Korea Ever-Power · Rakendustehnika juhend
Uss ja ussiratas reoveepuhastusseadmetele segistitele ja kaabitsatele
Munitsipaalreoveepuhastusjaam töötleb reovett ööpäevaringselt atmosfääris, mis on küllastunud vesiniksulfiidiga kontsentratsiooniga 20–80 ppm. Seliti kaabitsa ajam – ussülekandepaar, mis pöörleb kiirusel 0,05 p/min välistingimustes asuval betoonteel – asub selles söövitavas atmosfääris pidevalt 15–25 aastat. Tavaline tööstusteras ja pronks korrodeeruvad nähtavalt 12 kuu jooksul. H₂S kontsentratsioon määrab, milline materjal jääb ellu.
Reoveepuhastusjaamades kasutatakse selitajate skreeperite, settepaksendajate, õhustussegistite ja flokulatsioonilabade ajamite jaoks ussülekandepaare – kõik need nõuavad ülimadalat väljundkiirust (0,02–2 p/min), suurt pöördemomenti (500–10 000+ N·m) ja pidevat töötamist välitingimustes vesiniksulfiidi (H₂S) atmosfääris. H₂S-materjali otsustuspuu liigitab kokkupuute nelja kontsentratsiooniribaks ja kaardistab igaühe vajaliku ussimaterjali, ratta sulami, korpuse katte ja tihendi spetsifikatsiooniga. Alla 5 ppm H₂S-i sisalduse korral peavad tavaline tsingitud teras ja fosforpronks vastu 10+ aastat. 50–200 ppm sisalduse korral tagab vastuvõetava kasutusea ainult 316L roostevaba teras alumiiniumpronksi ja täieliku epoksüüdkapseldusega. Selitivate kaabitsate ülimadala kiirusega töötamiseks kiirusel 0,02–0,1 p/min on vaja koguülekandearvu 1000:1 kuni 5000:1 – see saavutatakse ussülekande paari (40:1 kuni 80:1) kombineerimisega sekundaarse hariliku või planetaarse astmega (25:1 kuni 80:1), sest üheastmelised ussülekandearvud üle 100:1 on ebapraktilised.
Miks reoveepuhastusseadmed kasutavad ussiülekandeid
Reoveepuhastusprotsessid nõuavad äärmiselt aeglast ja suure pöördemomendiga pöörlemist. Eelselitajaga kaabits pöörab 30-meetrise läbimõõduga silda kiirusega 0,03–0,05 p/min – üks täispööre iga 20–33 minuti järel. Mudapaksendaja pöörab reha kiirusega 0,1–0,5 p/min. Õhustusbasseini segisti pöörab propellerit kiirusega 20–60 p/min – kiiremini, kuid siiski tunduvalt alla tüüpilise mootori väljundkiiruse.
Ussülekandepaar tagab kõrge üheastmelise ülekandearvu, mis on vajalik mootori (1450 p/min) ja protsessi (0,03 kuni 60 p/min) vahelise kiiruse erinevuse ületamiseks, samas kui iselukustuv omadus hoiab ära kraapimisvarre triivimise sette hõõrdumise all, kui mootor hoolduse või elektrikatkestuse tõttu seiskub.
Ussülekandepaar suhtega 60:1 koos 50:1 silinderreduktoriga annab selitussillale paigaldatavas ajamipaketis koguülekandearvuks 3000:1 – teisendades mootori kiiruse 1450 p/min kaabitsa pöörlemiskiiruseks 0,48 p/min ilma eraldi käigukasti torni vajamata.
Selititi kaabitsad ja paksendaja rehad kogevad settinud sette pidevat tõmbemomenti. Kui mootor seiskub, pööraks sette tõmbejõud kaabitsat tahapoole, kui ajam ei oleks iselukustuv – see võib mitmeharuliste selititite kaabitsaketid sassi ajada.
Töötlemisprotsessid toimuvad pidevalt. Ussülekandepaar töötab 8760 tundi aastas – see on üks pikimaid töötunde selles 30-artiklises sarjas käsitletud rakenduste seas. Õlivanniõlitamine temperatuurikompensatsiooniga õlivahetusega on selle ülesande puhul standardvarustuses.
