Pemukim Tabung Cenderung Honeycomb untuk Pemurnian Air Sungai: Studi Kasus 10 Tahun di Petrokimia Wuhan

Pemukim Tabung Cenderung Honeycomb untuk Pemurnian Air Sungai: Studi Kasus 10 Tahun di Petrokimia Wuhan

Ketika Pabrik Petrokimia Wuhan pertama kali memanfaatkan Sungai Yangtze sebagai sumber air bakunya, mereka menghadapi perubahan kekeruhan musiman yang ekstrim dan tantangan berat dalam memenuhi standar air minum tanpa tahap penyaringan khusus. Satu dekade kemudian, sistem sedimentasi-flokulasi-pasir terintegrasi mereka menggunakan pemukim tabung miring sarang lebah polietilen secara konsisten menghasilkan kekeruhan limbah di bawah 5 NTU. Inilah tepatnya cara mereka melakukannya - dan apa arti data operasional mereka untuk proyek pengolahan air Anda berikutnya.

TANTANGAN AIR BAKU

Pabrik Petrokimia Wuhan mengambil air mentah langsung dari Sungai Yangtze, tempat kekeruhan berubah secara dramatis di setiap musim. Air banjir di musim panas membawa beban padatan tersuspensi yang sangat tinggi, sedangkan aliran di musim dingin turun hingga kekeruhannya relatif rendah. Sistem pengobatan asli dirancang sebagaiproses penghilangan pasir, flokulasi, dan sedimentasi yang terintegrasi, menargetkan kekeruhan limbah cair sebesar 20 NTU untuk keperluan industri. Dua unit pengolahan paralel dibangun, masing-masing berukuran 30,0 m kali 9,8 m dengan kapasitas desain 2.000 meter kubik per jam. Satu unit awalnya dilengkapi dengan pelat kayu miring, yang lainnya dengan tabung sarang lebah kertas. Yang terpenting, sistemtermasuk tidak ada langkah filtrasi hilir- pemukim tabung miring sendirilah yang bertanggung jawab untuk menghasilkan kualitas limbah akhir.

PARAMETER DESAIN SISTEM

Memahami teknik di balik tangki terintegrasi ini mengungkapkan mengapa kinerjanya sangat andal. Prosesnya mengikuti jalur yang diurutkan dengan cermat:Raw Water --> Coagulant Dosing --> Grit Chamber --> Flocculation --> Sedimentation --> Clear Water Tank --> Pressurization -->Jaringan Distribusi. Setiap tahap diukur untuk mengoptimalkan mekanisme pengolahan tertentu, dan nilai desain dipilih berdasarkan uji coba ekstensif dengan air Sungai Yangtze.

Desain Ruang Pasir

Ruang pasir berukuran panjang 12,0 m dan lebar 3,0 m, dengan kedalaman efektif 1,5 m. Pada alur desain 2.000 m³/h, ini menghasilkan kecepatan aliran sebesar0.15 m/sdan waktu retensi sekitar2 menit. Kecepatan horizontal yang lembut ini memungkinkan pasir kasar dan partikel pasir berat mengendap sambil membawa padatan tersuspensi yang lebih ringan ke tahap flokulasi. Pengamatan operasional awal menunjukkan bahwa flok sebenarnya mulai terbentuk di sini, yang kemudian terbukti signifikan ketika pencampur mekanis dievaluasi untuk dihilangkan.

Sistem Flokulasi Dua-Tahap

Proses flokulasi menggunakan dua mekanisme berbeda secara seri. Pertama, sebuahflokulator dayung(kedalaman 11,5 mx 4,0 mx 3,0 m) dengan empat tahap pencampuran mekanis menghasilkan pencampuran awal yang cepat dengan waktu retensi 4-menit. Awalnya ini dimaksudkan untuk membuat mikro-flok melalui pencampuran energi tinggi. Air kemudian masuk ke asaluran flokulasi yang kacau- jalur berkelok-kelok sepanjang 82-meter dengan lebar saluran masuk 0,6 m secara bertahap diperluas hingga lebar saluran keluar 0,8 m. Pada kedalaman air 3,0 m, kecepatan masuk 0,5 m/s secara bertahap menurun menjadi 0,3 m/s di saluran keluar, memungkinkan flok tumbuh melalui geseran hidrolik yang lembut pada sekitar13 menitwaktu kontak.

