مائل ٹیوب سیٹلر کے مسائل: بہاؤ کی خرابی کی تقسیم، کیچڑ کی بحالی، اور اسے کیسے ٹھیک کیا جائے کا فلوڈ میکینکس تجزیہ

تلچھٹ کی علیحدگی، ایک یونٹ آپریشن کے طور پر، طویل عرصے سے پانی کی صفائی کے کنٹرول میں استعمال ہوتی رہی ہے اور یہ نسبتاً عملی پانی کی صفائی کی ٹیکنالوجی ہے۔ تلچھٹ کی علیحدگی کے اثر کو بہتر بنانے کے لیے، مائل پلیٹیں یا مائل ٹیوبیں اکثر استعمال کے دوران سیٹلنگ زون میں لگائی جاتی ہیں، تاکہ بڑے رقبے اور اعلی علیحدگی کی کارکردگی کا فائدہ اٹھاتے ہوئے، اتلی تہہ کے اصول کو لاگو کیا جا سکے۔ تاہم، درخواست کے دوران پیدا ہونے والے مسائل نے شاذ و نادر ہی توجہ مبذول کی ہے۔ یہ مقالہ درخواست کے دوران ظاہر ہونے والے کلیدی مسائل کے تجزیہ پر توجہ مرکوز کرتا ہے اور حوالہ کے لیے متعلقہ حل تجویز کرتا ہے۔

1. مائل ٹیوب سیٹلرز کی درخواست کے دوران پیش آنے والے مسائل

اگر مائل ٹیوب سیٹلر کے داخلے پر پانی کی تقسیم یکساں نہیں ہے، تو انلیٹ کے قریب مائع کی نقل و حرکت میں شدید ہنگامہ آرائی ہوگی۔ اس کی وجہ سے داخلی راستے میں مقامی بہاؤ کی رفتار بہت زیادہ ہوتی ہے، جس سے مائل ٹیوبوں پر پہلے سے جمع کیچڑ دوبارہ اٹھ جاتا ہے۔

عام آپریشن کے دوران مائل ٹیوب سیٹلر کی اندرونی صورت حال کو شکل 1 میں دکھایا گیا ہے۔

شکل 1 سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ پانی کے بہاؤ اور کیچڑ کے بہاؤ میں سے ہر ایک کے اپنے راستے ہوتے ہیں۔ اگر معمول کا عمل طویل عرصے تک جاری رہتا ہے تو، کیچڑ کے بہاؤ کی حرکت بنیادی طور پر متحرک توازن کے قریب ہوتی ہے:

اس وقت گندے پانی کی ایس ایس ہٹانے کی کارکردگی اچھی ہے۔

تاہم، اگر ان لیٹ پر بہاؤ کی تقسیم کافی یکساں نہیں ہے، تو کچھ ٹیوب انلیٹس پر بہاؤ کی رفتار بہت زیادہ ہو جاتی ہے، جس سے شدید ہنگامہ آرائی ہوتی ہے اور اخراج کے معیار میں بگاڑ پیدا ہوتا ہے۔

2. مسئلہ کا سیال مکینکس تجزیہ

پورے ناگوار عمل کے دوران، سیال تصویر 2 میں دکھائی گئی صورت حال کو ظاہر کرے گا۔

مندرجہ بالا رجحان کی وجوہات کا تجزیہ درج ذیل پہلوؤں سے کیا جاتا ہے۔

2.1 ناموافق صورتحال کا ہائیڈرولک تجزیہ

درحقیقت، مائل ٹیوبوں میں پانی اور کیچڑ کے اوپر کی طرف اور نیچے کی طرف بہاؤ کو ایک تخمینی فلوائزیشن رجحان کے طور پر شمار کیا جا سکتا ہے۔ فرض کریں کہ v ٹیوبوں کے ذریعے پانی کی سطحی رفتار ہے، u₁ کیچڑ کے ذرات کے ذریعے پانی کی اصل رفتار ہے، اور ε باطل حصہ ہے (کیچڑ کے ذرہ کی تہہ کا)۔ پھر u₁=v/ε، جیسا کہ شکل 3 میں دکھایا گیا ہے۔

