Numerical study of a rational rule for the operation of variable declining rate filters in response to changes in raw water quality

• Autorzy: Mackie R.I. , Dąbrowski W. , Zielina M.

Warianty tytułu

PL

Zastosowanie modelu numerycznego do ustalenia racjonalnego sposobu sterowania stacją filtrów o skokowo zmiennej wydajności w przypadku zmian mętności wody

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

A rule for the operation of Variable Declining Rate (VDR) Filter Plants under conditions of sudden changes in influent water turbidity has been tested using a mathematical model based on the Unit Bed Element (UBE) approach. The rule was postulated previously by Dąbrowski and Marzec based on numerical simulation of a filter plant according to the mathematical model of Arboleda et al. Now a UBE model developed by Mackie and Zhao and adapted for Variable Declining Rate operation was used to investigate a plant behaviour in response to rapid changes in raw water quality. Two different cases have been considered. In the first, only the concentration of solid particles was the subject of change, and in the second the particle-size distribution changed as well. Numerical simulations were carried out under various conditions, with backwashing started when the water level above the filters reached the same position. It was found that this resulted in almost identical flow rates through each of the filters, but the length of filter runs and the effluent quality were significantly different. For waters of stable temperature but different turbidities backwashing should start for the same water level above the filters, even if the raw water quality changes.

PL

Zastosowano model fizykochemiczny UBE do symulacji numerycznej stacji filtrów o skokowo zmiennej wydajności, która zaopatrywana jest w wodę surową o nagle zmieniającej się mętności, i przetestowano sposób sterowania pracą takiej stacji. Ten sposób zarządzania pracą stacji zaproponowali wcześniej Marzec i Dąbrowski, korzystając z modelu matematycznego Arboleda i innych. Obecnie fizykochemiczny model filtracji wgłębnej UBE Mackie'go i Zhao, przystosowany do warunków skokowo zmiennej prędkości filtracji przez Mackie'go, został użyty do badania zachowania stacji filtrów w warunkach nagłej zmiany jakości wody surowej. Rozważono dwa różne przypadki. W pierwszym zmieniało się jedynie stężenie cząstek fazy stałej w zawiesinie, a w drugim zmieniały się również frakcje cząstek. Numeryczne eksperymenty wskazały na możliwość utrzymania natężeń przepływu przez każdy z filtrów niemal identycznych jak przed zmianą jakości dopływającej zawiesiny pod warunkiem, że płukanie rozpoczyna się w chwili, gdy zwierciadło wody osiągnie taki sam poziom jak przed tą zmianą. Natomiast długości filtrocykli znacznie odbiegały od obserwowanych podczas pracy filtrów przy uprzedniej jakości wody surowej. Dla zawiesin wodnych o ustalonej temperaturze, ale zmiennym stężeniu, powinno się eksploatację stacji filtrów o skokowo zmiennej wydajności prowadzić tak, aby rozpoczynać kolejne płukania zawsze przy tej samej wysokości zwierciadła wody nad filtrami.

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej
• Czasopismo: Environment Protection Engineering
• Rocznik: 2003
• Tom: Vol. 29, nr 1
• Strony: 45--52
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Mackie R.I.

• Department of Civil Engineering, University of Dundee DD1 4HN, U.K.

autor

Dąbrowski W.

• Department of Water Supply and Environmental Engineering, Cracow University of Technology, ul.Warszawska 24, 31-155 Kraków, Poland.

autor

Zielina M.

• Department of Water Supply and Environmental Engineering, Cracow University of Technology, ul.Warszawska 24, 31-155 Kraków, Poland.

Bibliografia

• [1] CLEASBY J.L., DI BERNARDO L., Hydraulics considerations in declining rate filtration, J. Env. Eng. Div., ASCE, 1980, 106, ЕЕ6, 1043-1055.
• [2] DI BERNARDO L., Designing declining-rate filters, Filtration & Separation, 1987, Sept./Oct., 338-341.
• [3] CLEASВY J.L., Filter rate control without rate controllers, Jour. AWWA, 1969, 61, 4, 181-185.
• [4] DĄBROWSKI W., MACKIE R.I., influence of temperature on the performance of Variable Declining Rate Filters for drinking water, Archives of Hydro-Engineering and Environmental Mechanics, 1994, 41,3-4,37-51.
• [5] AREOLEDA J., GIRALDO R., SNEL H., Hydraulic behaviour of declining rate filtration, Jour. AWWA, 1985, 77, 12, 67-74.
• [6] MARZEC J., DĄBROWSKI W., Operation of a VDR filter plant under variable raw water turbidity (in Polish), Ochrona Środowiska, 1996, 2, 61, 19-21.
• [7] MACKIE R.I., ZHAO Q., A framework for modelling removal in the filtration of polydisperse suspensions, Wat. Res., 1999, 33, 3, 794-806.
• [8] IWASAKI T., Some notes on sand filtration, Jour. AWWA, 1937, 29, 1591-1602.
• [9] DĄBROWSKI W., Consequences of the mass balance simplification in modelling deep filtration, Wat. Res., 1988, 22, 10, 1219-1227.