1. Principper og karakteristika for rørbosættere
Ifølge teorien om lavvandede tanker, under betingelse af et fast effektivt volumen af sedimentationstanken, jo større overfladearealet af tanken er, desto højere sedimentationseffektivitet, uafhængigt af sedimentationstiden. Jo lavere tanken er, jo kortere sedimenteringstiden. I en rørudskiller er sedimentationszonen opdelt i tynde lag af en række parallelle skrå plader eller rør, der inkorporerer princippet om lavvandet tank. Karakteristikaene for rørbosættere med skrå plader eller rør er som følger:
1.Udnyttelse af Laminar Flow-princippet: Vand strømmer mellem pladerne eller inde i rørene, hvor den hydrauliske radius er lille, hvilket resulterer i et lavt Reynolds-tal. Generelt er Reynolds-tallet (Re) omkring 200, hvilket indikerer laminær strømning, hvilket er yderst gunstigt for sedimentation. Froude-tallet for flowet i rørene er ca. 1×10⁻3 til 1×10⁻⁴, hvilket indikerer en stabil flowtilstand.
2.Øget overfladeareal: Sedimentationsarealet øges, hvilket forbedrer effektiviteten af sedimentationstanken. Men på grund af det specifikke arrangement af de skrå plader, vandindløbs-/udløbsforhold og interne strømningsmønstre, kan den faktiske behandlingskapacitet ikke nå det teoretiske multiplum. Forholdet mellem den faktiske sedimentationseffektivitet og den teoretiske sedimenteringseffektivitet er kendt som den effektive koefficient.
3.Forkortet partikelaflejringsafstand: Afsætningsafstanden for partikler reduceres, hvilket forkorter sedimentationstiden betydeligt.
4.Genflokkulering af partikler: Flokkulerende partikler omflokkulerer i de skrå plader eller rør, hvilket fremmer partikelvækst og forbedrer sedimentationseffektiviteten yderligere.
2. Struktur af rørbosættere
Strukturen af skrå rør- eller pladeudskillere svarer til den for konventionelle sedimentationstanke, der omfatter et indløb, sedimentationszone, udløb og slamopsamlingszone. Men i sedimentationszonen er der installeret mange skrå rør eller plader. Fig. 1 viser den typiske struktur af en rørudskiller.
I hældende plade- og rørsænkere kan vandets strømningsretning i forhold til de skrånende plader kategoriseres i tre typer:opadgående strømning, nedadgående flow, ogvandret flow, som vist i figur 2 og 3.
1.Opadgående flow (modstrømsflow): Vandet strømmer opad gennem de skrå plader eller rør, mens sediment sætter sig nedad. Deres strømningsretninger er modsatte, en konfiguration kaldet opadgående strømning eller modstrøm.
2.Nedadgående flow (samtidig flow): Vand strømmer nedad gennem de skrå plader eller rør i samme retning som sedimentet, kaldet nedadgående strømning eller samtidig strømning.
3.Vandret flow (kryds flow): Vandet strømmer vandret gennem pladerne, kendt som horisontalt flow eller krydsflow, der kun gælder for skrå plader.
I øjeblikket bruger de fleste vandbehandlingsanlæg, såsom dem i kraftværker, opadgående strømning og anvender typisk skrå rør som komponenter til rørsætlere.
3. Indløbszone
Vand kommer vandret ind i sedimentationstanken. Indløbszonen har ofte perforerede vægge, slidsede vægge eller nedadgående skrå rørindløb for at sikre ensartet vandfordeling over hele tankens bredde. Designet og kravene svarer til horisontale sedimentationstanke. For at opnå ensartet udstrømning fra de skrå rør i opadgående strømningssystemer er en tilstrækkelig højde af vandfordelingszonen under rørene nødvendig, hvilket sikrer, at indløbshastigheden holdes mellem 0.02 og 0,05 m/ s.
4. Hældningsvinkel på plader og rør
Vinklen mellem de skrå plader og det vandrette plan kaldeshældningsvinkel ( ). En mindre resulterer i en lavere kritisk bundfældningshastighed (u₀), hvilket forbedrer sedimentationseffekten. For at sikre automatisk slamglidning og uhindret slamudledning bør den dog ikke være for lille. For opadgående strømningssystemer er det typisk ikke mindre end 55 grader til 60 grader. I nedadgående strømningssystemer, hvor slamudledning er lettere, er generelt ikke mindre end 30 grader til 40 grader.
5. Form og materiale af plader og rør
For at udnytte det tilgængelige tankvolumen bedst muligt er skrå plader og rør designet i kompakte geometriske former, såsom firkantede, rektangulære, sekskantede og korrugerede former. For at lette installationen er flere eller endda hundredvis af skrå rør grupperet i en enkelt enhed, som installeres i sedimentationszonen. Materialerne, der bruges til skrå plader og rør, skal være lette, holdbare, giftfrie og billige. Fælles materialer omfatter honeycomb papir og tynde plastikark. Honeycomb-rør kan fremstilles af imprægneret papir og hærdes med phenolharpiks, der typisk danner sekskanter med en indre cirkeldiameter på 25 mm. Plastplader, såsom 0,4 mm tyk stiv PVC, er ofte termisk støbt.
6. Længde og afstand mellem plader og rør
Jo længere de skrå plader eller rør er, jo højere sedimentationseffektivitet. Men alt for lange plader eller rør er udfordrende at fremstille og installere, og yderligere længdeforøgelser giver et faldende afkast i effektivitet. Hvis pladerne eller rørene er for korte, øges andelen af indløbsovergangszonen (den turbulente til laminære strømningsovergangszone), hvilket reducerer den effektive sedimentationszone. Overgangszonen i de skrå rør er ca. {{0}} mm. Erfaring tyder på, at opadgående strømningsplader skal være 0.8-1.0 m lange, med minimum 0,5 m, mens nedadgående strømningsplader er omkring 2,5 m lange. Med konstant tværsnitsstrømningshastighed øger mindre afstand mellem pladerne eller rørdiametrene strømningshastigheden og overfladebelastningen, hvilket reducerer tankstørrelsen. For små mellemrum eller rørdiametre kan dog føre til fremstillingsbesvær og blokeringer. Ved vandbehandling har opadgående strømningsaflejringer sædvanligvis en afstand eller rørdiameter på 50-150 mm, mens nedadgående strømningsplader har en afstand på omkring 35 mm.
7. Udløbszone
For at sikre ensartet udstrømning fra de skrå plader eller rør er placeringen af vandopsamlingsanordningerne afgørende. Disse enheder består af vandopsamlingsgrene og hovedkanaler. Indsamlingsgrene kan omfatte perforerede trug, trekantede overløb, tynde overløb og perforerede rør. Højden fra det skrå rørudløb til opsamlingshullet (dvs. højden i klarvandszonen) er relateret til afstanden mellem opsamlingsgrenene og bør opfylde følgende formel:
h Større end eller lig med √3/2L
Hvor:
her højden af den klare vandzone (m),
Ler afstanden mellem samlingsgrene (m).
Typisk er L mellem 1,2 og 1,8 m, så h er mellem 1,0 og 1,5 m.
8. Udfældningshastighed (u₀) af partikler
Vandstrømningshastigheden mellem skrå plader svarer til den vandrette hastighed i vandrette sedimentationstanke, normalt fra 10 til 20 mm/s. Når koagulationsbehandling anvendes, er bundfældningshastigheden (u₀) omkring 0,3 til 0,6 mm/s.