Table of Contents
הדחף הגדל לניהול Peak Flow בפילטרים
מערכות פסולת עירונית להתמודד עם לחץ גובר כמו שינויי האקלים מאיצים את אירועי הסערה ואת מאבקי תשתיות ההזדקנות עם אוכלוסיות מתרחבות.פילטרים של טריקלינג נשארים אבן הפינה של טיפול ביולוגי, המציע צריכת אנרגיה נמוכה ופשטות תפעולית בהשוואה למערכות גילוח מופעלות.עם זאת, הביצועים שלהם מתפוגגות בחדות במהלך תנאי זרימה שיא, אשר יכול לגרום הפרות, נזק סביבתי, ומאמץ שיקום יקר.
אירועי זרימה גבוהים בדרך כלל מתעוררים מחדירה למים סוערים, זרימה (I/I), או שילוב של מעליות של תפירה. במהלך פרקים אלה, שערי זרימה יכולים להכפיל או משולש, ספיגות טעינה הידראוליות, וריכוזים אורגניים להשתנות באופן פרוע.ללא אסטרטגיות פרואקטיביות, סינון ניסיון הסרת מופחתת של יעילות לביקוש כימי (COD), השעויה מוחלטת (S), והבנה ביולוגית היא קודם כל התהליכים הפיזיים.
תוצאות של Trickling Filter Performance
מסנן מסובך מסתמך על מיטה קבועה של מדיה - סלע או slag, עכשיו יותר מובנה פלסטיק או אריזה פלסטיק אקראית.שפכים מחולק גם על פני העליון באמצעות מפיץ מסתובב או ננולים קבועים, ואז מזרז למטה, מגע ביופילים המצורפים על פני השטח התקשורת. מיקרואורגניזמים בתוך biofilmbolize חומר אורגני מתמוסס, בעוד חמצן מסופק על ידי ventilation טבעי על ידי סרט נופלת טמפרטורה שונה מחוספסת על ידי ירידה.
הפרמטרים העיקריים כוללים קצב טעינה הידראולי (HLR), קצב טעינה אורגני (OLR), ואזור משטח ספציפי של התקשורת. ערכי עיצוב טיפוסי HLR טווח בין 0.5 ל 2.5 m3 / m2h עבור מסננים רוק ו 1.0 עד 5.0 m3 / m2h עבור מדיה פלסטית. OLR הוא בדרך כלל מובע כמו ק"ג 5 / m3.
עבור סקירה טכנית עמוקה יותר, מערכת ההפלה הלאומית של EPA (DES) אתר האינטרנט של EPA:FLT:1 מציע הדרכה על עיצוב סינון וניתוח תחת משטרי זרימה שונים.
בחירת מדיה ותפקידה ב Peak Flow Resilience
בחירה בתקשורת משפיעה עמוקות על האופן שבו מסנן מסובך מגיב לזרימת גלידות. רוק מדיה מספקת חלל ריק גבוה (בדרך כלל 40-60%) ושלמות מבנית טובה אבל יש שטח משטח ספציפי נמוך יותר (25–60 m2 / m3). מדיה פלסטית, כגון גלידות כפייתי או ספירות אקראיות, מציעה אזורי שטח מעל 100 מ"ר / m3 ומשקל נמוך הרבה יותר, המאפשרים עמוק יותר, עם זאת, פלסטיק, ניסיון מתכתי מתכתי יכול לעתים קרובות מעדיף זרימת חמצן נאותה (לאים) או ירידה נאותה (מחדש) או ירידה נאותה).
אתגרים מפורטים במהלך תנאי שיא זרימה
כאשר שערי זרימה עולים על סף עיצוב, בעיות הקשורות מרובים מופיעות.התתתות הבאות שוברות כל אתגר עם מפרט טכני.
