1. Principi i karakteristike cevnih taložnika
Prema teoriji plitkog rezervoara, pod uslovom fiksne efektivne zapremine taložnika, što je veća površina rezervoara, veća je efikasnost sedimentacije, nezavisno od vremena taloženja. Što je rezervoar plići, to je kraće vreme taloženja. Kod taložnika u cijevima, zona sedimentacije je podijeljena na tanke slojeve nizom paralelno nagnutih ploča ili cijevi, koje oličavaju princip plitkog rezervoara. Karakteristike cijevnih taložnika sa kosim pločama ili cijevima su sljedeće:
1.Korištenje principa laminarnog toka: Voda teče između ploča ili unutar cijevi, gdje je hidraulički radijus mali, što rezultira niskim Reynoldsovim brojem. Generalno, Reynoldsov broj (Re) je oko 200, što ukazuje na laminarni tok, koji je veoma povoljan za sedimentaciju. Froudeov broj protoka unutar cijevi je približno 1×10⁻³ do 1×10⁻⁴, što ukazuje na stabilno stanje protoka.
2.Povećana površina: Površina sedimentacije se povećava, poboljšavajući efikasnost taložnika. Međutim, zbog specifičnog rasporeda kosih ploča, uslova na ulazu/izlazu vode i unutrašnjeg protoka, stvarni kapacitet tretmana ne može dostići teoretski višekratnik. Odnos stvarne efikasnosti sedimentacije i teorijske efikasnosti sedimentacije poznat je kao efektivni koeficijent.
3.Skraćena udaljenost taloženja čestica: Smanjuje se udaljenost taloženja čestica, što značajno skraćuje vrijeme taloženja.
4.Reflokulacija čestica: Flokulantne čestice se ponovno flokuliraju unutar nagnutih ploča ili cijevi, promovišući rast čestica i dalje poboljšavajući efikasnost sedimentacije.
2. Struktura cevnih taložnika
Struktura kosih cijevnih ili pločastih taložnika slična je onoj kod konvencionalnih taložnika, uključujući ulaz, zonu sedimentacije, izlaz i zonu sakupljanja mulja. Međutim, u zoni sedimentacije postavljeno je mnogo kosih cijevi ili ploča. Slika 1 prikazuje tipičnu strukturu cijevnog taložnika.
U kosim pločama i cijevima za taloženje, smjer protoka vode u odnosu na nagnute ploče može se kategorizirati u tri tipa:uzlazni tok, silaznog toka, ihorizontalni tok, kao što je prikazano na slikama 2 i 3.
1.Uzlazni tok (protivstrujni tok): Voda teče prema gore kroz nagnute ploče ili cijevi dok se sediment taloži prema dolje. Njihovi smjerovi toka su suprotni, konfiguracija koja se naziva uzlazni tok ili protustrujni tok.
2.Silazni tok (istovremeni tok): Voda teče naniže kroz nagnute ploče ili cijevi u istom smjeru kao i sediment, što se naziva silaznim ili istovremenim tokom.
3.Horizontalni tok (poprečni tok): Voda teče horizontalno kroz ploče, poznat kao horizontalni tok ili poprečni tok, primjenjiv samo na nagnute ploče.
Trenutno, većina postrojenja za prečišćavanje vode, poput onih u elektranama, koriste uzlazni tok i obično koriste nagnute cijevi kao komponente za cijevne taložnike.
3. Ulazna zona
Voda ulazi u taložnik horizontalno. Uvodna zona često ima perforirane zidove, zidove sa prorezima ili cijevne ulaze sa nagnutim protokom prema dolje kako bi se osigurala ujednačena distribucija vode po širini rezervoara. Dizajn i zahtjevi su slični onima kod horizontalnih taložnika. Da bi se postigao ujednačen odliv iz kosih cijevi u sistemima uzlaznog toka, neophodna je dovoljna visina zone distribucije vode ispod cijevi, osiguravajući da se ulazna brzina održava između 0.02 i 0,05 m/ s.
