इच्छुक ट्यूब सेटलर समस्याएं: द्रव यांत्रिकी प्रवाह गड़बड़ी का विश्लेषण, कीचड़ पुनर्निलंबन, और इसे कैसे ठीक करें

एक इकाई संचालन के रूप में अवसादन पृथक्करण का उपयोग लंबे समय से जल उपचार नियंत्रण में किया जाता रहा है और यह अपेक्षाकृत व्यावहारिक जल उपचार तकनीक है। अवसादन पृथक्करण प्रभाव को बेहतर बनाने के लिए, उपयोग के दौरान झुकाव वाली प्लेटों या झुकी हुई ट्यूबों को अक्सर निपटान क्षेत्र में स्थापित किया जाता है, ताकि बड़े क्षेत्र और उच्च पृथक्करण दक्षता का लाभ उठाते हुए उथले परत सिद्धांत को लागू किया जा सके। हालाँकि, आवेदन के दौरान उत्पन्न होने वाली समस्याओं ने शायद ही कभी ध्यान आकर्षित किया हो। यह पेपर आवेदन के दौरान सामने आने वाली प्रमुख समस्याओं के विश्लेषण पर केंद्रित है और संदर्भ के लिए संबंधित समाधान प्रस्तावित करता है।

1. इच्छुक ट्यूब सेटलर्स के अनुप्रयोग के दौरान होने वाली समस्याएं

यदि झुके हुए ट्यूब सेटलर के इनलेट पर पानी का वितरण एक समान नहीं है, तो इनलेट के पास तरल आंदोलन में गंभीर अशांति उत्पन्न होगी। इससे इनलेट पर अत्यधिक उच्च स्थानीय प्रवाह वेग होता है, जिससे झुकी हुई ट्यूबों पर पहले से जमा कीचड़ फिर से बढ़ जाता है।

सामान्य ऑपरेशन के दौरान एक झुके हुए ट्यूब सेटलर की आंतरिक स्थिति चित्र 1 में दिखाई गई है।

चित्र 1 से यह देखा जा सकता है कि जल प्रवाह और कीचड़ प्रवाह प्रत्येक के अपने-अपने रास्ते हैं। यदि सामान्य संचालन लंबे समय तक जारी रहता है, तो कीचड़ प्रवाह की गति मूल रूप से गतिशील संतुलन के करीब होती है:

इस समय अपशिष्ट जल की एसएस निष्कासन दक्षता अच्छी है।

हालाँकि, यदि इनलेट पर प्रवाह वितरण पर्याप्त समान नहीं है, तो कुछ ट्यूब इनलेट पर प्रवाह वेग बहुत अधिक हो जाता है, जिससे गंभीर अशांति होती है और प्रवाह की गुणवत्ता में गिरावट आती है।

2. समस्या का द्रव यांत्रिकी विश्लेषण

संपूर्ण प्रतिकूल प्रक्रिया के दौरान, द्रव चित्र 2 में दिखाई गई स्थिति प्रदर्शित करेगा।

उपरोक्त घटना के कारणों का विश्लेषण निम्नलिखित पहलुओं से किया गया है।

2.1 प्रतिकूल स्थिति का हाइड्रोलिक विश्लेषण

वास्तव में, झुकी हुई नलियों में पानी और कीचड़ के ऊपर और नीचे की ओर प्रवाह को एक अनुमानित द्रवीकरण घटना के रूप में माना जा सकता है। मान लें कि v ट्यूबों के माध्यम से पानी का सतही वेग है, u₁ कीचड़ कणों के माध्यम से पानी का वास्तविक वेग है, और ε शून्य अंश (कीचड़ कण परत का) है। फिर u₁=v/ε, जैसा कि चित्र 3 में दिखाया गया है।

यदि निलंबित ठोस पदार्थों का शून्य अंश छोटा है, तो कण परत के माध्यम से पानी का वास्तविक वेग अपेक्षाकृत अधिक है। यदि कण के स्थिरीकरण वेग को एक निश्चित मान u के रूप में जाना जाता है_{तय करना}द्रवीकरण के विभिन्न चरणों के सिद्धांत के अनुसार, जब कण परत के माध्यम से पानी का वास्तविक वेग u₁=u_{तय करना}, द्रवित अवस्था एक स्थिर शून्य अंश ε के साथ एक निश्चित बिस्तर चरण में है। जब तुम₁ > तुम_{तय करना}, मूल शून्य अंश ε टूट गया है, जिससे शून्य अंश में वृद्धि हुई है। एक झुके हुए ट्यूब सेटलर के लिए, इसका मतलब है कि कण ऊपर उठते हैं, जिससे पृथक्करण दक्षता कम हो जाती है।

2.2 विभिन्न अवस्थाओं में पुनर्निलंबित कीचड़ कणों के अलग-अलग निपटान वेगों का विश्लेषण

पुनर्निलंबित कीचड़ कण ① व्यक्तिगत कणों और ② विभिन्न आकारों के कण समूहों (शून्य अंश ε' के साथ) के रूप में मौजूद हैं। स्टोक्स कानून क्षेत्र में व्यक्तिगत कणों के लिए निपटान वेग सूत्र के अनुसार:

स्टीनौर के अनुभवजन्य संबंध के अनुसार, कण समूहों के निपटान वेग के लिए:

कहाँ:

v_{टी, समूह}- कण समूहों का निपटान वेग, मी/से;

टी - निपटान समय, एस;

g - गुरुत्वीय त्वरण, मी/से²;

ρ_s, ρ_L- कण और तरल का घनत्व, किग्रा/वर्ग मीटर;

D_p- कण व्यास, मी;

μ - गतिशील चिपचिपापन गुणांक, किग्रा/(एम·एस);

ε - शून्य अंश.