SPESIFIKASI TANGKI SEDIMENTASI & SPESIFIKASI TABUNG CENDER

Cekungan sedimentasi beroperasi dalam mode aliran naik dengan luas permukaan 196 m²(20,0 mx 9,8 m). Pelat miring kayu asli berukuran panjang 1.200 mm dengan tinggi vertikal 850 mm, dipasang pada kemiringan 60 derajat dengan jarak pelat 40 mm. Tabung sarang lebah kertas menampilkan apenampang heksagonal-dengan diameter lingkaran tertulis 50 mm, panjang tabung 800 mm, tebal dinding 0,4 mm, dan sudut kemiringan 60 derajat yang sama, menghasilkan tinggi vertikal 700 mm. Kertas kraft diresapi dengan resin fenolik untuk integritas struktural.

Di bawah kondisi desain ini, kecepatan aliran ke atas melalui pengendapan adalah2,5 mm/detik, dengan waktu retensi tangki keseluruhan30 menitdan waktu tinggal dalam bundel tabung saja7 menit. Kedalaman pengendapan yang sangat dangkal ini - hanya 40-50 mm antara permukaan miring - adalah kunci efisiensi pengendapan. Menurut prinsip sedimentasi dengan kedalaman dangkal, jarak pengendapan berkurang dari kedalaman penuh tangki ke jarak antar lempeng, sehingga secara dramatis memperpendek waktu penangkapan partikel sekaligus mempertahankan laju luapan yang sama.

UPGRADE MEDIA: DARI KERTAS HONEYCOMB KE PLASTIK PE

Pelat miring kayu dan tabung sarang lebah kertas memberikan kinerja perawatan yang memuaskan selama periode pengoperasian awal (pasca 1980), dengan tabung sarang lebah kertas menunjukkan sedikit tepian. Namun, pengalaman lapangan mengungkap keterbatasan material yang penting yang mendorong keputusan untuk melakukan peningkatan:

Piring kayusulit diproduksi dengan toleransi yang konsisten dan memiliki masa pakai yang singkat karena siklus basah-kering yang terus-menerus menyebabkan lengkungan dan degradasi biologis.Tabung sarang lebah kertasmenderita karena daya tahan yang terbatas dan, yang lebih penting, impregnasi resin fenolik membuatnyatidak cocok untuk aplikasi air minumkarena potensi pencucian senyawa organik ke dalam air yang diolah. Ini adalah masalah-yang tidak dapat dinegosiasikan setelah pabrik berkomitmen untuk memenuhi standar air minum.

Pada tahun 1984, seluruh media pengendapan diganti dengantabung sarang lebah plastik polietilen (PE).. Modul baru ini memiliki geometri heksagonal dan kemiringan 60 derajat yang sama, namun memiliki diameter lingkaran tertulis yang lebih besar yaitu 60 mm, panjang tabung 800 mm, dan ketebalan dinding 0,5 mm. Tabung sarang lebah PE menawarkan beberapa keuntungan yang menentukan:

Pertama, materinyabersertifikat tidak-beracun dan disetujui untuk kontak dengan air minum, menghilangkan kekhawatiran kontaminasi yang mengganggu tabung resin fenolik. Kedua, PE tahan terhadap degradasi biologis dan serangan kimiatidak ada siklus penggantiandan secara signifikan menurunkan biaya siklus hidup. Ketiga, permukaan PE yang halus dan hidrofobik terlihatadhesi lumpur yang rendah, jadi padatan yang terakumulasi akan meluncur karena beratnya sendiri, bukannya menumpuk dan mempersempit saluran aliran. Perilaku-pembersihan mandiri ini menjaga konsistensi kapasitas hidraulik di antara interval perawatan. Keempat, geometri tabung heksagonal memberikan aperimeter basah yang lebih besardaripada pelat datar dengan jarak yang setara, menghasilkan radius hidraulik yang lebih rendah dan akibatnya bilangan Reynolds yang lebih rendah - berarti kondisi aliran laminar lebih stabil sehingga meningkatkan efisiensi pengendapan. Salah satu masalah operasional yang muncul adalahdaya apung modul tabung PEsaat terendam; hal ini diatasi dengan memasang perlengkapan penahan untuk mencegah mengambang.

