Kaip parinkti pirminio valymo įrenginius pieno pramonės nuotekų valymo įrenginiams didžiausiems apkrovos laikotarpiams

Pieninės nuotekų valymo įmonės pirminio valymo sistemų matavimas reikalauja atidžios viršutinės apkrovos sąlygų ir objekto specifinių charakteristikų analizės. Pieninės veiklos sukuria labai kintamus nuotekų srautus su koncentruotomis organinėmis apkrovomis iš pieno perdirbimo, valymo operacijų ir produktų praradimų. Be tinkamo pirminio valymo sistemos matavimo, valymo įmonės negali susidoroti su šiais svyravimais, dėl ko kyla hidraulinė perkrova, įrangos įtemptis ir prasta nuotekų kokybė. Supratimas, kaip apskaičiuoti ir suprojektuoti pirminio valymo pajėgumą, yra būtinas patikimam ilgalaikiui veikimui ir teisiniam laikymuisi.

Sėkmingo pirminio apdorojimo įrenginių projektavimo raktas yra supratimas, kad pieno perdirbimo įmonėse paros metu vyksta žymiai skirtingi nuotekų srautai. Rytinės gamybos ciklai, valymo ciklai ir produktų keitimo procesai sukuria staigius srautų šuolius, kurie gali būti 3–5 kartus didesni už vidutinį paros srautą. Tinkamai suprojektuotas pieno pramonės nuotekų valymo įrenginys pirminis apdorojimo etapas turi kompensuoti šiuos svyravimus, tuo pat metu užtikrindamas nuoseklią vėlesnių valymo etapų veikimą. Šiame skyriuje aptariami esminiai veiksniai, turintys įtakos įrenginių matmenų nustatymui.

Viršutinės apkrovos charakteristikų supratimas pieno pramonėje

Srautų kiekio kintamumas ir laiko modeliai

Pieno perdirbimas sukuria numatomus, bet intensyvius viršukrovos įvykius. Ryto pamatos paleidimas dažnai sutampa su aukštos koncentracijos produkto plovimo ir dezinfekcijos protokolais. Šie viršukrovos laikotarpiai gali trukti nuo 2 iki 4 valandų ir turėti susikaupusių pieno baltymų, riebalų ir laktozės. Kintamumas reiškia, kad pirminio valymo įrenginių matmenys negali remtis paprastomis vidutinėmis paromis skaičiuotomis srauto reikšmėmis. Vietoje to inžinieriai turi nustatyti objektui būdingas viršukrovos srauto našumas, remdamiesi gamybos grafikais, partijų dydžiais ir valymo ciklais. Duomenų rinkimas keletą savaičių suteikia empirinę pagrindą tiksliai matmenų nustatymui.

Organinės apkrovos koncentracijos koeficientai

Bez tūrio, biologinės deguonies sąnaudos ir bendrosos kietosios medžiagos koncentracija didžiausios apkrovos metu nulemia pirminio valymo reikalavimus. Pieno pramonės nuotekose paprastai būna 1000–4000 mg/L BOD ir 500–2000 mg/L TSS maksimalios koncentracijos metu. Standartiniai išlyginamieji rezervuarai negali sumažinti šių koncentracijų, tačiau jie užtikrina pakankamą laiką nuosėdų nusėdimui ir leidžia žemesnės pakopos valymo įrenginiams veikti pastoviais padavimo našumo režimais. Pirminio valymo sistemos turi būti suprojektuotos taip, kad galėtų tvarkyti blogiausius organinių apkrovų atvejus maksimalios apkrovos sąlygomis, o ne vidutinėmis sąlygomis. Šio veiksnio nepakankamas įvertinimas sukelia valymo neefektyvumą ir galimus išleidimo reikalavimų pažeidimus.

Išlyginamasis ir srauto išlyginamasis projektavimas

Talpos skaičiavimas maksimalios apkrovos valdymui

Lyginamųjų baseinų dydžio nustatymas prasideda nuo maksimalaus pritekėjimo srauto ir tikslinio ištekėjimo srauto nustatymo. Jei maksimalus įtekėjimas siekia 50 galonų per minutę, bet žemiau esanti valymo įranga gali perdirbti tik 30 galonų per minutę, lyginamasis bakas turi kaupti 20 galonų per minutę visą maksimalaus apkrovos laikotarpio trukmę. Trijų valandų maksimalaus apkrovos laikotarpiui tai reiškia (20 gpm × 180 minučių) = 3 600 galonų naudingos talpos. Dauguma inžinierių prideda 25–40 procentų saugos rezervą, todėl galutiniai lyginamųjų bakų tūriai yra ne mažesni kaip 4 500–5 000 galonų. Didelės pieno perdirbimo įmonės su keliomis perdirbimo linijomis gali reikalauti 10 000–20 000 galonų ar daugiau. Bakų konfigūracija, oro pateikimo reikalavimai ir nuosėdų šalinimo prieiga visi veikia galutinius matmenis.

