Čistilna naprava za končno obdelavo odpadnih voda je po samo petih mesecih nadomestila 6 kW potopni grelnik iz PTFE. Grelnik je bil nameščen v 15.000-litrski izravnalni rezervoar, ki je prejemal vodo za izpiranje iz linij za galvanizacijo, fosfatiranje in eloksiranje. Rezervoar je vseboval 3–5 % suspendiranih trdnih snovi – kovinskih hidroksidov, oborin kalcijevega fosfata in prenesenega peska. Na površini grelnika je bila vidna debela, neenakomerna plast usedlin z vdelanimi delci. Izolacijska upornost je padla pod 20 MΩ.
Odpadna voda-z visoko vsebnostjo trdnih snovi se bistveno razlikuje od kopeli za čisto prevleko. Tekočina ni rešitev-je suspenzija. Trdni delci se usedajo, odlagajo in kopičijo na segretih površinah. Toplotne in mehanske zahteve za PTFE potopni grelnik v tem okolju zahtevajo načrtovalski pristop, ki upošteva koncentracijo trdnih delcev, porazdelitev velikosti delcev, hitrost usedanja in metodo čiščenja, ki je na voljo v obratu.
Zakaj suspendirane trdne snovi spremenijo enačbo prenosa toplote
Suspendirani delci vplivajo na prenos toplote na dva načina. Prvič, povečajo učinkovito viskoznost tekočine in zgostijo toplotno mejno plast na površini grelnika. Drugič, odlagajo se neposredno na grelec in tvorijo porozno, neenakomerno plast, ki dodaja toplotno odpornost in ustvarja lokalne vroče točke pod debelejšimi usedlinami.
Hitrost usedanja je odvisna od koncentracije delcev, hitrosti pretoka pri grelniku in temperaturne razlike med grelnikom in maso tekočine. Visoka temperatura površine grelnika poveča usedanje s pospeševanjem obarjanja raztopljenih snovi in s tem, da se delci močneje oprimejo vroče površine.
| Koncentracija suspendiranih trdnih snovi | Relativna viskoznost | Stopnja nanosa na grelec | Čas do 2 mm merila | Varna vatna gostota |
|---|---|---|---|---|
| <0.1% (clean water) | 1.0× | Zelo nizko | >12 mesecev | 1,5–2,0 W/cm² |
| 0,5–1,0 % (lahke trdne snovi) | 1.1–1.3× | Nizka | 6–10 mesecev | 1,2–1,4 W/cm² |
| 2–3 % (zmerno trdne snovi) | 1.3–1.8× | Zmerno | 3–5 mesecev | 0,9–1,1 W/cm² |
| 4–6 % (težke trdne snovi) | 1.8–2.5× | visoko | 6–10 tednov | 0,6–0,8 W/cm² |
Stopnje usedanja iz rezervoarjev za čiščenje odpadne vode, ki prejemajo vodo za mešano galvanizacijo in fosfatiranje
Navpična vs. Vodoravna montaža v storitvah z visoko-trdno trdnostjo
Usmerjenost grelnika določa, ali se trdne snovi usedejo na površino ali zdrsnejo. Vodoravno nameščen grelnik predstavlja veliko navzgor-obrnjeno površino, kjer se delci kopičijo zaradi gravitacije. Plast usedlin raste od zgoraj navzdol, najdebelejša akumulacija pa se pojavi na zgornji površini, kjer je tok najšibkejši.
Navpično nameščen grelnik ima manjši horizontalni-prerez. Trdne snovi, ki se usedejo na vrh prirobnice ali na vodoravne podporne elemente, ne prekrijejo celotne segrete površine. Navpična površina grelnika je izpostavljena predvsem strižnemu-odlaganju in ne gravitacijskemu usedanju. Podatki s terena iz rezervoarjev za odpadno vodo kažejo, da navpično nameščeni grelniki v istem obdobju delovanja naberejo 40–60 % manj usedlin v primerjavi z vodoravnimi enotami.
| Usmerjenost namestitve | Kopičenje depozitov | Pogostost čiščenja | Najboljša aplikacija |
|---|---|---|---|
| Vodoravno, obrnjeno-navzgor | visoko | Pogosto | Ni priporočljivo |
| Vodoravno,-obrnjeno navzdol | Zmerno | Zmerno | Omejen prostor |
| Navpično, vzporedno s tokom | Nizka | Redko | Večina aplikacij |
| Navpično, pravokotno na tok | Zmerno | Zmerno | Visok{0}}pretočni rezervoarji |
Usmerjenost vgradnje in njen vpliv na kopičenje usedlin
Površinska obdelava in učinki geometrije grelnika
Gladka, polirana PTFE površina zmanjša adhezijsko moč odloženih trdnih delcev. Delci, ki bi se trdovratno vezali na hrapavo površino, lažje zdrsnejo, ko se hitrost pretoka poveča med cikli mešanja rezervoarja ali čiščenja. Polirane površine podaljšajo interval čiščenja za 30–50 % pri uporabi z visoko-trdno trdnostjo v primerjavi s standardnimi površinskimi zaključki.
