¿Cuáles son los principios de trabajo, características, estructura y consideraciones de diseño de un clarificador de láminas?
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Principio y características de un clarificador de láminas
De acuerdo con el principio del tanque poco profundo, bajo la condición de un volumen efectivo fijo, cuanto mayor sea el área de superficie del clarificador, mayor es la eficiencia de sedimentación, que no está relacionada con el tiempo de detención. El más bajo el clarificador, más corto será el tiempo de detención. En un clarificador de láminas con colonos de tubo inclinado (o placa), la zona de sedimentación se divide en múltiples capas delgadas por una serie de placas o tubos inclinados paralelos, así que encarna el principio del tanque poco profundo.
¿Cuáles son las características principales de un clarificador de láminas?
1️⃣ Utiliza el principio del flujo laminar.
El flujo entre las placas o tubos inclinados tiene un radio hidráulico muy pequeño, lo que da como resultado un bajo número de Reynolds, generalmente alrededor de Re ≈ 200. Esto mantiene el flujo en un estado laminar, que es muy favorable para la sedimentación. El número Froude dentro de los tubos inclinados es de aproximadamente 1 × 10⁻³ a 1 × 10⁻⁴, lo que indica condiciones de flujo estable.
2️⃣ Aumenta el área de asentamiento efectiva, mejorando así la eficiencia de la sedimentación.
Sin embargo, debido a factores como la disposición específica de las placas inclinadas, la influencia de los flujos de entrada y salida, y las condiciones de flujo dentro de los tubos o placas, la capacidad de tratamiento real no puede alcanzar el máximo teórico. La relación entre la eficiencia de sedimentación real con la eficiencia teórica se denomina coeficiente efectivo.
3️⃣ Acorta la distancia de asentamiento de las partículas, reduciendo en gran medida el tiempo de asentamiento.
4️⃣ Las partículas de floc pueden chocar y re - agregado dentro del colonizador de tubo inclinado,promoviendo un mayor crecimiento de partículas y mejora de la eficiencia de sedimentación.
¿En qué consiste la estructura de un clarificador de láminas?
La estructura de un clarificador de láminas es similar a la de un clarificador convencional. Consiste en cuatro partes principales: una entrada, una zona de asentamiento, una salida y una zona de recolección de lodo. La diferencia es que la zona de asentamiento está equipada con múltiples colonos de tubos inclinados. La Figura 1 muestra una estructura típica de un clarificador de láminas.
En un clarificador de láminas, de acuerdo con la dirección en la que el agua fluye a través de las placas inclinadas, hay tres tipos de flujo: flujo hacia arriba, flujo hacia abajo y flujo horizontal, como se muestra en la Figura 2. Cuando el agua fluye hacia arriba a través de los colonos de tubo inclinado y el lodo se asienta hacia abajo en la dirección opuesta, esto se llama flujo hacia arriba (también conocido como contrario -} flujo de corriente). En los clarificadores de flujo hacia abajo, el agua fluye hacia abajo a través de los tubos o placas inclinadas junto con las partículas de asentamiento.
Cuando la dirección del flujo del agua y las partículas es la misma, se llama flujo hacia abajo (también conocido como CO - flujo de corriente). Cuando el agua fluye horizontalmente a través del clarificador, se llama flujo horizontal (también conocido como flujo cruzado -), que solo es aplicable a placas inclinadas.
¿Cuáles son las consideraciones de diseño para un clarificador de láminas?
1. Zona de entrada
El agua entra al clarificador horizontalmente. La zona de entrada generalmente incluye paredes perforadas, paredes ranuradas o tubos inclinados de flujo hacia abajo, que ayudan a distribuir el flujo de manera uniforme a través del ancho del tanque - similar a los requisitos de diseño para un clarificador de flujo horizontal convencional.
Para garantizar una distribución de flujo uniforme a través de los colonos de tubo inclinados de flujo ascendente, es necesario mantener una cierta altura para la zona de distribución de flujo debajo de los tubos. La velocidad del flujo de entrada en la sección -} no debe exceder0.02–0.05 m/s.
