یک تصفیه خانه فاضلاب تکمیل فلز پس از تنها پنج ماه جایگزین بخاری غوطه وری PTFE 6 کیلوواتی شد. بخاری در یک مخزن 15000-لیتری یکسان سازی نصب شده بود که آب شستشو از خطوط آبکاری، فسفاته کردن و آنودایز را دریافت می کند. مخزن حاوی 3 تا 5 درصد مواد جامد معلق - هیدروکسیدهای فلزی، رسوبات فسفات کلسیم و شن انتقالی بود. سطح بخاری یک لایه رسوبی ضخیم و ناهموار با ذرات جاسازی شده را نشان داد. مقاومت عایق به زیر 20 MΩ کاهش یافته بود.
فاضلاب{0}}با جامدات بالا اساساً با حمام های آبکاری تمیز متفاوت است. مایع یک محلول نیست- بلکه یک سوسپانسیون است. ذرات جامد ته نشین می شوند، رسوب می کنند و روی سطوح گرم شده تجمع می یابند. نیازهای حرارتی و مکانیکی در یک بخاری غوطه‌وری PTFE در این محیط نیازمند یک رویکرد طراحی است که غلظت جامدات، توزیع اندازه ذرات، سرعت ته‌نشینی و روش تمیز کردن موجود در کارخانه را در نظر بگیرد.
چرا جامدات معلق معادله انتقال حرارت را تغییر می دهند؟
ذرات معلق از دو طریق بر انتقال حرارت تأثیر می گذارند. اول، آنها ویسکوزیته موثر سیال را افزایش می دهند و لایه مرزی حرارتی را در سطح بخاری ضخیم می کنند. دوم، آنها مستقیماً روی بخاری رسوب می‌کنند و یک لایه متخلخل و ناهموار تشکیل می‌دهند که مقاومت حرارتی را افزایش می‌دهد و نقاط داغ موضعی در زیر رسوبات ضخیم‌تر ایجاد می‌کند.
نرخ رسوب به غلظت ذرات، سرعت جریان در بخاری و اختلاف دمایی بین بخاری و سیال حجیم بستگی دارد. دمای بالای سطح بخاری با ترویج بارش گونه های محلول و با ایجاد چسبندگی قوی تر ذرات به سطح داغ باعث افزایش رسوب می شود.
| غلظت جامدات معلق | ویسکوزیته نسبی | نرخ رسوب در بخاری | زمان تا 2 میلی متر مقیاس | چگالی وات ایمن |
|---|---|---|---|---|
| <0.1% (clean water) | 1.0× | خیلی کم | >12 ماه | 1.5-2.0 W/cm² |
| 0.5-1.0٪ (جامدات سبک) | 1.1–1.3× | کم | 6-10 ماه | 1.2-1.4 W/cm² |
| 2-3٪ (جامدات متوسط) | 1.3–1.8× | متوسط | 3-5 ماه | 0.9-1.1 W/cm² |
| 4-6٪ (جامدات سنگین) | 1.8–2.5× | بالا | 6-10 هفته | 0.6-0.8 W/cm² |
نرخ رسوب از مخازن تصفیه فاضلاب دریافت کننده آبکاری مخلوط و فسفاته آب شستشو
نصب عمودی در مقابل افقی در سرویس جامدات بالا-
جهت گیری بخاری تعیین می کند که آیا جامدات روی سطح نشسته یا می لغزند. یک بخاری نصب شده به صورت افقی یک سطح بزرگ رو به بالا- را نشان می دهد که در آن ذرات توسط گرانش انباشته می شوند. لایه رسوبی از بالا به پایین رشد می‌کند و ضخیم‌ترین تجمع در سطح بالایی که جریان ضعیف‌ترین است رخ می‌دهد.
یک بخاری که به صورت عمودی نصب شده است، مقطع افقی{0} کوچکتری را نشان می دهد. جامداتی که در بالای فلنج یا روی اعضای نگهدارنده افقی می نشینند، سطح کامل گرم شده را پوشش نمی دهند. سطح گرمکن عمودی عمدتاً به جای ته نشینی گرانشی، رسوب برشی{3}} را تجربه می کند. داده های میدانی از مخازن فاضلاب نشان می دهد که بخاری های نصب شده به صورت عمودی در مقایسه با واحدهای افقی، 40 تا 60 درصد کمتر رسوبات را در طول دوره عملیاتی مشابه جمع می کنند.
| جهت نصب | انباشت سپرده | فرکانس تمیز کردن | بهترین برنامه |
|---|---|---|---|
| افقی، رو به بالا- | بالا | مکرر | توصیه نمی شود |
| افقی، رو به پایین- | متوسط | متوسط | فضای محدود |
| عمودی، موازی با جریان | کم | نادر | اکثر برنامه ها |
| عمودی، عمود بر جریان | متوسط | متوسط | مخازن جریان-بالا |
جهت نصب و تاثیر آن بر انباشت سپرده
جلوه‌های هندسه فینیش و هیتر
سطح صاف و صیقلی PTFE قدرت چسبندگی مواد جامد رسوب‌شده را کاهش می‌دهد. ذراتی که محکم به یک سطح ناهموار متصل می شوند، زمانی که سرعت جریان در طول چرخه های اختلاط یا تمیز کردن مخزن افزایش می یابد، راحت تر می لغزند. سطوح صیقلی فاصله تمیز کردن را 30 تا 50 درصد در خدمات جامد بالا در مقایسه با روکش های استاندارد سطح افزایش می دهد.