PERBAIKAN SISTEM PEMBUANGAN SLUDGE

Sistem pembuangan lumpur asli diandalkankatup kupu-kupu penutup manual, yang terbukti menjadi salah satu masalah operasional pabrik yang paling persisten. Katup-katup ini menuntut intensitas tenaga kerja operator yang tinggi, mengalami penyegelan yang buruk yang mengakibatkan sekitar kebocoran air10 m³/ jam per katup, sering mengalami kerusakan batang penghubung, dan menghasilkan pembuangan lumpur yang umumnya buruk. Dalam operasi pengolahan air yang terus menerus 24/7, pembuangan lumpur yang tidak dapat diandalkan menyebabkan penurunan kualitas limbah karena akumulasi lumpur mulai terurai, melepaskan gas, dan-tersuspensi kembali ke dalam kolom air.

Pada bulan Juni 1988, katup manual diganti dengankatup gerbang pneumatikdi seluruh titik pembuangan. Sistem pneumatik sepenuhnya menghilangkan kebocoran air dengan memberikan kekuatan penyegelan positif, menyederhanakan pengoperasian menjadi satu tindakan kontrol, dan secara signifikan meningkatkan efektivitas pembuangan lumpur dengan memungkinkan evakuasi volume-tinggi secara cepat sebelum lumpur dapat memadat. Modifikasi tambahan disertakanmeningkatkan tinggi hopper lumpur dari 800 mm menjadi 1.200 mmuntuk menyediakan lebih banyak volume penyimpanan dan memasang dua katup pembuangan tambahan pada pipa pengumpul lumpur berlubang untuk evakuasi hopper yang lebih seragam. Perubahan ini memperpanjang siklus operasional antara pembersihan tangki penuh dari berminggu-minggu menjadi sekitartiga bulan.

OPTIMASI DOSIS KIMIA

Sistem pemberian dosis koagulan mengalami empat perbaikan yang saling berhubungan yang secara kolektif mengubah keekonomian dan keandalan pengobatan. Pertama, itukonsentrasi larutan koagulan distandarisasi menjadi sekitar 5%(turun dari kisaran sebelumnya 5-10%). Konsentrasi yang lebih rendah dan konsisten ini memastikan bahwa pipa takar tetap terisi penuh pada semua laju aliran, mencegah penguncian udara yang kadang-kadang mengganggu pasokan koagulan. Kedua, setelah pengujian komparatif ekstensif, pabrik tersebutberalih dari aluminium sulfat mentah ke aluminium klorida dasar (PAC). Aluminium sulfat asli memerlukan dosis tinggi, memberikan hasil yang tidak konsisten dalam berbagai kondisi air baku, dan selama periode kekeruhan tinggi di musim panas, operator menggunakan besi klorida - yang, meskipun efektif, sangat korosif sehingga merusak pipa dan peralatan. PAC terbukti unggul di semua musim: persyaratan dosis yang lebih rendah, biaya konsumsi yang lebih rendah, kualitas limbah yang stabil, dan warna air yang diolah lebih baik.

Ketiga, semua saluran penyaluran dosis telah dilakukandiganti dengan pipa plastik, menghilangkan masalah-korosi bahan campuran yang mengganggu pemasangan awal pipa plastik, besi tuang, dan baja. Keempat, dan mungkin yang paling mendalam, adalahempat-pencampur mekanis tahap telah dikeluarkan seluruhnya dari tangki flokulasi. Operator mengamati bahwa flok yang sudah terbentuk di ruang pasir dipecah oleh-pengaduk mekanis dengan geseran tinggi, sehingga menghilangkan koagulasi yang seharusnya dihasilkan. Setelah mixer dilepas, flok tumbuh secara progresif dan stabil di saluran flokulasi yang dibingungkan hanya melalui geser hidraulik yang lembut, sehingga secara signifikan meningkatkan efisiensi koagulasi sekaligus mengurangi konsumsi daya.

