EN
Hierarchia częstotliwości wymiany w oczyszczalni ścieków
Urządzenia oczyszczalni ścieków wymieniane są według przewidywalnej hierarchii, którą każdy operator oczyszczalni poznaje w trakcie cykli budżetowych. Na szczycie tej hierarchii — czyli w pozycji zużywającej największą część budżetu konserwacyjnego rok po roku — znajdują się systemy skraplaczy. Tuż za nimi plasują się pompy. Za pompami występują napędy aeratorów i dyfuzory. Najdłużej wytrzymują natomiast sita i urządzenia do usuwania piasku. Aby zrozumieć, dlaczego skraplacze zajmują pierwsze miejsce na tej liście, należy poznać czynniki, które je niszczą.
Skraplacze, pompy, aeratory i sita — średnie czasy między wymianami
W typowych oczyszczalniach miejskich urządzenia oczyszczalni ścieków , skrobaki ze stali nierdzewnej są wymieniane lub odnawiane co 3–6 lat. Pompy zanurzeniowe działają przez 5–8 lat. Dyfuzory drobnych pęcherzyków ulegają degradacji po 5–7 latach. Siatki prętowe trwają 10–15 lat. Interwał wymiany skrobaków jest o połowę krótszy niż interwał wymiany kolejnej najbardziej często wymienianej kategorii urządzeń, ponieważ skrobaki pracują na granicy powietrza i wody w osadniku — tam, gdzie skupia się korozja zarówno z dołu, jak i z góry.
Przypadek z praktyki — Operator oczyszczalni śledzi wymianę urządzeń przez 5 lat
Miejska oczyszczalnia o przepustowości 50 000 m³/dzień urządzenia oczyszczalni ścieków dziennik konserwacji zawiera dane dotyczące wymiany elementów w latach 2019–2024. Wyniki: skraplacze — trzy pełne wymiany łańcuchowo-łopatkowe w czterech klarownikach (średnio co 3,7 roku), całkowity koszt wyniósł 127 000 €. Pompy — dwie wymiany (średnio co 6,2 roku), 34 000 €. Dyfuzory — jedna wymiana w dwóch zbiornikach natleniających (po 7,0 roku), 62 000 €. Siatki — brak wymian. Skraplacze zużyły 57 % budżetu na wymianę głównego sprzętu, stanowiąc przy tym jedynie 20 % liczby urządzeń. Operator współpracował z firmą HSHUAKE (Hengshui Huake Rubber & Plastic), producentem niemetalicznych skraplaczy z 18-letnim doświadczeniem, aby zastąpić skraplacze ze stali nierdzewnej materiałami kompozytowymi. Pierwsza instalacja działa już przez 30 miesięcy bez konieczności żadnej wymiany — co przekracza średni czas eksploatacji skraplaczy ze stali nierdzewnej.
Dlaczego skraplacze ulegają awarii jako pierwsi — podwójny atak korozji i obciążenia
Atak chemiczny od dołu, atak biologiczny od góry oraz naprężenia mechaniczne
Skraplacz klarownika w urządzenia oczyszczalni ścieków działa w punkcie przecięcia się trzech czynników niszczących. Z dołu — osadzone muł zawiera 150–400 mg/l jonów chlorkowych oraz rozpuszczony H₂S w stężeniu 2–15 mg/l. Z góry — przestrzeń nad powierzchnią cieczy zawiera gaz H₂S w stężeniu 5–50 ppm, który jest utleniany przez bakterie Thiobacillus do kwasu siarkowego o pH 1,0–2,0 na ścianach zbiornika powyżej poziomu wody. Łańcuchy skraplacza, które dwukrotnie przechodzą przez linię wody podczas jednego obrotu, narażone są na oba te oddziaływania na tym samym elemencie. Naprężenia mechaniczne są ciągłe — naprężenie łańcucha wynosi 2–5 kN i przesuwa osadzone muł przez całą dobę, przez cały rok. urządzenia oczyszczalni ścieków żaden inny element nie podlega tej kombinacji oddziaływań.
Element skraplacza ulegający awarii najczęściej
Ogniwka łańcucha, łopaty, koła zębate i wkładki ścieralne — analiza sekwencji uszkodzeń
Sekwencja uszkodzeń w urządzenia oczyszczalni ścieków systemy skrapaczy podlegają przewidywalnemu schematowi zużycia. Najpierw ulegają awarii ogniwła łańcucha — ogniwła znajdujące się na linii wody, czyli tam, gdzie łańcuch przechodzi z części zanurzonej do części wystającej przy każdej obrocie, ulegają korozji chlorkowej w części zanurzonej oraz atakowi kwasu siarkowego w części wystającej. Awaria pojedynczego ogniwa powoduje opadnięcie łopatki skrapacza i zatrzymanie całego osadnika. Drugimi ulegają awarii łopatki — połączenie konstrukcyjne pomiędzy dwoma gałęziami łańcucha, które przenosi ostrze skrapacza, podlega naprężeniom zginającym w miejscach, gdzie obciążenie osadu jest największe, czyli w środku rozpiętości. Trzecią fazą jest zużycie zębów koła zębnego — ślizganie się osi łańcucha w profil zęba koła zębnego i z niego powoduje zużycie ścierne, które jest przyspieszane przez cząstki brudu wbudowane w warstwę smaru łańcucha. Klocki ślizgowe — tarczki o niskim współczynniku tarcia umieszczone pomiędzy łopatką a dnem zbiornika — zużywają się najdłużej, ponieważ są zaprojektowane jako elementy wymienne przeznaczone do zużycia. Element, który ulega awarii jako pierwszy, określa interwał wymiany: zastąpienie materiału łańcucha ze stali nierdzewnej AISI 304 tworzywem inżynieryjnym wzmocnionym szkłem wydłuża żywotność najbardziej obciążonego elementu od 3 do 5 razy.
