ההשפעה של התפלגות גודל חלקיקים על Settling והובלת טיפול במים

הבנת תפקידם של Particle Size בפעילות טיפול במים

צמחי טיפול במים עומדים בפני האתגר המתמשך של הסרת מוצקים מושעה לייצר מים בטוחים, ברורים לשתייה.בין המשתנים הרבים המשפיעים על יעילות הטיפול, התפלגות גודל חלקיקים (PSD) בולטת כפרמטר בסיסי המשפיע הן על דינמיקה של השמדה והן על ידי הדינמיקה של המינרלים הקיימים במים גולמיים - מקולקציני תת-מיקרו-סטרואידים ועד לדגנים חול - מעידים כמה מהר הם מיישבים, כיצד הם אינטראקציה עם תוספים כימיים, ובאופן יעיל, כיצד ניתן לבחון את התכונות הכימיות, ולבחון את התכונות של חומרים אלה, ביעילות, ובאופן יעיל יותר, את התכונות של חומרת, על ידי ניתוח חומרים כימיים, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות פיזיות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי ניתוח חומרים כימיים, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מוטציות, על ידי מטבוליזם של

ה-Particle Size Distribution

התפלגות גודל חלקיקים מתייחסת לשפע היחסי של חלקיקים על פני מגוון של גדלים במדגם מים נתון.במים טבעיים, PSDs הם בדרך כלל רחב, כולל חלקיקים מ 0.1%FLT:0 מיקרומפול 101m (קולולוד, וירוסים) ליותר מ -100FLT:2 מיקרופל 3m (סול, התפלגות חול משובחת אלה הם לעתים קרובות סגסוגת מימית או סגסוגת של מים, כגון, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 ⁇ , 000 ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇

(ב) חלקיקים קטנים יותר מ-1FLT:0) μFLT1m - לעיתים קרובות נקרא "נקייה" או חלקיקים "קולואיד" - מושפעים מאוד מהאשמות אלקטרוסטטיות ותנועת בראוניאן.הם לא מתיישבים תחת כוח הכבידה במסגרות זמן מעשיות ודורשים כיבוד וריצוף כדי ליצור תפקידים גדולים יותר, מיישבים יותר מ-10 מיקרומטרים:2 מיקרומטרים (Fccccccccre) במהירות, כולל 1:4 ו-Fccccccccccccccccccccccccccret) תחת מספר 1:4 ו-Fcccccccccccccccccret) תחת תפקוד גבוה יותר, כולל 1:4 ו-R) של 2.

המונחים: particle Size Distribution

סיווג מדויק של PSD הוא חיוני לחיזוי ביצועי הטיפול.שיטות אנליטיות נפוצות כוללות:

• (ב) ⁇ (ב) ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
• (ב) פיזור אור פיזור אור אטומי (DLS) ,1: בשימוש בעיקר עבור חלקיקים תת-מיקרוניים, DLS עוקב שינויים בעוצמה אור מפוזרת בשל תנועה בראוניאן.
• (ב) ⁇ :0) אזור החישה (עיקרון הגדל) 1FLT: חלקיקים שהושעה במעבר אלקטרוליטי דרך צמצם; הדופק מתחים תואמים עם נפח חלקיקים.
• (FLT:0) ,Seving and sedmentationFIRLT:1: טכניקות מסורתיות עבור חלקיקים גדולים יותר, לעתים קרובות בשילוב עם ניתוח הידרומטר עבור שברים בסדר.
• (FLT:0) ניגודי חלקיקים של Online 1FLT: יותר ויותר פרוסים בצמחים לטיפול במים לצורך ניטור בזמן אמת של ספירות חלקיקים ושיעורי גודל.

לכל שיטה יש התנגשויות מסחר ברזולוציה, טווח ומהירות.מהנדסים צריכים לבחור טכניקת מדידה שלוכדת את הגדלים החלקיקים הרלוונטיים ביותר לתהליכי הטיפול שלהם - באופן חד-משמעי מתחת ל-100FLT:0μFLT:1m עבור flocculation ו-Sidmentation, ו- 10FLT:2μFLT 3m לסינון.

