Hydraulisk design med skråtstillet rør Settler: Ret den V₁–V₂-hastighedsmismatch, der bryder dine fnug|Juntai

Du har dimensioneret din skrårørs-settler korrekt. Den opadgående hastighed er inden for lærebogens område. Koagulationsdosis er rigtig. Og alligevel producerer - den første tredjedel af tanken grumset spildevand, mens resten løber fri. Flokkene går i stykkerikke i flokkuleringstanken, men ved den usynlige grænseflade, hvor distributions-zonevandet smækker ind i rørindløbene med et hastighedsfald på over 90 %. Dette er ikke et kemisk problem. Det er et hydraulisk designproblem -, og det har en præcis årsag, der kan løses.

DEN SKJULTE HASTIGHEDSGRADIENT VED RØRINDGANG

I en skrå rørsænker styrer to hastigheder alt:

V₁ - Fordelingshastighed:den vandrette hastighed, hvormed vandet bevæger sig gennem fordelingszonen under rørene, på vej til at blive fordelt opad i rørbundtet.

V₂ - Opadgående hastighed:vandets lodrette stigningshastighed inde i selve de skrå rør, typisk 1,5-4,5 mm/s i kinesisk praksis.

Her er problemet, de fleste designere savner. Ved den forreste ende af bundfælderen kommer vand ind i rørene med hastigheden V₁ og skal straks decelerere til omtrent V₂/sin60 grader - komponenten af ​​opadgående hastighed langs røraksen. Da V1 typisk erflere gange til over ti gangestørre end V₂/sin60 grader oplever vandet et hastighedsfald på90 % eller mere inden for en afstand af centimeter, mens den samtidig roterer 90 grader (eller 120 grader afhængig af strømningsretningen) ind i rørene.

Dette skaber en intens hastighedsgradient ved fordelings-zonen-til-rørgrænsefladen. De flokke, der kommer fra flokkuleringstanken, er store, løse og strukturelt skrøbelige - deres forskydningsmodstandfalder, efterhånden som deres størrelse øges. Slå dem med et pludseligt 90 % hastighedsfald og en 90 graders drejning, og de knækker. Når de er brudt, bliver de ikke-omdannet. De fine partikler, der frigives i røret, mangler derefter opholdstid til at sætte sig inden for 1-meters rørlængde, og de kommer ud som uklarhed.

Det afslørende symptom:grumset spildevand kun fra de første rør, og renser gradvist mod den fjerne ende. Dette skyldes, at V1 falder langs strømningsvejen, efterhånden som vand gradvist trækkes opad i rørene - mindre og mindre vand forbliver i fordelingszonen, så den vandrette hastighed falder naturligt. I mellemtiden forbliver V₂/sin60 grader inde i rørene stort set konstant fra indløb til udløb. Hastighedsgradienten ved grænsefladen svækkes derfor langs tankens længde, fnugbrud mindskes, og spildevandet rydder op. Hvis hele tanken var grumset, ville du have mistanke om overdreven V₂. Men for-enden- peger kun turbiditet lige på V₁–V₂ uoverensstemmelse.

FÅR V₁ OG V₂ RIGTIG

Designintervallerne er veletablerede-, men deres interaktion er det afgørende:

V₂ bør vælges baseret på råvandskvaliteten, målet for turbiditet i spildevandet, vandtemperatur, koaguleringsmiddeltype og -dosis samt rørdiameter og længde. Jo lavere V₂, jo bedre er spildevandet -, men på bekostning af kapacitet. Det vigtigste designtræk er at sikre, at V₁ forbliver under flokkuleringstankens udløbshastighed og inden for 0,02–0,05 m/s båndet, så V₁→V₂/sin60 graders overgangen ved rørindgangen ikke bliver en flokguillotine.

L/B-FORHOLDET: EN FORMEL, DER FORhindrer END-ZONEOVERBELASTNING

Når først V1 og V₂ er valgt, følger tankforholdet fra et enkelt forhold:

V₁ × B = V₂ × L

Hvor B er tankens bredde (den dimension dækket af rørbundtet) og L er tankens længde i strømningsretningen. Denne formel sikrer, at det samlede flow, der kommer ind i fordelingszonens tværsnit-, svarer til det samlede flow, der kommer ud gennem rørene -, hvilket forhindrer hydraulisk ubalance, hvor hastighedshøjden i den fjerne ende konverteres til potentiel energi og overbelaster de sidste rør.

Fordelingszonens højde har også betydning. Det skal være tilstrækkeligt at holde indløbets tværsnitshastighed under 0,02-0,05 m/s (eksklusive højden optaget af akkumuleret groft slam). For mekanisk rensede tanke skal en minimum fordelingszonehøjde på1.6 manbefales. Når først denne højde er fastsat, og B er bestemt ud fra V₁, følger L direkte af formlen -, og det resulterende L/B-forhold er hydraulisk forsvarligt.

RIGTIG-VERDENSBEVIS: SHUNDE LONGJIANG VANDPLANT

Formlen er ikke teoretisk. Da Shunde Longjiang-vandværket designede en 20.000 m³/d skråtstillet rørsænker, matchede designteamet bevidst V₁ og V₂ og brugte V₁×B=V₂×L til at bestemme tankdimensioner. Det resulterende længde-til-breddeforhold var0.65.

Resultatet oversteg forventningerne. Ikke alene fungerede tanken fejlfrit ved sin designkapacitet på 20.000 m³/d -, da produktionen blev skubbet til40.000 m³/d (fordoblet designbelastningen), spildevandskvaliteten forblev fremragende. Den samme tilgang er siden blevet verificeret i flere efterfølgende vandanlægsdesign.

DESIGN CHECKLISTE

1.Hold V₁ ved 0,02–0,05 m/s og aldrig højere end flokkuleringstankens udløbshastighed. Hvis du kun ser for-enden-turbiditet i en driftsenhed, er V₁ den første mistænkte.

2.Vælg V₂ i området 1,5–4,5 mm/s baseret på råvandskarakteristika og spildevandsmål. Lavere er sikrere; højere krav om bedre fnugstyrke.

3.Brug V₁×B=V₂×L til at bestemme tankens proportioner. Dette forhindrer langt-den hydrauliske overbelastning og sikrer ensartet rørbelastning.

4.Oprethold en fordelingszonehøjde på mindst 1,6 m for mekanisk rensede tanke, og kontroller, at indløbstværsnithastigheden forbliver inden for 0,02-0,05 m/s-båndet.

5.Husk: hel-tankens turbiditet tyder på et V₂-problem. Kun for-enden-turbiditet tyder på et V₁-problem. Symptomet fortæller dig, hvor du skal kigge.