Pasvirusių vamzdžių nusodintuvų problemos: skysčių mechanikos netinkamo srauto paskirstymo, dumblo pakartotinio suspensijos analizė ir kaip ją išspręsti

Sedimentacijos atskyrimas, kaip vieneto operacija, jau seniai naudojamas vandens valymo valdymui ir yra gana praktiška vandens valymo technologija. Siekiant pagerinti nuosėdų atskyrimo efektą, naudojimo metu nusėdimo zonoje dažnai įrengiamos pasvirusios plokštės arba pasvirę vamzdeliai, kad būtų galima taikyti sekliojo sluoksnio principą, išnaudojant didelį plotą ir didelį atskyrimo efektyvumą. Tačiau problemos, kylančios taikant, retai patraukė dėmesį. Šiame darbe pagrindinis dėmesys skiriamas pagrindinių problemų, atsirandančių taikant, analizei ir siūlomi atitinkami sprendimai.

1. PROBLEMOS, IŠkylančios NAUDOJANT NUOJUNGUS VAMZDŽIUS

Jei vandens pasiskirstymas pasvirusio vamzdžio nusodintuvo įleidimo angoje nėra vienodas, skysčio judėjime šalia įleidimo angos atsiras rimta turbulencija. Tai sukelia itin didelį vietinį srauto greitį įleidimo angoje, todėl dumblas, anksčiau nusėdęs ant pasvirusių vamzdžių, vėl pakyla.

Vidinė pasvirusio vamzdžio nusodintuvo padėtis normaliai veikiant parodyta 1 paveiksle.

Iš 1 paveikslo matyti, kad vandens srautas ir dumblo srautas turi savo kelius. Jei normalus veikimas tęsiasi ilgą laiką, dumblo srauto judėjimas iš esmės yra artimas dinaminei pusiausvyrai:

šiuo metu nuotekų SS šalinimo efektyvumas yra geras.

Tačiau jei srauto pasiskirstymas įleidimo angoje nėra pakankamai tolygus, srauto greitis kai kuriose vamzdžių įleidimo angose ​​tampa per didelis, o tai sukelia didelę turbulenciją ir pablogėja nuotekų kokybė.

2. SKYSČIŲ MECHANIKOS PROBLEMOS ANALIZĖ

Viso nepalankaus proceso metu skystis bus toks, kaip parodyta 2 paveiksle.

Minėto reiškinio priežastys analizuojamos šiais aspektais.

2.1 Hidraulinė nepalankios situacijos analizė

Tiesą sakant, vandens ir dumblo srautas aukštyn ir žemyn pasvirusiuose vamzdžiuose gali būti laikomas apytiksliu skysčių susidarymo reiškiniu. Tarkime, kad v yra paviršinis vandens greitis per vamzdelius, u1 yra tikrasis vandens greitis per dumblo daleles, o ε yra tuščioji dalis (dumblo dalelių sluoksnio). Tada u₁=v/ε, kaip parodyta 3 paveiksle.

Jei suspenduotų kietųjų dalelių tuštumos dalis yra maža, tikrasis vandens greitis per dalelių sluoksnį yra gana didelis. Jei dalelių nusėdimo greitis žinomas kaip fiksuota vertė u_rinkinys, pagal įvairių suskystinimo stadijų teoriją, kai tikrasis vandens greitis per dalelių sluoksnį u₁=u_rinkinys, skystoji būsena yra fiksuoto sluoksnio stadijoje su stabilia tuštumų frakcija ε. Kai u₁ > u_rinkinys, pradinė tuščioji dalis ε sulaužoma, todėl tuštumos dalis padidėja. Pasvirusiam vamzdžio nusodintuvui tai reiškia, kad dalelės pakyla ir sumažėja atskyrimo efektyvumas.

2.2 Skirtingų resuspenduoto dumblo dalelių nusėdimo greičių įvairiose būsenose analizė

Resuspenduotos dumblo dalelės yra ① atskirų dalelių ir ② skirtingų dydžių dalelių sankaupų (su tuščiąja frakcija ε') pavidalu. Pagal atskirų dalelių nusėdimo greičio formulę Stokso įstatymo srityje:

Dalelių klasterių nusėdimo greičiui pagal Steinour empirinį ryšį:

kur:

v_{t, grupė}- dalelių sankaupų nusėdimo greitis, m/s;

t - nusistovėjimo laikas, s;

g - gravitacinis pagreitis, m/s²;

ρ_s, ρ_L- dalelių ir skysčio tankis, kg/m³;

D_p- dalelės skersmuo, m;

μ - dinaminis klampos koeficientas, kg/(m·s);

ε - tuščioji trupmena.