השפעה על התנהגות Settling

המהירות המפולגת של חלקיק spherical בנוזל מולקו נשלטת על ידי חוק סטוקס:

(ב) ויקרא י"ד): "וַיְּהִיא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא הוּא" (ד)

(ב) [[1924]]]]]] [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]

בפועל, חלקיקים הם לעתים רחוקות תחומיות מושלמות ועשויים להיות מעוצבים באופן לא סדיר, לעתים קרובות עם מהירות התיישבות יעילה נמוכה יותר עקב גרר.עם זאת, חוק סטוקס מספק תשואות שימושיות עבור שיעורי היישב היחס בתוך PSD. עבור חלקיקים מינרלים טיפוסיים (density ⁇ 2.65 g / 3) במים ב 20 מעלות צלזיוס:

• (ב) ,ב"ה, "ה', כ"כ," (ב)"ב, כ"כ, כ"כ,"ב).
• בין 10 ל-50 לספירה:0 (ב) יישבו מספר ימים.
• חלקיקים בין 1 ל-10 (FLT:0) מיקרו-פלימבייט 1 (מ) עשויים לדרוש שעות או ימים רבים להתיישב.
• חלקיקים סובמיקרוניים (FLT:0) יישבו את רשלנות לבד.

גודל חזק זה כוח טיפול במים צמחים להשתמש מאגרי המשקעים המיועדים ל"חלקיק עיצוב" עם מהירות התיישבות מסוימת - לעתים קרובות החלקיק הקטן ביותר המיועד להסרת.יעילות המשקעים קשורה ישירות ל- PSD: אם חלק משמעותי של חלקיקים הוא בסדר יותר מאשר חיתוך העיצוב, הם יעברו דרך ונטל של שלבים סינון.

מקור: Particle Shape and Density

מעבר לגודל, שני גורמים נוספים משנים את ההתנהגות.ראשון, חלקיקים מעוצבים באופן לא סדיר חווים מזהמים גבוהים יותר מאשר תחומים, הפחתת מהירות הירידה שלהם.שני, הבדלים בצפיפות: חלקיקים אורגניים (למשל, אצות, detritus) עשויים להיות בעלי דחיות רק מעט יותר מאשר מים, מה שהופך אותם קשה ליישב גם כאשר גדול.

מכונאי תחבורה ותלויותם על גודל חלקיקים

תחבורה חלקיקים בתוך צמח טיפול במים כוללת מספר תהליכים מקושרים: הדבקה עם הזרם הגדול, פיזור סוער, תנועה בראוניאן ויישבות כבידתית.החשיבות היחסית של כל מנגנון משתנה באופן דרמטי עם קוטר חלקיקים.

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

(ב) מיקסלים מהירים ואגן ריצוף, חלקיקים טורפים טורפים בכל כלי השיט.עבור חלקיקים גדולים (> 50FLT:0.0.0.10.10.10.10.10.10.10.10.10.10) יכולים לגרום להם להתנתק מקווי זרם נוזליים, עלייה בשיעורי התנגשות עם חלקיקים אחרים או אגן (Falph:2salpherLT3m) לעקוב אחר פונקציות מהירות אחת בלבד (אפקטים) ואפקטים קומפקטיות קומפקטיות באופן ישיר על ידי LT5)

Brownian Motion & Prikinetic Flocculation

(ב) חלקיקים סובמיקרוניים כפופים להשפעות מולקולריות אקראיות (תנועת Brownian), מה שגורם להם לשוטט ולהתנגש עם שכנים. ריצוף ה- perikinetic יעיל עבור חלקיקים קטנים יותר מ-1FLT:0 μFLT:1m, אבל תרומתו יורדת בחדות לגדלים גדולים יותר, כי הקשקשים העיקריים של המזהמים בקוטר.

(ב) ב[[1924]], [[1924]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]]], [[1924]]]]]]]], [[1924]], [[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[1924]]]]]], [[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]], [[[[1924]]]]]]]] [[1924]]]]]]]]]] [[[[1924]]]]]]

« « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « « «

ברגע שהחלקיקים גדלו לעגלות של 20-500FLT:0igμFLT:1m, התיישבות הכבידה הופכת למנגנון ההסרה הדומיננטי.עם זאת, התחבורה של חלקיקים התיישבות דרך שדה זרימה אינה רק אנכית; זרמים אופקיים, זרמי צפיפות, וקצר-circuiting יכול ליישב.comational נוזל דינמיות (CFD) אשר משלבות את ה-PTSD והפצה משמשים יותר ויותר לאזורים של חומרים מנבאים של תפקודים.

פלוגנציה וקוגציה: מניפולציה של Particle Size

מכיוון שמים גולמיים מכילים לעתים קרובות חלק גדול של קנסות (FLT:0.0.10 חלקיקים של אספקת מים) חלקיקים המתנגדים ליישב ולסינון, טיפול במים מסתמך על כפייה וריצוף כדי להגדיל את גודל החלקיקים היעיל. coagulation כרוך בקידוד כימי גדול יותר (למשל, אלומיניום sulfate, ferric chloride) כי debilize חלקיקים, המאפשרים גדולים יותר כדי למזג אווירומים.

