Хидравличен дизайн на утаителя с наклонена тръба: Коригирайте несъответствието на скоростта V₁–V₂, което разрушава вашите флокули|Джунтай

Вие сте оразмерили правилно вашия утаител с наклонена тръба. Възходящата скорост е в границите на учебника. Дозата на коагуланта е правилна. И все пак - първата трета от резервоара произвежда мътни отпадъчни води, докато останалата част тече бистра. Флокулите се чупятне във флокулационния резервоар, но в невидимия интерфейс, където водата от разпределителната зона се удря във входовете на тръбите при спад на скоростта от над 90%. Това не е химически проблем. Това е хидравличен проектен проблем - и има точна, поправима причина.

СКРИТИЯТ ГРАДИЕНТ НА ​​СКОРОСТТА НА ВХОДА НА ТРЪБАТА

В наклонен тръбен утаител две скорости управляват всичко:

V₁ - Скорост на разпространение:хоризонталната скорост, с която водата се движи през разпределителната зона под тръбите, по пътя си към разпределението нагоре в тръбния сноп.

V₂ - Скорост нагоре:вертикалната скорост на покачване на водата вътре в самите наклонени тръби, обикновено 1,5–4,5 mm/s в китайската практика.

Ето го проблемът, който повечето дизайнери пропускат. В предния край на утаителя водата навлиза в тръбите със скорост V₁ и трябва незабавно да се забави до приблизително V₂/sin60 градуса - компонентът на скоростта нагоре по оста на тръбата. Тъй като V₁ е типичноняколко пъти до над десет пътипо-голяма от V₂/sin60 градуса, водата изпитва спад на скоростта от90% или повече на разстояние от сантиметри, като същевременно се завърта на 90 градуса (или 120 градуса в зависимост от посоката на потока) в тръбите.

Това създава интензивен градиент на скоростта в интерфейса на разпределителната зона към тръбата. Флокулите, пристигащи от резервоара за флокулация, са големи, рохкави и структурно крехки - тяхната устойчивост на срязваненамалява с увеличаване на размера им. Ударете ги с внезапен спад на скоростта от 90% и завъртане на 90 градуса и те се счупват. Веднъж счупени, те не се оформят отново. След това фините частици, освободени в тръбата, нямат време за престой, за да се утаят в рамките на дължината на тръбата от 1 метър и те излизат като мътност.

Издайническият симптом:мътни отпадъчни води само от първите тръби, изчистващи се прогресивно към далечния край. Това е така, защото V₁ намалява по пътя на потока, тъй като водата постепенно се изтегля нагоре в тръбите - все по-малко вода остава в зоната на разпределение, така че хоризонталната скорост естествено пада. Междувременно V₂/sin60 градуса вътре в тръбите остава по същество постоянен от входа до изхода. Следователно градиентът на скоростта на интерфейса отслабва по дължината на резервоара, разпадането на флокулите намалява и отпадъчните води се избистрят. Ако целият резервоар беше мътен, бихте подозирали прекомерно V₂. Но мътността само в предния край сочи точно несъответствието V₁–V₂.

ПОЛУЧАВАНЕ НА V₁ И V₂ ПРАВИЛНО

Диапазоните на дизайна са добре установени, но тяхното взаимодействие е това, което има значение:

V₂ трябва да бъде избран въз основа на качеството на суровата вода, целевата мътност на отпадъчните води, температурата на водата, вида и дозата на коагуланта, както и диаметъра и дължината на тръбата. Колкото по-нисък е V₂, толкова по-добър е флуатът - но на цената на капацитета. Ключовият проектен ход е да се гарантира, че V₁ остава под скоростта на изхода на резервоара за флокулация и в рамките на 0,02–0,05 m/s лента, така че преходът V₁→V₂/sin60 градуса на входа на тръбата да не се превърне във флокулна гилотина.

СЪОТНОШЕНИЕТО L/B: ФОРМУЛА, КОЯТО ПРЕДОТВРАЩАВА ПРЕТОВАРВАНЕТО В КРАЙНАТА ЗОНА

След като са избрани V₁ и V₂, пропорциите на резервоара следват от една връзка:

V₁ × B = V₂ × L

Където B е ширината на резервоара (размерът, покрит от тръбния сноп), а L е дължината на резервоара в посоката на потока. Тази формула гарантира, че общият поток, навлизащ в напречното сечение на разпределителната зона, е равен на общия поток, излизащ през тръбите - предотвратявайки хидравличен дисбаланс, при който напорът на скоростта в далечния край се преобразува в потенциална енергия и претоварва последните тръби.

Височината на разпределителната зона също има значение. Трябва да е достатъчно, за да се поддържа скоростта на входното напречно сечение под 0,02–0,05 m/s (с изключение на височината, заета от натрупаната едра утайка). За механично почистени резервоари минимална височина на разпределителната зона от1.6 mсе препоръчва. След като тази височина е фиксирана и B се определя от V₁, L следва директно от формулата - и полученото съотношение L/B е хидравлично стабилно.

ДОКАЗАТЕЛСТВО В РЕАЛНИЯ СВЯТ: ВОДНО РАСТЕНИЕ SHUNDE LONGJIANG

Формулата не е теоретична. Когато водната централа Shunde Longjiang проектира 20 000 m³/d наклонен тръбен утаител, дизайнерският екип умишлено съпостави V₁ и V₂ и използва V₁×B=V₂×L, за да определи размерите на резервоара. Полученото съотношение на дължина към ширина беше0.65.

Резултатът надмина очакванията. Не само, че резервоарът се представи безупречно при проектния си капацитет от 20 000 m³/d - когато производството беше изтласкано до40 000 m³/d (удвояване на проектното натоварване), качеството на отпадъчните води остава отлично. Същият подход оттогава е проверен в множество последващи проекти на водни инсталации.

ПРОВЕРКА ЗА ПРОЕКТИРАНЕ

1.Поддържайте V₁ на 0,02–0,05 m/s и никога по-висока от скоростта на изхода на резервоара за флокулация. Ако видите мътност само в предния край на работещ модул, V₁ е първият заподозрян.

2.Изберете V₂ в диапазона 1,5–4,5 mm/s въз основа на характеристиките на суровата вода и целите за отпадъчни води. По-ниско е по-безопасно; по-високите изисквания изискват по-добра здравина на флокулите.

3.Използвайте V₁×B=V₂×L, за да определите пропорциите на резервоара. Това предотвратява хидравлично претоварване в далечния край и осигурява равномерно натоварване на тръбата.

4.Поддържайте височина на разпределителната зона от най-малко 1,6 m за механично почистени резервоари и проверете дали скоростта на напречното сечение на входа остава в диапазона 0,02–0,05 m/s.

5.Запомнете: мътността в целия резервоар предполага проблем с V₂. Мътността само в предния край предполага проблем с V₁. Симптомът ви казва къде да търсите.