1. Prinsipper og kjennetegn ved rørsettlere
I henhold til teorien om grunne tanker, under betingelse av et fast effektivt volum av sedimentasjonstanken, jo større overflateareal av tanken, jo høyere sedimentasjonseffektivitet, uavhengig av sedimenteringstiden. Jo grunnere tanken er, desto kortere er sedimenteringstiden. I en rørsettler er sedimentasjonssonen delt inn i tynne lag av en serie parallelle skrånende plater eller rør, som legemliggjør grunntankprinsippet. Egenskapene til rørsettlere med skrå plater eller rør er som følger:
1.Utnyttelse av Laminar Flow-prinsippet: Vann strømmer mellom platene eller inne i rørene, hvor den hydrauliske radiusen er liten, noe som resulterer i et lavt Reynolds-tall. Vanligvis er Reynolds-tallet (Re) rundt 200, noe som indikerer laminær strømning, som er svært gunstig for sedimentering. Froude-tallet for strømmen i rørene er omtrent 1×10⁻3 til 1×10⁻⁴, noe som indikerer en stabil strømningstilstand.
2.Økt overflateareal: Sedimentasjonsområdet økes, noe som forbedrer effektiviteten til sedimentasjonstanken. På grunn av det spesifikke arrangementet av de skrånende platene, vanninnløps-/utløpsforholdene og interne strømningsmønstre, kan ikke den faktiske behandlingskapasiteten nå det teoretiske multiplumet. Forholdet mellom den faktiske sedimenteringseffektiviteten og den teoretiske sedimenteringseffektiviteten er kjent som den effektive koeffisienten.
3.Forkortet partikkelsetningsavstand: Sedimenteringsavstanden til partikler reduseres, noe som forkorter sedimentasjonstiden betydelig.
4.Re-flokkulering av partikler: Flokkulente partikler re-flokkulerer i de skrånende platene eller rørene, noe som fremmer partikkelvekst og forbedrer sedimentasjonseffektiviteten ytterligere.
2. Struktur av rørbosettere
Strukturen til skrånende rør- eller platesettlere er lik strukturen til konvensjonelle sedimentasjonstanker, som omfatter et innløp, sedimentasjonssone, utløp og slamoppsamlingssone. I sedimentasjonssonen er det imidlertid installert mange skrå rør eller plater. Figur 1 viser den typiske strukturen til en rørsettler.
I skrå plate- og rørsettlere kan strømningsretningen til vannet i forhold til de skrånende platene kategoriseres i tre typer:strømning oppover, nedadgående strømning, oghorisontal flyt, som vist i figur 2 og 3.
1.Oppoverstrøm (motstrømsstrøm): Vannet strømmer oppover gjennom de skrånende platene eller rørene mens sediment legger seg nedover. Strømningsretningene deres er motsatte, en konfigurasjon referert til som strømning oppover eller motstrøm.
2.Nedadgående strømning (samtidig strømning): Vann strømmer nedover gjennom de skrånende platene eller rørene i samme retning som sedimentet, referert til som nedadgående strømning eller samtidig strømning.
3.Horisontal flyt (kryssflyt): Vannet strømmer horisontalt gjennom platene, kjent som horisontal strømning eller tverrstrømning, gjelder kun for skråstilte plater.
For tiden bruker de fleste vannbehandlingsanlegg, som de i kraftstasjoner, oppadgående strømning og bruker vanligvis skrånende rør som komponenter for rørsettlere.
3. Innløpssone
Vann kommer horisontalt inn i sedimentasjonstanken. Innløpssonen har ofte perforerte vegger, slissede vegger eller nedadgående skrånende rørinntak for å sikre jevn vannfordeling over hele tankens bredde. Designet og kravene tilsvarer de for horisontale sedimentasjonstanker. For å oppnå jevn utstrømning fra de skråstilte rørene i oppadgående strømningssystemer, er det nødvendig med tilstrekkelig høyde på vannfordelingssonen under rørene, for å sikre at innløpshastigheten holdes mellom 0.02 og 0,05 m/ s.
