1. Prinzipien und Eigenschaften von Tube Settlern
Gemäß der Theorie des flachen Tanks ist unter der Bedingung eines festen effektiven Volumens des Sedimentationstanks die Sedimentationseffizienz umso höher, je größer die Oberfläche des Tanks ist, unabhängig von der Sedimentationszeit. Je flacher das Becken ist, desto kürzer ist die Sedimentationszeit. Bei einem Röhrenabscheider wird die Sedimentationszone durch eine Reihe paralleler geneigter Platten oder Rohre in dünne Schichten unterteilt, was das Flachbeckenprinzip verkörpert. Die Eigenschaften von Röhrenabscheidern mit geneigten Platten oder Rohren sind wie folgt:
1.Nutzung des Laminar-Flow-Prinzips: Wasser fließt zwischen den Platten oder innerhalb der Rohre, wo der hydraulische Radius klein ist, was zu einer niedrigen Reynolds-Zahl führt. Im Allgemeinen liegt die Reynolds-Zahl (Re) bei etwa 200, was auf eine laminare Strömung hinweist, die für die Sedimentation äußerst günstig ist. Die Froude-Zahl der Strömung innerhalb der Rohre beträgt etwa 1×10⁻³ bis 1×10⁻⁴, was auf einen stabilen Strömungszustand hinweist.
2.Erhöhte Oberfläche: Die Absetzfläche wird vergrößert, wodurch die Effizienz des Absetzbeckens verbessert wird. Aufgrund der spezifischen Anordnung der geneigten Platten, der Wassereinlass-/-auslassbedingungen und der internen Strömungsmuster kann die tatsächliche Aufbereitungskapazität jedoch nicht das theoretische Vielfache erreichen. Das Verhältnis der tatsächlichen Sedimentationseffizienz zur theoretischen Sedimentationseffizienz wird als effektiver Koeffizient bezeichnet.
3.Verkürzter Absetzweg der Partikel: Die Absetzstrecke der Partikel wird verkürzt, wodurch sich die Sedimentationszeit deutlich verkürzt.
4.Wiederausflockung von Partikeln: Flockende Partikel flocken innerhalb der geneigten Platten oder Rohre erneut aus, wodurch das Partikelwachstum gefördert und die Sedimentationseffizienz weiter verbessert wird.
2. Struktur von Tube Settlern
Der Aufbau von Schrägrohr- oder Plattenabsetzern ähnelt dem herkömmlicher Sedimentationsbecken und besteht aus Einlauf, Sedimentationszone, Auslauf und Schlammsammelzone. Allerdings sind in der Sedimentationszone viele geneigte Rohre oder Platten eingebaut. Abbildung 1 zeigt den typischen Aufbau eines Rohrabscheiders.
Bei Absetzern mit geneigten Platten und Rohren kann die Fließrichtung des Wassers relativ zu den geneigten Platten in drei Typen eingeteilt werden:Aufwärtsströmung, Abwärtsströmung, Undhorizontaler Fluss, wie in den Abbildungen 2 und 3 dargestellt.
1.Aufwärtsströmung (Gegenströmung): Das Wasser fließt durch die geneigten Platten oder Rohre nach oben, während sich Sedimente nach unten absetzen. Ihre Strömungsrichtungen sind entgegengesetzt, eine Konfiguration, die als Aufwärtsströmung oder Gegenstromströmung bezeichnet wird.
2.Abwärtsfluss (Gleichzeitiger Fluss): Wasser fließt durch die geneigten Platten oder Rohre in der gleichen Richtung wie das Sediment nach unten, was als Abwärtsströmung oder Gleichstrom bezeichnet wird.
3.Horizontaler Fluss (Querfluss): Das Wasser fließt horizontal durch die Platten, bekannt als Horizontalströmung oder Querströmung, anwendbar nur auf geneigte Platten.
Derzeit nutzen die meisten Wasseraufbereitungsanlagen, beispielsweise in Kraftwerken, eine Aufwärtsströmung und verwenden typischerweise geneigte Rohre als Komponenten für Rohrabscheider.
3. Einlasszone
Das Wasser gelangt horizontal in das Absetzbecken. Die Einlasszone verfügt häufig über perforierte Wände, geschlitzte Wände oder nach unten geneigte Rohreinlässe, um eine gleichmäßige Wasserverteilung über die gesamte Breite des Tanks zu gewährleisten. Der Aufbau und die Anforderungen ähneln denen horizontaler Absetzbecken. Um in Aufwärtsströmungssystemen einen gleichmäßigen Abfluss aus den geneigten Rohren zu erreichen, ist eine ausreichende Höhe der Wasserverteilungszone unterhalb der Rohre erforderlich, um sicherzustellen, dass die Einlassgeschwindigkeit zwischen 0.02 und 0,05 m/ gehalten wird. S.