4. Ugao nagiba ploča i cijevi
Ugao između nagnutih ploča i horizontalne ravnine naziva seugao nagiba ( ). Manje rezultira nižom kritičnom brzinom taloženja (u₀), poboljšavajući efekat sedimentacije. Međutim, kako bi se osiguralo automatsko klizanje mulja i nesmetano pražnjenje mulja, ne bi trebalo biti premalo. Za sisteme uzlaznog toka, obično nije manji od 55 do 60 stepeni. U sistemima sa silaznim tokom, gde je ispuštanje mulja lakše, obično nije manji od 30 do 40 stepeni.
5. Oblik i materijal ploča i cijevi
Da bi se najefikasnije iskoristila raspoloživa zapremina rezervoara, kosine ploče i cevi su dizajnirane u kompaktnim geometrijskim oblicima, kao što su kvadratni, pravougaoni, heksagonalni i valoviti oblici. Radi lakše montaže, više ili čak stotine kosih cijevi grupisane su u jednu cjelinu, koja se postavlja u zoni taloženja. Materijali koji se koriste za nagnute ploče i cijevi trebaju biti lagani, izdržljivi, netoksični i jeftini. Uobičajeni materijali uključuju papir u obliku saća i tanke plastične listove. Cijevi sa saćem mogu se napraviti od impregniranog papira i očvrsnuti fenolnom smolom, tipično formirajući šesterokute s unutrašnjim prečnikom kruga od 25 mm. Plastični limovi, kao što je čvrsti PVC debljine 0.4 mm, često se termički lijevaju.
6. Dužina i razmak ploča i cijevi
Što su duže nagnute ploče ili cijevi, to je veća efikasnost sedimentacije. Međutim, preduge ploče ili cijevi su izazovne za proizvodnju i instalaciju, a daljnja dužina povećava prinos i smanjuje povrat u efikasnosti. Ako su ploče ili cijevi prekratke, proporcija ulazne prijelazne zone (prijelazna zona turbulentnog u laminarni tok) se povećava, smanjujući efektivnu zonu sedimentacije. Prijelazna zona u kosim cijevima je oko {{0}} mm. Iskustvo sugerira da bi ploče za protok prema gore trebale biti duge 0.8-1.0 m, sa minimalno 0,5 m, dok su ploče koje se spuštaju prema dolje dugačke oko 2,5 m. Uz konstantnu brzinu protoka poprečnog presjeka, manji razmak između ploča ili promjera cijevi povećava brzinu protoka i površinsko opterećenje, čime se smanjuje veličina spremnika. Međutim, pretjerano mali razmak ili prečnici cijevi mogu dovesti do poteškoća u proizvodnji i začepljenja. U tretmanu vode, taložnici uzlaznog toka obično imaju razmak ili prečnik cijevi od 50-150 mm, dok ploče za protok prema dolje imaju razmak od oko 35 mm.
7. Izlazna zona
Kako bi se osigurao ravnomjeran otjecanje iz kosih ploča ili cijevi, presudno je postavljanje uređaja za prikupljanje vode. Ovi uređaji se sastoje od grana za prikupljanje vode i glavnih kanala. Sabirne grane mogu uključivati perforirana korita, trokutaste brane, tanke brane i perforirane cijevi. Visina od kosog izlaza cijevi do rupe za sakupljanje (tj. visina zone čiste vode) povezana je s razmakom između grana za sakupljanje i treba da ispunjava sljedeću formulu:
h Veće ili jednako √3/2L
gdje:
hje visina zone bistre vode (m),
Lje razmak između grana sakupljanja (m).
Obično je L između 1,2 i 1,8 m, tako da je h između 1.0 i 1,5 m.
8. Brzina taloženja (u₀) čestica
Brzina protoka vode između kosih ploča slična je horizontalnoj brzini u horizontalnim taložnicima, obično se kreće od 10 do 20 mm/s. Kada se koristi tretman koagulacije, brzina taloženja (u₀) je oko 0,3 do 0,6 mm/s.