قطر بخاری نیز مهم است. یک غلاف با قطر بزرگتر نسبت سطح-مساحت-به-حجم کمتری دارد، که کل سطح موجود برای رسوب‌گذاری به ازای واحد توان تحویل‌شده را کاهش می‌دهد. اما قطر بزرگتر همچنین به معنای مساحت سطح کمتر برای یک طول مشخص است و برای دستیابی به همان خروجی نیاز به بخاری طولانی‌تر یا چگالی وات بالاتر است.
راهبردهای هم زدن و تمیز کردن برای مخازن جامد-
اختلاط متناوب-سرعت بالا مؤثرتر از هم زدن مداوم-سطح پایین برای سرویس{2}} جامدات بالا است. افزایش دوره ای سرعت جریان در بخاری به 0.5-0.8 متر بر ثانیه، رسوبات سست را قبل از اینکه به یک لایه مقاوم تبدیل شوند، می شست. این کار را می‌توان با یک ادوکتور کنترل‌شده تایمر- یا یک پمپ همزن اختصاصی که هر ساعت به مدت 5 تا 10 دقیقه روشن می‌کند، به دست آورد.
تمیز کردن شیمیایی در محل نیاز به یک محلول تمیز کننده دارد که ترکیب رسوب خاص را حل کند. فلس های هیدروکسید فلز به اسید رقیق پاسخ می دهند. رسوبات فسفات کلسیم به یک عامل کیلیت یا خیساندن اسیدی ملایم نیاز دارند. یک برنامه تمیز کردن بر اساس یافته‌های بازرسی-نه یک تقویم ثابت-از رسیدن رسوبات به ضخامت‌هایی که دمای سطح بخاری را به محدوده تخریب سوق می‌دهد، جلوگیری می‌کند.
| روش تمیز کردن | اثربخشی بر هیدروکسیدهای فلزی | اثربخشی بر مقیاس های فسفات | خطر برای PTFE | فاصله توصیه شده |
|---|---|---|---|---|
| گردش HCl را رقیق کنید | بالا | متوسط | کم | 4-8 هفته |
| خیساندن اسید سولفامیک | متوسط | بالا | کم | 6-10 هفته |
| کیلاسیون EDTA | متوسط | بالا | کم | 8-12 هفته |
| جت آب با فشار بالا- | بالا | متوسط | متوسط | 8-12 هفته |
| مسواک زدن مکانیکی | بالا | بالا | بالا | توصیه نمی شود |
توصیه های روش تمیز کردن از تاسیسات تصفیه فاضلاب با بخاری های غوطه وری PTFE
مراحل مشخصه عملی برای فاضلاب جامد بالا{{0}
با توصیف مواد جامد شروع کنید. غلظت کل جامدات معلق، توزیع اندازه ذرات و ترکیب معدنی میزان رسوب و روش تمیز کردن مورد نیاز را تعیین می کند. یک آنالیز وزنی ساده و بررسی شیمی فرآیند بالادستی بیشتر اطلاعات لازم را فراهم می کند.
چگالی وات را از غلظت جامدات واقعی انتخاب کنید. برای 2-3٪ مواد جامد معلق، حد 0.9-1.1 W/cm² مناسب است. بالاتر از 4٪ مواد جامد، به 0.6-0.8 W/cm² کاهش دهید. این مقادیر، نصب عمودی و اختلاط دوره‌ای{10}سرعت بالا را فرض می‌کنند. نصب افقی نیاز به کاهش 20-30٪ بیشتر دارد.
یک سطح بخاری صیقلی را مشخص کنید. هزینه اضافی کم است و افزایش فاصله تمیز کردن قابل توجه است. بررسی کنید که مخزن دارای عمق کافی برای نصب عمودی با حداقل 75 میلی متر پوشش مایع بالای قسمت گرم شده باشد. اگر عمق کافی نیست، به جای یک واحد بلند، چندین بخاری کوتاه‌تر را در نظر بگیرید.
نظارت بر جریان و یک قطع کننده دمای بالا- نصب کنید. در سرویس مواد جامد بالا، یک فیلتر وصل شده یا یک پمپ اختلاط ناموفق می تواند سرعت جریان را در عرض چند ساعت به زیر آستانه ایمن کاهش دهد. یک سوئیچ جریان و یک حد دمای سطح بخاری 15 تا 20 درجه بالاتر از دمای عملیاتی معمولی، محافظت در برابر گرمای بیش از حد سریع که به دنبال از دست دادن جریان ایجاد می شود، ایجاد می کند.
وقتی بخاری های استاندارد نمی توانند بار جامدات را تحمل کنند
مخازن تصفیه فاضلاب با غلظت مواد جامد بالا و فضای محیطی محدود اغلب نمی توانند بخاری های غوطه ور PTFE استاندارد را در تراکم وات که از رسوب گیری سریع جلوگیری می کند، در خود جای دهند. کارکرد 6 کیلووات با 0.8 W/cm² به 7500 سانتی‌متر مربع سطح بخاری نیاز دارد-بیش از آنچه که یک بخاری در ابعاد مخزن معمولی فراهم می‌کند.
پیکربندی سفارشی بخاری غوطه‌وری PTFE با سطح بزرگ، چگالی وات کم و سطح صیقلی، علت اصلی رسوب‌زدگی مربوط به مواد جامد-را برطرف می‌کند. فرآیند تعیین مشخصات به غلظت جامدات معلق، مشخصات ذرات، ابعاد مخزن، روش اختلاط و وات مورد نیاز نیاز دارد. برای تأسیسات دارای مخازن تصفیه فاضلاب متعدد، این برنامه کاربردی-رویکرد خاص گرمای بیش از حد مربوط به رسوبات-را کاهش می‌دهد و فاصله بین تمیز کردن مورد نیاز را افزایش می‌دهد.