Hidraulinis išlaikymo laikas ir nuosėdų nusėdimo pranašumai

Išlyginamieji sistemos užtikrina 2–6 valandų hidraulinį išlaikymo laiką, leisdamos kietosioms dalelėms nusėsti ir tankiui stabilizuotis. Šis nusėdimas sumažina smailių apkrovų poveikį vėlesnėms valymo stadijoms, pašalindamas 20–40 procentų pakabintųjų medžiagų dar prieš pirminį valymą. Pieno pramonės nuotekoms net nedidelis nusėdimas žymiai sumažina DAF (ištirpusio oro plūduriavimo) poreikį ir pagerina valymo ekonomiką. Aeracijos sistemos palaiko kietąsias daleles judančiomis ir neleidžia susidaryti septyninėms sąlygoms mažo debito laikotarpiu. Tinkamai aeruojami išlyginamieji baseinai taip pat pašalina летenčius kvapo junginius ir gerina visos valymo įmonės veikimą. Būferinės funkcijos ir aktyvusis valymas kartu daro išlyginimą būtinu smailių apkrovų valdymui.

Pirminio valymo pasirinkimas ir DAF integracija

DAF technologija didelės apkrovos pieno pramonės taikymams

Ištirpusio oro plūduriavimo (DAF) sistema puikiai pašalina riebalus ir aliejus, būdingus pieno pramonės nuotekoms. Standartinės DAF sistemos dydis nustatomas remiantis paviršiaus apkrova – paprastai 3–6 galo/minute kvadratiniam pėdų plošte. Pieno gamybos įmonė, kurios vidutinis srautas siekia 40 galo/minute, o maksimalus – 100 galo/minute, reikalauja DAF sistemos su bent 16–30 kvadratinių pėdų plūduriavimo paviršiumi. Tačiau DAF sistemos dydis turi atsižvelgti į viršūnių apkrovos šuolius, kuriuos išlyginimo rezervuarai visiškai nepašalina. Daugelis įmonių naudoja dvi mažesnes DAF sistemas, kad užtikrintų atsarginį veikimą ir geriau reguliuotų našumą. Išlyginimo rezervuarų kombinacija su tolesniu DAF apdorojimu sudaro patikimą pirminį apdorojimą, gebantį tvarkyti pieno gamybos įmonės kintamumą ir tuo pat metu išlaikyti nuoseklią veikimą.

Pirminio apdorojimo etapai ir galios koordinavimas

Kiekvienas pirminio apdorojimo etapas turi būti suprojektuotas proporcingai, kad būtų išvengta susiaurėjimų. Jei lyginamasis baseinas talpina 5 000 galonų ir vidutiniškai išleidžia 30 gpm (gallonų per minutę), DAF įėjimo pajėgumas turėtų būti ne mažesnis kaip 40–50 gpm, kad būtų galima kompensuoti trumpalaikius debito šuolius tarp lyginamojo baseino išleidimo ir tolesnio apdorojimo. Panašiai, jei maksimalios apkrovos sąlygos viršija vieno DAF agregato pajėgumą, gali prireikti antrinio arba „poliruojančio“ plūdimo. Didelėse pieno pramonės nuotekų valymo įmonėse daugiapakopės pirminio apdorojimo schemos, kuriose naudojami sietai, lyginamieji baseinai, DAF ir kartais patroniniai filtrai, užtikrina, kad joks vienas agregatas nebūtų pajėgumo ribojimo veiksnys. Kiekvieno tipo technologijai būdingos optimalios eksploatacijos ribos, o visų agregatų matavimas taip, kad jų debito rodikliai būtų suderinami, padidina bendrą efektyvumą ir patikimumą.

Eksploataciniai apsvarstymai ir priežiūros poveikis

Nuosėdų tvarkymas maksimalios apkrovos metu

Viršutinės apkrovos periodai sukuria koncentruotus dumblų srautus, kurie kelia iššūkių nuotekų nuovandžiavimo ir šalinimo sistemoms. DAF plūduriuojančio ir nusėdančio dumblų tūriai gali padidėti 5–10 kartų viršutinės apkrovos apdorojimo metu. Todėl pirminio valymo įrangos matmenys turi apimti pakankamą dumblų saugyklą, nuovandžiavimo pajėgumą ir šalinimo logistiką. Daugelis pieno perdirbimo įmonių reikalauja skubiosios dumblų saugyklos talpyklų ir lankščių vežimo grafikų, kad būtų galima tvarkyti viršutinės apkrovos metu susidarančius dumblų tūrius. Netinkamas dumblų tvarkymo poreikių įvertinimas sukelia gamybos sustabdymus ir reglamentinius pažeidimus. Projektuotojai turi suderinti pirminio valymo įrangos matmenis su tolesniu kietųjų dalelių tvarkymu, kad visose valymo grandinėse būtų užtikrintas subalansuotas pajėgumas.

