1. Principes en kenmerken van Tube Settlers
Volgens de ondiepe tanktheorie geldt dat, onder de voorwaarde van een vast effectief volume van de sedimentatietank, hoe groter het oppervlak van de tank is, hoe hoger de sedimentatie-efficiëntie, onafhankelijk van de sedimentatietijd. Hoe ondieper de tank, hoe korter de sedimentatietijd. In een buizenbezinker wordt de sedimentatiezone in dunne lagen verdeeld door een reeks parallelle hellende platen of buizen, wat het ondiepe tankprincipe belichaamt. De kenmerken van buiskolonisten met hellende platen of buizen zijn als volgt:
1.Gebruik van het laminaire stromingsprincipe: Water stroomt tussen de platen of in de buizen, waar de hydraulische straal klein is, wat resulteert in een laag Reynoldsgetal. Over het algemeen ligt het Reynoldsgetal (Re) rond de 200, wat wijst op laminaire stroming, wat zeer gunstig is voor sedimentatie. Het Froudegetal van de stroming in de buizen is ongeveer 1×10⁻³ tot 1×10⁻⁴, wat wijst op een stabiele stroomtoestand.
2.Verhoogde oppervlakte: Het bezinkingsoppervlak wordt vergroot, waardoor de efficiëntie van de bezinkingstank wordt verbeterd. Vanwege de specifieke opstelling van de hellende platen, de omstandigheden van de waterinlaat/-uitlaat en de interne stromingspatronen kan de feitelijke behandelingscapaciteit echter niet het theoretische veelvoud bereiken. De verhouding tussen de werkelijke sedimentatie-efficiëntie en de theoretische sedimentatie-efficiëntie staat bekend als de effectieve coëfficiënt.
3.Verkorte deeltjesbezinkingsafstand: De bezinkingsafstand van deeltjes wordt verkleind, waardoor de sedimentatietijd aanzienlijk wordt verkort.
4.Opnieuw uitvlokken van deeltjes: Uitvlokkende deeltjes vlokken opnieuw uit in de hellende platen of buizen, waardoor de deeltjesgroei wordt bevorderd en de sedimentatie-efficiëntie verder wordt verbeterd.
2. Structuur van Tube Settlers
De structuur van hellende buis- of plaatbezinkers is vergelijkbaar met die van conventionele sedimentatietanks, bestaande uit een inlaat-, sedimentatiezone, uitlaat en slibopvangzone. In de bezinkingszone zijn echter veel schuine buizen of platen geïnstalleerd. Figuur 1 toont de typische structuur van een buizenbezinker.
Bij hellende plaat- en buiskolonisten kan de stroomrichting van het water ten opzichte van de hellende platen in drie typen worden onderverdeeld:opwaartse stroom, neerwaartse stroom, Enhorizontale stroom, zoals weergegeven in figuren 2 en 3.
1.Opwaartse stroom (tegenstroom): Het water stroomt omhoog door de schuine platen of buizen terwijl sediment naar beneden bezinkt. Hun stroomrichtingen zijn tegengesteld, een configuratie die opwaartse stroming of tegenstroom wordt genoemd.
2.Neerwaartse stroom (gelijktijdige stroom): Water stroomt naar beneden door de hellende platen of buizen in dezelfde richting als het sediment, ook wel neerwaartse stroming of gelijktijdige stroming genoemd.
3.Horizontale stroom (dwarsstroom): Het water stroomt horizontaal door de platen, ook wel horizontale stroming of dwarsstroming genoemd, alleen van toepassing op hellende platen.
Momenteel maken de meeste waterzuiveringsinstallaties, zoals die in elektriciteitscentrales, gebruik van opwaartse stroming en maken zij doorgaans gebruik van schuine buizen als componenten voor buisbezinkers.
3. Inlaatzone
Het water komt horizontaal in de bezinktank. De inlaatzone is vaak voorzien van geperforeerde wanden, sleufwanden of schuine buisinlaten met neerwaartse stroming om een uniforme waterverdeling over de breedte van de tank te garanderen. Het ontwerp en de eisen zijn vergelijkbaar met die van horizontale bezinktanks. Om een uniforme uitstroom uit de schuine buizen in systemen met opwaartse stroming te bereiken, is een voldoende hoogte van de waterverdeelzone onder de buizen noodzakelijk, waarbij ervoor wordt gezorgd dat de inlaatsnelheid tussen 0.02 en 0,05 m/2 wordt gehouden. S.