اگر معطل شدہ ٹھوس کا باطل حصہ چھوٹا ہے تو، ذرہ کی تہہ کے ذریعے پانی کی اصل رفتار نسبتاً زیادہ ہے۔ اگر ذرہ طے کرنے کی رفتار کو ایک فکسڈ ویلیو u کے طور پر جانا جاتا ہے۔_سیٹ، سیالیت کے مختلف مراحل کے نظریہ کے مطابق، جب ذرہ کی تہہ کے ذریعے پانی کی اصل رفتار u₁=u_سیٹ، مائع حالت ایک مستحکم بیڈ فریکشن ε کے ساتھ ایک مقررہ بیڈ مرحلے میں ہے۔ جب u₁ > u_سیٹ، اصل باطل کسر ε ٹوٹ گیا ہے، جس سے باطل کسر میں اضافہ ہوتا ہے۔ ایک مائل ٹیوب سیٹلر کے لیے، اس کا مطلب ہے کہ ذرات بڑھتے ہیں، علیحدگی کی کارکردگی کو کم کرتے ہیں۔

2.2 مختلف ریاستوں میں دوبارہ معطل کیچڑ کے ذرات کے حل کرنے کی مختلف رفتار کا تجزیہ

دوبارہ معطل شدہ کیچڑ کے ذرات ① انفرادی ذرات اور مختلف سائز کے ② پارٹیکل کلسٹرز کی شکل میں موجود ہیں (باطل حصہ ε' کے ساتھ)۔ سٹوکس قانون کے علاقے میں انفرادی ذرات کے لیے طے کرنے والی رفتار کے فارمولے کے مطابق:

سٹینور کے تجرباتی تعلق کے مطابق پارٹیکل کلسٹرز کی سیٹلنگ ویلوسٹی کے لیے:

کہاں:

v_{t، گروپ}- پارٹیکل کلسٹرز کی طے کرنے کی رفتار، m/s؛

t - طے کرنے کا وقت، s؛

g - کشش ثقل کی سرعت، m/s²;

ρ_s, ρ_L- ذرہ اور مائع کی کثافت، kg/m³؛

D_p- ذرہ قطر، m؛

μ - متحرک viscosity گتانک، kg/(m·s)؛

ε - باطل کسر۔

چونکہ 0 < ε² < 1 اور 0 < 10^-1.82(1-ε)< 1، یہ ε²·10 کی پیروی کرتا ہے۔^-1.82(1-ε)< 1، لہذا v_{t، گروپ}< v_t.

تلچھٹ کے نظریہ اور مندرجہ بالا ثبوت کے مطابق، دوبارہ معطل ہونے کے بعد، پارٹیکل کلسٹرز کے آباد ہونے کا امکان کم ہوتا ہے، یعنی وہ پانی کے بہاؤ سے زیادہ آسانی سے بہہ جاتے ہیں، جس سے تلچھٹ کی کارکردگی کم ہوتی ہے۔

2.3 ناموافق حالت میں بہاؤ کی خصوصیات

جب شکل 2 میں دکھائی گئی ناموافق صورت حال واقع ہوتی ہے، آباد کار کے پانی کی سطح کو نیچے دیکھتے ہوئے، بہاؤ کی تقسیم شکل 4 کی طرح ظاہر ہوتی ہے۔

جیسا کہ شکل 4 میں دکھایا گیا ہے، پانی کی سطح پر تین زون ظاہر ہوتے ہیں: ① نسبتاً پرسکون زون، ② منتقلی زون، اور ③ شدید ہنگامہ خیز زون۔ شدید ہنگامہ خیزی والے علاقے میں، سنگین صورتوں میں، پانی کی سطح چھوٹے مڑے ہوئے آرکس میں بھی ابھر سکتی ہے۔ یہاں SS کا ارتکاز انتہائی زیادہ ہے، تقریباً اثر کرنے والے کے برابر۔

