1. Tüp Yerleştiricilerin Prensipleri ve Özellikleri
Sığ tank teorisine göre, sedimantasyon tankının sabit etkili hacmi koşulu altında, tankın yüzey alanı ne kadar büyükse, sedimantasyon süresinden bağımsız olarak sedimantasyon verimliliği de o kadar yüksek olur. Tank ne kadar sığ olursa sedimantasyon süresi o kadar kısa olur. Bir tüp yerleşimcide sedimantasyon bölgesi, sığ tank ilkesini temsil eden bir dizi paralel eğimli plaka veya tüple ince katmanlara bölünür. Eğik plakalı veya tüplü tüp yerleşimcilerin özellikleri aşağıdaki gibidir:
1.Laminer Akış Prensibinin Kullanımı: Su, hidrolik yarıçapın küçük olduğu plakaların arasından veya tüplerin içinden akar, bu da düşük Reynolds sayısına neden olur. Genel olarak Reynolds sayısı (Re) 200 civarındadır, bu da sedimantasyon için oldukça uygun olan laminer akışı gösterir. Tüpler içindeki akışın Froude sayısı yaklaşık 1×10⁻³ ila 1×10⁻⁴ arasındadır, bu da kararlı bir akış durumunu gösterir.
2.Artırılmış Yüzey Alanı: Sedimantasyon alanı arttırılarak sedimantasyon tankının verimliliği artırılır. Ancak eğimli plakaların özel düzenlemesi, su giriş/çıkış koşulları ve iç akış düzenleri nedeniyle gerçek arıtma kapasitesi teorik katlara ulaşamaz. Gerçek sedimantasyon verimliliğinin teorik sedimantasyon verimliliğine oranı etkin katsayı olarak bilinir.
3.Kısaltılmış Parçacık Yerleşme Mesafesi: Partiküllerin çökelme mesafesi azaltılarak sedimantasyon süresi önemli ölçüde kısaltılır.
4.Parçacıkların Yeniden Topaklanması: Topaklayıcı parçacıklar eğimli plakalar veya tüpler içinde yeniden topaklaşarak parçacık büyümesini teşvik eder ve sedimantasyon verimliliğini daha da artırır.
2. Tüp Yerleşimcilerin Yapısı
Eğimli tüp veya plaka çökelticilerin yapısı, bir giriş, çökeltme bölgesi, çıkış ve çamur toplama bölgesinden oluşan geleneksel çökeltme tanklarına benzer. Ancak sedimantasyon bölgesinde birçok eğimli tüp veya plaka yerleştirilmiştir. Şekil 1, bir tüp yerleşimcinin tipik yapısını göstermektedir.
Eğimli plaka ve tüp yerleşimcilerde, suyun eğimli plakalara göre akış yönü üç tipe ayrılabilir:yukarı doğru akış, aşağı doğru akış, Veyatay akışŞekil 2 ve 3'te gösterildiği gibi.
1.Yukarı Akış (Karşı Akıntı Akışı): Tortu aşağıya doğru yerleşirken su eğimli plakalardan veya tüplerden yukarı doğru akar. Akış yönleri zıttır; bu konfigürasyona yukarı akış veya karşı akım akışı adı verilir.
2.Aşağıya Doğru Akış (Eşzamanlı Akış): Aşağıya doğru akış veya eş zamanlı akış olarak adlandırılan su, çökelti ile aynı yönde eğimli plakalar veya tüpler boyunca aşağı doğru akar.
3.Yatay Akış (Çapraz Akış): Su, yatay akış veya çapraz akış olarak bilinen, yalnızca eğimli plakalara uygulanabilen, plakalardan yatay olarak akar.
Şu anda, elektrik santrallerindekiler gibi çoğu su arıtma tesisi, yukarı doğru akışı kullanıyor ve tipik olarak tüp yerleşimcilerin bileşenleri olarak eğimli tüpler kullanıyor.
3. Giriş Bölgesi
Su çökeltme tankına yatay olarak girer. Giriş bölgesinde genellikle tankın genişliği boyunca eşit su dağılımı sağlamak için delikli duvarlar, yarıklı duvarlar veya aşağı doğru akışlı eğimli boru girişleri bulunur. Tasarım ve gereksinimler yatay çökeltme tanklarına benzer. Yukarı doğru akışlı sistemlerde eğimli borulardan düzgün bir çıkış elde etmek için, giriş hızının 0.02 ile 0,05 m/ arasında tutulmasını sağlayacak şekilde boruların altındaki su dağıtım bölgesinin yeterli yüksekliği gereklidir. S.