HASIL PENGOBATAN: DATA KINERJA

Setelah menerapkan serangkaian perbaikan secara menyeluruh, sistem perawatan mencapai hasil yang melampaui spesifikasi desain-kelas industri aslinya. Pada alur desain 2.000 m³/h, kekeruhan limbah tetap adasecara konsisten di bawah 5 NTU sejak tahun 1984, memenuhi Standar Air Minum Nasional Tiongkok (GB 5749-85). Saat didorong hingga kondisi beban berlebih 3.000 m³/jam (50% di atas desain), sistem masih mempertahankan kekeruhan limbah di bawah 15 NTU. Kekeruhan air baku berfluktuasi secara musiman, namun kekeruhan air yang diolah tetap berada dalam kisaran air minum.

Analisis kualitas air memastikan kemampuan sistem untuk menghasilkan air minum dari air permukaan:

Manfaat ekonomi dari saklar koagulan juga sama menakjubkannya. Dalam perbandingan-demi-bersama selama bulan Juni 1988, dengan produksi air sekitar 170.000 ton per bulan, dosis PAC hanya11,4mg/Ldibandingkan dengan25,6mg/Luntuk aluminium sulfat - aPengurangan konsumsi bahan kimia sebesar 55,5%.. Konsumsi koagulan bulanan turun dari 4,5 ton menjadi 2,1 ton:

Catatan: Produksi air bulanan sekitar 170.000 ton. Konsumsi daya juga menurun setelah mixer mekanis dihilangkan, meskipun angka pastinya tidak dihitung dalam studi kasus yang dipublikasikan.

TANTANGAN YANG TERSISA & PENINGKATAN YANG DIRENCANAKAN

Tim pabrik di Wuhan mengidentifikasi tiga area untuk perbaikan lebih lanjut yang sama relevannya bagi siapa pun yang mengoperasikan mesin pemukim tabung saat ini. Pertama,pemantauan kekeruhan manualmenciptakan jeda respons antara mendeteksi perubahan kualitas air dan menyesuaikan dosis koagulan. Solusi yang dipertimbangkan adalah sistem kontrol takaran otomatis menggunakan pengukur kekeruhan online untuk memberikan-umpan balik secara real-time untuk penyesuaian laju umpan koagulan. Hal ini mewakili langkah logis berikutnya bagi pabrik mana pun yang telah mengoptimalkan subsistem mekanis dan kimianya.

Kedua,pertumbuhan alga pada permukaan tabung sarang lebah yang terbukasemakin mengurangi luas-penampang saluran aliran yang efektif. Penetrasi sinar matahari ke dalam cekungan pemukim mendorong kolonisasi biofilm dan alga, yang tidak hanya membatasi aliran tetapi pada akhirnya menyumbat saluran seluruhnya. Solusi yang diusulkan adalah pra-klorinasi air mentah di bagian hulu pengendapan untuk mengendalikan pertumbuhan biologis sebelum air tersebut terbentuk di permukaan tabung. Ketiga, meskipun ada perbaikan dalam pembuangan lumpur,hopper masih mengumpulkan lumpur yang dipadatkanyang tidak dapat dihilangkan selama siklus pembuangan normal, sehingga tangki harus dimatikan sepenuhnya dan pembersihan manual setiap tiga bulan. Respons tekniknya adalah memasang nosel semprot internal yang akan menggunakan air bertekanan untuk membilas selama siklus pembuangan lumpur, sehingga menghilangkan kebutuhan untuk mematikan secara berkala.

PELAJARAN UTAMA UNTUK DESAIN TUBE SETTLER CENDERUNG

Data pengoperasian selama satu dekade dari Wuhan diringkas menjadi empat prinsip yang harus memandu setiap proyek pemukim tabung:

1. Karya desain terpadu.Konsep tangki-flokulasi-sedimentasi一体化 (terintegrasi) pasir, jika dimensinya tepat, dapat menghasilkan kualitas air minum dari air permukaan tanpa melalui langkah penyaringan hilir. Kuncinya adalah mendapatkan parameter hidraulik setiap tahapan dengan benar: kecepatan aliran di ruang pasir (0,15 m/s), waktu retensi dalam flokulasi (total 17 menit), dan kecepatan aliran ke atas di pengendapan (2,5 mm/s). Penyimpangan dari nilai-nilai ini akan membahayakan keseluruhan rantai pengobatan.