2. Ángulo de inclinación de los colonos de tubo inclinado
El ángulo entre los tubos inclinados (o placas) y el plano horizontal se llama ángulo de inclinación ( ). Un ángulo de inclinación más pequeño da como resultado una velocidad de asentamiento de partículas más baja (u₀) y, por lo tanto, un mejor rendimiento de asentamiento.
Sin embargo, para garantizar que el lodo pueda deslizarse hacia abajo automáticamente y ser descargado sin problemas, no debería ser demasiado pequeño. Para los clarificadores de flujo ascendente, el ángulo de inclinación es generalmenteno menos de 55 grados –60 grados.
Para los clarificadores de flujo hacia abajo, dado que la descarga de lodo es más fácil, el ángulo suele serno menos de 30 grados –40 grados.
3. Forma y material de colonos de tubo inclinados
Para hacer el uso completo del volumen limitado del clarificador, los colonos de tubos inclinados están diseñados con formas seccionales de cruz compacta -, como formas cuadradas, rectangulares, hexagonales o corrugadas.
Para una instalación más fácil, varios o incluso cientos de tubos se agrupan en un módulo, y se instalan múltiples módulos en la zona de asentamiento.
Los materiales deben ser livianos, fuertes, no - tóxicos y económicos. Los materiales comunes incluyen papel de panal y láminas de plástico delgadas. Los tubos de panal a menudo están hechos de papel impregnado curado con resina fenólica, generalmente formada en hexágonos regulares con un diámetro círculo inscrito de aproximadamente25 mm. Las hojas de plástico son típicamentePVC rígido de 0,4 mm de espesor, formado por presión de calor.
4. Longitud y espaciado de los colonos de tubo inclinados
Cuanto más largo sean los tubos, mayor será la eficiencia de asentamiento. Sin embargo, los tubos excesivamente largos son difíciles de fabricar e instalar, y extender la longitud más allá de cierto punto produce rendimientos decrecientes.
Si los tubos son demasiado cortos, aumenta la proporción de la zona de transición (donde el flujo cambia de turbulento a laminar), reduciendo la longitud de asentamiento efectiva. La longitud de la zona de transición es generalmente100–200 mm.
Basado en la experiencia:
La longitud de las placas inclinadas de flujo ascendente suele ser0.8–1.0 m, y no debería ser menor que0.5 m.
Para el flujo hacia abajo, la longitud es sobre2.5 m.
En una velocidad de seccional cruzada de cruz constante -, el espaciado más pequeño o el diámetro del tubo aumenta la velocidad del flujo interno y la velocidad de carga de la superficie, lo que permite un volumen aclarador más pequeño. Sin embargo, el espaciado o los diámetros muy pequeños aumentan la dificultad de fabricación y el riesgo de obstruir.
En la práctica del tratamiento del agua:
El espaciado o el diámetro del tubo para los clarificadores de flujo hacia arriba se trata de50–150 mm.
Para los clarificadores de flujo hacia abajo, el espacio de la placa se trata de35 mm.
5. Zona de salida
Para garantizar un flujo de efluentes incluso de los colonos de tubo inclinado, la disposición del sistema de recolección de efluentes es fundamental. El sistema de recolección consta de coleccionistas laterales y canales principales.
Los coleccionistas laterales pueden ser canales perforados, V - vertederos de muesca, versiones delgadas o tuberías perforadas.
La altura desde la salida de tubo inclinada hasta los orificios de recolección (es decir, la altura de la zona de agua transparente) se relaciona con el espacio de los coleccionistas laterales y debe cumplir con lo siguiente:
h mayor o igual a √3/2 × L, dónde:
h= altura de zona de agua clara (m)
L= espaciado entre coleccionistas laterales (M)
Típicamente,Les1.2–1.8 m, entonceshdebería ser sobre1.0–1.5 m.