4. Plaka ve Tüplerin Eğim Açısı
Eğik levhalar ile yatay düzlem arasındaki açıya denir.eğim açısı ( ). Daha küçük olması, daha düşük bir kritik çökelme hızına (u₀) neden olur ve sedimantasyon etkisini artırır. Ancak otomatik çamur kaymasını ve engelsiz çamur tahliyesini sağlamak için çok küçük olmamalıdır. Yukarıya doğru akış sistemleri için, genellikle 55 ila 60 dereceden az değildir. Çamur deşarjının daha kolay olduğu aşağı akışlı sistemlerde genellikle 30 dereceden 40 dereceye kadar az değildir.
5. Plaka ve Tüplerin Şekli ve Malzemesi
Mevcut tank hacminin en verimli şekilde kullanılması için eğimli plakalar ve tüpler kare, dikdörtgen, altıgen ve oluklu formlar gibi kompakt geometrik şekillerde tasarlanmıştır. Kurulum kolaylığı için birden fazla, hatta yüzlerce eğimli tüp, sedimantasyon bölgesine kurulan tek bir ünitede gruplandırılmıştır. Eğimli plaka ve tüpler için kullanılan malzemeler hafif, dayanıklı, toksik olmayan ve ucuz olmalıdır. Yaygın malzemeler arasında petek desenli kağıt ve ince plastik tabakalar bulunur. Petek tüpleri emprenye edilmiş kağıttan yapılabilir ve fenolik reçine ile kürlenebilir, tipik olarak 25 mm'lik bir iç daire çapına sahip altıgenler oluşturur. 0,4 mm kalınlığındaki sert PVC gibi plastik levhalar genellikle termal olarak kalıplanır.
6. Plaka ve Tüplerin Uzunluğu ve Aralığı
Eğimli plakalar veya tüpler ne kadar uzun olursa sedimantasyon verimliliği de o kadar yüksek olur. Bununla birlikte, aşırı uzun plakaların veya tüplerin üretimi ve montajı zordur ve daha fazla uzunluk artışı, verimde azalan getiri sağlar. Plakalar veya tüpler çok kısaysa, giriş geçiş bölgesinin (türbülanslı akıştan laminer akış geçiş bölgesine) oranı artar ve etkili sedimantasyon bölgesi azalır. Eğimli tüplerdeki geçiş bölgesi yaklaşık {{0}} mm'dir. Deneyimler, yukarı doğru akış plakalarının 0.8-1.0 m uzunluğunda, minimum 0,5 m olması gerektiğini, aşağı doğru akış plakalarının ise yaklaşık 2,5 m uzunluğunda olması gerektiğini göstermektedir. Sabit kesitsel akış hızıyla, plakalar veya tüp çapları arasındaki daha küçük aralık, akış hızını ve yüzey yükünü artırır, böylece tank boyutunu azaltır. Ancak aşırı küçük aralıklar veya boru çapları üretim zorluklarına ve tıkanmalara yol açabilir. Su arıtımında yukarıya doğru akışlı yerleşimciler genellikle 50-150 mm'lik bir aralığa veya boru çapına sahipken, aşağı doğru akışlı plakalar yaklaşık 35 mm'lik bir aralığa sahiptir.
7. Çıkış Bölgesi
Eğimli plakalardan veya tüplerden düzgün bir çıkış sağlamak için su toplama cihazlarının düzeni çok önemlidir. Bu cihazlar su toplama kolları ve ana kanallardan oluşmaktadır. Toplama dalları delikli oluklar, üçgen savaklar, ince savaklar ve delikli borular içerebilir. Eğimli boru çıkışından toplama deliğine kadar olan yükseklik (yani temiz su bölgesinin yüksekliği), toplama dalları arasındaki mesafeyle ilişkilidir ve aşağıdaki formülü karşılamalıdır:
h √3/2L'den büyük veya eşit
Nerede:
htemiz su bölgesinin yüksekliği (m),
Ltoplama dalları arasındaki boşluktur (m).
Tipik olarak L 1,2 ile 1,8 m arasındadır, dolayısıyla h 1,0 ile 1,5 m arasındadır.
8. Parçacıkların Yerleşme Hızı (u₀)
Eğimli plakalar arasındaki su akış hızı, yatay çökeltme tanklarındaki yatay hıza benzer, genellikle 10 ile 20 mm/s arasında değişir. Pıhtılaşma işlemi kullanıldığında çökelme hızı (u₀) 0,3 ila 0,6 mm/s civarındadır.