चूँकि 0 < ε² < 1 और 0 < 10^-1.82(1-ε)< 1, यह इस प्रकार है कि ε²·10^-1.82(1-ε)<1, इसलिए वी_{टी, समूह}< वी_t.

अवसादन सिद्धांत और उपरोक्त प्रमाण के अनुसार, पुनः निलंबित होने के बाद, कण समूहों के व्यवस्थित होने की संभावना कम होती है, अर्थात, वे पानी के प्रवाह द्वारा अधिक आसानी से बह जाते हैं, जिससे अवसादन दक्षता कम हो जाती है।

2.3 प्रतिकूल अवस्था में प्रवाह विशेषताएँ

जब चित्र 2 में दिखाई गई प्रतिकूल स्थिति उत्पन्न होती है, तो बसने वाले की पानी की सतह को नीचे देखने पर प्रवाह वितरण चित्र 4 के अनुसार दिखाई देता है।

जैसा कि चित्र 4 में दिखाया गया है, पानी की सतह पर तीन क्षेत्र दिखाई देते हैं: ① अपेक्षाकृत शांत क्षेत्र, ② एक संक्रमण क्षेत्र, और ③ एक गंभीर अशांति क्षेत्र। गंभीर अशांति क्षेत्र में, गंभीर मामलों में, पानी की सतह छोटे घुमावदार चापों में भी उभर सकती है। यहां एसएस की सघनता बेहद अधिक है, लगभग प्रभावशाली के समान।

2.4 उपरोक्त विश्लेषण के आधार पर सुधार के बाद साइट पर परीक्षण परिणाम

एक निश्चित अपशिष्ट जल उपचार परियोजना में, उपरोक्त समस्या के कारण, प्रवाह काफी गंदला था। जल वितरण को एक समान बनाने के लिए हाइड्रोलिक विश्लेषण और इंजीनियरिंग सुधार के बाद, प्रवाह में फ्लॉक्स बढ़ने की घटना अब दिखाई नहीं दी। परीक्षण के परिणाम तालिका 1 में दिखाए गए हैं।

तालिका 1 एक निश्चित संयंत्र से अपशिष्ट जल के सीओडीसीआर परीक्षण परिणाम

तालिका 1 से, यह देखा जा सकता है कि सुधार और समान जल वितरण के बाद, सीओडीसीआर हटाने की दर अपेक्षाकृत उच्च स्तर पर पहुंच गई।

3. इच्छुक ट्यूब सेटलर्स के लिए ध्यान देने योग्य कई बातें

3.1 विभिन्न कणों का विश्लेषण

विभिन्न कणों के लिए, जैसे कि रेत अवसादन, मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल का फ्लोक अवसादन, और कोयला घोल अवसादन, कण घनत्व, आकार और शून्य अंश में अंतर के कारण, अवसादन में अंतर होते हैं। रेत के कणों का घनत्व अपेक्षाकृत अधिक होता है और आकार छोटा होता है, इसलिए वे जल्दी बैठ जाते हैं। मुद्रण और रंगाई अपशिष्ट जल के फ्लॉक्स में अपेक्षाकृत कम घनत्व, पानी के करीब, बड़ा आकार और उच्च शून्य अंश होता है, इसलिए वे धीरे-धीरे व्यवस्थित होते हैं। दोनों के बीच कोयले का घोल गिरता है। इसलिए, रेत अवसादन के लिए, प्रवाह में उतार-चढ़ाव का प्रभाव अपेक्षाकृत छोटा होता है, जबकि अपशिष्ट जल की छपाई और रंगाई के लिए, प्रवाह में उतार-चढ़ाव का प्रभाव अपेक्षाकृत बड़ा होता है। इस प्रकार, प्रवाह वितरण के लिए विभिन्न कणों की अलग-अलग आवश्यकताएँ होती हैं। अपशिष्ट जल की छपाई और रंगाई के लिए, इनलेट पर प्रवाह वितरण अपेक्षाकृत समान होना चाहिए।

3.2 झुके हुए ट्यूब सेटलरों को अधिक समान जल वितरण की आवश्यकता होती है

क्योंकि झुकी हुई ट्यूब (आम तौर पर 35 मिमी, 50 मिमी व्यास) को सेटलर में रखा जाता है, जब ट्यूब के नीचे हाइड्रोलिक वितरण एक समान नहीं होता है, ν=क्यू/ए के कारण, कुछ ट्यूबों में प्रवाह वेग बहुत अधिक हो जाता है, जिससे फ्लॉक्स बढ़ जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप प्रवाह की गुणवत्ता बिना ट्यूब की तुलना में और भी खराब हो जाती है। इसलिए, झुके हुए ट्यूब सेटलर्स में पानी का वितरण सामान्य अवसादन टैंकों की तुलना में अधिक समान होना चाहिए।

3.3 झुकी हुई ट्यूबों की स्थापना दिशा प्रवाह दिशा के विपरीत होनी चाहिए

इनलेट पाइप से सेटलर में प्रवेश करने वाले पानी की प्रक्रिया में प्रवाह क्रॉस-सेक्शन का अचानक इज़ाफ़ा शामिल होता है। इसलिए, प्रवाह में एक संक्षिप्त परिवर्तन होता है। इस परिवर्तन से बचने के लिए, झुकी हुई ट्यूबों की स्थापना दिशा प्रवाह दिशा के विपरीत होनी चाहिए। यह फ्लॉक्स की अवसादन दक्षता पर प्रवाह में अचानक परिवर्तन के प्रभाव को कम कर सकता है।