Postrojenje za obradu otpadnih voda za završnu obradu metala zamijenilo je PTFE uronjeni grijač od 6 kW nakon samo pet mjeseci. Grijač je bio instaliran u spremnik za izjednačavanje od 15.000{7}} litara koji je primao vodu za ispiranje iz vodova za galvanizaciju, fosfatiranje i eloksiranje. Spremnik je sadržavao 3–5% suspendiranih krutih tvari-metalnih hidroksida, precipitata kalcijevog fosfata i prenesenog pijeska. Površina grijača pokazala je debeli, neravni sloj naslaga s ugrađenim česticama. Otpor izolacije je pao ispod 20 MΩ.
Otpadna voda- s visokim udjelom krutih tvari bitno se razlikuje od čistih kupki. Tekućina nije rješenje-već suspenzija. Čvrste čestice se talože, talože i nakupljaju na zagrijanim površinama. Toplinski i mehanički zahtjevi za PTFE uronjeni grijač u ovom okruženju zahtijevaju pristup projektiranju koji uzima u obzir koncentraciju krutih tvari, raspodjelu veličine čestica, brzinu taloženja i metodu čišćenja koja je dostupna u postrojenju.
Zašto suspendirane krute tvari mijenjaju jednadžbu prijenosa topline
Suspendirane čestice utječu na prijenos topline na dva načina. Prvo, povećavaju efektivnu viskoznost tekućine, podebljavajući toplinski granični sloj na površini grijača. Drugo, talože se izravno na grijač, tvoreći porozni, neravni sloj koji dodaje toplinski otpor i stvara lokalizirane vruće točke ispod debljih naslaga.
Brzina taloženja ovisi o koncentraciji čestica, brzini protoka na grijaču i temperaturnoj razlici između grijača i rasute tekućine. Visoka temperatura površine grijača povećava taloženje potičući taloženje otopljenih vrsta i uzrokujući jače prianjanje čestica na vruću površinu.
| Koncentracija suspendiranih krutih tvari | Relativna viskoznost | Stopa taloženja na grijaču | Vrijeme do 2 mm skale | Sigurna gustoća u vatima |
|---|---|---|---|---|
| <0.1% (clean water) | 1.0× | Vrlo nisko | >12 mjeseci | 1,5–2,0 W/cm² |
| 0,5–1,0% (laka krutina) | 1.1–1.3× | Niska | 6–10 mjeseci | 1,2–1,4 W/cm² |
| 2–3% (umjereno čvrste tvari) | 1.3–1.8× | Umjereno | 3–5 mjeseci | 0,9–1,1 W/cm² |
| 4–6% (teške čvrste tvari) | 1.8–2.5× | visoko | 6–10 tjedana | 0,6–0,8 W/cm² |
Brzine taloženja iz spremnika za pročišćavanje otpadnih voda koji primaju miješanu vodu za galvanizaciju i fosfatiranje za ispiranje
Vertikalna naspram vodoravne montaže u uslugama s visokim-krutinama
Orijentacija grijača određuje hoće li se krutine taložiti na površini ili skliznuti. Vodoravno postavljen grijač predstavlja veliku prema gore-okrenutu površinu na kojoj se čestice nakupljaju gravitacijom. Sloj naslaga raste od vrha prema dolje, a najdeblje nakupljanje događa se na gornjoj površini gdje je strujanje najslabije.
Okomito postavljeni grijač ima manji vodoravni presjek-. Čvrste tvari koje se talože na vrhu prirubnice ili na horizontalnim potpornim elementima ne prekrivaju cijelu grijanu površinu. Okomita površina grijača prvenstveno doživljava taloženje-potaknuto smicanjem, a ne taloženje gravitacijom. Terenski podaci iz spremnika otpadne vode pokazuju da okomito postavljeni grijači nakupljaju 40–60% manje naslaga tijekom istog radnog razdoblja u usporedbi s vodoravnim jedinicama.
| Orijentacija montaže | Akumulacija depozita | Učestalost čišćenja | Najbolja aplikacija |
|---|---|---|---|
| Vodoravno,-okrenuto prema gore | visoko | Često | Ne preporučuje se |
| Vodoravno,-okrenuto prema dolje | Umjereno | Umjereno | Ograničen prostor |
| Vertikalno, paralelno s protokom | Niska | Rijetko | Većina aplikacija |
| Vertikalno, okomito na protok | Umjereno | Umjereno | Visok{0}}spremnici protoka |
Orijentacija montaže i njezin učinak na nakupljanje naslaga
Završna obrada površine i geometrijski efekti grijača
Glatka, polirana PTFE površina smanjuje snagu prianjanja nataloženih krutih tvari. Čestice koje bi se žilavo vezale za hrapavu površinu lakše skliznu kada se brzina protoka poveća tijekom ciklusa miješanja spremnika ili čišćenja. Polirane površine produžuju interval čišćenja za 30–50% u radu s visokim-udjelom krutine u usporedbi sa standardnim završnim obradama površina.
