1. A csőtelepítők alapelvei és jellemzői
A sekély tartály elmélete szerint az ülepítő tartály rögzített effektív térfogata mellett minél nagyobb a tartály felülete, annál nagyobb az ülepítési hatásfok, függetlenül az ülepítési időtől. Minél sekélyebb a tartály, annál rövidebb az ülepedési idő. A csőülepítőben az ülepítő zóna vékony rétegekre van osztva párhuzamos ferde lemezekkel vagy csövekkel, megtestesítve a sekély tartály elvét. A ferde lemezes vagy csöves csőülepítők jellemzői a következők:
1.A lamináris áramlási elv alkalmazása: A víz a lemezek között vagy a csöveken belül áramlik, ahol kicsi a hidraulikus sugár, ami alacsony Reynolds-számot eredményez. Általában a Reynolds-szám (Re) 200 körül van, ami lamináris áramlást jelez, ami rendkívül kedvező az ülepedéshez. A csöveken belüli áramlás Froude-száma körülbelül 1 × 10-3 és 1 × 10-4 között van, ami stabil áramlási állapotot jelez.
2.Megnövelt felület: Az ülepítési terület megnövekedett, javítva az ülepítő tartály hatékonyságát. A ferde lemezek sajátos elrendezése, a víz bemeneti/kimeneti körülményei és a belső áramlási minták miatt azonban a tényleges kezelési kapacitás nem érheti el az elméleti többszörösét. A tényleges ülepítési hatásfok és az elméleti ülepedési hatékonyság arányát effektív együtthatónak nevezzük.
3.Lerövidített részecske ülepedési távolság: Csökken a részecskék ülepedési távolsága, jelentősen lerövidítve az ülepedési időt.
4.A részecskék újraflokkulációja: A pelyhes részecskék újra flokkulálódnak a ferde lemezeken vagy csöveken belül, elősegítve a részecskék növekedését és tovább javítva az ülepedési hatékonyságot.
2. Csőtelepesek felépítése
A ferde cső- vagy lemezes ülepítők felépítése hasonló a hagyományos ülepítő tartályokéhoz, amelyek tartalmaznak egy bemenetet, ülepítő zónát, kimenetet és iszapgyűjtő zónát. Az ülepítési zónában azonban sok ferde cső vagy lemez van felszerelve. Az 1. ábra a csőülepítő tipikus felépítését mutatja.
A ferde lemezes és csőülepítőknél a víz áramlási iránya a ferde lemezekhez viszonyítva három típusba sorolható:felfelé áramlás, lefelé áramlás, ésvízszintes áramlás, ahogy a 2. és 3. ábrán látható.
1.Felfelé irányuló áramlás (ellenáramú áramlás): A víz felfelé áramlik a ferde lemezeken vagy csöveken keresztül, miközben az üledék leülepszik. Áramlási irányuk ellentétes, ezt a konfigurációt felfelé irányuló áramlásnak vagy ellenáramnak nevezik.
2.Lefelé irányuló áramlás (egyidejű áramlás): A víz lefelé áramlik a ferde lemezeken vagy csöveken keresztül, az üledék irányával megegyező irányban, ezt lefelé vagy egyidejű áramlásnak nevezik.
3.Vízszintes áramlás (keresztáramlás): A víz vízszintesen áramlik át a lemezeken, amelyet vízszintes vagy keresztirányú áramlásnak neveznek, és csak a ferde lemezekre vonatkozik.
Jelenleg a legtöbb víztisztító telep, például az erőművekben lévő, felfelé irányuló áramlást használ, és jellemzően ferde csöveket alkalmaz a csőülepítők alkatrészeként.
3. Bemeneti zóna
A víz vízszintesen lép be az ülepítő tartályba. A bemeneti zónában gyakran perforált falak, résfalak vagy lefelé áramlású ferde csőbemenetek találhatók, hogy biztosítsák a víz egyenletes eloszlását a tartály szélességében. Felépítése és követelményei hasonlóak a vízszintes ülepítő tartályokéhoz. A felfelé irányuló áramlású rendszerekben a ferde csövekből való egyenletes kiáramlás eléréséhez a csövek alatti vízelosztó zóna megfelelő magasságára van szükség, biztosítva, hogy a bemeneti sebesség 0.02 és 0,05 m/ között maradjon. s.