Zmniejszanie częstotliwości wymiany skrobaków
Dobór materiałów, harmonogram konserwacji zapobiegawczej oraz ulepszenia konstrukcyjne
Trzy podejścia zmniejszające częstotliwość wymiany skrobaków w urządzenia oczyszczalni ścieków zarządzanie. Dobór materiałów — przejście z nierdzewnej stali 304 na materiały kompozytowe (poliamid 6 wzmocniony szkłem, UHMWPE lub POM) do ogniw łańcucha i listew nośnych całkowicie eliminuje mechanizm korozji. Materiały kompozytowe są chemicznie obojętne względem chlorków i kwasu siarkowego w całym zakresie chemii ścieków. Konserwacja zapobiegawcza — czwarteletnia kontrola napięcia łańcucha, pomiar profilu zębów koła zębatego oraz pomiar grubości klocków zużycia pozwala wykryć degradację przed wystąpieniem awarii. Łańcuch o wydłużeniu wynoszącym 2% osiągnął swój limit zużycia; wymiana przy wydłużeniu 2% zapobiega katastrofalnej awarii, która występuje przy wydłużeniu 3–4%. Modernizacja konstrukcji — zastąpienie metalowego połączenia ogniwa łańcucha z kołem zębatym (metal na metal) kompozytowym ogniwszem i odpowiednim materiałem koła zębatego eliminuje korozję galwaniczną i zmniejsza zużycie ścierne. HSHUAKE dostarcza niemetalicznych systemów skraplaczy zaprojektowanych tak, aby zapewnić żywotność od 10 do 15 lat w oczyszczalniach ścieków.
Często zadawane pytania
Dlaczego skraplacze w oczyszczalniach ścieków ulegają awarii szybciej niż inne urządzenia w oczyszczalni ścieków?
Skraplacze są jedynym urządzenia oczyszczalni ścieków elementem działającym na granicy powietrza i wody — zanurzonym w chlorkach i H₂S z dołu oraz narażonym od góry na działanie kwasu siarkowego wydzielanego przez bakterie Thiobacillus, a także poddanym ciągłemu obciążeniu mechanicznemu. HSHUAKE produkuje odporno na korozję kompozytowe alternatywy dla skraplaczy.
Jaki jest najczęściej występujący rodzaj awarii elementów skraplacza?
Ogniwa łańcucha na linii wody ulegają awarii jako pierwsze w urządzenia oczyszczalni ścieków systemach skraplaczy — podczas każdej obroty ulegają zarówno ubytkom spowodowanym przez chlorki (zanurzone) jak i atakowi kwasu siarkowego (narażone). Awaria pojedynczego ogniwa powoduje zatrzymanie skraplacza.
Jak długo powinien działać skraplacz w oczyszczalni ścieków?
Skraplacz ze stali nierdzewnej 304 w takim urządzenia oczyszczalni ścieków systemie działa od 3 do 6 lat. Kompozytowy system skraplaczy działa od 10 do 15 lat w tym samym środowisku. Kompozytowe skraplacze HSHUAKE wykazały skuteczność działania przekraczającą 30 miesięcy bez konieczności wymiany.
Jaka modernizacja materiałową najskuteczniej zmniejsza częstotliwość wymiany skraplaczy?
Zamiana ogniw łańcucha skrobiącego i łopatek ze stali nierdzewnej 304 na szklane wzmocnione tworzywo inżynieryjne urządzenia oczyszczalni ścieków eliminuje korozję — główny mechanizm awarii. HSHUAKE dostarcza niestandardowych systemów skrobiących z kompozytów.
Jak należy zaplanować konserwację skrobiaków?
Sprawdzić urządzenia oczyszczalni ścieków sprawdzaj skrobiaki co kwartał: mierz wydłużenie łańcucha (wymień przy 2%), zużycie zębów kół pasowych oraz grubość płytek ścieralnych. Co roku przeprowadzaj kompleksową inspekcję przy opróżnionym zbiorniku. HSHUAKE dostarcza dokumentację dotyczącą harmonogramu konserwacji.
Czy skrobiarki kompozytowe można zainstalować w istniejących osadnikach?
Tak. Komponenty skrobiaków wykonane z kompozytu urządzenia oczyszczalni ścieków są dopasowane do wymiarów istniejącego zbiornika, uwzględniając odległość środków kół pasowych oraz odstęp między łopatkami. Montaż odbywa się przy użyciu podstawowych narzędzi ręcznych – nie jest wymagany dostęp żurawia.