2.4 اوپر کے تجزیے کی بنیاد پر تصحیح کے بعد سائٹ کے ٹیسٹ کے نتائج-

ایک مخصوص گندے پانی کے علاج کے منصوبے میں، مندرجہ بالا مسئلہ کی وجہ سے، فضلہ بجائے گڑبڑ تھا۔ پانی کی تقسیم کو یکساں بنانے کے لیے ہائیڈرولک تجزیہ اور انجینئرنگ کی اصلاح کے بعد، فلوکس کے بڑھنے کا رجحان اب پانی میں ظاہر نہیں ہوا۔ ٹیسٹ کے نتائج ٹیبل 1 میں دکھائے گئے ہیں۔

ٹیبل 1 ایک مخصوص پلانٹ سے گندے پانی کے CODcr ٹیسٹ کے نتائج

جدول 1 سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ تصحیح اور یکساں پانی کی تقسیم کے بعد، CODcr ہٹانے کی شرح نسبتاً بلند سطح پر پہنچ گئی۔

3. مائل ٹیوب سیٹلرز کے لیے نوٹ کرنے کے لیے کئی نکات

3.1 مختلف ذرات کا تجزیہ

مختلف ذرات کے لیے، جیسے کہ ریت کی تلچھٹ، پرنٹنگ اور رنگنے والے گندے پانی کی فلوک سیڈیمینٹیشن، اور کوئلے کے گارے کی تلچھٹ، ذرہ کی کثافت، شکل اور باطل حصے میں فرق کی وجہ سے، تلچھٹ میں فرق ہے۔ ریت کے ذرات نسبتاً زیادہ کثافت اور چھوٹے سائز کے ہوتے ہیں، اس لیے وہ تیزی سے آباد ہو جاتے ہیں۔ پرنٹنگ اور رنگنے والے گندے پانی کے فلوکس کی کثافت نسبتاً کم ہوتی ہے، پانی کے قریب، بڑی شکل، اور زیادہ صفر کا حصہ ہوتا ہے، اس لیے وہ آہستہ آہستہ آباد ہو جاتے ہیں۔ کوئلے کا گارا ان دونوں کے درمیان آتا ہے۔ لہذا، ریت کی تلچھٹ کے لیے، بہاؤ کے اتار چڑھاؤ کا اثر نسبتاً کم ہے، جبکہ گندے پانی کی پرنٹنگ اور رنگنے کے لیے، بہاؤ کے اتار چڑھاو کا اثر نسبتاً بڑا ہے۔ اس طرح، مختلف ذرات کے بہاؤ کی تقسیم کے لیے مختلف تقاضے ہوتے ہیں۔ گندے پانی کو پرنٹ کرنے اور رنگنے کے لیے، ان لیٹ میں بہاؤ کی تقسیم نسبتاً یکساں ہونی چاہیے۔

3.2 مائل ٹیوب سیٹلرز کو پانی کی زیادہ یکساں تقسیم کی ضرورت ہوتی ہے۔

چونکہ مائل ٹیوبیں (عام طور پر 35 ملی میٹر، 50 ملی میٹر قطر) سیٹلر میں رکھی جاتی ہیں، جب ٹیوبوں کے نیچے ہائیڈرولک تقسیم یکساں نہیں ہوتی ہے، ν=Q/A کی وجہ سے، کچھ ٹیوبوں میں بہاؤ کی رفتار بہت زیادہ ہو جاتی ہے، جس کی وجہ سے ٹیوبوں میں فلو کے معیار سے بھی زیادہ خرابی پیدا ہوتی ہے، جس کے نتیجے میں فلو کے معیار میں اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، مائل ٹیوبوں میں پانی کی تقسیم عام تلچھٹ ٹینکوں کے مقابلے میں زیادہ یکساں ہونی چاہیے۔

3.3 مائل ٹیوبوں کی تنصیب کی سمت آمد کی سمت کے مخالف ہونی چاہیے۔

انلیٹ پائپ سے پانی کے سیٹلر میں داخل ہونے کے عمل میں فلو کراس- سیکشن کا اچانک اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، بہاؤ ایک مختصر تبدیلی سے گزرتا ہے. اس تبدیلی سے بچنے کے لیے، مائل ٹیوبوں کی تنصیب کی سمت آمد کی سمت کے مخالف ہونی چاہیے۔ یہ فلوکس کی تلچھٹ کی کارکردگی پر بہاؤ میں اچانک تبدیلی کے اثرات کو کم کر سکتا ہے۔