6. Velocidad de asentamiento (u₀) de partículas
La velocidad del agua dentro de los tubos inclinados es generalmente similar a la velocidad del flujo horizontal de los aclaradores convencionales, sobre10–20 mm/s.
Cuando se usa la coagulación, la velocidad de asentamiento de partículasu₀se trata0.3–0.6 mm/s.
¿Cuáles son las consideraciones de diseño para un clarificador de láminas?
Algunos datos de contador - actual y Co - Corriente de tubo/placa inclinados
| Parámetro |
|
CO - corriente (flujo hacia abajo) |
|---|---|---|
| Ángulo de inclinación de las placas/tubos | 55 grados - 60 grados | 30 grados - 40 grados |
| Longitud de la placa | 0.8 – 1.0 m | Alrededor de 2.5 m |
| Espaciado de placa/tubo | 50 - 150 mm | Alrededor de 35 mm |
| Velocidad de flujo de entrada | Menos de o igual a 0.02 - 0.05 m/s | Similar o ligeramente más alto |
| Longitud de transición (entrada de tubo) | 100 - 200 mm | Similar |
| Número de flujo de Reynolds | Alrededor de 200 (flujo laminar) | Posiblemente un poco más alto |
| Velocidad de asentamiento de partículas (U₀) |
|
Similar o ligeramente más alto |
Consideraciones de diseño para contador - corriente (flujo ascendente) clarificador de lámina:
La turbidez de agua cruda debe mantenerse por debajo de 1000 NTU (unidades de turbidez nefelométrica) a largo plazo.
La velocidad de carga de la superficie en la zona de asentamiento de tubo inclinado se puede establecer entre9.0 a 11.0 m³/(h · m²).
El diámetro del tubo debe ser25 a 35 mm, con un tubo longitud de1 m.
El ángulo de inclinación de los tubos debe ser60 grados.
La zona de protección del agua transparente sobre los tubos inclinados no debe ser menor que1.5 m
Consideraciones de diseño para CO - Corriente (flujo hacia abajo) Clarificador de láminas:
Adecuado para agua cruda con turbidez constantemente debajo200 ntu.
La velocidad de carga de la superficie en la zona de asentamiento de la placa inclinada debe determinarse en función de las condiciones de agua cruda y la experiencia operativa o los datos de prueba de plantas de tratamiento de agua similares; En general, se extiende desde30 a 40 m³/(h · m²).
El espaciado de las placas debe ser35 mm.
La longitud de la placa en la zona de asentamiento debe ser2.0 a 2.5 m, con la longitud de la placa en la zona de descarga de lodo no menos que0.5 m.
El ángulo de inclinación de las placas en la zona de asentamiento es40 grados, y en la zona de descarga de lodo es60 grados.
¿Cuáles son los factores de influencia y los problemas comunes?
El clarificador de la lámina es actualmente un proceso de tratamiento fisicoquímico ampliamente utilizado para las aguas residuales. Nuestro equipo técnico de Henaneco ha analizado los problemas prácticos encontrados en el campo -, como la distribución de flujo desigual en la entrada del clarificador, la obstrucción de la tolva de lodos y la flotación de los flocos - que conducen a la deteriamiento de la calidad del efluente. Según estos análisis, hemos desarrollado soluciones correspondientes para abordar estos problemas.
1, Factores que afectan el rendimiento de un clarificador de láminas:
La sección central del colonizador de tubo inclinado mantiene el flujo laminar, mientras que las secciones de entrada y salida se ven afectadas por la entrada y el flujo de salida, lo que provoca algunas alteraciones del flujo.
El flujo de agua dentro del colono de tubo inclinado es relativamente estable, lo que ayuda a mejorar la eficiencia de la sedimentación.
Dado que la distancia de asentamiento y el tiempo de asentamiento son muy cortos, deben ocurrir una coagulación y floculación adecuadas antes de que el agua ingrese al clarificador.
