Link tải luận văn miễn phí cho ae Kết nối

Khi hạt cặn lắng trong dòng chảy ngang, hạt cặn chịu ảnh hưởng của 2 hệ số Reinold.
• Hệ số Reynold của bản thân hạt cặn khi rơi tự do trong nước bị lực cản của nước làm chậm lại.
• Hệ số Reynold của dòng chảy ngang trong bể lắng, phụ thuộc vào vận tốc của dòng chảy và kích thước của bể lắng.
Trong kỹ thuật xử lý nước, hệ số Reinold của hạt lắng rất nhỏ và hạt lắng luôn trong trạng thái chảy tầng không cần xết đến, chỉ có hệ số Reinold
của dòng chảy ngang trong bể và cần xét. Khi Re < 2000, dòng chảy ngang trong bể là dòng chảy tầng, khi Re > 2000, dòng chảy ngang trong bể là dòng chảy rối.
Trong thực tế không thể cấu tạo bể lắng để có dòng chảy tầng, vì thế quá trình lắng cặn trong bể lắng xảy ra chậm hơn so với ống thí nghiệm do chuyển động rối, với sự xuất hiện thành phần tốc độ dòng chảy theo hướng thẳng đứng và ngang. Vì thế tại mỗi thời điểm trị số thực và hướng tốc độ chuyển động của hạt cặn trong quá trình lắng là vộctơ tổng hợp của 3 vộctơ thành phần: thành phần chuyển động ngang v, thẳng đứng w và tốc độ lắng của hạt U0 dưới tác dụng của trọng lực.