4. Neigungswinkel von Platten und Rohren
Der Winkel zwischen den geneigten Platten und der horizontalen Ebene wird als bezeichnetNeigungswinkel ( ). Ein kleinerer Wert führt zu einer niedrigeren kritischen Absetzgeschwindigkeit (u₀), wodurch der Sedimentationseffekt verbessert wird. Um ein automatisches Gleiten des Schlamms und einen ungehinderten Schlammabfluss zu gewährleisten, sollte er jedoch nicht zu klein sein. Bei Aufwärtsströmungssystemen beträgt der Winkel normalerweise nicht weniger als 55 bis 60 Grad. In Abwärtsströmungssystemen, in denen der Schlammaustrag einfacher ist, beträgt die Temperatur im Allgemeinen nicht weniger als 30 bis 40 Grad.
5. Form und Material von Platten und Rohren
Um das verfügbare Tankvolumen möglichst effizient zu nutzen, werden geneigte Platten und Rohre in kompakten geometrischen Formen wie quadratischen, rechteckigen, sechseckigen und gewellten Formen entworfen. Zur Vereinfachung der Installation werden mehrere oder sogar Hunderte geneigte Rohre zu einer einzigen Einheit zusammengefasst, die in der Sedimentationszone installiert wird. Die für geneigte Platten und Rohre verwendeten Materialien sollten leicht, langlebig, ungiftig und kostengünstig sein. Zu den gängigen Materialien gehören Wabenpapier und dünne Plastikfolien. Wabenrohre können aus imprägniertem Papier hergestellt und mit Phenolharz ausgehärtet werden und bilden typischerweise Sechsecke mit einem Innenkreisdurchmesser von 25 mm. Kunststoffplatten wie 0,4 mm dickes Hart-PVC werden häufig thermisch geformt.
6. Länge und Abstand von Platten und Rohren
Je länger die geneigten Platten oder Rohre sind, desto höher ist die Sedimentationseffizienz. Überlange Platten oder Rohre sind jedoch schwierig herzustellen und zu installieren, und weitere Längenerhöhungen führen zu geringeren Effizienzgewinnen. Wenn die Platten oder Rohre zu kurz sind, erhöht sich der Anteil der Einlassübergangszone (der Übergangszone von turbulenter zu laminarer Strömung), wodurch die effektive Sedimentationszone verringert wird. Die Übergangszone in den geneigten Rohren beträgt etwa {{0}} mm. Die Erfahrung zeigt, dass Aufwärtsströmungsplatten 0,8-1,0 m lang sein sollten, mit einer Mindestlänge von 0,5 m, während Abwärtsströmungsplatten etwa 2,5 m lang sein sollten. Bei konstanter Strömungsquerschnittsgeschwindigkeit erhöhen kleinere Abstände zwischen den Platten oder Rohrdurchmessern die Strömungsgeschwindigkeit und Oberflächenbelastung und verringern so die Tankgröße. Zu kleine Abstände oder Rohrdurchmesser können jedoch zu Fertigungsschwierigkeiten und Verstopfungen führen. Bei der Wasseraufbereitung haben Aufwärtsströmungsabscheider normalerweise einen Abstand oder Rohrdurchmesser von 50-150 mm, während Abwärtsströmungsplatten einen Abstand von etwa 35 mm haben.
7. Outlet-Zone
Um einen gleichmäßigen Abfluss aus den geneigten Platten oder Rohren zu gewährleisten, ist die Anordnung der Wasserauffangvorrichtungen entscheidend. Diese Geräte bestehen aus Wassersammelzweigen und Hauptkanälen. Sammelzweige können perforierte Tröge, Dreieckswehre, dünne Wehre und perforierte Rohre umfassen. Die Höhe vom geneigten Rohrauslass bis zum Sammelloch (d. h. die Höhe der Klarwasserzone) hängt vom Abstand zwischen den Sammelzweigen ab und sollte der folgenden Formel entsprechen:
h Größer oder gleich √3/2L
Wo:
hist die Höhe der Klarwasserzone (m),
List der Abstand zwischen den Sammelzweigen (m).
Typischerweise liegt L zwischen 1,2 und 1,8 m, also liegt h zwischen 1,0 und 1,5 m.
8. Absetzgeschwindigkeit (u₀) von Partikeln
Die Wasserströmungsgeschwindigkeit zwischen geneigten Platten ähnelt der horizontalen Geschwindigkeit in horizontalen Absetzbecken und liegt normalerweise zwischen 10 und 20 mm/s. Bei der Koagulationsbehandlung beträgt die Absetzgeschwindigkeit (u₀) etwa 0,3 bis 0,6 mm/s.