اصول و ویژگی های ته نشینان لوله

1. اصول و ویژگی های لوله نشین

با توجه به تئوری مخزن کم عمق، در شرایط حجم موثر مخزن رسوب، هرچه سطح مخزن بزرگتر باشد، مستقل از زمان ته نشینی، بازده ته نشینی بالاتر خواهد بود. هر چه مخزن کم عمق تر باشد زمان ته نشینی کوتاه تر است. در یک ته نشین کننده لوله، منطقه رسوب به لایه های نازک توسط یک سری صفحات یا لوله های شیبدار موازی تقسیم می شود که اصل مخزن کم عمق را در بر می گیرد. ویژگی های ته نشین کننده های لوله با صفحات یا لوله های شیب دار به شرح زیر است:

1.استفاده از اصل جریان آرام: آب بین صفحات یا درون لوله ها جریان دارد، جایی که شعاع هیدرولیک کم است و در نتیجه عدد رینولدز پایین است. به طور کلی، عدد رینولدز (Re) حدود 200 است که نشان دهنده جریان آرام است که برای رسوب گذاری بسیار مطلوب است. عدد فرود جریان درون لوله ها تقریباً 1×10-3 تا 1×10-4 است که نشان دهنده وضعیت جریان پایدار است.

2.افزایش سطح: مساحت ته نشینی افزایش یافته و کارایی مخزن ته نشینی را بهبود می بخشد. با این حال، به دلیل آرایش خاص صفحات شیبدار، شرایط ورودی/خروجی آب، و الگوهای جریان داخلی، ظرفیت تصفیه واقعی نمی تواند به مضرب نظری برسد. نسبت راندمان واقعی ته نشینی به بازده ته نشینی نظری به عنوان ضریب موثر شناخته می شود.

3.فاصله ته نشینی ذرات کوتاه شده: فاصله ته نشینی ذرات کاهش یافته و زمان ته نشینی را به میزان قابل توجهی کوتاه می کند.

4.لخته سازی مجدد ذرات: ذرات فلوکولنت در داخل صفحات یا لوله های شیبدار دوباره لخته می شوند و باعث رشد ذرات و بهبود بیشتر بازده ته نشینی می شوند.

2. ساختار ته نشینان لوله

ساختار ته نشین کننده های لوله یا صفحه شیبدار شبیه مخازن ته نشینی معمولی است که شامل ورودی، منطقه ته نشینی، خروجی و منطقه جمع آوری لجن می باشد. با این حال، در منطقه ته نشینی، لوله ها یا صفحات شیبدار زیادی نصب می شود. شکل 1 ساختار معمولی یک ته نشین کننده لوله را نشان می دهد.

در ته نشین کننده های صفحه و لوله شیبدار، جهت جریان آب نسبت به صفحات شیبدار را می توان به سه نوع طبقه بندی کرد:جریان رو به بالا, جریان رو به پایین، وجریان افقیهمانطور که در شکل های 2 و 3 نشان داده شده است.

1.جریان رو به بالا (جریان مخالف): آب از طریق صفحات یا لوله های شیبدار به سمت بالا جریان می یابد در حالی که رسوب به سمت پایین ته نشین می شود. جهت جریان آنها مخالف است، پیکربندی که به آن جریان رو به بالا یا جریان مخالف گفته می شود.

2.جریان رو به پایین (جریان همزمان): آب از طریق صفحات یا لوله های شیبدار در همان جهت رسوب به سمت پایین جریان می یابد که به آن جریان رو به پایین یا جریان همزمان می گویند.

3.جریان افقی (جریان متقاطع): آب به صورت افقی از میان صفحات جریان می یابد که به جریان افقی یا جریان متقاطع معروف است و فقط برای صفحات شیبدار قابل استفاده است.

در حال حاضر، اکثر تصفیه خانه‌های آب، مانند آن‌هایی که در نیروگاه‌ها هستند، از جریان رو به بالا استفاده می‌کنند و معمولاً از لوله‌های شیبدار به عنوان اجزای سازنده لوله استفاده می‌کنند.

3. منطقه ورودی

آب به صورت افقی وارد مخزن ته نشینی می شود. ناحیه ورودی اغلب دارای دیواره‌های سوراخ‌دار، دیواره‌های شکاف‌دار یا ورودی‌های لوله‌ای با شیب رو به پایین برای اطمینان از توزیع یکنواخت آب در عرض مخزن است. طراحی و الزامات مشابه مخازن ته نشینی افقی است. برای دستیابی به خروجی یکنواخت از لوله‌های شیبدار در سیستم‌های جریان رو به بالا، ارتفاع کافی از ناحیه توزیع آب در زیر لوله‌ها لازم است، با اطمینان از حفظ سرعت ورودی بین 0.02 تا 0.05 متر/ س