H₂S söövitava atmosfääri otsustuspuu – kontsentratsioonist materjali spetsifikatsioonini
Vesiniksulfiid (H₂S) on reoveepuhastuskeskkondades kõige iseloomulikum söövitav gaas. See tekib orgaanilise aine anaeroobsel lagunemisel – eriti peatorudes, esmastes selitites, settepaakides ja kaetud kääritusmahutites. H₂S kontsentratsioon varieerub ühe reoveepuhasti piires suuresti: peatorude sõelumisalal võib olla 50–200 ppm, samas kui teisese seliti tekil võib olla vaid 5–15 ppm. Ussülekandepaari materjal peab vastama kohalikule H₂S kontsentratsioonile paigalduskohas – mitte jaama keskmisele.
Kuidas H₂S kahjustab hammasrattapaari. H₂S lahustub metallpindadel niiskuskiles ja moodustab (hapniku ja vee juuresolekul) väävelhappe. See hape ründab nii terasussi kui ka pronksketast – kuid erinevate mehhanismide kaudu. Terasel tekitab hape punktkorrosiooni, mis karestab keerme pinda ja suurendab hõõrdumist. Tavalisel fosforpronksil (CuSn12Ni) reageerib H₂S vasega, moodustades vasksulfiidi (Cu₂S) – musta tuhmumiskihi, mis kasvab pidevalt, kulutades pronksi pinda 0,05–0,3 mm aastas, olenevalt H₂S kontsentratsioonist. Alumiiniumpronks (CuAl10Fe5Ni5) on sulfiididele vastupidav, kuna alumiiniumoksiidi pinnakiht on H₂S atmosfääris stabiilne – mistõttu alumiiniumpronks asendab fosforpronksi H₂S kontsentratsioonil üle 5 ppm.
Ülimadal kiirusel töötamine — selituskaabitsate puhul 0,02–2 p/min
Selititi kaabitsad töötavad nii madalal väljundkiirusel, et pöörlemine on silmaga vaevu tajutav – primaarse seliti silla pöörlemiskiirus 0,03–0,05 p/min tähendab, et kaabitsa käe ots liigub üle basseini pinna umbes 5–8 meetrit minutis. See ülimadal kiirus nõuab mootori ja kaabitsa ajamivõlli vahelist ülekandearvu 1000:1 kuni 5000:1.
Miks üheastmelised ussiülekandepaarid ei suuda neid suhteid saavutada. Ühekäigulise ussülekande paari ülekandearv moodulil 3 ja q = 10 on ligikaudu 40:1. Suhte suurendamine 100:1-ni ühe astme piires nõuab kas ebapraktiliselt suurt ratast (läbimõõt kasvab proportsionaalselt) või ebapraktiliselt väikest ussisammu läbimõõtu (mis vähendab tugevust). Suhtarvud üle 100:1 ühes ussülekande astmes on teoreetiliselt võimalikud, kuid annavad tulemuseks kasutuskõlbmatu geomeetriaga paarid – ussi läbimõõt muutub pöördemomendi jaoks liiga väikeseks ja ratas muutub korpuse jaoks liiga suureks. Praktiline lahendus on liitülekanne: ussülekandepaar esimene aste (40:1 kuni 80:1) pluss sekundaarne kald-, spiraal- või planetaarne aste (25:1 kuni 80:1). Selitiseadmete ajamite tavalised ühendid on: uss 60:1 + kald- 50:1 = kokku 3000:1 või uss 50:1 + planetaarne 40:1 = kokku 2000:1.
Määrimine ülimadalal kiirusel. Väljundkiirusel 0,03–0,05 p/min pöörleb ussiülekande võll kiirusel 50–250 p/min (sõltuvalt ussiülekande ülekandearvust liitajamis). See sisendkiirus on piisav, et säilitada ussi keermel hüdrodünaamiline õlifilm – erinevalt mõnest ülimadala kiirusega rakendusest, kus domineerib piirmäärimine. Õlivanniõlitamine on reoveepuhasti ussiülekande ajamite standardvarustus, kuna pidev ööpäevaringne töö tekitab püsiva soojuse, mida suletud määre ei saa veepuhastusseadmetele iseloomulike mitmeaastaste hooldusintervallide jooksul hajuda.