מטען הלם אורגני וביומסה מעל
זרמי שיא נושאים לעתים קרובות אבקות ראשונות מרוכזים, להגדיל את העומס האורגני המיידי.הקיבולת המטבולית של הביופיל היא סופית; כאשר ריכוז תת-קרקעי עולה על שיעורי ניצול מקסימליים, עלייה מהירה BOD ו COD. תופעה זו חמורה במיוחד במערכות ביופר משולבות שבו ביוב גולמי מעורבב עם מים סוערים.
הגבלת העברת חמצן
מסנני טריקלינג תלויים דיפוזיה פסיבית של חמצן מהאוויר לתוך הסרט הנוזלי ו biofilm. גבוה זרימת שיעורי עלייה עובי הסרט הנוזל ולהפחית את זמן השמירה, הגבלת יעילות העברת חמצן.התוצאה היא גירעון חמצן כי כוחות אורגניזמים הגדלים לעבור חילוף החומרים אנירובי, ייצור ריחות וצמצום איכות הטיפול. במקרים קיצוניים, המסנן הופך להיות aoxic, פגיעה חמורה מאוד חנקן יש צורך כי יש להתאים את החלונות בדיוק.
Biomass Washout ו-Har
מהירות זרימה מפעילה לחץ על הביופילם.תחת תנאים רגילים, שחיקה מאוזנת על ידי צמיחה.במהלך זרימת השיא, כוחות Shear יכולים לעלות על חוזק החזקה ביופילם, מה שגורם לזינוק משמעותי.הביומסה המוזנחת יוצאת החוצה בצמיחה, תוך שיפור TSS ופגיעה בסיכויים של פריקה רגילה.
ערוצים ו-Uneven Wetting
מערכות הפצה – לעתים קרובות רוטטת זרועות המונעות על ידי תגובה הידראולית – יכולות להיות לא מאוזנות במהלך זרימת גבוהה. Nozzle clogging או misalignment מובילה לאזורים יבשים שבהם biofilm desiccates ומת, בעוד אזורים אחרים נעשים מוגזמים מדי פעם מתחיל, זה כוח עצמי מחדש כי מים עוקבים אחר הדרך של מסננים פחות התנגדות, חלקיקים בסדר יכול להגר ולמלא מחסומים, מחריף את הבעיה עם יותר ויותר מבוזרת.
אסטרטגיות אופטימיזציה פרוספקטיביות עבור Peak Flow Resilience
מפעילי ומהנדסים יכולים לצייר מתוך ערכת כלים של שיטות שמטפלים הן בניהול זרימה מיידי והן בחזקות ארוכת טווח. להלן אסטרטגיות אשר הוכיחו יעילות ביישומים בקנה מידה מלא.
שוויון זרימה – קו ההגנה הראשון
אגן תזרים (FEB) מאחסן את זרימת יתר במהלך אירועי שיא ומשחרר אותו בשיעור מבוקר לסנן המטומטב.Sizing FEB דורש ניתוח של הידרוגרפים היסטוריים ונתונים סטטיסטיים גשם.האגן יכול להיות מתוכנן כתאים מקוון או נפח מעצר לא מקוון. עבור צמחים קיימים, הוספת FEB עשוי להיות בעל הקרקע, אך מציע את הדרך הפשוטה ביותר כדי להחליק את ה-FLTs: שיפור 5.4 מים.
המונחים: Flow equalization
- (ב) ,0) , טיהור ושילוב: FLT:1 מונע מוצקות התיישבות על ידי שילוב של מערבלים או מיזוג אוויר.
- (ב) ⁇ :0 (Odor control: FLT:1 ⁇ ⁇ ⁇ ) דורש אוורור ופחמן-פחמן כדי לנהל את פליטת H2S במהלך האחסון.
- (ב) ,0) שסתום: FLT:1 השתמש לולאות משוב זרימה כדי להתאים את שערי השחרור בהתבסס על סינוס.
