Hidraulički dizajn taložnika s nagnutom cijevi: popravite neusklađenost brzina V₁–V₂ koja lomi vaše pahuljice|Juntai

Ispravno ste dimenzionirali svoj nagnuti cijevni taložnik. Uzlazna brzina je unutar raspona iz udžbenika. Doza koagulansa je ispravna. Pa ipak - prva trećina spremnika proizvodi mutne otpadne vode dok ostatak teče bistro. Flokule se lomene u spremniku za flokulaciju, ali na nevidljivom sučelju gdje voda-zone distribucije udara u ulaze cijevi pri padu brzine od preko 90%. Ovo nije kemijski problem. To je problem hidrauličkog dizajna - i ima precizan uzrok koji se može popraviti.

SKRIVENI GRADIJENT BRZINE NA ULAZU CIJEVI

U nagnutom cijevnom taložniku dvije brzine upravljaju svime:

V₁ - Brzina distribucije:horizontalna brzina kojom voda putuje kroz distribucijsku zonu ispod cijevi, na svom putu prema gore u snop cijevi.

V₂ - Brzina prema gore:okomita brzina porasta vode unutar samih nagnutih cijevi, tipično 1,5-4,5 mm/s u kineskoj praksi.

Ovo je problem koji većini dizajnera nedostaje. Na prednjem kraju taložnika, voda ulazi u cijevi brzinom V₁ i mora odmah usporiti do otprilike V₂/sin60 stupnjeva - komponente brzine prema gore duž osi cijevi. Budući da je V₁ tipičnonekoliko puta do preko deset putaveće od V₂/sin60 stupnjeva, voda doživljava pad brzine od90% ili više unutar udaljenosti od nekoliko centimetara, dok se istovremeno okreće za 90 stupnjeva (ili 120 stupnjeva ovisno o smjeru protoka) u cijevima.

Ovo stvara intenzivan gradijent brzine na sučelju-zone-na-cijevi. Flokule koje dolaze iz spremnika za flokulaciju su velike, rastresite i strukturno krhke - njihova otpornost na smicanjesmanjuje kako se njihova veličina povećava. Udarite ih iznenadnim padom brzine od 90% i okretom od 90 stupnjeva, i oni se slome. Jednom kada se slome, više se ne-oblikuju. Finim česticama koje se ispuštaju u cijev tada nedostaje vrijeme zadržavanja da se talože unutar cijevi od 1 metra i izlaze kao zamućenje.

Izdajnički simptom:zamućen efluent samo iz prvih cijevi, koji se postupno čisti prema daljem kraju. To je zato što se V₁ smanjuje duž putanje protoka kako se voda progresivno uvlači prema gore u cijevi - sve manje i manje vode ostaje u distribucijskoj zoni, tako da horizontalna brzina prirodno opada. U međuvremenu, V₂/sin60 stupnjeva unutar cijevi ostaje uglavnom konstantan od ulaza do izlaza. Gradijent brzine na sučelju stoga slabi duž duljine spremnika, lomljenje pahuljica se smanjuje, a efluent se čisti. Da je cijeli spremnik zamućen, posumnjali biste na prekomjerni V₂. Ali prednji-kraj-samo zamućenost točno ukazuje na neusklađenost V₁–V₂.

DOSTAVLJANJE V₁ I V₂ ISPRAVNO

Rasponi dizajna su-uhodani, ali njihova je interakcija ono što je važno:

V₂ treba odabrati na temelju kvalitete sirove vode, ciljane zamućenosti efluenta, temperature vode, tipa i doze koagulansa te promjera i duljine cijevi. Što je niži V₂, to je efluent bolji -, ali po cijenu kapaciteta. Ključni potez u dizajnu osigurava da V₁ ostane ispod izlazne brzine spremnika za flokulaciju i unutar pojasa od 0,02–0,05 m/s, tako da prijelaz V₁→V₂/sin60 stupnjeva na ulazu u cijev ne postane giljotina za pahuljice.

OMJER L/B: FORMULA KOJA SPRJEČAVA PREOPTEREĆENJE KRAJ-ZONE

Nakon odabira V₁ i V₂, proporcije spremnika slijede iz jednog odnosa:

V₁ × B = V₂ × L

Gdje je B širina spremnika (dimenzija koju pokriva snop cijevi), a L je duljina spremnika u smjeru protoka. Ova formula osigurava da je ukupni protok koji ulazi u poprečni-presjek distribucijske zone jednak ukupnom protoku koji izlazi kroz cijevi - sprječavajući hidrauličku neravnotežu gdje se visina brzine na udaljenom kraju pretvara u potencijalnu energiju i preopterećuje posljednje cijevi.

Visina distribucijske zone također je važna. Mora biti dovoljno da se brzina ulaznog presjeka-održi ispod 0,02–0,05 m/s (isključujući visinu koju zauzima nakupljeni grubi mulj). Za mehanički očišćene spremnike, minimalna visina distribucijske zone od1.6 mpreporučuje se. Nakon što je ta visina fiksna i B se odredi iz V₁, L slijedi izravno iz formule - i rezultirajući omjer L/B je hidraulički ispravan.

STVARNI{0}}DOKAZ: VODENA BILJKA SHUNDE LONGJIANG

Formula nije teorijska. Kada je Shunde Longjiang Water Plant dizajnirao nagnuti cijevni taložnik od 20.000 m³/d, dizajnerski tim je namjerno uskladio V₁ i V₂ i upotrijebio V₁×B=V₂×L za određivanje dimenzija spremnika. Rezultirajući omjer duljine-i-širine bio je0.65.

Rezultat je premašio očekivanja. Ne samo da je spremnik radio besprijekorno pri projektiranom kapacitetu od 20 000 m³/d - kada je proizvodnja gurnuta na40.000 m³/d (dvostruko projektirano opterećenje), kvaliteta otpadnih voda ostala je izvrsna. Isti pristup je od tada provjeren u više narednih dizajna vodenih postrojenja.

KONTROLNI POPIS DIZAJNA

1.Održavajte V₁ na 0,02–0,05 m/s i nikada više od izlazne brzine spremnika za flokulaciju. Ako vidite-samo zamućenje-u radnoj jedinici, V₁ je prvi osumnjičeni.

2.Odaberite V₂ u rasponu od 1,5–4,5 mm/s na temelju karakteristika sirove vode i ciljeva efluenta. Niže je sigurnije; veći zahtjevi bolju čvrstoću pahuljica.

3.Koristite V₁×B=V₂×L za određivanje proporcija spremnika. To sprječava -hidrauličko preopterećenje dalekog kraja i osigurava ravnomjerno opterećenje cijevi.

4.Održavajte visinu distribucijske zone od najmanje 1,6 m za mehanički očišćene spremnike i provjerite ostaje li brzina ulaznog presjeka unutar raspona od 0,02–0,05 m/s.

5.Upamtite: zamućenost cijelog-spremnika ukazuje na problem V₂. Samo prednji-kraj-zamućenja ukazuje na problem V₁. Simptom vam govori gdje tražiti.