Üks Korea munitsipaalreoveepuhastusjaam, mis teenindab 200 000 elanikku, määras kindlaks nelja primaarse seliti kraapimisajami jaoks ussülekandepaarid. Selitid olid avatud ringikujulised, läbimõõduga 30 m, tsentraalse etteande ja perifeerse ülevooluga. H₂S kontsentratsioon mõõdeti seliti teki tasandil 15–25 ppm juures – mõõdukas kontsentratsioon. Esialgses spetsifikatsioonis kasutati standardseid tsingitud terasest usse fosforpronksist ratastega – need sobisid alla 5 ppm kontsentratsiooni jaoks, kuid olid tegeliku 15–25 ppm keskkonna jaoks liiga väikesed. Nelja aasta pärast tekkis kahel neljast ussülekandepaarist pronksist rataste pindadel tugev sulfiidituhmumine – hammaste paksus oli vähenenud 0,18 mm (umbes 12 protsenti algsest) ja lõtk oli suurenenud 2,5 korda. Ülejäänud kahel paaril (jaama tuulepealsel küljel, kus valitseva tuule tõttu oli madalam H₂S kontsentratsioon) oli näha ainult kerget tuhmumist. Kõigi nelja asendusspetsifikatsioon: 304 roostevaba teras, alumiiniumpronksist CuAl10Fe5Ni5 ratas, paksukihiline epoksüüdkate korpuses. Maksumuse tõus paari kohta: 420 USD (680 USD-lt 1100 USD-le). 3. aastal tehtud asendusjärgne kontroll: kõigil neljal paaril oli sulfiidirünnak ebaoluline – alumiiniumpronksi pind puhas ja stabiilne. Õppetund: H₂S kontsentratsiooni tuleb mõõta tegelikus paigalduskohas, mitte hinnata jaama tüübi põhjal. Kahel sama jaama selitajal võivad olla erinevad H₂S tasemed, olenevalt valitsevast tuulest, kaane seisundist ja peajaama lähedusest.
Pidev töö õues – kondensatsioon, temperatuuri tsüklid ja biokile
Reoveepuhasti ussülekanded töötavad õues selitussildadel, basseinide tekkidel ja paksendaja platvormidel – pidevalt vihma, päikese, tuule ja H₂S-atmosfääri mõju all. Lisaks H₂S-ile mõjutavad ülekandepaari korpust ja tihendeid veel kolm keskkonnategurit.
Nende tegurite juhtimine korpuse konstruktsiooni, tihendite spetsifikatsiooni ja hooldusgraafiku abil pikendab ussiülekandepaari kasutusiga H₂S-i piiratud eeldatavast väärtusest (5–15 aastat) täieliku mehaanilise kulumise elueani (15–25 aastat).
Igapäevane temperatuuritsükkel (päev-öö, hooajaline) tekitab käigukasti korpuses kondensatsiooni – vett, mis emulgeerib õli ja kiirendab sisemist korrosiooni. Kuivatuskassettidega õhutusventiilid tasakaalustavad rõhku, blokeerides samal ajal niiskust. Vahetage kuivatuskassetti iga 6 kuu tagant. Kriitiliste ajamite puhul paigaldage väikese võimsusega küttekassett (5–10 W), mis hoiab korpuse temperatuuri 5 °C ümbritseva õhu kastepunktist kõrgemal.
UV-kiirgus lagundab standardseid nitriil- ja NBR-tihendeid 2–3 aasta jooksul (pragunemine, haprus). EPDM-tihendid on UV-kiirguse suhtes vastupidavad 5–8 aastat; FKM (Viton) tihendid 10+ aastat. Vihmavee sissetung läbi lagunenud tihendite viib õli niiskust ja lahustunud H₂S-i, kiirendades sisemist korrosiooni isegi siis, kui korpuse väliskate on terve.
Soe, niiske ja toitaineterikas reoveepuhasti atmosfäär soodustab biokile ja vetikate kasvu käigukasti korpuse pindadel. Biokile püüab niiskuse korpuse külge, kiirendades värvi lagunemist selle all. Korpuse välispinna iga-aastane survepesu eemaldab biokile ja võimaldab katte seisukorda visuaalselt kontrollida. Määrake troopiliste reoveepuhastite korpuste jaoks antimikroobne värvilisand.