ניהול התחדשות עבור יכולת ביולוגית
(החזרת הטיפול בדלקת בחזרה לפילטר Inlet dilutes incoming Wastewater ומספק תוספת של חמצן מתמוסס (DO) במהלך זרימת שיא, הגדלת יחס ההפחתה (זרימה מחזור / זרימה בלתי נמנעת) יכול לשמור על טעינה הידראולית בתוך גבולות מקובלים תוך שמירה על מגע ביומסה בדרך כלל נע בין 0.5:1 ל 3:1, אבל יחס גבוה יותר עשוי לשטוף את הביומסה אם מהירות גבוהה יותר מאפשרת LT.
מערכות בקרה מתקדמות משלבות כעת החלמה עם קווי מעבורת המבהרים העיקריים כדי למנוע עומס יתר של המסנן במהלך סערה קיצונית.המפתח הוא לאזן עומס הידראולי נגד הביקוש לחמצן – משהו הטוב ביותר שהושג עם גישה של שליטה מודלית (MPC).
תחזוקה תקשורתית יעילה והחלפה
אפילו את הרשתות הטובות ביותר פילטרים רוק מצטברים גרפיטי ו precipitates, צמצום חלל ריק.מדיה פלסטית יכול לפרוץ, סדק, או להיות מטופס עם הפקדה ברזל / מנגן כי מעכב צמיחה ביופילרית. תוכנית ניקוי מדיה מתוכננת באמצעות מטוסי מים בלחץ גבוה או פתרונות גלישה מאומצים לשחזר נפח ריק.
תוספת ל-Foltect
הוספת רינג מטבולי בבסיס מיטת המסנן או מתחת לקומה התחתון יכול לשפר באופן דרמטי את רמות DO במהלך זרימת שיא. Fine-bubble diffusers להגדיל את יעילות העברת החמצן; עם זאת, הם מסכנים clogging בסביבה המלוכלכת.מערכות s-bubble bubble הם חזקים יותר אבל פחות יעילים.עוד משתמש submerged aer upflows (SAUF) כמטם מטהרכיטמיץ אל תוך מטהר באופן אופטימלי לתוך מיקום.
מעקב בזמן אמת ובקרה הסתגלות
חיישניים אלחוטיים לזרימה, DO, pH, טמפרטורה ו ammonia להגדיר את הבמה עבור ניתוח דינמי.מערכת פיקוח ורכישת נתונים (SCADA) יכול לזהות את תחילת אירוע זרימה שיא וליישם באופן אוטומטי תשובות מראש: להגביר את ההחזרה, להתחיל תוספת של תוספת של גלגול, פתחה שערי עקפים להשקעות FEB, ולהתאים במהירות הפצה או למידה מרחוק יכול אפילו לחזות אלגוריתמים לפני ריצוף של 2 דקות.
טכנולוגיות מתפתחות: IFAS ו-Step-Feed
משולב סרט קבוע מופעל סלדג ' (IFAS) משלב תקשורת סינון מטריעת עם אגן סלדג מופעל, מתן ביומסה נוספת עבור nitrification ללא שינויים תשתיות גדולות. במהלך זרימת שיא, החלק התלוי-growth מטפל במגש בעוד הסרט הקבוע שומר טיפול בסיס.שלב הזנה פילטרים, שבו משפיע על נקודות מרובות לאורך עומק, להפיץ את העומס האורגני אפילו יותר למנוע תצורה עירונית של צמחים מחוסנים.
מחקרים מצביעים על אופטימיזציה של Peak Flowation
יישום בעולם האמיתי לאמת את האסטרטגיות שתוארו לעיל. שתי דוגמאות ממחישות אתגרים ופתרונות שונים.
מקרה מחקר: מיד-מערב ארה"ב צמח לאחר אירועים
צמח מ-50,000/ד באזור האגמים הגדולים נתקל בסערות קיץ תכופות שגרמו ל-Bluer overflows.המסנן המסובך (ממדיה רוק, 1.8 מ' עומק) מבחינה היסטורית ראה עלייה מהירה מ-20 מ"ג/L ל-55 מ"ג/L במהלך אירועי שיא.הצמח התקין אגן שווה של 10,000 מ"מ3, אשר שודר עד לשאיבה מהירה, והוסיף כי לא ה-R2 מ"מ"ל-Firbsp; אפילו לא היה נמוך יותר מ- 30 שנה לאחר מכן.