El flujo estratificado de agua turbia tiene el menor impacto en los clarificadores de flujo ascendente; Por lo tanto, los diseños de flujo ascendente son adecuados para agua de alta turbidez, mientras que los diseños de flujo hacia abajo son mejores para agua de turbidez muy baja.
2, turbidez de efluentes excesivos
Análisis de causa:
La distribución de flujo desigual en la entrada del clarificador provoca turbulencia severa o alta velocidad de entrada cerca de la entrada. Esto da como resultado velocidades de flujo localmente altas, que pueden resuspender el lodo previamente establecido en los tubos inclinados.
Circuito ("flujo corto") localizado corta - ("flujo corto") interrumpe la estabilidad de los flocos, lo que hace que los flocos formados anteriormente se separen en partículas más pequeñas.
Para lograr una distribución de flujo uniforme, las aberturas de deflectación perforadas (pared de flores) en el clarificador de la lámina son relativamente pequeñas. Esto a menudo conduce a velocidades de flujo más altas a través de las aberturas en comparación con los aclaradores horizontales convencionales, lo que provoca una rotura secundaria de flóculos formados y resuspensión de lodo asentado en la parte inferior de los agujeros de distribución, aumentando así la turbidez en el efluente.
Soluciones:
Instale las placas inclinadas en un ángulo de 60 grados a la horizontal y agregue una fila de placas de ala debajo de cada placa inclinada, también en un ángulo de 60 grados. Las placas de ala agregada reducen significativamente el número de Reynolds del flujo, mejorando las fuerzas viscosas durante el movimiento del agua, lo que favorece la sedimentación.
Además, la ruta de asentamiento de las partículas se acorta, beneficiando la deposición de partículas más densas.
Asegure la distribución uniforme del flujo mediante el uso de deflectores perforados para la distribución del agua. La velocidad del flujo horizontal en la entrada de la zona de distribución debe controlarse entre0.010 y 0.018 m/s.
Agregue una sección de rectificación de flujo horizontal antes de la zona de asentamiento, de modo que el agua no fluya directamente desde el vertedero de salida hacia el colonizador de tubo inclinado. Esta sección de flujo horizontal (aproximadamente una - tercio de la longitud total del clarificador) mejora la resistencia al impacto, reduce la velocidad del flujo horizontal y sirve como una plancha de flujo. También disminuye la velocidad del flujo ascendente dentro de los tubos inclinados, mejorando la eficiencia de la sedimentación y el aumento de la tolerancia a las cargas de choque. Además, instale los deflectores de la guía de flujo entre las secciones horizontales e inclinadas del tubo para aumentar la velocidad hacia arriba dentro de los tubos inclinados y mejorar aún más la eficiencia de asentamiento.
3, tolva de lodos y descarga de lodos pobres en el clarificador
Análisis de causa:
La extracción de lodo mecánico en el clarificador de la lámina puede crear fácilmente zonas muertas en los bordes y extremos del clarificador donde se acumula el lodo, lo que conduce a una acumulación excesiva de lodo en estas áreas.
El diseño de las tuberías de descarga de lodo a menudo es inadecuado o inadecuado, lo que contribuye aún más a la pobre eliminación de lodo.
Soluciones:
Modifique el diseño del tanque para reducir las zonas muertas del raspador de lodo. Use una tolva de lodo grande con drenaje de gravedad en lugar de raspado mecánico. Esto reduce las alteraciones del flujo local y es menos propenso a la obstrucción. La pendiente de la tolva más grande mejora el deslizamiento de los lodos, asegurando una descarga de lodo más completa.
Use un mecanismo de raspador para la eliminación de lodo y aumente el número de canales de descarga de lodo en el fondo del tanque para mejorar la eficiencia de eliminación de lodos.
Sobre el equipo técnico de Henaneco
El equipo técnico de tratamiento de agua de Henaneco se especializa en la industria del tratamiento de aguas residuales. Brindamos servicios integrales que incluyen diseño de procesos, fabricación de equipos, ventas y soluciones de actualización/modernización para proyectos de tratamiento de agua.
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