مطالعه و بررسی تانک‌‌ته‌نشینی ثانویه مجهز به لاملا با استفاده از مدل فاز گسسته (DPM)

نوع مقاله: مقاله مستقل

نویسندگان

1 کارشناسی ارشد، گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

2 دانشیار، گروه تبدیل انرژی، دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

فرایند پیش‌تصفیه‌ی آب‌های مورد استفاده در بخش‌های صنعتی به منظور سختی‌زدایی و جلوگیری از تشکیل رسوب در تبخیرکننده‌ها، دارای اهمیت است. زلال‌ساز‌های مجهز به لاملا باعث بهبود فرآیند تصفیه و کاهش هزینه‌ می‌گردد. در پژوهش حاضر با بهره‌گیری از ابزار CFD جریان داخل تانک ‌ته‌نشینی مجهز به لاملا مورد مطالعه قرار گرفته است. با استفاده از مدل فازگسسته (DPM) و با توجه به کوپلینگ دو طرفه بین فاز اصلی (سیال) و فاز گسسته (ذرات)، مسیر حرکت ذرات ردیابی شده‌اند. مدل توربولانسk-ε RNG به منظور شبیه‌سازی جریان چرخشی موجود داخل تانک استفاده شده است. محاسبه بازدهی حذف تانک‌ ته‌نشینی درحالت حضور یا عدم حضور لاملا، اندازه مختلف ذرات و زوایای مختلف لاملا از جمله مطالعات و بررسی‌های صورت گرفته در پژوهش حاضر است. نتایج پژوهش نشان می‌دهد، وجود لاملا، با بهبود مشخصات تاثیرگذار بر فرآیند ته‌نشینی، از جمله سرعت‌بالاروندگی آب، انرژی توربولانسی جریان و کاهش حجم ناحیه‌ی چرخش باعث افزایش بازدهی حذف ناخالصی تانک به میزان 47/6 درصد می‌گردد. از سویی دیگر وجود لاملا ثبات در میزان بازدهی حذف ناخالصی در دبی‌های مختلف را به دنبال دارد. مطالعه پارامتری بر روی زوایای مختلف لاملا نشان می‌دهد تغییر زاویه از 60 به 45 درجه، افزایش 66/14درصدی در میزان بازدهی را در پی دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1] پورموید ع، رحمتی ر، برخورداری هـ (1396) آنالیز تولید آنتروپی موضعی برای یک آب شیرین‌کن خورشیدی شیب‌دار یک طرفه (بررسی عددی). مجله علمی پژوهشی مکانیک سازه‌ها و شاره‌ها 291-279 :(4)7.

[2] پورموید ع، رحمتی ر، غلامی م (1397) یک مدل‌ جدید برای جریان دو فازی درون یک آب شیرین کن خورشیدی اصلاح شده با یک لایه متخلخل. مجله علمی پژوهشی مکانیک   سازه­ها و شاره‌ها 182-171 :(1)8.

[3] Plum V, Dahl CP, Bentsen L, Petersen CR, Napstjert L, Thomsen N (1998) The actiflo method. Water Sci Technol 37(1): 269-275.

[4] Tarpagkou R, Pantokratoras A (2014) The influence of lamellar settler in sedimentation tanks for potable water treatment—a computational fluid dynamic study. Powder Technol 268: 139-149.

[5] Ueberl J, Hager WH (1997) Improved design of final settling tanks. J Environ Eng 123(3): 259-268.

[6] Asgharzadeh H, Firoozabadi B, Afshin H (2011) Experimental investigation of effects of baffle configurations on the performance of a secondary sedimentation tank. Scientia Iranica 18(4): 938-949.

[7] Goula AM, Kostoglou M, Karapantsios TD, Zouboulis AI (2008) The effect of influent temperature variations in a sedimentation tank for potable water treatment—A computational fluid dynamics study. Water Res 42(13): 3405-3414.

[8] Tamayol A, Firouzabadi B (2006) Effects of turbulent models and baffle position on the hydrodynamics of settling tanks.

[9] Tarpagkou R, Pantokratoras A (2013) CFD methodology for sedimentation tanks: The effect of secondary phase on fluid phase using DPM coupled calculations. Appl Math Model 37(5): 3478-3494.

[10] Liu Y, Zhang P, Wei WJD, Treatment W (2016) Simulation of effect of a baffle on the flow patterns and hydraulic efficiency in a sedimentation tank. 57(54): 25950-25959.

[11] Shahrokhi M, Rostami F, Said MAM (2013) Numerical modeling of baffle location effects on the flow pattern of primary sedimentation tanks. Appl Math Model 37(6): 4486-4496.

[12] Ramin E et al. (2014) A new settling velocity model to describe secondary sedimentation. 66: 447-458.

[13] Gkesouli A, Stamou AJEW (2017) CFD modelling of wind effect on rectangular settling tanks of water treatment plants. 58: 61-67.

[14] Deldar S, Jafarian Dehkordi A, Kharinezhad Arani HJTPNMS (2018) Investigating the effect of flow entrance and existence of baffle on sedimentation efficiency using Discrete Phase Model (DPM). 6: 29-36.

[15] Saleh AM, Hamoda MF (1999) Upgrading of secondary clarifiers by inclined plate settlers. Water Sci Technol 40(7): 141-149.

[16] Sarkar S, Kamilya D, Mal B (2007) Effect of geometric and process variables on the performance of inclined plate settlers in treating aquacultural waste. Water Res 41(5): 993-1000.

[17] Salah AL-kizwini R (2015) Improvement of sedimentation process using inclined plates. Mesop Environ J 2(1): 100-114.

[18] Gouesbet G, Berlemont AJPIE, Science C (1999) Eulerian and lagrangian approaches for predicting the behaviour of discrete particles in turbulent flows. 25(2): 133-159.

[19] Mahdavimanesh M, Noghrehabadi A, Behbahaninejad M, Ahmadi G, Dehghanian MJLSJ (2013) Lagrangian particle tracking: Model development. 10(8s): 34-41.

[20] Song G, Song B, Guo Z, Yang Y, MJM Song (2018) Separation of non-metallic inclusions from a Fe-Al-O melt using a super-gravity field. 49(1): 34-44.

[21] Odar F, Hamilton WSJJOFM (1964) Forces on a sphere accelerating in a viscous fluid. 18(2): 302-314.

[22] Choudhury D (1973) Introduction to the renormalization group method and turbulence modeling. Fluent incorporated.

[23] Graham D, James PJIJOMF (1996) Turbulent dispersion of particles using eddy interaction models. 22(1): 157-175.

[24] Hendricks DW (2006) Water treatment unit processes: physical and chemical. CRC press.

[25] Jover-Smet M, Martín-Pascual J, Trapote AJW (2017) Model of suspended solids removal in the primary sedimentation tanks for the treatment of urban wastewater. 9(6): 448.