Je weet dat een buizenbezinker zwevende deeltjes verwijdert. Maar weet u welke maten daadwerkelijk worden verwijderd - en welke maten er doorheen glippen, ongeacht hoe goed de tank is ontworpen? Met behulp van CFD-simulatie van een echte 1000 m³/d counter-huidige kolonist met hellende buizen in de provincie Anhui, modelleerden onderzoekers het gedrag van deeltjes uit30 tot 120 µmonder werkelijke bedrijfsomstandigheden. Het resultaat is een duidelijke drempel: onder de 80 μm doet de deeltjesgrootte nauwelijks ertoe voor verwijdering. Boven 80 μm neemt de efficiëntie toe. Als uw stollingsmiddel geen vlokken boven die drempel produceert, doen uw hellende buizen niet waarvoor u betaald heeft.
WAAROM CFD - EN WAAROM DEZE TANK
De meeste onderzoeken naar kolonisten met hellende buizen richten zich op stromingspatronen - die de tankafmetingen optimaliseren, dode zones verkleinen en de snelheidsverdeling verzachten. Weinigen hebben de vraag gesteld die het belangrijkst is voor de kwaliteit van het afvalwater:Wat wordt, gegeven een specifieke deeltjesgrootteverdeling, feitelijk verwijderd?Omdat deeltjes met verschillende diameters verschillende bezinkingssnelheden hebben, bepaalt de deeltjesgrootteverdeling van de influent gesuspendeerde vaste stoffen rechtstreeks de sedimentatie-efficiëntie die de tank kan bereiken.
Om dit te beantwoorden, gebruikten onderzoekers destandaard k-ε turbulentiemodel(voor het stromingsveld) gekoppeld aan deMengsel meerfasenmodel(voor het vaste-vloeistof twee-fasegedrag) - een combinatie die goed-geschikt is voor het simuleren van de turbulente, met deeltjes-beladen stroming in een werkende buiskolonist.
De testcase was een echte tegen-stroom-hellingbuis-kolonist bij een waterleidingbedrijf in de provincie Anhui, met de volgende ontwerp- en bedrijfsparameters:
| Parameter | Waarde | Opmerking |
| Behandelingscapaciteit | 1,000 m³/d | Enkele tank |
| Tankafmetingen (L × B × H) | 2.8 m × 2.8 m × 4.17 m | Vier zones: slib, distributie, buis, helder water |
| Buis helling | 60 graden | Standaard hoek |
| Hydraulische diameter van de buis | 40 mm | Zeshoekige of vierkante cel |
| Invloedsnelheid | 0.1 m/s | Bij de geperforeerde verdeelwand |
| Invloedrijke SS-concentratie | 295 mg/l | Uit operationele gegevens van de fabriek |
| Deeltjesdichtheid | 1.050 kg/m³ | Typisch voor uitgevlokte vaste stoffen |
| Dynamische viscositeit | 0,02001 Pa·s | Water op ~20 graden |
RESULTAAT 1: WAAR DEELTJES CONCENTREREN - EN WAAROM DAT BELANGRIJK IS
Er werden vijf deeltjesdiameters gesimuleerd:30, 50, 80, 100 en 120 μm. Voor elk werd de verticale verdeling van zwevende stoffen onderzocht door de gemiddelde volumefractie uit te zetten op dwarsdoorsneden op verschillende hoogtes (Figuur 2).
Uit de concentratieprofielen komen drie patronen naar voren:
1. Alle deeltjesgroottes volgen dezelfde algemene trend.De algemene vorm van de concentratie-versus-hoogtecurve is vergelijkbaar, ongeacht de diameter. De fysica van de tank - de structuur met vier- zones, het stroompad en het turbulentiepatroon - leggen een gemeenschappelijk concentratieprofiel op.
2. Bij de buisinlaat (~1,5 m hoogte) stijgt de concentratie scherp voor grotere deeltjes.Dit is de overgangszone waar de stroming de hellende buizen binnenkomt. Turbulentie en menging creëren een hoge-concentratieregio die deeltjescontact en uitvlokking bevordert -, een positief effect op de scheiding van vaste stoffen en vloeistoffen. Hoe groter de deeltjes die deze zone binnenkomen, hoe uitgesprokener de concentratiepiek.
3. Op de tankbodem en de doorsnede van het effluent bepaalt de deeltjesgrootte de uitkomst.Nabij de slibzone stijgt de gemiddelde volumefractie met de deeltjesgrootte - meer grote deeltjes bezinken en hopen zich op waar ze zouden moeten. Bij de effluentdoorsnede-: de gemiddelde volumefractieneemt afnaarmate de deeltjesgrootte toeneemt - ontsnappen er minder grote deeltjes. De correlatie is ondubbelzinnig:grotere deeltjes → meer bezinking → schoner afvalwater.