4. Lemezek és csövek dőlésszöge
A ferde lemezek és a vízszintes sík közötti szöget adőlésszög ( ). A kisebb kisebb kritikus ülepedési sebességet (u₀) eredményez, javítva az ülepedési hatást. Az automatikus iszapcsúsztatás és az akadálytalan iszapkibocsátás biztosítása érdekében azonban nem szabad túl kicsinek lennie. Felfelé irányuló áramlási rendszerek esetén általában nem kevesebb, mint 55 és 60 fok között. Lefelé irányuló áramlású rendszerekben, ahol az iszapkibocsátás könnyebb, általában nem kisebb, mint 30-40 fok.
5. Lemezek és csövek alakja és anyaga
A rendelkezésre álló tartálytérfogat leghatékonyabb kihasználása érdekében a ferde lemezeket és csöveket kompakt geometriai formákban tervezték, például négyzet, téglalap, hatszögletű és hullámos formában. A beszerelés megkönnyítése érdekében több vagy akár több száz ferde csövet egyetlen egységbe csoportosítanak, amelyet az ülepítő zónába szerelnek be. A ferde lemezekhez és csövekhez használt anyagoknak könnyűnek, tartósnak, nem mérgezőnek és olcsónak kell lenniük. A gyakori anyagok közé tartozik a méhsejt alakú papír és a vékony műanyag lapok. A méhsejtcsövek impregnált papírból készülhetnek és fenolgyantával térhálósíthatók, jellemzően 25 mm belső körátmérőjű hatszögeket alkotva. A műanyag lemezeket, például a 0,4 mm vastag merev PVC-t gyakran termikusan öntik.
6. Lemezek és csövek hossza és távolsága
Minél hosszabbak a ferde lemezek vagy csövek, annál nagyobb az ülepítés hatékonysága. A túl hosszú lemezek vagy csövek gyártása és beszerelése azonban kihívást jelent, és a további hosszúság növeli a hozamot, ami csökkenti a hatékonyság megtérülését. Ha a lemezek vagy csövek túl rövidek, megnő a bemeneti átmeneti zóna (a turbulens-lamináris áramlási zóna) aránya, csökkentve a hatékony ülepítési zónát. A ferde csövekben az átmeneti zóna körülbelül {{0}} mm. A tapasztalatok azt mutatják, hogy a felfelé áramló lemezek 0.8-1.0 m hosszúak legyenek, legalább 0,5 m-rel, míg a lefelé áramlású lemezek körülbelül 2,5 m hosszúak legyenek. Állandó keresztmetszeti áramlási sebesség mellett a lemezek vagy csőátmérők közötti kisebb távolság növeli az áramlási sebességet és a felületi terhelést, ezáltal csökkenti a tartály méretét. A túl kicsi távolság vagy csőátmérő azonban gyártási nehézségekhez és eltömődésekhez vezethet. A vízkezelés során a felfelé áramlású ülepítők osztástávolsága vagy csőátmérője általában 50-150 mm, míg a lefelé áramló tányérok távolsága körülbelül 35 mm.
7. Outlet Zóna
A ferde lemezek vagy csövek egyenletes kiáramlása érdekében a vízgyűjtő eszközök elrendezése döntő fontosságú. Ezek az eszközök vízgyűjtő ágakból és főcsatornákból állnak. A gyűjtőágak lehetnek perforált vályúk, háromszög alakú gátak, vékony gátak és perforált csövek. A ferde csőkimenettől a gyűjtőnyílásig terjedő magasság (azaz a tiszta víz zóna magassága) a gyűjtőágak közötti távolságra vonatkozik, és meg kell felelnie a következő képletnek:
h Nagyobb vagy egyenlő, mint √3/2L
Ahol:
ha tiszta víz zóna magassága (m),
La gyűjtőágak közötti távolság (m).
Általában L 1,2 és 1,8 m között van, tehát h 1.0 és 1,5 m között van.
8. A részecskék ülepedési sebessége (u₀).
A ferde lemezek közötti vízáramlási sebesség hasonló a vízszintes ülepítő tartályok vízszintes sebességéhez, általában 10 és 20 mm/s között mozog. Koagulációs kezelés esetén az ülepedési sebesség (u₀) körülbelül 0,3-0,6 mm/s.