Thiết kế thủy lực của bộ lắng ống nghiêng: Khắc phục sự không phù hợp về vận tốc V₁–V₂ làm hỏng Flocs của bạn|Juntai

Bạn đã xác định kích thước chính xác cho thiết bị định vị ống nghiêng. Vận tốc đi lên nằm trong phạm vi sách giáo khoa. Liều lượng chất đông máu là đúng. Chưa hết - một phần ba bể đầu tiên tạo ra nước thải đục trong khi phần còn lại chảy trong. Các khối đang vỡkhông có trong bể keo tụ, nhưng ở bề mặt vô hình nơi nước vùng phân phối chảy vào đầu vào ống với tốc độ giảm hơn 90%. Đây không phải là một vấn đề hóa học. Đây là một vấn đề về thiết kế thủy lực - và nó có nguyên nhân chính xác, có thể khắc phục được.

ĐỘ TỐC ĐỘ TUYỆT VỜI ẨN TẠI LỐI VÀO ỐNG

Trong một máy lắng ống nghiêng, có hai vận tốc chi phối mọi thứ:

V₁ - Vận tốc phân phối:tốc độ theo phương ngang mà nước di chuyển qua vùng phân phối bên dưới các ống, trên đường đi phân phối lên trên bó ống.

V₂ - Vận tốc đi lên:tốc độ dâng lên theo phương thẳng đứng của nước bên trong các ống nghiêng, thông thường là 1,5–4,5 mm/s theo thông lệ của Trung Quốc.

Đây là vấn đề mà hầu hết các nhà thiết kế đều bỏ qua. Ở đầu phía trước của thiết bị lắng, nước đi vào các ống với vận tốc V₁ và ngay lập tức phải giảm tốc xuống khoảng V₂/sin60 độ - thành phần của vận tốc hướng lên dọc theo trục ống. Vì V₁ thườngvài lần đến hơn mười lầnlớn hơn V₂/sin60 độ, nước sẽ giảm vận tốc90% trở lên trong khoảng cách centimet, đồng thời xoay 90 độ (hoặc 120 độ tùy theo hướng dòng chảy) vào các ống.

Điều này tạo ra một gradient vận tốc cực mạnh ở bề mặt tiếp xúc giữa vùng phân phối và ống. Các khối bông đến từ bể keo tụ có kích thước lớn, lỏng lẻo và có cấu trúc dễ vỡ - khả năng chống cắt của chúnggiảm khi kích thước của chúng tăng. Đánh chúng với vận tốc giảm đột ngột 90% và quay 90 độ, chúng sẽ vỡ ra. Sau khi bị hỏng, chúng không hình thành lại. Các hạt mịn được giải phóng vào ống sau đó không có thời gian lưu trú để lắng xuống trong chiều dài ống 1 mét và chúng thoát ra dưới dạng độ đục.

Triệu chứng nhận biết:nước thải đục chỉ từ các ống đầu tiên, dần dần về phía xa. Điều này là do V₁ giảm dọc theo đường dòng chảy khi nước được hút dần lên trên các ống - ngày càng ít nước còn lại trong vùng phân phối, do đó vận tốc ngang giảm xuống một cách tự nhiên. Trong khi đó, độ V₂/sin60 bên trong các ống về cơ bản không đổi từ đầu vào đến đầu ra. Do đó, gradient vận tốc tại mặt phân cách yếu đi dọc theo chiều dài bể, sự vỡ bông giảm và nước thải được làm sạch. Nếu toàn bộ bể bị đục, bạn sẽ nghi ngờ V₂ quá mức. Tuy nhiên, độ đục chỉ ở phần đầu lại cho thấy sự không phù hợp giữa V₁–V₂.