RESULTAAT 2: DE DREMPEL VAN 80 μm
Verwijderingsefficiëntie η wordt gedefinieerd als:
waar Cinlaatis de influent SS-concentratie (kg/m³) en Cuitlaatis de effluent SS-concentratie (kg/m³).
Figuur 3 toont de relatie tussen verwijderingsefficiëntie en deeltjesdiameter onder de gegeven influentomstandigheden (295 mg/L SS, 1.050 kg/m³ dichtheid, 0,02001 Pa·s viscositeit). De curve is niet lineair - hij heeft een duidelijke knie.
Uit de gegevens blijkt dat er twee regimes zijn:
| Deeltjesgroottebereik | Gedrag | Technische implicatie |
| 30–80 μm | De verwijderingsefficiëntie neemt slechts geleidelijk toe met de deeltjesgrootte. De helling is ondiep. | Coagulantoptimalisatie binnen dit bereik levert afnemende rendementen op. Een stapsgewijze toename van de vlokgrootte heeft weinig invloed op de effluentkwaliteit. |
| >80 μm | De verwijderingsefficiëntie neemt sterk toe. Elke extra diameter van 10–20 μm levert een aanzienlijke verbetering op. | De dosis coagulant, de mengintensiteit en de uitvloktijd moeten worden afgestemd om de vlokken voorbij 80 μm te duwen. Beneden deze drempel wordt de buizenbezinker onderbenut. |
De reden is hydraulisch: deeltjes kleiner dan 80 μm hebben bezinkingssnelheden die zo laag zijn dat de opwaartse stroming in de buizen ze kan afvoeren, ongeacht hoe goed de tank is ontworpen. Boven 80 μm overtreft de bezinkingssnelheid de opwaartse snelheid met een steeds grotere marge en wordt de verwijdering effectief. De drempel van 80 μm is specifiek voor de geometrie en bedrijfsomstandigheden van deze tank (40 mm buisdiameter, 60 graden helling, 0,1 m/s inlaatsnelheid) - maar het principe is breed van toepassing:elke buisbezinker heeft een kritische deeltjesgrootte waaronder de verwijdering slecht is, en die grootte wordt bepaald door de opwaartse snelheid in de buizen.
WAT DIT BETEKENT VOOR UW INSTALLATIE
1. De dosering van stollingsmiddel heeft een doel, namelijk 80 μm.Het doel van coagulatie en uitvlokking -, afgezien van het neutraliseren van lading en het overbruggen van deeltjes -, is om vlokken te laten groeien tot voorbij de kritische grootte waar de buisbezinker ze kan opvangen. Het testen van potten moet bevestigen dat uw gevormde vlokken de drempeldiameter voor uw specifieke tankgeometrie overschrijden.
2. Als uw effluent troebel is en de vlokgrootte onder de drempelwaarde ligt, vormen de buizen niet het probleem - de flocculatiefase wel.Het toevoegen van meer buizen of het verminderen van de opwaartse snelheid zal marginaal helpen. Maar de echte oplossing ligt stroomopwaarts: betere uitvlokking om grotere, dichtere deeltjes te produceren die de bestaande buizen kunnen opvangen.
3. De kritische grootte is tank-specifiek.Deze simulatie vond 80 μm voor een buis van 40 mm bij 60 graden met een inlaatsnelheid van 0,1 m/s. Een kleinere buisdiameter, een vlakkere hoek of een lagere opwaartse snelheid zouden de drempel naar beneden verschuiven -, wat betekent dat kleinere deeltjes verwijderbaar worden. Dit is de reden waarom buisgeometrie en hydraulische belasting niet alleen ontwerpparameters zijn; ze stellen rechtstreeks de minimale deeltjesgrootte in die uw kolonist aankan.
4. CFD-simulatie is een praktisch ontwerpinstrument, geen academische oefening.De hier gebruikte modelcombinatie k-ε + Mengsel kan, voor elke tankgeometrie en bedrijfsomstandigheid, de efficiëntiecurve voor deeltjesgrootte-verwijdering voorspellen. Voordat er wordt gebouwd of verbouwd, kan simulatie de vraag beantwoorden die empirische ontwerpregels niet kunnen bieden:Zal deze tank de deeltjes uit mijn ongezuiverde water verwijderen?
Heeft u Tube Settler-media nodig die geschikt zijn voor uw deeltjesdistributie?
Juntai levert PVC en PP hellende buisbezinkmedia met volledige hydraulische ontwerpondersteuning - inclusief selectie van buisdiameters, optimalisatie van de hellingshoek en berekeningen van oppervlaktebelasting, afgestemd op de kenmerken van uw ruwwaterdeeltjes en effluentdoelen. Als u een nieuwe kolonist ontwerpt of problemen oplost met een ondermaats presterende kolonist, kunnen wij u helpen bij het specificeren van de buisgeometrie die de deeltjes opvangt die u moet verwijderen.
| Tube Settler-productspecificaties | Vraag hydraulische ontwerpondersteuning aan | Volledig productassortiment |