Kolm reoveepuhastusseadmete ussülekandepaari spetsifikatsioonijuhtu
Juhtum 1 – Korea munitsipaalreoveepuhasti: 30 m selituskraap, 0,04 p/min, mõõdukas H₂S
Korea munitsipaalreoveepuhastusjaam, mis teenindab 200 000 elanikku, määras kindlaks ussülekandepaarid nelja primaarse seliti kraapimisajami jaoks. Seliti läbimõõt: 30 m. Kaabitsa tüüp: keskpöördega pöörlev sild nelja kraapimisvarrega. Väljundkiirus: 0,04 p/min (üks pööre 25 minutis). Väljundpöördemoment keskpöördvõllil: 6500 N·m (mudatakistus maksimaalse kattekihi sügavuse korral). H₂S seliti tekil: 15–25 ppm (mõõdukas vahemik). Liitülekanne: ussülekandepaar 60:1 + silinderkäigukast 60:1 = kokku 3600:1. Mootor: 3 kW, 1450 p/min. Ussülekandepaar (korrigeeritud spetsifikatsioon): ühekäiguline, moodul 5, tsentrite vahe 125 mm, nimivõimsus 2200 N·m (silinderkäigukast kannab ülejäänud ülekandearvu). Materjal: 304 roostevaba teras, alumiiniumpronks CuAl10Fe5Ni5 ratas. Õlivanniõlitamine ISO VG 460 sünteetilise PAG-iga (H₂S-resistentne lisandite pakett). Korpus: paksukihiline epoksükate (kuivkihi paksus vähemalt 250 µm). Tihend: FKM (Viton) IP66 koos adsorbeeriva õhutusfiltriga. Õlivahetus: iga 2 aasta järel happesisalduse jälgimise põhjal. Hind ussiülekande paari kohta: 1100 USD. Kasutusiga: 12 aastat.
Juhtum 2 – Jaapani tööstuslik reoveepuhastusjaam: settepaksendaja, 0,3 p/min, kõrge H₂S sisaldus digesteri lähedal
Jaapani keemiaettevõte määras oma kohapealses tööstusliku reoveepuhastusjaamas kindlaks kahe gravitatsioonilindiga paksendaja ajami ussülekandepaarid. Paksendajad asusid anaeroobse digesteri kõrval – H₂S kontsentratsioon mõõdetuna oli 60–90 ppm (kõrge vahemik). Väljundkiirus: 0,3 p/min. Väljundpöördemoment: 1800 N·m. Kõrge H₂S-i keskkond nõudis täielikku korrosioonikaitse spetsifikatsiooni: ussülekandepaar ühe käivitusega, moodul 4, tsentrite vahe 100 mm, suhe 40:1. Materjal: 316L roostevaba teras, alumiiniumpronksratas. Korpus: kivisöetõrva epoksükate (suurepärane H₂S-kindlus võrreldes tavalise epoksiidiga). Tihend: FKM survestatud labürindi abil – positiivne sisemine lämmastikurõhk (0,3 baari) takistas H₂S-i sisenemist korpusesse isegi siis, kui atmosfääri kontsentratsioon oli digesteri ventileerimise ajal haripunktis 90 ppm. Õli: ISO VG 680 sünteetiline PAG väävlit siduva lisandiga. Paari hind: 1850 USD (sh survestatud tihendisüsteem). Saavutatud kasutusiga: 7 aastat esimese rattavahetuseni – see vastab 6–10-aastasele ootusele 60–90 ppm H₂S puhul. Sirvi korrosioonikindel ussikäigu reduktor reovee puhastamise ja H₂S-atmosfääri tööstuslike rakenduste võimalused.
