Hidraulični dizajn kosih cijevi za taloženje: popravite neusklađenost brzine V₁–V₂ koja lomi vaše floskule|Juntai

Ispravno ste dimenzionirali svoj nagnuti taložnik. Brzina naviše je unutar raspona udžbenika. Doza koagulansa je tačna. Pa ipak - prva trećina rezervoara proizvodi zamućene otpadne vode, dok ostatak teče čist. Flokovi se lomenije u rezervoaru za flokulaciju, ali na nevidljivom sučelju gdje voda iz zone distribucije udara u ulaze cijevi pri padu brzine od preko 90%. Ovo nije hemijski problem. To je problem hidrauličkog dizajna - i ima precizan, popravljiv uzrok.

SKRIVENI GRADIJENT BRZINE NA ULAZU U CIJEV

U kosom cevnom taložniku, dvije brzine upravljaju svime:

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

V₂ - Brzina prema gore:brzina vertikalnog porasta vode unutar samih kosih cijevi, obično 1,5-4,5 mm/s u kineskoj praksi.

Evo problema koji većini dizajnera nedostaje. Na prednjem kraju taložnika, voda ulazi u cijevi brzinom V₁ i mora se odmah usporiti na otprilike V₂/sin60 stepeni - komponentu brzine naviše duž ose cijevi. Budući da je V₁ tipičnonekoliko puta do preko deset putaveća od V₂/sin60 stepeni, voda doživljava pad brzine od90% ili više na udaljenosti od centimetra, dok se istovremeno rotiraju za 90 stepeni (ili 120 stepeni u zavisnosti od smera protoka) u cevi.

Ovo stvara intenzivan gradijent brzine na interfejsu distribucione zone do cevi. Komadići koji dolaze iz flokulacionog rezervoara su veliki, labavi i strukturno lomljivi - njihova otpornost na smicanjesmanjuje kako se njihova veličina povećava. Udarite ih iznenadnim padom brzine od 90% i okretom od 90 stepeni, i oni se slome. Jednom polomljeni, ne formiraju se ponovo. Fine čestice koje se ispuštaju u epruvetu tada nemaju dovoljno vremena da se slegnu unutar epruvete od 1 metra i izlaze u obliku zamućenja.

Izdajnički simptom:zamućeni efluent samo iz prvih cijevi, koji se progresivno čisti prema udaljenom kraju. To je zato što se V₁ smanjuje duž putanje protoka kako se voda progresivno uvlači prema gore u cijevi - sve manje vode ostaje u zoni distribucije, tako da horizontalna brzina prirodno opada. U međuvremenu, V₂/sin60 stepeni unutar cijevi ostaje u suštini konstantan od ulaza do izlaza. Gradijent brzine na interfejsu stoga slabi duž dužine rezervoara, lomljenje floka se smanjuje, a efluent se čisti. Da je cijeli rezervoar zamućen, posumnjali biste na prekomjerni V₂. Ali zamućenost samo na prednjem kraju tačno ukazuje na nepodudaranje V₁–V₂.

DOBIJAMO V₁ I V₂ PRAVO

Dizajnerski rasponi su dobro uspostavljeni, ali njihova interakcija je ono što je važno:

V₂ treba odabrati na osnovu kvaliteta sirove vode, ciljane zamućenosti efluenta, temperature vode, tipa i doze koagulanta, te promjera i dužine cijevi. Što je niži V₂, to je bolji efluent - ali po cijenu kapaciteta. Ključni potez dizajna je osigurati da V₁ ostane ispod izlazne brzine spremnika za flokulaciju i unutar opsega 0,02–0,05 m/s, tako da prijelaz V₁→V₂/sin60 stepeni na ulazu u cijev ne postane giljotina flokula.

Omjer L/B: FORMULA KOJA SPREČAVA PREOPTERETANJE KRAJNE ZONE

Jednom kada su V₁ i V₂ odabrani, proporcije rezervoara proizlaze iz jednog odnosa:

V₁ × B = V₂ × L

Gdje je B širina spremnika (dimenzija pokrivena snopom cijevi), a L je dužina spremnika u smjeru protoka. Ova formula osigurava da je ukupni protok koji ulazi u distribucijsku zonu poprečnog presjeka jednak ukupnom protoku koji izlazi kroz cijevi - sprečavajući hidrauličku neravnotežu gdje se brzina na drugom kraju pretvara u potencijalnu energiju i preopterećuje posljednje cijevi.

Visina distributivne zone je takođe važna. Mora biti dovoljno da se brzina ulaznog poprečnog presjeka održava ispod 0,02–0,05 m/s (isključujući visinu koju zauzima nagomilani krupni mulj). Za mehanički očišćene rezervoare, minimalna visina razvodne zone od1.6 mpreporučuje se. Kada je ova visina fiksirana i B se odredi iz V₁, L slijedi direktno iz formule - a rezultirajući omjer L/B je hidraulički ispravan.

DOKAZ U STVARNOM SVIJETU: VODENA BILJKA SHUNDE LONGJIANG

Formula nije teoretska. Kada je Shunde Longjiang Water Plant dizajnirao 20.000 m³/d nagnuti cijevni taložnik, dizajnerski tim je namjerno upario V₁ i V₂ i koristio V₁×B=V₂×L za određivanje dimenzija rezervoara. Rezultirajući omjer dužine i širine je bio0.65.

Rezultat je premašio očekivanja. Ne samo da je rezervoar radio besprekorno pri svom projektovanom kapacitetu od 20.000 m³/d - kada je proizvodnja gurnuta na40.000 m³/d (dvostruko opterećenje od projektovanog), kvaliteta otpadnih voda je ostala odlična. Isti pristup je od tada verifikovan u višestrukim kasnijim projektima postrojenja za vodu.

KONTROLNA LISTA DIZAJNA

1.Održavajte V₁ na 0,02–0,05 m/s i nikada više od izlazne brzine flokulacionog rezervoara. Ako vidite zamućenje samo na prednjem dijelu operativne jedinice, V₁ je prvi osumnjičeni.

2.Odaberite V₂ u rasponu 1,5–4,5 mm/s na osnovu karakteristika sirove vode i ciljanih efluenta. Niže je sigurnije; viši zahtijeva bolju čvrstoću flokula.

3.Koristite V₁×B=V₂×L da odredite proporcije rezervoara. Ovo sprječava hidrauličko preopterećenje udaljenog kraja i osigurava ravnomjerno opterećenje cijevi.

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

5.Zapamtite: zamućenost cijelog rezervoara ukazuje na problem V₂. Zamućenost samo na prednjem dijelu ukazuje na V₁ problem. Simptom vam govori gdje da tražite.