Įvadas

Kojinės su filtrutapo vienu iš labiausiai pritaikomų įrankių šiuolaikinėje lietaus nuotekų inžinerijoje. Skirtingai nuo standžiųjų filtravimo įrenginių, filtravimo kojinės yra lanksčios, lauke{1}}išskleidžiamos vamzdinės nuosėdų-valdymo struktūros, sudarytos iš laidžios tinklelio arba geotekstilės, užpildytos organine ar neorganine medžiaga. Kadangi jas galima greitai sumontuoti, formuoti taip, kad reljefas būtų nelygus, pakartotinai panaudotas ir pritaikytas įvairiems teršalams, filtravimo kojinės iš paprastų nuosėdų{4}}valdymo įtaisų tapo pažangiomis lietaus nuotekų valymo sistemomis.

Šiame po-straipsnyje pateikiama išsami inžinerija{1}}pagrįsta filtrų kojinių konstrukcijos, medžiagų mokslo, medijos našumo, įrengimo dizaino ir lauko optimizavimo strategijų analizė. Jis skirtas inžinieriams, rangovams, aplinkosaugos konsultantams ir lietaus nuotekų reikalavimų laikymosi specialistams, kuriems reikalinga gilesnė techninė sistema, kad galėtų priimti našumą{3}}sukoncentruotus sprendimus.

1. Filtro kojinių funkcijos inžineriniai principai

Filtravimo kojinės remiasi trimis integruotais filtravimo mechanizmais:fizinis patikrinimas, nusodinimas ir adsorbcija / absorbcija. Jų efektyvumas priklauso nuo tinklo konstrukcijos, terpės charakteristikų ir hidraulinių sąlygų sąveikos.

1.1 Filtravimo mechanizmo gedimas

Kodėl šie mechanizmai svarbūs:
Didelio našumo-filtro kojinė subalansuoja visus tris-šiurkščių nuosėdų tikrinimą, smulkių nuosėdų nusėdimą ir ištirpusių ar koloidinių teršalų adsorbciją. Prasta konstrukcija sukelia užsikimšimą arba aplinkkelį, o optimizuota konstrukcija padidina tarnavimo laiką ir pašalina teršalus.

2. Medžiagų inžinerija: tinklelio ir geotekstilės technologijos

Šiuolaikinės filtrų kojinės nebėra pagrindiniai medžiaginiai vamzdeliai. Gamintojai naudoja sukonstruotus tinklelius, daugiasluoksnius kompozitus ir didelio-stiprumo geotekstilę, sukurtą taip, kad subalansuotų filtravimą, ilgaamžiškumą, atsparumą UV spinduliams ir hidraulinį laidumą.

2.1 Įprasti audinių tipai, naudojami filtruojamose kojinėse

(1) HDPE megztas tinklelis

Didelio-tankio polietilenas yra plačiai naudojamas, nes pasižymi ilgaamžiškumu, lankstumu, atsparumu cheminiam poveikiui, UV stabilumui ir ilgą tarnavimo laiką.

Stiprybės:

Stiprios tempimo savybės

Aukštas atsparumas UV spinduliams

Pakartotinai naudojamas daugelyje programų

Apribojimai:

Biologiškai neskaidomas

Reikia pašalinti paskelbimo{0}}projektą

(2) Biologiškai skaidūs natūralūs pluoštai (džiutas, kokoso pluoštas)

Naudojama aplinkai jautriose svetainėse ir{0}}trumpalaikiuose projektuose.

Stiprybės:

Natūraliai suyra

Mažas ekologinis pėdsakas

Apribojimai:

Trumpesnis tarnavimo laikas

Jautrumas pelėsiui ir mikrobų skaidymui

(3) Polipropileno (PP) neaustinė geotekstilė

Naudojamas smulkių nuosėdų kontrolei ir teršalų adsorbcijai.

Stiprybės:

Puikus filtravimas smulkioms dalelėms

Aukštas cheminis suderinamumas

Leidžia pritaikyti porų dydžio pasiskirstymą

Apribojimai:

Gali užsikimšti esant dideliam{0}}nuosėdų kiekiui

Lyginamoji lentelė: tinklelio/geotekstilės parinktys

3. Kojinių projektavimas: skersmenys, stiprumai ir srauto našumas

Filtravimo kojinės yra įvairių dydžių, kiekviena sukurta tam tikroms vandens tekėjimo sąlygoms ir lauko scenarijams.

