1. Principiile și caracteristicile decanatorilor de tuburi
Conform teoriei rezervorului de mică adâncime, în condițiile unui volum efectiv fix al rezervorului de sedimentare, cu cât suprafața rezervorului este mai mare, cu atât eficiența sedimentării este mai mare, independent de timpul de sedimentare. Cu cât rezervorul este mai puțin adânc, cu atât timpul de sedimentare este mai scurt. Într-un decantor cu tub, zona de sedimentare este împărțită în straturi subțiri printr-o serie de plăci sau tuburi înclinate paralele, întruchipând principiul rezervorului de mică adâncime. Caracteristicile decantoarelor tubulare cu plăci sau tuburi înclinate sunt următoarele:
1.Utilizarea principiului fluxului laminar: Apa curge între plăci sau în interiorul tuburilor, unde raza hidraulică este mică, rezultând un număr Reynolds scăzut. În general, numărul Reynolds (Re) este în jur de 200, indicând fluxul laminar, care este foarte favorabil pentru sedimentare. Numărul Froude al fluxului în interiorul tuburilor este de aproximativ 1 x 10⁻³ până la 1 x 10⁻⁴, indicând o stare de curgere stabilă.
2.Suprafață crescută: Se mărește zona de sedimentare, îmbunătățind eficiența rezervorului de sedimentare. Cu toate acestea, din cauza aranjamentului specific al plăcilor înclinate, a condițiilor de intrare/ieșire a apei și a modelelor de curgere interne, capacitatea reală de tratare nu poate atinge multiplu teoretic. Raportul dintre eficiența reală a sedimentării și eficiența teoretică a sedimentării este cunoscut sub numele de coeficient efectiv.
3.Distanța de sedimentare a particulelor scurtată: Distanța de decantare a particulelor este redusă, scurtând semnificativ timpul de sedimentare.
4.Reflocularea particulelor: Particulele floculante se refloculează în plăcile sau tuburile înclinate, promovând creșterea particulelor și îmbunătățind în continuare eficiența sedimentării.
2. Structura Tube Settlers
Structura decantoarelor cu tuburi sau plăci înclinate este similară cu cea a rezervoarelor de sedimentare convenționale, cuprinzând o intrare, o zonă de sedimentare, o zonă de evacuare și o zonă de colectare a nămolului. Cu toate acestea, în zona de sedimentare sunt instalate multe tuburi sau plăci înclinate. Figura 1 prezintă structura tipică a unui decantor tub.
În decantoarele cu plăci înclinate și tuburi, direcția de curgere a apei în raport cu plăcile înclinate poate fi clasificată în trei tipuri:curgere ascendentă, flux descendent, șiflux orizontal, așa cum se arată în figurile 2 și 3.
1.Debit ascendent (debit în contracurent): Apa curge în sus prin plăcile sau tuburile înclinate în timp ce sedimentele se depun în jos. Direcțiile de curgere ale acestora sunt opuse, o configurație denumită curgere ascendentă sau flux în contracurent.
2.Flux descendent (flux concomitent): Apa curge în jos prin plăcile sau tuburile înclinate în aceeași direcție cu sedimentul, denumit flux descendent sau flux concomitent.
3.Flux orizontal (flux transversal): Apa curge orizontal prin plăci, cunoscut sub numele de curgere orizontală sau curgere transversală, aplicabil numai plăcilor înclinate.
În prezent, cele mai multe stații de tratare a apei, cum ar fi cele din centralele electrice, folosesc debit ascendent și folosesc de obicei tuburi înclinate ca componente pentru decantoare de tuburi.
3. Zona de intrare
Apa intră orizontal în rezervorul de sedimentare. Zona de admisie prezintă adesea pereți perforați, pereți fante sau orificii de admisie a tubului înclinat cu curgere în jos pentru a asigura o distribuție uniformă a apei pe lățimea rezervorului. Designul și cerințele sunt similare cu cele ale rezervoarelor de sedimentare orizontale. Pentru a obține o scurgere uniformă din tuburile înclinate în sistemele cu flux ascendent, este necesară o înălțime suficientă a zonei de distribuție a apei sub tuburi, asigurându-se că viteza de intrare este menținută între 0.02 și 0,05 m/ s.