Kadangi 0 < ε² < 1 ir 0 < 10^-1.82(1-ε)< 1, tai reiškia, kad ε²·10^-1.82(1-ε)< 1, taigi v_{t, grupė}< v_t.

Remiantis sedimentacijos teorija ir aukščiau pateiktu įrodymu, dalelių sankaupos po resuspendavimo mažiau nusėda, ty jas lengviau nuneša vandens srautas, sumažindamas sedimentacijos efektyvumą.

2.3 Srauto charakteristikos nepalankioje būsenoje

Susidarius nepalankiai situacijai, parodytai 2 paveiksle, žiūrint žemyn į nusodintuvo vandens paviršių, srauto pasiskirstymas atrodo kaip 4 paveiksle.

Kaip parodyta 4 paveiksle, vandens paviršiuje atsiranda trys zonos: ① santykinai rami zona, ② pereinamoji zona ir ③ stiprios turbulencijos zona. Stiprios turbulencijos zonoje sunkiais atvejais vandens paviršius gali net išsipūsti į mažus išlenktus lankus. SS koncentracija čia itin didelė, beveik tokia pati kaip influento.

2.4 Svetainės{1}}bandymo rezultatai po pataisymo, remiantis pirmiau pateikta analize

Tam tikrame nuotekų valymo projekte dėl minėtos problemos nuotekos buvo gana drumstos. Po hidraulinės analizės ir inžinerinės korekcijos, kad vandens pasiskirstymas būtų vienodas, nuotekose nebepasirodė flokų kilimo reiškinys. Bandymų rezultatai pateikti 1 lentelėje.

1 lentelė. Tam tikro įrenginio nuotekų CODcr tyrimo rezultatai

Iš 1 lentelės matyti, kad po korekcijos ir vienodo vandens pasiskirstymo CODcr pašalinimo greitis pasiekė gana aukštą lygį.

3. KELI TAŠKAI, į kuriuos reikia atkreipti dėmesį, SKILDIJŲ VAMZDŽIŲ STATYKLĖMS

3.1 Įvairių dalelių analizė

Skirtingoms dalelėms, tokioms kaip smėlio sedimentacija, spausdinimo ir dažymo nuotekų flokinė sedimentacija ir anglies srutų sedimentacija, dėl dalelių tankio, formos ir tuštumų frakcijos skirtumų, nusėdimas skiriasi. Smėlio dalelės yra gana didelio tankio ir mažo dydžio, todėl greitai nusėda. Spausdinimo ir dažymo nuotekų flokai yra santykinai mažo tankio, artimi vandeniui, didelės formos ir didelės tuštumų frakcijos, todėl nusėda lėtai. Anglies srutos patenka tarp jų. Todėl smėlio sedimentacijai srauto svyravimų įtaka yra santykinai maža, o spausdinimo ir dažymo nuotekoms srauto svyravimų įtaka yra gana didelė. Taigi skirtingos dalelės turi skirtingus srauto paskirstymo reikalavimus. Spausdinimo ir dažymo nuotekoms srauto paskirstymas įleidimo angoje turi būti gana tolygus.

3.2 Nuožulniems vamzdžių nusodintuvams reikalingas tolygesnis vandens paskirstymas

Kadangi į nusodintuvą dedami nuožulni vamzdžiai (dažniausiai 35 mm, 50 mm skersmens), kai hidraulinis pasiskirstymas po vamzdeliais nėra vienodas, dėl ν=Q/A srauto greitis kai kuriuose vamzdžiuose tampa per didelis, todėl iškyla flokai, todėl nuotekų kokybė yra dar blogesnė nei be vamzdžių. Todėl vandens paskirstymas pasvirusiuose vamzdžių nusodintuvuose turėtų būti tolygesnis nei įprastuose sedimentacijos rezervuaruose.

3.3 Pasvirusių vamzdžių montavimo kryptis turi būti priešinga įtekėjimo krypčiai

Vanduo, patenkantis į nusodintuvą iš įleidimo vamzdžio, yra susijęs su staigiu srauto skerspjūvio{0}}padidėjimu. Todėl srautas trumpai pasikeičia. Norint išvengti šio pokyčio, pasvirusių vamzdžių montavimo kryptis turi būti priešinga įtekėjimo krypčiai. Tai gali sušvelninti staigaus srauto pasikeitimo poveikį flokų sedimentacijos efektyvumui.