התפקיד של PSD ב Coagulant דורש

המינון הנדרש של coagulant מושפע מאוד על ידי שטח פני השטח הכולל של חלקיקים - אשר קשורה באופן הפוך לגודל חלקיקים עבור ריכוז מסה נתונה. מדגם מים עם שיעור גבוה של חלקיקים בסדר מאוד יהיה שטח גדול יותר משטח גדול יותר עבור מסת יחידה מאשר אחד נשלט על ידי עבודות סילט, ולכן דורש מינון coagulant גבוה יותר כדי להשיג ניטרליזציה נאותה.

התפלגות גודל ופירוק

(ב) ריצוף, חלקיקים גדלים באמצעות התנגשות והופכים כבולים על ידי כוחות ואן דר ואגשרים פולימרים (Van der Waals) וחלוקה בגודל הטבול הסופי תלויה באיזון בין הוגוורציה לבין פריחת קצב ההיסטריה גבוהה (גבוהה:0GFLT בתחילה) להגדיל את תדירות ההתנגשות, אך יכול גם לקרוע flocupupupupupcup, אשר נוצר תחת קיבולת נמוכה יותר:

(הגדלים המעשיים למחזור המשקעים מ -100 עד 500:0) מיקרו-Felople:1m, בהתאם לאגן הגיאומטריה וקצב זרימה.עבור סינון ישיר או פירוק אוויר (DAF), flocs קטנים יותר (30–150FLT:2 מיקרו-FLT 3m) עשוי להיות מועדף.

עיצוב והשלכות תפעוליות עבור סינדימנטציה ופילטרציה

התפלגות גודל חלקיקים מכתיבה ישירות את קריטריונים העיצוב עבור שני תהליכי יחידת הליבה: סינדיציה (הבהרה) וסינון תקשורתי גרפי.

עיצוב אגן Sedimentation אגן

מתנחלים Gravity הם בגודל מבוסס על קצב ההתעלות (קצב טעינה על פני השטח), המובע ב m3/m2h או gpm /ft2. שיעור זה שווה למהירויות המסוף של החלקיק הקטן ביותר המיועד להסרת (בדרך כלל "חלקיק העיצוב") אם ה- PSD זרימה מכיל זנב של חלקיקים בסדר מאוד, את קצב האגן יש להוריד כדי להשיג את יעילות ההסרה הרצויה - בידוד חייב להיות עמוק יותר כדי ליישבים כדי ליישבים.

מהנדסים לעיתים קרובות לאפיין את הפשרות של השעיה על ידי מדידה של "מהירות ההתנחלות" או באמצעות בדיקת עמודה הקובעת.התוצאות, כאשר בשילוב עם נתוני PSD, לאפשר חישוב יעילות ההסרה כתפקוד של קצב זרימה יתר.לדוגמה, מים עם 30% חלקיקים קטנים מ-5FLT:0 מיקרוFLT:1m עשויים לדרוש קצב זרימה של לא יותר מ-0.5 מ"ר /2 מ"מ ל- 90% יכול להיות מ"ק עם ירידה של 2.

ביצועי ה-Freation Performance

מסננים של התקשורת הגרנית (and, Anthracite, או אמצעי תקשורת כפול) להסיר חלקיקים בעיקר על ידי יירוט, סימנטציה, ו diffusion בתוך חללי ה- porere; יעילותו של כל מנגנון תלויה בגודל חלקיקים ביחס לגודל הדגנים התקשורתי.יש "חלון" ידוע של הסרת בריאות ירודה עבור חלקיקים 0-1FalLT1m, כי הם גדולים מדי כדי לתפוס ביעילות וירוסים קטנים מדי, אך ורק כדי ליישבים.

כדי להתגבר על האתגר הזה, מסננים קדמו על ידי הדבקה וריצוף לייצר flocs כי הם גדולים מספיק כדי להילכד על ידי יירוט / sedmentation ו מספיק חזק לא לפרוץ במהלך המעבר דרך המיטה המסנן.ה PSD של סינון influent הוא אפוא פרמטר איכות קריטית: יש לשנות חלקיקים כאלה קטנים יותר מאשר 5FLT:0μalralrates מוקדם יותר מאשר פילטרים לפני כמה פעמים לפני כן.

