I The workers and entrepreneurs of the recycling chain
Mô hình toán học lọc nước qua lớp vật liệu hạt với tốc độ giảm
với tốc độ giảm
với tốc độ giảm là: Nghiên cứu ảnh hưởng của các tham số công nghệ (tốc độ ban đầu chiều cao lớp, kích thước hạt, v.v.), cũng như các đặc tính động học ảnh hưởng đến biến động lọc, tốc độ biến thiên.
Từ khóa: Bể lọc nhanh, mô hình toán học, vật liệu lọc, tốc độ lọc, tổn thất áp lực, lưu lượng, phương trình cơ bản thất áp lực, lưu lượng, phương trình cơ bản
Abstract
The mathematical model of rapid filter is an important part of the mathematical description of filtration through particle filter the mathematical description of filtration through particle filter material. Therefore, describing filtering at variable speed is an urgent task of concern as well as theoretical as well as practical. The system of differential equations, integrals and algebras with initial and boundary conditions is the mathematical model of rapid filter with varying degrees of variation. The described algorithm was deployed using Microsoft Excel using macros. A number of calculations have been made showing the full correspondence of their results to the physical concepts of processes occurring during filtering at reduced rates. The main task of further research is to study the influence of the technological parameters (initial speed, layer height, particle size, etc.), as well as the dynamic properties that affect the filter variation, variable speed.
Key words: Rapid filter, mathematical model, filter material, filter speed, pressure loss, flow, basic equation speed, pressure loss, flow, basic equation
PGS.TS. Vũ Văn Hiểu
Khoa Kỹ thuật hạ tầng & Môi trường đô thị ĐT: 0912608175
NCS. Phạm Văn Dương
Bộ môn Thoát nước
Khoa Kỹ thuật hạ tầng & Môi trường đô thị ĐT: 0984113012
Ngày nhận bài: 01/11/2018 Ngày sửa bài: 26/11/2018
1. Lời mở đầu
Mô hình toán học của bể lọc nhanh, hoạt động với tốc độ giảm, và thuật toán cho việc thực hiện mô hình bằng máy tính.
Lọc qua lớp hạt là một trong những quá trình công nghệ quan trọng nhất, được sử dụng trong cấp nước sinh hoạt và công nghiệp và xử lý nước thải sinh hoạt. Hoạt động của các bể lọc phụ thuộc phần lớn vào chất lượng nước uống, nước thai sau xử lý bậc 2 cũng như chi phí xử lý nước. Chế độ hoạt động chung của bể lọc làm sạch nước: lọc với tốc độ không đổi và lọc với tốc độ giảm.
Để đảm bảo chế độ đầu tiên, sử dụng một trong hai phương án: • Bể lọc được trang bị bộ thiết bị điều chỉnh tốc độ lọc, đặt theo quy luật, tại đầu ra của mỗi bể lọc (hình 1,a);
• Nước được đưa vào bể lọc có ngắt dòng (hình 1,b). Trong trường hợp này lưu lượng dòng chảy cấp không phụ thuộc vào sức cản chịu tải và do đó giữ nguyên cho đến khi mực nước trong bể lọc sẽ đạt đến máng tràn. Đương nhiên, với nguồn cấp nước vào không đổi sẽ có tốc độ lọc không đổi.
Trong phương án đầu tiên, cần có bộ điều chỉnh với bộ điều khiển, liên kết với đồng hồ đo lưu lượng. Khi bắt đầu quá trình lọc, các bộ điều chỉnh được đóng hờ và, khi tổn thất áp lực tăng lên, dần được mở ra. Trong phương án thứ hai, bộ điều chỉnh là không cần thiết, vì sự gia tăng tổn thất áp lực được bù đắp lại bằng sự gia tăng mực nước trong bể lọc. Tuy nhiên, một bể lọc có chiều cao lớn hơn là cần thiết ở đây. Rõ ràng là cả hai phương án chọn yêu cầu bổ sung vốn đầu tư, còn ở mức bộ điều chỉnh chất lượng thấp, độ tin cậy hoạt động của các bể lọc sẽ giảm.
Do đó, phần lớn các nhà máy xử lý nước ở các nước ngoài hoạt động mà không cần điều chỉnh tốc độ lọc. Trong chế độ này tổn thất áp lực tăng lên khi tăng trong vật liệu lọc ở bể lọc, làm giảm dòng chảy của nước cấp và giảm dần tốc độ lọc. Cần lưu ý rằng bể lọc nhanh, làm việc trong khối, kết nối thủy lực. Do đó, các bể lọc với vật liệu lọc sạch hơn (đã được rửa gần đây) tự động có tải trọng lớn hơn bể lọc “bẩn”, tức là đã xảy ra - tự điều chỉnh hoạt động của các bể lọc.
Đối với những nhược điểm của hoạt động các bể lọc tốc độ giảm các tác giả [1] xem xét sự suy giảm có thể của chất lượng nước lọc, đặc biệt là vào đầu chu kỳ, khi tốc độ lọc tối đa. Rõ ràng, hiệu ứng này có thể xảy ra nếu tốc độ lọc ban đầu quá cao. Trong các thí nghiệm được thiết lập đặc biệt của các tác giả khác [2-4], nó đã được tìm thấy rằng với tốc độ giảm chất lượng của nước lọc không tồi tệ hơn, và trong nhiều trường hợp thậm chí tốt hơn so với hiệu suất không đổi.
2. Mô hình toán học của bể lọc nước
Hầu hết các mô tả toán học của quá trình lọc qua lớp vật liệu lọc hạt được tạo cho trường hợp tốc độ không đổi [5-8]. Điều này do, thực tế rõ ràng là các phương trình cho tốc độ biến đổi phức tạp hơn nhiều so với trường hợp của V = const. Việc thiếu các mô tả toán học đáng tin cậy về lọc với tốc độ thay đổi khiến việc chọn các tham số công nghệ chính của bể lọc - kích thước hạt, chiều cao lớp vật liệu lọc, tốc độ lọc, thời gian chu trình lọc.