4. Hellingsvinkel på plater og rør
Vinkelen mellom de skrånende platene og horisontalplanet kalleshelningsvinkel ( ). En mindre resulterer i en lavere kritisk sedimentasjonshastighet (u₀), og forbedrer sedimentasjonseffekten. Men for å sikre automatisk slamglidning og uhindret slamutslipp, bør ikke være for liten. For oppadgående strømningssystemer er vanligvis ikke mindre enn 55 grader til 60 grader. I nedadgående strømningssystemer, hvor slamutslipp er lettere, er vanligvis ikke mindre enn 30 grader til 40 grader.
5. Form og materiale på plater og rør
For å utnytte det tilgjengelige tankvolumet best mulig, er skrå plater og rør utformet i kompakte geometriske former, som kvadratiske, rektangulære, sekskantede og korrugerte former. For enkel installasjon er flere eller til og med hundrevis av skrå rør gruppert i en enkelt enhet, som er installert i sedimentasjonssonen. Materialene som brukes til skrå plater og rør bør være lette, holdbare, giftfrie og rimelige. Vanlige materialer inkluderer honningkakepapir og tynne plastark. Honeycomb-rør kan lages av impregnert papir og herdes med fenolharpiks, og danner typisk sekskanter med en indre sirkeldiameter på 25 mm. Plastplater, for eksempel 0,4 mm tykk stiv PVC, er ofte termisk støpt.
6. Lengde og avstand mellom plater og rør
Jo lengre de skrånende platene eller rørene er, jo høyere sedimentasjonseffektivitet. Imidlertid er altfor lange plater eller rør utfordrende å produsere og installere, og ytterligere lengdeøkninger gir redusert avkastning i effektivitet. Hvis platene eller rørene er for korte, øker andelen av overgangssonen for innløpet (overgangssonen for turbulent til laminær strømning), noe som reduserer den effektive sedimentasjonssonen. Overgangssonen i de skråstilte rørene er omtrent {{0}} mm. Erfaring tilsier at oppadgående strømningsplater bør være 0.8-1.0 m lange, med minimum 0,5 m, mens nedadgående strømningsplater er rundt 2,5 m lange. Med konstant tverrsnittsstrømningshastighet øker mindre avstand mellom platene eller rørdiametrene strømningshastigheten og overflatebelastningen, og reduserer dermed tankstørrelsen. Imidlertid kan for små avstander eller rørdiametre føre til produksjonsvansker og blokkeringer. Ved vannbehandling har oppadgående settlere vanligvis en avstand eller rørdiameter på 50-150 mm, mens nedadgående strømningsplater har en avstand på rundt 35 mm.
7. Uttakssone
For å sikre jevn utstrømning fra de skrånende platene eller rørene, er arrangementet av vannoppsamlingsanordningene avgjørende. Disse enhetene består av vannoppsamlingsgrener og hovedkanaler. Samlingsgrener kan omfatte perforerte kummer, trekantede overløp, tynne overløp og perforerte rør. Høyden fra det skråstilte rørutløpet til oppsamlingshullet (dvs. høyden i klarvannssonen) er relatert til avstanden mellom oppsamlingsgrenene og skal oppfylle følgende formel:
h Større enn eller lik √3/2L
Hvor:
her høyden på klarvannssonen (m),
Ler avstanden mellom samlingsgrener (m).
Vanligvis er L mellom 1,2 og 1,8 m, så h er mellom 1,0 og 1,5 m.
8. Sedimenteringshastighet (u₀) av partikler
Vannstrømningshastigheten mellom skrånende plater er lik den horisontale hastigheten i horisontale sedimentasjonstanker, vanligvis fra 10 til 20 mm/s. Når koagulasjonsbehandling brukes, er sedimenteringshastigheten (u₀) rundt 0,3 til 0,6 mm/s.