4. Hellingshoek van platen en buizen
De hoek tussen de hellende platen en het horizontale vlak wordt dehellingshoek ( ). Een kleinere resulteert in een lagere kritische bezinkingssnelheid (u₀), waardoor het sedimentatie-effect verbetert. Om automatisch slib te laten glijden en een onbelemmerde slibafvoer te garanderen, mag deze echter niet te klein zijn. Voor systemen met opwaartse stroming is dit doorgaans niet minder dan 55 graden tot 60 graden. In neerwaartse stromingssystemen, waar de afvoer van slib gemakkelijker is, is deze over het algemeen niet minder dan 30 graden tot 40 graden.
5. Vorm en materiaal van platen en buizen
Om het beschikbare tankvolume zo efficiënt mogelijk te benutten, zijn schuine platen en buizen ontworpen in compacte geometrische vormen, zoals vierkante, rechthoekige, zeshoekige en gegolfde vormen. Voor installatiegemak zijn meerdere of zelfs honderden schuine buizen gegroepeerd in één enkele eenheid, die in de sedimentatiezone wordt geïnstalleerd. De materialen die worden gebruikt voor hellende platen en buizen moeten lichtgewicht, duurzaam, niet-giftig en goedkoop zijn. Veel voorkomende materialen zijn onder meer honingraatpapier en dunne plastic vellen. Honingraatbuizen kunnen worden gemaakt van geïmpregneerd papier en uitgehard met fenolhars, waarbij ze doorgaans zeshoeken vormen met een binnencirkeldiameter van 25 mm. Kunststofplaten, zoals 0,4 mm dik hard PVC, worden vaak thermisch gevormd.
6. Lengte en afstand van platen en buizen
Hoe langer de schuine platen of buizen, hoe hoger de sedimentatie-efficiëntie. Te lange platen of buizen zijn echter een uitdaging om te vervaardigen en te installeren, en verdere lengtetoename levert een afnemend rendement op in efficiëntie. Als de platen of buizen te kort zijn, neemt het aandeel van de inlaatovergangszone (de turbulente naar laminaire stromingsovergangszone) toe, waardoor de effectieve sedimentatiezone kleiner wordt. De overgangszone in de schuine buizen bedraagt ongeveer {{0}} mm. De ervaring leert dat platen met opwaartse stroming 0.8-1.0 m lang moeten zijn, met een minimum van 0,5 m, terwijl platen met neerwaartse stroming ongeveer 2,5 m lang zijn. Bij een constante stroomsnelheid in de dwarsdoorsnede verhoogt een kleinere afstand tussen de platen of buisdiameters de stroomsnelheid en de oppervlaktebelasting, waardoor de tankgrootte wordt verkleind. Te kleine afstanden of buisdiameters kunnen echter leiden tot productieproblemen en verstoppingen. Bij waterbehandeling hebben opwaartse stromingsbezinkers gewoonlijk een afstand of buisdiameter van 50-150 mm, terwijl neerwaartse stromingsplaten een afstand van ongeveer 35 mm hebben.
7. Uitlaatzone
Om een uniforme uitstroom uit de schuine platen of buizen te garanderen, is de opstelling van de wateropvanginrichtingen cruciaal. Deze apparaten bestaan uit wateropvangtakken en hoofdkanalen. Verzameltakken kunnen geperforeerde troggen, driehoekige stuwen, dunne stuwen en geperforeerde buizen omvatten. De hoogte van de schuine buisuitlaat tot het verzamelgat (dwz de hoogte van de helderwaterzone) is gerelateerd aan de afstand tussen de verzameltakken en moet aan de volgende formule voldoen:
h Groter dan of gelijk aan √3/2L
Waar:
his de hoogte van de helderwaterzone (m),
Lis de afstand tussen verzameltakken (m).
Typisch ligt L tussen 1,2 en 1,8 m, dus h ligt tussen 1.0 en 1,5 m.
8. Bezinkingssnelheid (u₀) van deeltjes
De waterstroomsnelheid tussen hellende platen is vergelijkbaar met de horizontale snelheid in horizontale sedimentatietanks, meestal variërend van 10 tot 20 mm/s. Bij toepassing van een coagulatiebehandeling bedraagt de bezinkingssnelheid (u₀) circa 0,3 tot 0,6 mm/s.