Promjer grijača također je važan. Plašt većeg-promjera ima niži omjer-površine-i-volumena, što smanjuje ukupnu površinu dostupnu za taloženje po jedinici isporučene snage. Ali veći promjer također znači manju površinu za određenu duljinu, zahtijevajući duži grijač ili veću gustoću u vatima da bi se postigao isti učinak.
Strategije miješanja i čišćenja za-spremnike natovarene čvrstim tvarima
Isprekidano miješanje velikom-brzinom učinkovitije je od kontinuiranog miješanja-niske razine za-servis krutih tvari. Povremeno povećanje brzine protoka na grijaču na 0,5–0,8 m/s uklanja labave naslage prije nego što se stvrdnu u žilav sloj. To se može postići timerom-kontroliranim eduktorom ili namjenskom pumpom za miješanje koja se uključuje 5-10 minuta svaki sat.
Kemijsko čišćenje na mjestu zahtijeva otopinu za čišćenje koja otapa određeni sastav naslaga. Kamenac metalnog hidroksida reagira na razrijeđenu kiselinu. Naslage kalcijevog fosfata zahtijevaju kelirajuće sredstvo ili blagu kiselinu. Raspored čišćenja koji se temelji na nalazima inspekcije-a ne na fiksnom kalendaru-spriječava da naslage dosegnu debljinu koja dovodi temperaturu površine grijača u raspon degradacije.
| Metoda čišćenja | Učinkovitost na metalne hidrokside | Učinkovitost na fosfatnim ljestvicama | Rizik za PTFE | Preporučeni interval |
|---|---|---|---|---|
| Cirkulacija razrijeđene HCl | visoko | Umjereno | Niska | 4–8 tjedana |
| Natapanje sulfaminskom kiselinom | Umjereno | visoko | Niska | 6–10 tjedana |
| EDTA helacija | Umjereno | visoko | Niska | 8–12 tjedana |
| Visok{0}}vodeni mlaz | visoko | Umjereno | Umjereno | 8–12 tjedana |
| Mehaničko četkanje | visoko | visoko | visoko | Ne preporučuje se |
Preporuke za metode čišćenja iz postrojenja za pročišćavanje otpadnih voda s PTFE uronjenim grijačima
Praktične specifikacije za otpadnu vodu s-velikim udjelom krutine
Počnite s karakterizacijom čvrstih tvari. Ukupna koncentracija suspendiranih krutih tvari, raspodjela veličine čestica i mineralni sastav određuju brzinu taloženja i potrebnu metodu čišćenja. Jednostavna gravimetrijska analiza i pregled kemije uzvodnog procesa pružaju većinu potrebnih informacija.
Odaberite gustoću vata iz stvarne koncentracije krutih tvari. Za 2–3% suspendiranih krutih tvari prikladna je granica od 0,9–1,1 W/cm². Iznad 4% krutine, smanjite na 0,6–0,8 W/cm². Ove vrijednosti pretpostavljaju okomitu montažu i povremeno miješanje velikom{10}}brzinom. Horizontalna montaža zahtijeva dodatnih 20-30% smanjenja.
Navedite poliranu površinu grijača. Dodatni trošak je skroman, a produženje intervala čišćenja znatno. Provjerite ima li spremnik odgovarajuću dubinu za okomitu montažu s najmanje 75 mm pokrivenosti tekućinom iznad grijanog dijela. Ako dubina nije dovoljna, razmislite o višestrukim kraćim grijačima radije nego o jednoj dugačkoj jedinici.
Ugradite nadzor protoka i-prekidač za visoke temperature. U radu s visokim -krutinama, začepljen filtar ili pokvarena pumpa za miješanje mogu smanjiti brzinu protoka ispod sigurnog praga u roku od nekoliko sati. Prekidač protoka i ograničenje temperature površine grijača od 15-20 stupnjeva iznad normalne radne temperature pružaju zaštitu od brzog pregrijavanja koje slijedi nakon gubitka protoka.
Kada standardni grijači ne mogu primiti opterećenje čvrstim tvarima
Spremnici za pročišćavanje otpadnih voda s visokim koncentracijama krutih tvari i ograničenim perifernim prostorom često ne mogu primiti standardne PTFE uronjene grijače s gustoćom u vatima koja sprječava brzo onečišćenje. Rad od 6 kW pri 0,8 W/cm² zahtijeva 7500 cm² površine grijača-više nego što jedan grijač pruža unutar tipičnih dimenzija spremnika.
Prilagođena konfiguracija PTFE uronjenog grijača s velikom površinom, niskom gustoćom u vatima i poliranom površinom rješava glavni uzrok zaprljanja-povezanog s krutim tvarima. Proces specifikacije zahtijeva koncentraciju suspendiranih krutih tvari, karakteristike čestica, dimenzije spremnika, metodu miješanja i potrebnu snagu u vatima. Za objekte s više spremnika za pročišćavanje otpadnih voda, ovaj -pristup specifičan za primjenu smanjuje-pregrijavanje uzrokovano talogom i produljuje interval između potrebnih čišćenja.