Pomemben je tudi premer grelnika. Plašč z večjim-premerom ima nižje razmerje med površino-površino-in-prostornino, kar zmanjša skupno površino, ki je na voljo za odlaganje na enoto dovedene moči. Toda večji premer pomeni tudi manjšo površino za določeno dolžino, kar zahteva daljši grelec ali večjo gostoto v vatih, da se doseže enak izhod.
Strategije mešanja in čiščenja rezervoarjev,-napolnjenih s trdnimi snovmi
Občasno mešanje z visoko-hitrostjo je učinkovitejše od neprekinjenega mešanja z-nizko stopnjo za-delovanja trdnih snovi. Občasno zvišanje hitrosti pretoka pri grelniku na 0,5–0,8 m/s odstrani ohlapne usedline, preden se strdijo v trdo plast. To je mogoče doseči s časovno-nadzorovanim eduktorjem ali namensko mešalno črpalko, ki se vklopi 5–10 minut vsako uro.
Kemično čiščenje na mestu zahteva čistilno raztopino, ki raztopi posebno sestavo usedlin. Lestvice kovinskega hidroksida se odzivajo na razredčeno kislino. Obloge kalcijevega fosfata zahtevajo kelatno sredstvo ali blago namakanje s kislino. Razpored čiščenja, ki temelji na ugotovitvah inšpekcijskih pregledov-in ne stalni koledar-preprečuje, da bi usedline dosegle debelino, ki temperaturo površine grelnika dvigne v območje degradacije.
| Metoda čiščenja | Učinkovitost na kovinske hidrokside | Učinkovitost na fosfatnih lestvicah | Tveganje za PTFE | Priporočeni interval |
|---|---|---|---|---|
| Kroženje razredčene HCl | visoko | Zmerno | Nizka | 4–8 tednov |
| Namakanje s sulfaminsko kislino | Zmerno | visoko | Nizka | 6–10 tednov |
| EDTA kelacija | Zmerno | visoko | Nizka | 8–12 tednov |
| Visokotlačni{0}}vodni curek | visoko | Zmerno | Zmerno | 8–12 tednov |
| Mehansko ščetkanje | visoko | visoko | visoko | Ni priporočljivo |
Priporočila za metode čiščenja iz naprav za čiščenje odpadne vode s PTFE potopnimi grelniki
Praktični koraki specifikacije za odpadno vodo z visoko{0}}trdno snovjo
Začnite s karakterizacijo trdnih snovi. Skupna koncentracija suspendiranih trdnih snovi, porazdelitev velikosti delcev in mineralna sestava določajo stopnjo usedanja in zahtevano metodo čiščenja. Preprosta gravimetrična analiza in pregled kemije predhodnega procesa zagotavljata večino potrebnih informacij.
Izberite vatno gostoto iz dejanske koncentracije trdnih snovi. Za 2–3 % suspendirane trdne snovi je ustrezna meja 0,9–1,1 W/cm². Nad 4 % trdnih snovi zmanjšajte na 0,6–0,8 W/cm². Te vrednosti predvidevajo navpično namestitev in občasno visoko{10}}hitrostno mešanje. Horizontalna montaža zahteva dodatnih 20–30 % zmanjšanja.
Določite polirano površino grelnika. Dodatni stroški so skromni, podaljšanje intervala čiščenja pa znatno. Prepričajte se, da ima rezervoar ustrezno globino za navpično namestitev z vsaj 75 mm tekočine nad ogrevanim delom. Če globina ni zadostna, razmislite o uporabi več krajših grelnikov namesto ene same dolge enote.
Namestite nadzor pretoka in -odklopnik za visoko temperaturo. Pri uporabi z visoko- trdnimi snovmi lahko zamašen filter ali okvarjena mešalna črpalka zmanjša hitrost pretoka pod varno mejo v nekaj urah. Pretočno stikalo in mejna temperatura površine grelnika za 15–20 stopinj nad običajno delovno temperaturo zagotavljata zaščito pred hitrim pregrevanjem, ki sledi izgubi pretoka.
Ko standardni grelniki ne morejo prenesti obremenitve trdnih snovi
Rezervoarji za čiščenje odpadne vode z visoko koncentracijo trdnih delcev in omejenim perifernim prostorom pogosto ne morejo sprejeti standardnih PTFE potopnih grelnikov z gostoto v vatih, ki preprečujejo hitro obraščanje. Obratovanje 6 kW pri 0,8 W/cm² zahteva 7500 cm² površine grelnika-več kot en sam grelec v običajnih dimenzijah rezervoarja.
Konfiguracija potopnega grelnika iz PTFE po meri z veliko površino, nizko vatno gostoto in polirano površino obravnava glavni vzrok umazanije-povezane s trdnimi snovmi. Postopek specifikacije zahteva koncentracijo suspendiranih trdnih snovi, značilnosti delcev, dimenzije rezervoarja, metodo mešanja in zahtevano moč. Pri objektih z več rezervoarji za čiščenje odpadne vode ta-specifični pristop zmanjša usedline-povezano pregrevanje in podaljša interval med zahtevanimi čiščenji.
