Asas Reka Bentuk Loji Rawatan Air

Apabila kami mereka bentuk loji rawatan air, kami tidak pernah bermula dengan peralatan sahaja. Kami bermula dengan air, kapasiti yang diperlukan, dan sasaran kualiti air akhir. Ketiga-tiga faktor ini membentuk hampir setiap keputusan reka bentuk.

Loji yang baik harus mengendalikan aliran normal, aliran puncak, dan permintaan masa hadapan. Ia juga harus membuang bahan cemar yang betul tanpa menjadikan sistem terlalu kompleks. Dalam pengalaman kami, reka bentuk yang ringkas dan seimbang selalunya berprestasi lebih baik daripada sistem yang bersaiz berlebihan.

Jadi, apakah itu loji rawatan air? Secara ringkas, ia adalah sekumpulan proses yang merawat air dan menjadikannya sesuai untuk kegunaan tertentu. Kegunaan itu mungkin melibatkan air minuman, industri, pengairan, atau pelepasan alam sekitar. WHO juga menekankan bahawa keselamatan air bergantung pada pengurusan risiko dari sumber hingga ke pengguna.

Apakah yang Dilakukan oleh Loji Rawatan Air?

Loji rawatan air menggunakan beberapa langkah rawatan untuk membuang bahan cemar daripada air mentah. Bahan cemar ini mungkin termasuk pepejal terampai, mikroorganisma, logam, bahan organik, dan bahan kimia yang tidak diingini.

Apakah Itu Loji Rawatan Air?

Apabila orang bertanya apakah yang dilakukan oleh loji rawatan air, mereka sering mengharapkan satu jawapan yang mudah. Walau bagaimanapun, sesebuah loji boleh melaksanakan banyak tugas sekaligus. Ia boleh menjernihkan air, mengurangkan bahan berbahaya, mengawal mikrob, dan memperbaiki rasa atau bau.

Reka bentuknya sangat bergantung pada sumber. Air permukaan selalunya mengandungi lebih banyak zarah terampai dan bahan organik. Air bawah tanah mungkin mengandungi tahap besi, mangan, atau mineral terlarut yang lebih tinggi.

Sebagai contoh, proses rawatan air minuman yang biasa mungkin termasuk:

• Penapisan

• Penggumpalan

• Pembekuan

• Pemendapan

• Penapisan

• Pembasmian kuman

• Pelarasan pH

• Penyimpanan dan pengedaran

EPA menerangkan penapisan, penggumpalan, pemendapan, dan pembasmian kuman sebagai proses biasa untuk sistem air permukaan.

Apakah Langkah-Langkah Loji Rawatan Air?

Jawapan kepadaapakah langkah-langkah loji rawatan airbergantung kepada kualiti air mentah. Namun, kebanyakan sistem konvensional mengikuti rangkaian rawatan yang logik.

Pertama, skrin menyingkirkan serpihan besar. Seterusnya, dos bahan kimia membantu zarah kecil membentuk flok yang lebih besar. Sebuah tangki pemendapan kemudian membenarkan zarah-zarah ini mendap.

Selepas penjelasan, penapis menyingkirkan zarah yang lebih halus. Akhirnya, pembasmian kuman mengawal mikroorganisma sebelum air yang dirawat memasuki simpanan atau pengagihan.

Mulakan dengan Kapasiti dan Aliran

Kapasiti mewakili jumlah air yang perlu dikendalikan oleh loji. Pereka biasanya menyatakan aliran sebagai m³/j, m³/h, L/s, atau MGD.

Kira Aliran Purata dan Puncak

Kami mengesyorkan mengira beberapa nilai aliran daripada menggunakan satu nombor.

Set reka bentuk asas mungkin termasuk:

• Aliran purata: Qavg

• Aliran harian maksimum: Qmax,d

• Aliran puncak setiap jam: Qpeak,h

• Aliran reka bentuk masa depan: Qfuture

Sebagai contoh, sebuah loji mungkin menerima 10,000 m³/hari secara purata. Permintaan puncaknya boleh mencapai 15,000 m³/hari. Mereka bentuk hanya untuk 10,000 m³/hari boleh menimbulkan masalah semasa tempoh permintaan tinggi.

Aliran puncak juga penting dalam kemudahan rawatan air sisa. EPA menyatakan bahawa aliran masuk dan resapan cuaca basah boleh menolak aliran melebihi kapasiti rawatan sedia ada.

Benarkan Ruang untuk Pertumbuhan Masa Depan

Kami jarang mengesyorkan mereka bentuk loji hanya untuk permintaan hari ini. Populasi, proses perindustrian, dan penggunaan air boleh berubah dengan cepat.

Formula perancangan yang mudah kelihatan seperti ini:

Qmasa depan = Qsemasa × (1 + kadar pertumbuhan)ⁿ

Di sini, n mewakili tempoh perancangan dalam tahun.

