компания Grundfos приобрела швейцарскую компанию Arnold AG, обладающую десятилетиями опыта в производстве погружных мешалок и образователей потока. Это означает, что, помимо погружных канализационных насосов, у компании Grundfos появилась возможность производить погружное перемешивающее оборудование для очистки сточных вод, а также для сельскохозяйственной и биогазовой отраслей. В настоящем Руководстве рассматриваются основные вопросы, касающиеся процесса перемешивания, а также областей его применения, при этом особое внимание уделено погружным мешалкам и образователям потока. Руководство предназначено для специалистов в области очистки сточных вод, проектировщиков, операторов установок, инженеров по сбыту, а также для всех тех, кто хочет разбираться в вопросах процесса перемешивания
и областей его применения.

Введение
[1] ОСНОВЫ
Введение в процесс перемешивания
Краткий исторический обзор: от мешалки вертикальной установки до погружной мешалки 8
Мешалки и образователи потока на очистных сооружениях водоотведения 10
Механическая очистка 11
Биологическая очистка 11
Доочистка 11
Обработка осадка 12
Различия между основными типами перемешивающего оборудования 13
Основные параметры процесса перемешивания 14
Что общего между мешалками и насосами 14
Мощность и напор 15
Поток 17
Осевое усилие 17
Теория гидравлики и реологии 19
Динамическая и кинематическая вязкость 20
Ньютоновские и неньютоновские жидкости 21
Число Рейнольдса и число мощности 22
Требования по оптимальной гидродинамической конфигурации 24
Вычислительная гидродинамика для процесса перемешивания 26
Вычислительная гидродинамика для моделирования потока перемешивания 26
Конструирование мешалок с использованием вычислительной гидродинамики 30
Использование CFD для моделирования потока 32
Образование и распределение осевого усилия 33

[2] РЕКОМЕНДАЦИИ И ПРАВИЛА
Некоторые аспекты применения мешалок и образователей потока 36
Выбор перемешивающего оборудования: важнейшие аспекты 36
Зачем нужно перемешивание? 36
Характеристики перекачиваемой жидкости 36
Форма резервуара 37
Наличие систем аэрации 38
Места расположения точек входа и выхода жидкости в резервуаре 38
Доступность бака для установки перемешивающего оборудования 38
Выбор подходящего типа перемешивающего оборудования 38
Цели перемешивания и примеры областей применения 38
Перемешивание, суспендирование и гомогенизация 38
Усреднительный резервуар 40
Биохимические процессы (дефосфация, денитрификация, нитрификация) 41
Процесс периодического перемешивания на крупных и средних насосных станциях 44
Гомогенизация накопленного осадка (сырого осадка и избыточного активного ила) 45
Дисперсия химических реагентов в сточных водах/осадках сточных вод 45
Правила 46
Общие рекомендации по выбору места установки 46
Предотвращение появления коротко замкнутых потоков 47
Интенсивное и непосредственное перемешивание различных потоков 47
Исключение завихрения на поверхности воды: легкое перемешивание 47
Предотвращение появления застойных зон 48
Общие правила выбора места установки 48
Минимальня глубина погружения для предотвращения завихрений 48
Минимальное расстояние до дна и боковых стенок резервуара 49
Минимальное расстояние до задней стенки 54
Минимальное расстояние до препятствий 58
Мешалки, направленые вверх и вниз 58
Расположение в горизонтальной проекции 59

Общие правила размещения для аэрируемых резервуаров 76
Введение 76
Вертикальное расположение погружных мешалок и образователей потока 77
Особые правила расположения для замкнутых резервуаров 80
Размещение образователей потока в окислительных каналах 80
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ: формирование противотока – CFD моделирование для очистных сооружений парка La Feyssine-Lyon WWTP 84
Нехватка свободного места: что делать? 84
Размещение образователей потока в аэрируемых резервуарах в форме кольцевого канала 85
[3] УСТАНОВКА, ЭКСПЛУАТАЦИЯ И ОПТИМИЗАЦИЯ
Установка и эксплуатация 88
Монтажный комплект для мешалок и образователей потока 88
Стойка из профиля, фиксаторы, кран-балка 88
Монтажный комплект для мешалок 89
Монтажный комплект для образователей потока 91
Эксплуатация 92
Предварительная проверка мешалок/образователей потока 92
Порядок установки мешалок/образователей потока 93
Ввод в эксплуатацию 94
Техническое обслуживание 94
Основные условия для эффективной работы оборудования 94
Преимущества регулярного технического обслуживания 94
Диагностика неисправностей: проблемы при эксплуатации 94
Регулировка: частотно-регулируемый привод и другие области способы 95
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ: точная регулировка образователей потока AFG на очистных сооружениях водоотведения Lyon-La Feyssine за счет использования частотно-регулируемых приводов 96

Измерение параметров 99
Измерение концентрации твердых частиц 99
Метод измерения 99
Оборудование для измерения 99
Измерение скорости 99
Оборудование для измерения 100
Измерение средних характеристик 100
Расположение измерительной сетки в замкнутых резервуарах 101
Расчет средней горизонтальной скорости 102
Испытание оборудования на испытательных установках Grundfos 103
Оптимизация системы 105
Введение 105
Результат оптимизации конфигурации резервуара 105
Сравнение квадратного или прямоугольного резервуара с резервуаром овальной формой 105
Замкнутые резервуары – влияние разных типов конфигурации 107
Результат оптимизации выбора оборудования 111
Замена мешалок образователями потока 111
ПРИМЕР ИЗ ПРАКТИКИ: замена мешалок образователями потока на очистных сооружениях водоотведения Douchy, Франция 114
УСЛОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, СИМВОЛЫ И ЕДИНИЦЫ ИЗМЕРЕНИЯ
Условные обозначения, символы и единицы измерения 118
Определения 119


Жанр: Grundfos, Водоснабжение, Канализация