4. Unghiul de înclinare al plăcilor și tuburilor
Unghiul dintre plăcile înclinate și planul orizontal se numeșteunghi de înclinare ( ). O valoare mai mică are ca rezultat o viteză critică de decantare mai mică (u₀), îmbunătățind efectul de sedimentare. Cu toate acestea, pentru a asigura alunecarea automată a nămolului și descărcarea neobstrucționată a nămolului, nu ar trebui să fie prea mică. Pentru sistemele cu flux ascendent, de obicei nu este mai mică de 55 până la 60 de grade. În sistemele cu flux descendent, unde evacuarea nămolului este mai ușoară, este în general nu mai mică de 30 până la 40 de grade.
5. Forma și materialul plăcilor și tuburilor
Pentru a utiliza cât mai eficient volumul rezervorului disponibil, plăcile și tuburile înclinate sunt proiectate în forme geometrice compacte, cum ar fi forme pătrate, dreptunghiulare, hexagonale și ondulate. Pentru ușurința instalării, mai multe sau chiar sute de tuburi înclinate sunt grupate într-o singură unitate, care este instalată în zona de sedimentare. Materialele folosite pentru plăci și tuburi înclinate trebuie să fie ușoare, durabile, non-toxice și ieftine. Materialele comune includ hârtie de tip fagure și foile subțiri de plastic. Tuburile de tip fagure pot fi realizate din hârtie impregnată și întărite cu rășină fenolică, formând de obicei hexagoane cu un diametru al cercului interior de 25 mm. Foile de plastic, cum ar fi PVC rigid de 0,4 mm grosime, sunt adesea turnate termic.
6. Lungimea și distanța dintre plăci și tuburi
Cu cât plăcile sau tuburile înclinate sunt mai lungi, cu atât eficiența sedimentării este mai mare. Cu toate acestea, plăcile sau tuburile prea lungi sunt dificil de fabricat și instalat, iar lungimea suplimentară crește randamentul scăzând randamentul eficienței. Dacă plăcile sau tuburile sunt prea scurte, proporția zonei de tranziție de intrare (zona de tranziție a fluxului turbulent la laminar) crește, reducând zona de sedimentare efectivă. Zona de tranziție în tuburile înclinate este de aproximativ {{0}} mm. Experiența sugerează că plăcile de curgere în sus ar trebui să aibă o lungime de 0.8-1.0 m, cu minimum 0,5 m, în timp ce plăcile de curgere în jos au o lungime de aproximativ 2,5 m. Cu o viteză constantă a curgerii în secțiune transversală, distanța mai mică între plăci sau diametrele tubului crește viteza de curgere și sarcina de suprafață, reducând astfel dimensiunea rezervorului. Cu toate acestea, distanțe excesiv de mici sau diametre ale tubului pot duce la dificultăți de fabricație și blocaje. În tratarea apei, decantoarele cu debit ascendent au de obicei o distanță sau un diametru al tubului de 50-150 mm, în timp ce plăcile de curgere în jos au o distanță de aproximativ 35 mm.
7. Zona de iesire
Pentru a asigura o scurgere uniformă din plăcile sau tuburile înclinate, aranjarea dispozitivelor de colectare a apei este crucială. Aceste dispozitive constau din ramuri de colectare a apei și canale principale. Ramurile de colectare pot include jgheaburi perforate, baraje triunghiulare, bariere subțiri și țevi perforate. Înălțimea de la ieșirea înclinată a tubului până la orificiul de colectare (adică înălțimea zonei de apă limpede) este legată de distanța dintre ramurile de colectare și ar trebui să îndeplinească următoarea formulă:
h Mai mare sau egal cu √3/2L
Unde:
heste înălțimea zonei de apă limpede (m),
Leste distanța dintre ramurile de colectare (m).
De obicei, L este între 1,2 și 1,8 m, deci h este între 1,0 și 1,5 m.
8. Viteza de sedimentare (u₀) a particulelor
Viteza curgerii apei între plăcile înclinate este similară cu viteza orizontală din rezervoarele de sedimentare orizontale, de obicei variind de la 10 la 20 mm/s. Când se utilizează tratamentul de coagulare, viteza de decantare (u₀) este de aproximativ 0,3 până la 0,6 mm/s.