Jurutera juga harus mempertimbangkan redundansi peralatan. Satu pam yang gagal tidak sepatutnya menghentikan keseluruhan loji. Reka bentuk yang boleh dipercayai selalunya merangkumi pam sandaran, penapis selari, dan pelbagai besen rawatan.

Bina Rangkaian Rawatan yang Tepat

Rangkaian rawatan menghubungkan beberapa proses unit secara berurutan. Setiap peringkat menyelesaikan masalah kualiti air yang berbeza.

Rawatan Utama dan Penjelasan

Dalam sistem air sisa, rawatan utama terutamanya mengeluarkan pepejal yang boleh mendap dan terapung. Sebuah rawatan utama tangki pemendapan menggunakan graviti untuk memisahkan bahan-bahan ini.

Peringkat seterusnya sering menyediakan rawatan sekunder. Proses biologi menggunakan mikroorganisma untuk mengurangkan bahan organik yang boleh terurai dan pepejal terampai. Sebuah tangki pengudaraan sering membekalkan oksigen untuk aktiviti biologi ini.

EPA mengenal pasti penapisan, pengenapan primer, rawatan biologi sekunder, dan pembasmian kuman sebagai langkah-langkah air sisa perbandaran yang biasa.

Penggumpalan, Penggumpalan Flok, dan Penapisan

Sistem air minuman sering menggunakan penggumpalan sebelum pengenapan. Bahan kimia meneutralkan cas zarah dan membantu zarah kecil membentuk flok yang lebih besar.

Ferik klorida menyediakan satu pilihan penggumpalan yang biasa. Tawas, polimer, dan bahan penggumpal lain juga boleh digunakan untuk keadaan air tertentu. Walau bagaimanapun, pengendali harus memilih bahan kimia melalui ujian balang dan analisis kualiti air.

Urutan asas kelihatan seperti ini:

Air mentah → Penggumpalan → Pengelompokan → Pemendapan → Penapisan → Pembasmian kuman

Urutan ini berfungsi dengan baik kerana setiap peringkat menyediakan air untuk peringkat seterusnya. EPA juga menjelaskan bahawa penggumpalan dan pengelompokan membantu membuang bahan koloid bukan organik dan organik.

Reka Bentuk Berdasarkan Kualiti Air

Kualiti air harus memacu proses rawatan. Kita tidak seharusnya memilih peralatan dahulu dan menguji air kemudian.

Uji Air Mentah Dahulu

Tinjauan air mentah yang betul harus merangkumi parameter utama seperti:

Sasaran akhir bergantung pada aplikasi. Rawatan air minumanmemerlukan kawalan kesihatan yang lebih ketat berbanding banyak aplikasi perindustrian.

Garis panduan semasa WHO menekankan sasaran berasaskan kesihatan, pengurusan risiko, dan pengawasan untuk kualiti air minuman.

Padankan Setiap Bahan Pencemar dengan Proses

Bahan cemar yang berbeza memerlukan penghalang yang berbeza. Penapis tidak dapat menyelesaikan setiap masalah. Begitu juga, pembasmian kuman tidak dapat membuang logam berat atau kebanyakan garam terlarut.

Sebagai contoh:

• Kekeruhan → penggumpalan dan penapisan

• Pepejal terampai → pemendapan

• Bahan organik → rawatan biologi atau penjerapan

• Besi → pengoksidaan dan penapisan

• Kekerasan → pelembutan

• Patogen → pembasmian kuman

• Garam terlarut → membran atau pertukaran ion

Pendekatan ini menjadikan rangkaian rawatan lebih mudah difahami dan dikendalikan.

Reka Bentuk Kimia dan Pembasmian Kuman

Sistem kimia memerlukan perhatian khusus kerana ralat dos boleh menjejaskan keseluruhan loji.

Kawal Dos dan Masa Sentuhan

Pengendali hendaklah mengawal dos kimia mengikut aliran dan kualiti air. Hubungan dos asas ialah:

Dos kimia (mg/L) = kadar jisim (mg/min) ÷ aliran (L/min)

Dos sebenar hendaklah diperoleh daripada ujian, peraturan, dan keperluan proses.

Untuk pembasmian kuman, masa sentuhan juga penting. Pereka sering mempertimbangkan CT, di mana:

CT = kepekatan disinfektan × masa sentuhan

Sistem natrium hipoklorit boleh menyediakan disinfektan di tapak untuk aplikasi air dan air sisa. Pendekatan kami di Shandong Shine Health memberi tumpuan kepada penjanaan di tapak dan dos terkawal. Ini dapat mengurangkan pergantungan pada pengangkutan bahan kimia pukal dan memudahkan pengurusan bekalan.

Kami juga mengesyorkan memantau pH kerana kimia klorin berubah mengikut pH. Kawalan yang baik membantu mengekalkan prestasi pembasmian kuman yang stabil.