Juhtum 3 – Vietnami vesiviljelustiik: aeraatorratastega, 20 p/min, mahe atmosfäär
Vietnami krevetifarm määras 12 vesiviljelustiigi vahel jaotatud 36 labarattalise aeraatori jaoks ussülekandepaarid. Aeraatorid segasid tiigivett, et säilitada krevettide ellujäämiseks vajalikku lahustunud hapnikku – eluliselt tähtis rakendus, kus aeraatori rike võib tundide jooksul põhjustada krevettide massilist suremist. Väljundkiirus: 20 p/min (palju kiirem kui selituskaabitsatel). Väljundpöördemoment: 120 N·m aeraatori kohta. H₂S: alla 3 ppm (leebe – hea aeratsiooniga avatud tiigid). Spetsifikatsioon oli kulupõhine: 36 ühikut madalaima materjalihinnaga, mis vastasid 5-aastasele kasutusea eesmärgile leebes atmosfääris. Ussülekandepaar: ühe käivitusega, moodul 3, tsentrite vahe 63 mm, suhe 30:1. Materjal: kuumtsingitud ussülekanne (piisav alla 3 ppm H₂S korral), fosforpronksratas. Tihend: EPDM IP55 (pritsmetsoon – aeraatorid pritsivad vett, kuid ei ole vee all). Määre: tavaline liitiumkompleks-EP, määritakse iga 6 kuu tagant määrdenipli kaudu. Paari hind: 48 USD. 36 ühiku hind: 1728 USD. 48 USD paari eest kaitses ligikaudu 5000 USD krevette tiigi ja kasvuperioodi kohta. Aastane hooldus: 6-kuuline määrimine, iga-aastane tihendite kontroll, 3-aastane tsinkkatte kontroll (tsingi uuesti võtmine või vahetamine, kui tsingi kadu ületab 50 protsenti algsest paksusest).
Korduma kippuvad küsimused
K: Kuidas mõõta H₂S kontsentratsiooni ussülekandepaari paigalduspunktis?
Kasutage kaasaskantavat elektrokeemilist H₂S-detektorit (maksumus: 200–500 USD), mis on paigutatud seliti tekil või paagi platvormil oleva ussiülekandepaari korpuse kõrgusele. Mõõtke halvimal juhul: soe ilm (H₂S-i emissioon suureneb temperatuuriga), nõrk tuul (kontsentratsioon akumuleerub) ja orgaanilise aine maksimaalse koormuse ajal (tavaliselt pärastlõunal munitsipaalreoveepuhastites). Salvestage 1-tunnine keskmine kontsentratsioon. Korrake mõõtmist hooajaliselt – H₂S-i tase võib samas kohas talve ja suve vahel erineda 3–5 korda. Materjali spetsifikatsiooni määramiseks kasutage kõrgeimat hooajalist näitu.
K: Kas standardset fosforpronksi saab kasutada mis tahes reoveepuhastusjaamas?
Ainult seal, kus H₂S kontsentratsioon on püsivalt alla 5 ppm – tavaliselt sekundaarsete selitusjaamade tekid, reoveekanalid ja filtrihooned hästiventileeritavates tehastes. Üle 5 ppm kiireneb fosforpronksi sulfiidide tuhmumine punktini, kus 3–5 aasta jooksul toimub mõõdetav hammaste paksuse kadu. Alumiiniumpronks (CuAl10Fe5Ni5) on standardne täiendus kõikides reoveepuhastites, kus H₂S kontsentratsioon on üle 5 ppm – alumiiniumoksiidikiht on sulfiidide rünnakule vastupidavam kui fosforpronks. Alumiiniumpronksi hind on fosforpronksiga võrreldes tavaliselt 30–50 protsenti ratta kohta – see on õigustatud osa puhul, mis eeldatavasti kestab 10–15 aastat söövitavas keskkonnas.
K: Millist õlivahetusintervalli peaksid WWTP ussülekandepaarid järgima?
Leebe H₂S-i keskkonna korral (alla 5 ppm): iga 3–4 aasta järel õlianalüüsi põhjal (happearv alla 2,0 mgKOH/g, veesisaldus alla 0,1 protsendi). Mõõduka keskkonna korral (5–25 ppm): iga 2 aasta järel – korpusesse tungivad H₂S-i jäljed moodustavad õlis väävelhapet, mis tõstab happearvu kiiremini kui puhtas atmosfääris. Kõrge keskkonna korral (üle 25 ppm): iga-aastane õlivahetus olenemata analüüsist – väävli saastekoormus on pikemate intervallide võimaldamiseks liiga suur. Lisage kõigile reoveepuhasti ussikäigukastide korpustele kuivatusfilter, olenemata H₂S-i tasemest – ainuüksi niiskusekontroll pikendab õli eluiga 30–50 protsenti.
K: Kuidas muutub pöördemomendi nõudlus settekihi paksuse varieerudes?