Valdymo sistemos reikalavimai kintamos apkrovos valdymui

Automatinis lygio valdymas, kintamos našumo siurbliai ir tikrojo laiko stebėjimo sistemos leidžia reaguoti į viršūninius apkrovos pokyčius. Srauto jutikliai priešlydžiuose lyginamųjų talpyklų įėjimuose aktyvina siurblių našumo reguliavimą, kad būtų išlaikytas nustatytas lyginamosios talpyklos išleidimo srautas. Kintamo oro tiekimo tirpinto oro plūduriavimo vienetai reaguoja į įeinančio srauto pokyčius, užtikrindami nuoseklią šalinimo našumą. Pieno pramonės įmonėse, kur viršūninių apkrovų laikas neprognozuojamas, telemetrinės sistemos įspėja operatorius apie netipinius srauto šuolius, leisdamos imtis veiksmų iš anksto. Tinkama prietaisų įranga lemia skirtumą tarp pakankamos ir išskilusios pirminės valymo sistemos našumo. Vien tik talpyklų matmenys nepakanka be operacinės valdymo sistemos, kuri reaguotų į faktines pieno pramonės įmonės sąlygas.

DUK

Koks yra mažiausias lyginamosios talpyklos dydis tipiškai pieno pramonės nuotekų valymo gamykloje?

Minimalus išlyginimo talpos dydis priklauso nuo viršutinės apkrovos trukmės ir dydžio lyginant su žemesniųjų procesų valymo pajėgumais. Dauguma pieno perdirbimo įmonių nuotekų valymo įrenginių reikalauja 2–6 valandų laiko talpos, apskaičiuotos kaip maksimalus pritekėjimo kiekis minus žemesniųjų procesų pajėgumas. Bendroji taisyklė – mažiausiai 4000–6000 galonų mažoms ir vidutinėms pieno perdirbimo įmonėms. Didelės įmonės su keliais gamybos ciklais gali reikšti 15 000–30 000 galonų. Tiksliai nustatyti reikiamą talpos dydį reikia remtis konkrečios įmonės gamybos duomenimis ir viršutinės apkrovos prognozėmis, o ne bendromis rekomendacijomis.

Kaip keičiasi DAF įrenginio matmenys, kai apdorojamos viršutinės apkrovos sąlygos?

DAF paviršiaus plotas turi būti pakankamas tiek vidutinėms, tiek maksimalioms apkrovos srautų reikmėms, dažniausiai naudojant 3–6 kvadratinius pėdų vienam minutės projektiniam srautui. Pieno pramonės nuotekų valymo įrenginiuose su dideliu smailių apkrovų kintamumu inžinieriai dažnai padidina DAF plotą 20–40 procentų virš minimalaus apskaičiuoto ploto, kad išlaikytų šalinimo efektyvumą per apkrovos smailių laikotarpius. Alternatyviai, vietoj vieno didelio DAF įrenginio įrengiant du mažesnius DAF įrenginius pasiekiamas geresnis lankstumas ir atsarginis veikimas. Abi šios strategijos užtikrina nuolatinę valymo kokybę net tada, kai smailių apkrovų įvykiai viršija įprastas kasdienes vidurkio reikšmes.

Ar tik lyginamasis baseinas gali susidoroti su visomis pieno pramonės įmonės smailių apkrovų reikmėmis?

Lyginimas yra būtinas, tačiau nepakankamas visiškai viršūninių apkrovų valdymui. Nors lyginimo talpos sušvelnina hidraulinius smūgius ir leidžia kai kurią nuosėdų nusėdimą, jos nesumažina organinių medžiagų koncentracijos arba nepašalina riebalų ir aliejų. Pieno perdirbimo įmonių nuotekų valymo įstaigose pirminiam valymui reikia ne tik lyginimo, bet ir DAF (paviršutinio oro įpurškimo) ar kitų pašalinimo technologijų, kad būtų išspręstos tiek viršūninių srautų kintamumo, tiek sudėtinės medžiagos koncentracijos staigaus padidėjimo problemos. Kelios pirminio valymo pakopos kartu užtikrina patikimą veikimą visose pieno perdirbimo įmonės eksploatacijos sąlygose ir atitiktį reglamentinėms nuostatoms net ir viršūninių apkrovų metu.