3.1 Kojinių skersmens pasirinkimas ir hidraulika

Skersmuo lemia srauto mažinimo galimybes ir nuosėdų surinkimo efektyvumą.

Skersmuo ir našumo lentelė

Inžinerinė įžvalga:

Didelio-skersmens kojinės labai sumažina srauto greitį, todėl idealiai tinka stačiuose šlaituose arba pramoniniuose lietaus vandens įrenginiuose. Mažesnės kojinės suteikia manevringumo, tačiau jas reikia tinkamai įdėti, kad būtų išvengta apėjimo.

4. Medijos inžinerija: kaip užpildo medžiaga lemia filtravimo efektyvumą

Užpildymo terpė yra filtro kojinės „funkcinis variklis“. Jis nurodo, kaip efektyviai jis gali sulaikyti teršalus, filtruoti nuosėdas arba chemiškai apdoroti vandenį.

4.1 Įprasti užpildymo terpės tipai

(1) Natūrali komposto terpė

Organinių medienos pluoštų, komposto ir dirvožemio mišinys.

Stiprybės:

Didelis adsorbcijos paviršiaus plotas

Sulaiko maistines medžiagas (N, P)

Palaiko mikrobų teršalų skaidymą

Apribojimai:

Sunkesnis ir laikui bėgant gali suirti

(2) Biochar

Daug anglies-, labai porėta terpė, naudojama maistinėms medžiagoms ir metalams mažinti.

Stiprybės:

Didelė adsorbcijos talpa

Ilgas gyvenimas

Puikiai tinka metalams, angliavandeniliams, maistinėms medžiagoms

(3) Smėlio/žvyro mišiniai

Tradicinė apibendrinta{0}}medija.

Stiprybės:

Puikus konstrukcijos stabilumas

Puikiai tinka sulėtinti didelio{0}}greičio vandenį

Nebrangus

Apribojimai:

Ribota teršalų adsorbcija

Sunkus ir sunkiai transportuojamas

(4) Specializuoti sorbentai (specifiniai angliavandeniliai)

Naudojamas pramoniniam ir{0}}naftos užterštam nuotėkiui.

Stiprybės:

Stiprus afinitetas naftos angliavandeniliams

Lengvas

Ne{0}}išplovimas

Žiniasklaidos našumo palyginimas

5. Sistemos projektavimas: montavimo geometrija ir laukų išdėstymai

Norint sukurti filtrų kojinių sistemą, reikia strateginės paskirties vietos, nuolydžio analizės, srauto greičio skaičiavimų ir konkrečios vietos tinkinimo{0}.

5.1 Montavimo būdai

(1) Perimetro valdymas

Įrengtas aplink projekto ribą, kad nuosėdos nepatektų iš aikštelės.

(2) Šlaito pertraukimas

Statoma palei ilgus šlaitus, kad sumažintų greitį ir sumažintų dirvožemio eroziją.

(3) Kanalo / Swale išdėstymas

Naudojamas drenažo takų viduje, siekiant sulėtinti vandenį ir filtruoti skendinčias kietąsias medžiagas.

(4) Įėjimo apsauga

Apvyniotas aplink lietaus kanalizaciją, kad būtų išvengta nuosėdų patekimo.

6. Hidraulinis ir nuosėdų veikimo modeliavimas

Lietaus vandens projektuotojai dažnai naudoja empirines formules, kad įvertintų nuosėdų surinkimą arba numatomą užsikimšimo greitį.

6.1 Pratekėjimo per pralaidią terpę lygtis

Supaprastinta Darcy lygtis srautui per porėtą terpę:

Q=kAΔhLQ=\\frac{k A \\Delta h}{L}Q=LkAΔh​

Kur:

Q= srauto greitis

k= medijos pralaidumas

A= kojinių paviršiaus plotas

Δh= hidraulinių galvučių skirtumas

L= laikmenos storis

Kodėl tai svarbu:
Didesnio{0}}tankio terpė padidina nuosėdų surinkimą, bet sumažinaQ, rizikuojate perpildyti. Ir atvirkščiai, didelio-pralaidumo terpė gali apeiti smulkias nuosėdas.