Kaabitsa takistusmoment suureneb ligikaudu lineaarselt settekihi paksusega. Õhukese kattega (100–200 mm) seliti puhul on takistus väike; sama seliti puhul paksu kattega (500–800 mm tippkoormuse ajal) on takistus 2–4 korda suurem. Ussülekandepaar peab olema hinnatud maksimaalse kattega seotud tingimuse jaoks – mis võib esineda ainult niiske ilmaga vooluhulga korral, kui hüdrauliline koormus on maksimaalne. Keskmise kattega sügavuse põhjal määramine alahindab paari umbes 50 protsenti. Lisage pöördemomendi ülekoormuse andur (voolu jälgimine mootoril), mis hoiatab operaatoreid, kui takistusmoment läheneb 80 protsendile nimivõimsusest – see näitab, et settekihi sügavus nõuab enne kaabitsa seiskumist suuremat väljapumpamist.
K: Milline on reoveepuhasti ussiülekandepaari tüüpiline kasutusiga?
Kasutusiga määratakse selle järgi, kumb piir esimesena saavutatakse: korrosioon (H₂S-i põhjustatud) või mehaaniline kulumine. Alla 5 ppm H₂S-i sisalduse korral standardmaterjalide korral: 10–15 aastat enne korrosioonist tingitud asendamist. 25–100 ppm sobivate H₂S-kindlate materjalide korral: 6–10 aastat. Ainult mehaaniline kulumine (nullkorrosioonikeskkonnas) võimaldaks reoveepuhastile tüüpilise pideva ööpäevaringse töö korral 15–25 aastat. Korrosioonipiir saabub peaaegu alati enne mehaanilist piiri – mistõttu on H₂S-i kontsentratsioon reoveepuhasti ussiülekandepaari hankimisel kõige olulisem spetsifikatsiooni sisend. Õige materjalivalik tegeliku H₂S-i taseme jaoks sulgeb lõhe korrosiooni- ja mehaanilise eluea vahel, maksimeerides kallima H₂S-kindla spetsifikatsiooniga materjali tasuvust.
Reoveepuhastusseadmete ussülekandepaarid töötavad kolme nõudliku tingimuse ristumiskohas: vesiniksulfiidi korrosioon (5 kuni 200+ ppm), ülimadal väljundkiirus (0,02 kuni 2 p/min, mis nõuab segu suhteid 1000:1 kuni 5000:1) ja pidev ööpäevaringne välitöö (8760 töötundi aastas). H₂S-materjali otsustuspuu kaardistab kohaliku atmosfääri kontsentratsiooni paigalduskohas vajaliku ussimaterjali, ratta sulami, korpuse katte ja tihendi spetsifikatsiooniga, tagades, et materjali maksumus vastab tegelikule korrosiooni raskusastmele, mitte ei ole vaikimisi ette nähtud kas üle- (eelarve raiskamine) või alaspetsifikatsiooni (kasutusaja poole võrra lühendamine). Õlivanniga määrimine H₂S-kindlate lisandipakettide ja kuivatusfiltritega toetab mitmeaastaseid õlivahetusintervalle, mida pideva tööga veepuhastusseadmed nõuavad.
Veepuhastusseadmete tootjate ja reoveepuhastite operaatorite jaoks kaardistab meie inseneribüroo H₂S kontsentratsiooni õige materjali spetsifikatsiooni järgi. Standardkataloog korrosioonikindlad ussiülekandekomplektid Katke reoveepuhastite suurused vahemikus 80 kuni 200 mm keskpunktide vahekaugusega, kasutades tsingitud, 304 roostevabast terasest ja 316L roostevabast terasest valikuid koos fosforpronksist ja alumiiniumpronksist ratastega. Esitage reovee ajami spetsifikatsioon koos H₂S mõõtmise, väljundkiiruse, pöördemomendi ja paigalduskohaga jaamas.
Reoveepuhastusseadmete ussülekandepaaride täpsustamine?
Saatke meile teave H₂S-i kontsentratsiooni kohta paigalduskohas, väljundkiiruse ja -pöördemomendi, seliti või seadme tüübi ning selle kohta, kas ajam on välistingimustes või suletud. Me klassifitseerime H₂S-i vahemiku ja soovitame õiget materjali, katet ja tihendit.
Toimetaja: Cxm