2. Pemilihan material memiliki konsekuensi yang berjenjang.Tabung sarang lebah plastik PE menawarkan kombinasi terbaik antara kinerja pengolahan, daya tahan, keamanan air minum, dan kemudahan perawatan dibandingkan dengan pelat kayu atau tabung kertas yang diresapi resin-. Perimeter basah yang lebih besar,-permukaan yang dapat membersihkan sendiri, dan masa pakai yang tidak terbatas membenarkan investasi awal berkali-kali lipat melalui pengurangan pemeliharaan dan kinerja perawatan yang konsisten.

3. Keandalan pembuangan lumpur menentukan konsistensi limbah.Sistem pembuangan lumpur yang andal dan mudah-dioperasikan-tidak bersifat opsional - melainkan merupakan satu-satunya subsistem mekanis yang paling penting untuk menjaga kinerja pengendapan yang konsisten. Katup manual menyebabkan kelelahan operator dan pembuangan lumpur yang tidak konsisten, yang secara langsung menyebabkan kualitas limbah yang bervariasi. Pelepasan secara pneumatik atau otomatis harus dianggap sebagai standar, bukan opsional, untuk setiap-pemukim operasi berkelanjutan.

4. Optimalisasi koagulan memberikan pengembalian tercepat.Peralihan dari aluminium sulfat ke PAC menghasilkan pengurangan biaya bahan kimia sebesar 55% dan hanya memberikan manfaat langsung. Dampak hilirnya - produksi lumpur yang lebih sedikit, warna air yang lebih baik, kinerja yang lebih konsisten di seluruh variasi kekeruhan musiman - melipatgandakan keuntungan ekonomi. Memasangkan PAC dengan infrastruktur takaran yang dirancang dengan baik (pipa plastik, konsentrasi yang konsisten, pipa-aliran penuh) memastikan manfaat tersebut direalisasikan secara berkelanjutan.

SOLUSI PENYETEL TABUNG CENDER HONEYCOMB KAMI

Dengan memanfaatkan pengalaman teknik pengolahan air selama puluhan tahun, kami menyediakan rangkaian lengkap produk dan layanan pemukim tabung miring sarang lebah yang disesuaikan dengan kualitas air baku dan tujuan pengolahan Anda:

KitaMedia tabung sarang lebah heksagonal PE dan PVCtersedia dalam diameter sel 25 mm, 35 mm, 50 mm, 60 mm, dan 80 mm, sehingga Anda dapat memilih luas permukaan pengendapan dan pembebanan hidraulik yang optimal untuk kisaran kekeruhan air baku spesifik Anda. Untuk aplikasi pengolahan air permukaan yang menargetkan kualitas air minum, kisaran diameter 50-60 mm (sesuai dengan spesifikasi Wuhan) memberikan keseimbangan terbaik antara efisiensi pengendapan dan ketahanan terhadap penyumbatan.

Kami menyediakandesain dan fabrikasi pemukim terintegrasiuntuk pengolahan air permukaan, klarifikasi air limbah industri, dan pengkondisian air proses. Kitasistem pengumpulan dan pembuangan lumpur yang lengkaptermasuk katup gerbang pneumatik dan pengontrol pelepasan waktu otomatis yang menghilangkan masalah katup manual yang didokumentasikan di Wuhan. Untuk pabrik yang sudah ada, kami menawarkanlayanan retrofit dan peningkatanmeliputi penggantian media, modernisasi sistem lumpur, dukungan pemilihan koagulan, optimalisasi sistem takaran, dan pemecahan masalah operasional.

Referensi: Pemukim Tabung Cenderung Sarang Lebah Tang TQ untuk Pemurnian Air Sungai [J]. Pengilangan Minyak Bumi, 1989(4): 1-6.