4. زاویه شیب صفحات و لوله ها

زاویه بین صفحات شیبدار و صفحه افقی را می گویندزاویه شیب ( ). کوچکتر منجر به سرعت ته نشینی بحرانی کمتر (u₀) می شود که اثر ته نشینی را بهبود می بخشد. با این حال، برای اطمینان از لغزش خودکار لجن و تخلیه لجن بدون مانع، نباید خیلی کوچک باشد. برای سیستم های جریان رو به بالا، معمولاً کمتر از 55 درجه تا 60 درجه نیست. در سیستم‌های جریان رو به پایین که تخلیه لجن آسان‌تر است، معمولاً کمتر از 30 درجه تا 40 درجه نیست.

5. شکل و جنس صفحات و لوله ها

برای استفاده بهینه از حجم مخزن موجود، صفحات و لوله های شیبدار در اشکال هندسی فشرده مانند مربع، مستطیل، شش ضلعی و راه راه طراحی شده اند. برای سهولت در نصب، چندین یا حتی صدها لوله شیبدار در یک واحد واحد قرار می گیرند که در منطقه ته نشینی نصب می شود. مواد مورد استفاده برای صفحات و لوله های شیبدار باید سبک، بادوام، غیر سمی و ارزان باشند. مواد رایج شامل کاغذ لانه زنبوری و ورق های پلاستیکی نازک است. لوله‌های لانه زنبوری را می‌توان از کاغذ آغشته ساخته و با رزین فنولیک پخت، معمولاً شش ضلعی با قطر دایره داخلی 25 میلی‌متر را تشکیل می‌دهد. ورق های پلاستیکی، مانند PVC سفت و سخت با ضخامت 0.4 میلی متر، اغلب به صورت حرارتی قالب گیری می شوند.

6. طول و فاصله صفحات و لوله ها

هر چه صفحات یا لوله های شیب دار طولانی تر باشند، بازده ته نشینی بالاتر است. با این حال، تولید و نصب صفحات یا لوله های بیش از حد طولانی چالش برانگیز است و طول بیشتر باعث افزایش بازده و کاهش بازدهی می شود. اگر صفحات یا لوله‌ها خیلی کوتاه باشند، نسبت ناحیه انتقال ورودی (منطقه انتقال جریان آشفته به جریان آرام) افزایش می‌یابد و منطقه رسوب موثر را کاهش می‌دهد. ناحیه انتقال در لوله های شیبدار حدود {0}} میلی متر است. تجربه نشان می دهد که صفحات جریان رو به بالا باید 0 باشند.8-1.0 متر طول، با حداقل 0.5 متر، در حالی که صفحات جریان رو به پایین حدود 2.5 متر طول دارند. با سرعت جریان مقطعی ثابت، فاصله کمتر بین صفحات یا قطر لوله، سرعت جریان و بار سطحی را افزایش می‌دهد و در نتیجه اندازه مخزن را کاهش می‌دهد. با این حال، فاصله بیش از حد کوچک یا قطر لوله می تواند منجر به مشکلات و انسداد در تولید شود. در تصفیه آب، ته نشین کننده های جریان رو به بالا معمولاً دارای فاصله یا قطر لوله 50-150 میلی متر هستند، در حالی که صفحات جریان رو به پایین دارای فاصله حدود 35 میلی متر هستند.

7. Outlet Zone

برای اطمینان از خروج یکنواخت از صفحات یا لوله های شیبدار، چیدمان دستگاه های جمع آوری آب بسیار مهم است. این دستگاه ها از شاخه های جمع آوری آب و کانال های اصلی تشکیل شده اند. شاخه های مجموعه می توانند شامل فرورفتگی های سوراخ دار، سرریزهای مثلثی، سرریزهای نازک و لوله های سوراخ دار باشند. ارتفاع از خروجی لوله شیبدار تا سوراخ جمع آوری (یعنی ارتفاع منطقه آب شفاف) مربوط به فاصله بین شاخه های جمع آوری است و باید فرمول زیر را داشته باشد:

h بزرگتر یا مساوی √3/2L

کجا:

hارتفاع منطقه آب شفاف (m) است،

Lفاصله بین شاخه های مجموعه (m) است.

به طور معمول، L بین 1.2 و 1.8 متر است، بنابراین h بین 1.{5}} و 1.5 متر است.

8. سرعت ته نشینی (u₀) ذرات

سرعت جریان آب بین صفحات شیبدار مشابه سرعت افقی در مخازن ته نشینی افقی است که معمولاً از 10 تا 20 میلی متر بر ثانیه متغیر است. هنگامی که از درمان انعقادی استفاده می شود، سرعت ته نشینی (u₀) حدود 0.3 تا 0.6 میلی متر بر ثانیه است.