NHẬN Q₁ VÀ V₂ QUYỀN

Các phạm vi thiết kế đã được thiết lập rõ ràng nhưng sự tương tác của chúng mới là điều quan trọng:

V₂ nên được lựa chọn dựa trên chất lượng nước thô, độ đục mục tiêu của nước thải, nhiệt độ nước, loại và liều lượng chất keo tụ cũng như đường kính và chiều dài ống. V₂ càng thấp thì nước thải càng tốt - nhưng phải trả giá bằng công suất. Động thái thiết kế quan trọng là đảm bảo V₁ luôn ở dưới tốc độ đầu ra của bể keo tụ và trong dải 0,02–0,05 m/s, do đó quá trình chuyển đổi độ V₁→V₂/sin60 ở lối vào ống không trở thành máy chém khối.

TỶ LỆ L/B: CÔNG THỨC NGĂN NGỪA QUÁ TẢI VÙNG CUỐI

Khi V₁ và V₂ được chọn, tỷ lệ bể sẽ tuân theo một mối quan hệ duy nhất:

V₁ × B = V₂ × L

Trong đó B là chiều rộng bể (kích thước được bao phủ bởi bó ống) và L là chiều dài bể theo hướng dòng chảy. Công thức này đảm bảo rằng tổng lưu lượng đi vào mặt cắt vùng phân phối bằng tổng lưu lượng đi qua các ống - ngăn ngừa sự mất cân bằng thủy lực khi cột vận tốc ở đầu xa chuyển thành thế năng và làm quá tải các ống cuối cùng.

Chiều cao vùng phân phối cũng có vấn đề. Phải đủ để giữ vận tốc mặt cắt ngang đầu vào dưới 0,02–0,05 m/s (không bao gồm chiều cao bị chiếm giữ bởi bùn thô tích tụ). Đối với các bể được làm sạch bằng cơ học, chiều cao vùng phân phối tối thiểu là1.6 mđược khuyến khích. Sau khi chiều cao này được cố định và B được xác định từ V₁, L sẽ theo trực tiếp từ công thức - và tỷ lệ L/B thu được là hợp lý về mặt thủy lực.

BẰNG CHỨNG THỰC TẾ: NHÀ MÁY NƯỚC SHUNDE LONGJIANG

Công thức không phải là lý thuyết. Khi Nhà máy nước Long Giang Thuận Đức thiết kế một thiết bị lắng ống nghiêng 20.000 m³/d, nhóm thiết kế đã cố tình khớp V₁ và V₂ và sử dụng V₁×B=V₂×L để xác định kích thước bể. Tỷ lệ chiều dài và chiều rộng thu được là0.65.

Kết quả vượt quá mong đợi. Chiếc xe tăng không chỉ hoạt động hoàn hảo ở công suất thiết kế 20.000 m³/ngày - khi việc sản xuất được đẩy lên40.000 m³/d (gấp đôi tải trọng thiết kế), chất lượng nước thải vẫn tuyệt vời. Cách tiếp cận tương tự đã được xác minh trong nhiều thiết kế nhà máy nước tiếp theo.

DANH SÁCH KIỂM TRA THIẾT KẾ

1.Giữ V₁ ở mức 0,02–0,05 m/s và không bao giờ cao hơn vận tốc đầu ra của bể keo tụ. Nếu bạn thấy độ đục chỉ ở phần đầu trong một thiết bị đang vận hành thì V₁ là nghi phạm đầu tiên.

2.Chọn V₂ trong phạm vi 1,5–4,5 mm/s dựa trên đặc tính nước thô và mục tiêu nước thải. Thấp hơn thì an toàn hơn; yêu cầu cao hơn về cường độ kết bông tốt hơn.

3.Sử dụng V₁×B=V₂×L để xác định tỷ lệ bể. Điều này ngăn ngừa tình trạng quá tải thủy lực ở đầu xa và đảm bảo tải ống đồng đều.

4.Duy trì chiều cao vùng phân phối ít nhất là 1,6 m đối với các bể được làm sạch bằng cơ học và xác minh rằng vận tốc mặt cắt ngang đầu vào duy trì trong dải 0,02–0,05 m/s.

5.Hãy nhớ: độ đục của toàn bể cho thấy có vấn đề về V₂. Độ đục chỉ ở phần đầu cho thấy có vấn đề về V₁. Triệu chứng cho bạn biết nơi để tìm.