7. Lauko optimizavimo strategijos maksimaliam našumui pasiekti

7.1 Tinkamos sutankinimo ir užpildymo procedūros

Pagrindiniai inžinerijos principai:

Laikmena turi būti tolygiai supakuota

Venkite oro ertmių

Išlaikykite vienodą skersmenį

Užtikrinkite vienodą tinklelio įtempimą

Netinkamas užpildymas lemia silpnąsias vietas ir aplinkkelį.

7.2 Sumažinimo prevencija

Vanduo gali tekėti po kojine, jei:

Žemė nelygi

Kojinės uždėtos laisvai

Srauto greitis per didelis

Inžineriniai pataisymai:

Tranšėjos įrengimas (įdėkite apatinę dalį 2–4 colių)

Naudokite papildomus tvirtinimo kuolus

Padidinkite kojinių skersmenį

8. Atvejo analizės: realūs-didelio našumo{2}}diegimai pasaulyje

1 atvejo tyrimas: greitkelių tiesimas ant molio dirvožemio

Problema:
Didelis drumstumo nuotėkis ir didelė šlaitų erozija.

Sprendimas:

18 colių HDPE filtro kojinės

Kompostas + bioanglies mišinys

Šlaito pertraukimas kas 25 metrus

Rezultatas:

78% sumažėja nuosėdų išleidimas

60 % sumažintas fosforo kiekis

2 atvejo tyrimas: Pramonės įmonė, valdanti angliavandenilių nuotėkį

Problema:
Alyvos ir dyzelino nuotėkis užteršė drenažo angas.

Sprendimas:

12 colių kojinės, užpildytos angliavandenilių sorbentu

Papildoma 18-colių žvyro kojinė didelio greičio zonoje

Rezultatas:

89% sumažina aliejaus blizgesį

31 % padidės bendra lietaus vandens infiltracija

9. Techninės priežiūros inžinerija ir gyvavimo ciklo valdymas

Filtro kojinės turi būti laikomos eksploatacinėmis sudedamosiomis{0}}ne pasyviomis kliūtimis.

9.1 Tikrinimo dažnumas

10. Dizaino pasirinkimo vadovas: tinkamos filtro kojinės pasirinkimas

10.1 Atrankos sistema

Norėdami sukurti optimalią filtro kojinę, analizuokite:

Nuotėkio srautas

Teršalo tipas (nuosėdos, maistinės medžiagos, metalai, angliavandeniliai)

Numatomas audros intensyvumas

Projekto trukmė

Biudžetas ir darbo jėgos

Reguliuojamos nuosėdų / TSS ribos

Sprendimų lentelė

11. Ateities inžinerinės naujovės

Nauji tyrimai sutelkti į:

Nanostruktūriniai adsorbentaiPFAS ir sunkiųjų metalų gaudymui

Išmaniosios filtravimo kojinėssu drumstumo ir srauto jutikliais

Atkuriamoji biologinė{0}}aktyvioji medijamaistinių medžiagų ciklui

Hibridiniai tinkliniai audiniaisu adaptyviu pralaidumu

Šios naujovės pavers filtravimo kojines iš pasyvių įrenginių į aktyvias, išmanias lietaus nuotekų sistemas.

SKAITYTI DAUGIAU:Filtrinių kojinių inžineriniai principai: struktūra, funkcija ir veikimas šiuolaikinėse nuosėdų kontrolės sistemose

Išvada

Ši inžinerinė{0}}analitika parodo, kad filtravimo kojinės yra daug daugiau nei paprasti nuosėdų{1}}valdymo įrankiai. Jų našumas priklauso nuo:

Mokslinės medžiagos parinkimas

Žiniasklaidos inžinerija ir pritaikymas

Hidraulinis dizainas ir{0}}konkrečiai vietai pritaikytas įrengimas

Nuolatinė priežiūra ir veikimo stebėjimas

Naudojant tinkamą inžineriją, filtrų kojinės gali užtikrinti tvirtą nuosėdų kontrolę, pažangų teršalų valymą ir ilgalaikį-lietaus vandens atitiktį-net ir sudėtingoje pramonės, komunalinių ir statybų aplinkoje.