Loji Air Sisa Memerlukan Perancangan Tambahan

Tidak semua loji rawatan air membersihkan air untuk diminum. Banyak loji merawat air sisa sebelum pelepasan atau penggunaan semula.

Perbezaan Proses Rawatan Air Sisa

Biasa proses rawatan air sisa mungkin termasuk:

1. Saringan awal

2. Penyingkiran pasir

3. Rawatan primer

4. Rawatan sekunder

5. Rawatan tertier

6. Pembasmian kuman

7. Rawatan enap cemar

Rawatan biologi sekunder sering memerlukan kawalan oksigen yang teliti. tangki pengudaraan boleh menggunakan tenaga yang ketara, jadi kawalan aliran udara yang lemah boleh meningkatkan kos operasi.

Rawatan lanjutan mungkin menyasarkan nitrogen, fosforus, patogen, atau bahan cemar surih. Oleh itu, loji rawatan merangkumi teknologi yang berbeza berdasarkan sasaran pelepasan atau penggunaan semula.

Reka Bentuk untuk Operasi Harian yang Boleh Dipercayai

Loji yang betul dari segi teknikal masih boleh gagal jika pengendali tidak dapat menguruskannya dengan mudah. Kami percaya operasi praktikal harus membimbing reka bentuk dari awal.

Tambah Pemantauan dan Sandaran

Reka bentuk yang boleh dipercayai harus memantau titik penting di seluruh rangkaian rawatan.

Instrumen yang berguna termasuk:

• Meter aliran

• Sensor pH

• Meter kekeruhan

• Tolok tekanan

• Sensor aras

• Penganalisis disinfektan sisa

• Sensor oksigen terlarut

• Meter kekonduksian

Automasi boleh menyambungkan ukuran ini kepada sistem penggera dan kawalan. Walau bagaimanapun, kami masih mengesyorkan pemeriksaan manual. Sensor boleh gagal, dan air mempunyai tabiat pelik untuk mengabaikan hamparan kami.

Fikirkan Tentang Tenaga dan Enap cemar

Penggunaan tenaga boleh menjadi kos operasi utama. Pam, peniup, pengadun, dan sistem membran semuanya menggunakan kuasa.

Enap cemar juga memerlukan pelan pengurusan yang jelas. Rawatan primer dan biologi boleh menghasilkan pepejal yang ketara. Pereka harus mempertimbangkan pemekatan, penyahairan, penyimpanan, pengangkutan, dan pelupusan akhir.

Panduan EPA untuk sistem guna semula yang boleh dipercayai juga menekankan kelebihan untuk pam, penapis, besen, dan unit kritikal yang lain.

Senarai Semak Reka Bentuk Praktikal

Sebelum memuktamadkan projek, kami mencadangkan untuk menyemak perkara-perkara ini:

• Sumber air mentah dan perubahan bermusim

• Aliran purata dan puncak

• Kapasiti masa hadapan

• Keperluan kualiti air

• Bahan cemar sasaran

• Rangkaian rawatan

• Pemilihan bahan kimia

• Kaedah pembasmian kuman

• Beban hidraulik

• Isipadu tangki

• Masa pengekalan

• Kadar beban penapis

• Tugas pam dan kapasiti sandaran

• Pengeluaran enap cemar

• Penggunaan tenaga

• Instrumentasi

• Akses penyelenggaraan

• Keperluan keselamatan

• Ruang pengembangan

Idea utamanya mudah: reka bentuk proses berdasarkan air, bukan berdasarkan katalog mesinYa.

Pemikiran Akhir tentang Reka Bentuk Loji

Jadi, loji rawatan air apaReka bentuk yang paling berkesan? Kami percaya jawapannya bergantung pada tiga asas: kualiti air, aliran, dan matlamat rawatan.

Loji yang baik mengimbangi kapasiti dengan prestasi proses. Ia menggunakan rangkaian rawatan yang betul dan meninggalkan fleksibiliti yang mencukupi untuk perubahan masa depan. Ia juga melindungi pengendali daripada kerumitan yang tidak perlu.

Untuk air minuman, air sisa, dan proses perindustrian, prinsip yang sama terpakai. Pertama, fahami air. Kemudian, tentukan sasaran. Akhirnya, pilih dan sambungkan proses rawatan yang boleh mencapainya dengan pasti.

Loji yang direka dengan baik harus menjalankan tugasnya secara senyap setiap hari. Apabila pengendali hampir tidak menyedari sistem, kami biasanya menganggap itu petanda yang baik.

Rujukan

1. WHO — Garis Panduan Kualiti Air Minuman

2. WHO — Kaedah dan Prestasi Rawatan

3. U.S. EPA — Aliran Puncak di Loji Rawatan Kumbahan

4. U.S. EPA — Garis Panduan untuk Penggunaan Semula Air