2.2.3. Ảnh hưởng của hiện tượng phân bố vận tốc không đều và hiện tượng ngăn dòng đến hiệu quả lắng:
Thời gian lưu nước tròn bể lắng theo lý thuyết:
(3.17)
Thực tế vận tốc dòng chảy ngang trong bể phân phối không đều cả theo chiều dọc và chiều ngang của bể (hình 10).
Sự phân bố vận tốc không đều theo chiều ngang bể do lực ma sát giữa thành bể và dòng chảy gây ra, vận tốc ngang càng nhỏ, chênh lệch giữa vận tốc ở tâm bể và ở sát thành bể càng lớn.
Hình 10a: Phân bố vận tốc không đều theo chiều ngang bể
Hình 10b: Phõn bố vận tốc không đều
và sự xuất hiện dòng đối lưu theo chiều sõu của bể
Hình 10c: Xuất hiện vùng nước chết trong bể
Sự phân bố vận tốc không đều và sự xuất hiện dòng đối lưu theo chiều sâu của bể là do:
• Phân phối nước vào bể không đều trên toàn bộ mặt cắt ngang của bể.
• Chênh lệch nồng độ giữa lớp nước ở trên mặt và lớp nước ở đáy bể.
• Chênh lệch nồng độ cặn giữa lớp nước ở trên mặt và lớp nước ở sâu trong bể.
• Sự xuất hiện vùng nước chết trong bể là do.
• Tác động của gió lên mặt nước trong bể
• Phân phối nước vào bề và thu nước ra khỏi bể không đều trên toàn mặt cắt ngang của bể.
Trong thực tế, để đánh giá mức độ của hiện tượng ngắn dòng vừa nêu trên, thường tiến hành đo thời gian phân bố của nước lưu lại trong bể. Phương pháp đo như sau: ở đầu máng đưa nước vào bể lắng, trộn đều nước với chất chỉ thị (NaCl) hay chất có mầu). Với nồng độ khi đã trộn đều với nước là Co.
Trong suốt thời gian lý thuyết ở đầu ra của bể cứ sau khoảng thời gian Δt bằng 5 đến 10 phút, lấy mẫu đo nồng độ chất chỉ thị có trong nước Ci, đem kết quả vẽ lên biểu đồ (hình 12), trục tung là tỷ số , trục hoành là Ti =
Hình 11: Biểu đồ thể hiện sự phân bố Hình 12: Biểu đồ phân bố vận tốc
của nước lưu trong bể lắng theo thời gian lắng uo thường gặp
Nếu thời gian Tp, Ttb càng gần thời gian lý thuyết TL thì bể lắng có hiệu quả thuỷ lực càng cao và sẽ cho hiệu quả lắng đạt yêu cầu. Nếu Tp, Ttb nhỏ hơn 0,8 TL cần có biện pháp khắc phục:
• Thiết kế và xây dựng lại hệ thống phân phối đầu vào.
• Thiết kế và xây dựng lại hệ thống phân phối đầu ra.
• Cải thiện chế độ thuỷ lực trong bể.
Từ biểu đồ phân bố vận tốc lắng thường gặp trong xử lý nước (hình 12) cho thấy U0 = 0,25 mm/s, hiệu quả lắng R = 91%.
Nếu thới gian lưu nước Ttb, trong bể lắng bằng 0,8 TL thời gian tính toán theo lý thuyết, vận tốc lắng U0 sẽ tăng lên U01 = 0,25/0,8 = 0,31 mm/s và hiệu quả lắng còn lại R1 = 87%. Nếu thời gian lưu nước trung bình trong bể chỉ bằng 0,5 TL thời gian tính toán, vận tốc lắng Uo tăng lên U02 = 0,25/0,5 = 0,5 mm/s và hiệu quả lắng còn lại là R = 70%. Vì vậy, khi thiết kế và quản lý bể lắng phải giữ cho được thời gian lưu nước trung bình trong bể lắng Ttb ≥ 0,8 TL. Để hạn chế tác dụng xấu của hiện tượng ngắn dòng làm cho thời gian lưu nước trung bình Ttb ≥ 0,8 TL, phải tăng tỉ số giữa lực quán tính của dòng và lực trọng trường, tức tăng trị số của chuẩn số Froude:
Đối với bể lắng ngang:
vo - vận tốc chuyển động ngang = Q/BH
R – bán kớnh thuỷ lực
(3.18)
Hình 13: Bể lắng ngang hình tròn
Đối với bể lắng ngang hình tròn chuẩn số Fr không phải là hệ số cố định.
Có trị số Fr max ở tõm bể:
(3.19a)
Và trị số Fr min ở ngoài sát thành bể:
(3.19b)
Bằng thực nghiệm các nhà khoa học đó xỏc đinh được ảnh hưởng của chuẩn số Fr đối với tỉ số thời gian lưu nước trung bình trong bể Ttb và thời gian lý thuyết TL và ảnh hưởng của Fr đối với tỉ số thời gian tối tiểu Tmin và thời gian lý thuyết TL. Kết quả thể hiện trờn hỡnh 14.
Hình 14: Ảnh hưởng của chuẩn số
Froude đến thời gian lưu nước trong bể
Từ kết quả thực nghiệm trờn hỡnh 14 cho phép rút ra: để đảm bảo hiệu quả lắng có thể chấp nhận được, chế độ thuỷ lực trong lòng vùng lắng phải chọn sao cho chuẩn số Froude- Fr ≥ 10ˉ5 đảm bảo điều kiện Ttb ≥ 0,8 TL.
3. LẮNG CÁC HẠT CẶN KEO TỤ:
3.1. Đường cong phân bố vận tốc lắng
Quỏ trớnh lắng các hạt cặn có khả năng keo tụ (cặn trong nước thiên nhiên sau khi đã pha trộn phèn) khác với quá trình lắng các hạt tự do không có khả năng keo tụ ở chỗ: các hạt cặn có kích thước và vận tốc lắng khác nhau phân bố đều trong thể tích nước, khi lắng , các hạt có trọng lượng và kích thước lớn hơn rơi với tốc độ lớn hơn, khi rơi va chạm vào các hạt bé lắng chậm hay lơ lửng trong nước, dính kết với các hạt bé thành hạt lớn hơn nữa và có tốc độ lắng lớn hơn. Hạt cặn rơi với chiều cao H càng lớn và thời gian lắng T càng lõu thỡ sự xuất hiện các cặn to với tốc độ lắng nhanh càng nhiều. Tuy vậy, khi hạt đã dính kết với nhau thành hạt có đường kính lớn hơn, khi lắng chịu lực cản của nước cũng lớn hơn, đến lúc nào đó lực cản thành lực cắt đủ lớn để chia hạt cặn có đường kính to nhanh thành nhiều mảnh nhỏ, đến lượt các mảnh nhỏ này lại va chạm và dính kết vào nhau hay dính kết với các hạt khác thành hạt lớn hơn. Và như vậy, hiệu quả lắng các hạt keo tụ phụ thuộc vào vận tốc lắng ban đầu u0 của hạt và phụ thuộc vào chiều cao lắng H cũng như thời gian lắng T = H/u0. Thực tế không thể tìm được công thức toán học đế xác định hiệu quả lắng R cho nên phải dùng phương pháp thực nghiệm để xác định đường cong lắng hay còn gọi là đường phân bố vận tốc lắng u0 theo hiệu quả lắng R.
Để có được kết quả chính xác khi lập biểu đồ lắng của các hạt keo tụ, thí nghiệm phải được tiến hành trong các ống lắng bằng nhựa trong, đường kính lớn hơn 100mm, chiều cao ống lắng lớn hơn hay bằng 3m, đáy ống lắng hỡnh cụn dung tích bằng 0,1L = 100 ml (hình 15).
Hình 15: Ống lắng thí nghiệm
do tốc độ lắng keo tụ
Nước nguồn được trộn đều với phèn theo liều lượng đã xác định bằng thí nghiệm keo tụ thử, sau khi trộn phèn, khuấy đều trong 15 phút, bơm nước vào ống lắng theo chiều từ dưới lên. Nước đầy đến mức đã định, ngừng bơm và tính thời gian lắng. Số lượng mẫu thử và khoảng thời gian giữa hai lần lấy mẫu chọn theo tốc độ lắng của cặn trong ống lắng qua quan sát bằng mắt. Nếu cặn lắng nhanh chọn chu kỳ lấy mẫu nhỏ. Sau mỗi lần lấy mẫu 100ml. Xác định tổng lượng cặn đã lắng xuống đáy ống lắng Ci (mg). Hiệu quả lắng xác định theo công thức:
(3.20)
Hình 16: Đường cong lắng của các hạt cặn keo tụ theo các chiều cao lắng khác nhau
Tốc độ lắng hay tải trọng bề mặt xác định theo công thức:
Trong đó:
M0 – hàm lượng cặn trong nước đã đánh phốn đưa vào ống lắng (mg/l);
Ci - tổng hàm lượng cặn đã lắng sau mỗi lần lấy mẫu (mg);
V - thể tích nước trong ống lắng (l).
Hi - chiều cao cột nước trong ống lắng khi lấy mẫu (mm);
, (mm)
H - chiều cao cột nước ban đầu;
d – đường kớnh ống lắng;
i - số thứ tự của mẫu;



https://1drv.ms/u/s!AgJa1CtKrfM4gQOSEDpBUxPHtjQu
or
/file/d/0B7oUCI ... sp=sharing

---