מקרה מחקר 2: עיר חוף בדרום מזרח אסיה
צמח המשרת עיר החוף במהירות בשימוש מסננים של מדיה פלסטית אבל מנוסה ערוצים חמורים עקב סיבוב הפצה לא אחיד במהלך חודשי מונסון (הבעיה הייתה מורכבת על ידי TSS גבוהה ב influent from infiltration: הפתרון המעורב החלפתם של שני-חילה של 2-צבאיים המקוריים ב- 4 יחידות-arm, התקנת שסתום זרימה אוטומטית, ו- IPF2 גרם לשינוי מוקדם יותר מ- TLT2 ליטר מים (הפצה) כאשר הוא קיבל את הפחתת הפחתת ה- TSS) של לחץ דם של 26% (הת מים (הת מים).
המונחים: Peak Flow Resilience
מתקנים חדשים סינון מסנן או רטרופורפיטים גדולים צריכים לשלב את תנאי זרימת שיא בשלב העיצוב, לא כמדכאה. פרמטרים עיצוב מפתח לכתובת כוללים:
- (FLT:0)Hydraulic טעינת קצב עיצוב:03FLT:1) בחר מדיה ועומק מיטה המאפשרים הפעלה ב 1.5 עד 2 פעמים HLR הממוצע ללא מעל 0.5 מ"ר /h אנכי מסונכי שיעור.
- (ב) קיבולת של פיץ':0) יכולת של אנדרטה: 1FLT:1 יכול להבטיח ערוצי ניקוז להתמודד עם זרימה גבוהה מבלי לגרום לאפקטים של מים אחוריים המציפים את התקשורת התחתונה.
- (FLT:0)Ventilation: FLT:1 מספק ventilation פסיבי בבסיס המסנן (שטח ערימה פתוחה > 1% של אזור תוכנית סינון) וחשב ventilation כפוי אם תזרימי שיא באופן קבוע לגרום לגירעון חמצן.
- מערכת התגמול:0 (Digitalstribution system) Redundancy:FIRLT:1 (עיצוב) עם מספר זרועות ושסתום ידני כדי לבודד חלקים במהלך תחזוקה תוך שמירה באינטרנט.
- (FLT:0) ניצול גמישות הפצה: FLT:1 Include שסתום לפירוק הזרם בין שני מסננים או יותר, או לעקוף מבהירים ראשוניים במהלך אירועים קיצוניים.
ייעוץ בפדרציה לאיכות הסביבה של מים (WEF) לפילטרים מסובכים 1FLT מספק משוואות עיצוב מפורטות וגורמים אמפיריים לתרחישים של זרימה.
מסקנה: בניית מערכת סינון עתידית-קראית עתיד
אופטימיזציה של ניתוח סינון פילטר במהלך תנאי זרימת שיא דורש גישה ברמת מערכות המשלבת את השווי של זרימה, בקרת תגמול, ניהול מדיה, ניהול תוספת של התחדשות, ניטור אינטליגנטי.הטכנולוגיות והאסטרטגיות קיימות כיום; האתגר הוא מיואם תכנון הון, הכשרה מפעיל ותמיכה רגולטורית ליישם אותם. כמו אוכלוסיות עירוניות גדלות ואירועים סערה הופכים אינטנסיביים יותר, אופטימיזציה היא לא אופציונלית - חיוני לאמינות ארוכת טווח של תשתיות מים.
על ידי אימוץ שיטות המתוארות כאן, כלי מים יכולים להפוך מסננים מקישור חלש במהלך סערה לתוך מרכיב חיוני מגן הן על הסביבה והן על בריאות הציבור.