【《针对低洁净度水体的处理单元设计案例》2600字】

针对低洁净度水体的处理单元设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u10070针对低洁净度水体的处理单元设计案例 195421.1研究意义 1233351.2离心沉降单元设计 2239091.2.1设计思路 246661.2.2设计方案 2146251.2.3设计创新点分析 34741.3自清洁滤管的设计构想 363881.1.1设计思路 334001.1.2设计方案 3108221.1.3设计创新点分析 61.1研究意义结合上述分析，目前国内外采用的压载水处理方法几乎全部为针对海洋压载水进行设计，这些设备无法适应长三角地区的低洁净度水体。低洁净度水体相较于海水更加浑浊，泥沙含量更高，这会带给相应的压载水处理设备的过滤环节巨大的压力，使得处理效果大幅降低，为了满足类似我国长江三角地区河运船舶压载水处理的需求，需要在原有的设备基础上进行更适合低洁净度水体的压载水处理单元。1.2离心沉降单元设计1.2.1设计思路首先，目前压载水处理设备处理海洋压载水时采用处理方法较为成熟，利用过滤单元和紫外线处理单元基本可以实现海洋压载水的处理需求。长江三角等地区水体洁净度较低，和海水相比一般含有较多的泥沙，并且较为浑浊，对于低洁净度水体处理的部分设计可以考虑设计为一个独立的单元，根据使用单位根据自身的需求选配、加装在处理设备上。其次，低洁净度水体和海水不同的是，低洁净度水体会带给过滤装置极大的压力，即使有了反冲洗装置运作，大量的泥沙仍然不太好处理，滤网受到影响就会极大的降低处理速度，这就需要该处理单元对低洁净度水体有较高的处理效率，并且可以降低后续过滤系统的负荷。1.2.2设计方案该设计的主要依据是离心沉降原理。即：在离心力作用下，悬液中的粒子根据不同的密度、粒径等因素会进行不同程度的沉降，并且改变离心力也可改变离心沉降的效果，通过增大角速度可以增大离心加速度。如图3-1为离心沉降单元示意图：图3-1离心沉降单元示意图该处理单元工作原理：该处理单元主要针对低洁净度水体的压载水处理，安装在过滤单元之前作为初处理设备。该处理单元工作时，抽入压载水时，由入水管道处水泵将压载水抽入处理单元内部，流入处理单元圆柱体水箱内的压载水在单元内部由电机带动浆叶高速旋转，水箱内部压载水进入处理单元的同时进行离心运动，利用离心沉降原理使得压载水中的泥沙等杂质（特别是颗粒状沙粒）运动在水箱内表面附近，中心泥沙含量在短时间内大幅度降低，短时间内达到单元内杂质在一定空间内集中的效果，然后由环形的分隔板进行半分离，分别使得杂质较多、较为浑浊的压载水进入滤管进行再处理、中部泥沙含量极低（洁净度提高）的压载水直接排出然后和中间洁净度较高的水体一同排出，进入过滤处理单元进行下一步处理。1.2.3设计创新点分析①利用传统的过滤处理单元+紫外处理单元可以较好地满足海洋压载水的处理需求，因此主要考虑低洁净度水体相对于海水处理时的难点。低洁净度水体的压载水处理设计的受众是部分航线在内陆的船舶，因此该装置设计为独立单元，可以加装在海水压载水处理设备上做功能拓展。②在过滤单元之前利用离心沉降原理对低洁净度压载水做类似于旋离处理的操作，分离出低洁净度压载水中的泥沙等杂质，为后续的过滤单元降低工作压力；离心沉降单元的处理速度极快，并且能将泥沙含量较大的污水再处理进行排放。③水流流向通过选择了从下至上，可以降低水流速度，压载水在单元内更快进入离心状态，使得该单元内部压载水可以更好的与杂质分离，处理效果更好；并且从下到上的流向需要的单元体积更小，节省了该装置的体积，可以适配于更多的船舶。④低洁净度压载水初步进行离心沉降处理后，从两边管道排出的杂质水较多，如果将杂质水体直接收集，可能需要很大的存储装置，不利于船舶作业，因此考虑将初步处理的更浑浊的废水排入特殊的管道进行再次处理，集中处理泥沙等杂质，并排出较为洁净的水体。1.3自清洁滤管的设计构想1.1.1设计思路该部分设计主要考虑从离心沉降装置排出的污水需要进一步进行分离净化，并且集中收集泥沙等杂质排出洁净度更高的水体，因此考虑设计管道内过滤装置，可以在排出该单元到进入过滤单元之间管道内进行过滤处理分离泥沙杂质和压载水，排出的压载水和离心沉降单元排出的压载水一起进入过滤单元进行进一步处理。1.1.2设计方案如图2-2为自清洁滤管示意图：图3-2自清洁滤管示意图该处理单元工作原理：经过离心沉降单元处理，由外侧排出的洁净度极低的泥沙水需要进一步处理，再将泥沙和压载水进一步分离。存在的问题是：需要处理的该部分压载水洁净度更低，流量较大，流速较快，如果采用滤网直接处理无法冲洗滤网。该设计可以解决上述问题，既能保证在流速较高的情况下处理速度较快，也能利用压载水自身较高的流速实现实时清洗管内滤网并收集泥沙等杂质。该装置工作时，当排污口阀门关闭时，如下图3-3所示，半开放式滤网主要进行过滤处理，压载水流穿过滤网，压载水中的杂质附着在滤网上，通过管道内部不同角度的滤网可以实现压载水的粗滤处理，即使前端的部分滤网因为杂质太多完全堵塞，中部和后端的滤网仍然可以进行实时处理；当滤网上杂质堆积较多时，如下图3-4所示，泥沙等杂质附着在滤网上，并且根据物质特性，泥沙等压载水中的杂质会累积在排污口，此时打开排污口出阀门，如图3-5所示，滤网末端处排污口突然打开并且滤网附着物较多的情况下，水流会极快的流入排污口，流速较快时冲刷滤网上的杂质达到冲刷的效果，从而起到自清洗的作用。等到滤网再次恢复清洁时，关闭阀门再进行压载水的过滤预处理，由此循环处理离心沉降单元排出的压载水，排出洁净度较高的压载水至下一单元处理。图3-3排污口阀门关闭时水流方向图3-4阀门关闭时经过一段时间处理的滤网图3-5排污口阀门打开时水流冲刷滤网达到自清洗效果1.1.3设计创新点分析①该装置最大的设计点是滤网并非采用封闭式，而是采用半封闭式滤网，压载水可以从一边更快的流入滤网。滤网遍布管内不同的角度，由四分之一椭球面形状安装在管内，滤网末端连接排污口，由阀门控制排污口开闭。采用半封闭式滤网的好处是可以同时在水管的不同角度设计多个滤网同时工作，提高了过滤效果；并且单个滤网的工作压力较小。②每个滤网末端设置排污细管道，两个管道接口处设计阀门控制开闭。阀门关闭时水流只能经过滤网，泥沙等附着在滤网上，实现低洁净度压载水的过滤净化，阀门打开时，压载水流入排污口的同时，较快的水流顺着排污口方向流动可以冲刷滤网上的泥沙，和压载水一起排入排污口达到实时自清洗滤网的效果。根据该压载水设备在不同洁净度