הסוכנות להגנת הסביבה של ארצות הברית (EPA) (EPA):0 (Drinking Watereurs) תקנות מים ראטמדומים 1:1 מציין גבולות טורחה ( ⁇ 0.3 NTU לטיפול קונבנציונלי, ⁇ 0.1 NTU עבור סינון membrane) אשר מושפעים ישירות על ידי PSD של חלקיקים שוכנים.

מחקרים ודוגמאות מעשיות

River Water with High Fine Fraction

(ב) צמח טיפול בנהר אוהיו, ארה"ב, בדרך כלל חווה זעזוע מים גולמי של 10-50 NTU עם PSD הנשלט על ידי חלקיקים מתחת 5FLT:0 (μFLT:1m (חומר אורגני קולונואידי) עם עומס מיוחד, הפחתת כמות הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת הפחתת המשקעים, לאחר ירידה של 40 אחוזים של שטף גבוה לאחר μdation של 3, 000 ו- 60 גרם;

מים עם ברזל ומניגנזיה

(ב) מים קרקעיים מכילים לעתים קרובות ברזל מתמוסס וממניגאן כי oxidize כדי ליצור טוב מאוד (FLT:0μFaguFLT:1m) precipitates על aeration.חלקיקים אלה הם קשה לשמצה להסיר על ידי סידול בלבד.

קידוד והתרשמות ביצועים

תקנות איכות המים ברחבי העולם קובעות רמות זיהום מקסימליות עבור turbidity ו חלקיק ספירות.הטווח הארוך של EPA של חוק טיפול במים על פני השטח מחייב כי סינון של מים זעזועים חייב להיות ⁇ 0.3 NTU לפחות 95% של דגימות חודשי עבור חלקיקים קונבנציונליים, ו ⁇ 0.1 NTU עבור צמחי membraidity אלה דורשים לפחות 95% של חומרת מים מרובים (F2 מטר) בגודל של חומרים נוגדת 2.

עבור יישומים של שימוש במים, שליטה PSD הופכת אפילו יותר קריטית. osmosis ו אולטרה-filtration membranes פגיעים למגבלה על ידי חלקיקים ב 0.01-1FLT:0μFLT:1m טווח; לכן, רכבות טרום טיפול נועדו להסיר חלקיקים אלה באמצעות coagulation, floulation, micro-או אולטרה-מבחנה הבנה עוזר PSDN של הנקה, ולהפחית את רמות האנרגיה המתאימה.

אפשרויות ל- Modeling and Real-Time control

ההתקדמות במודל חישובי ורגישות באינטרנט מאפשרת למפעלי טיפול במים לנוע מניתוח תגובתי לאופטימיזציה חיזוי.מודלים של CFD המשלבים PSD כמשתנה מבוזר יכול לדמות את רכבת הטיפול המלאה, המאפשר בדיקות וירטואליות של מנות coagulant שונות, ערבוב התאמות התאמות, ואגן גיאוגרפיה, לדוגמה, מודל עשוי לנבא כי הגדלת הערך G בגל הראשון גלאז'רציה על ידי 15% ל-Factlut שינויים קלים:

בינתיים, אלגוריתמים של חלקיקים מקוונים וניתוחי לייזר מספקים נתונים מתמשכים של PSD. אלגוריתמים למידת מכונה יכולים לקשור את המדידות הללו עם פרמטרים מיותרים (הפרעות, pH, טמפרטורה) כדי לחזות מינונים אופטימליים של coagulant ו flocculant.מערכות בקרת משוב המתקבלות הוכחו להפחית עלויות כימיות על ידי 10-30% תוך שמירה על איכות יעילה.

מסקנה

התפלגות גודל חלקיקים אינה רק מפיץ אקדמי של איכות מים גולמית - היא מכריע מרכזי של ביצועי תהליך בכל צמח טיפול במים.מתערובת מהירה דרך flocculation, משקעים, סינון, וסינון, כל פעולה יחידה מגיבה לתקני PSD השוררים במהירות רבה יותר ומוסרו בקלות; חלקיקים בסדר דורש destabilization כימי ו- aggregation מבוקר כדי להיות מלוכדים לצורות כימיות יותר, או להפחית את השימוש בחומרים.

הזמינות הגוברת של חיישני PSD מקוונים מודלים חיזוי רק להעמיק את השילוב של ניתוח גודל חלקיקים לשליטה במפעל בזמן אמת.עבור אנשי מקצוע לטיפול במים, הבנה מעמיקה של איך PSD משפיע על התיישבות תחבורה נשאר כלי חיוני - אחד המתורגם ישירות באיכות מים טובה יותר ופעולות טיפול חוזרות יותר.