1. Nguyên tắc và đặc điểm của thiết bị định vị ống
Theo lý thuyết bể nông, trong điều kiện thể tích hiệu dụng của bể lắng cố định, diện tích bề mặt của bể càng lớn thì hiệu quả lắng càng cao, không phụ thuộc vào thời gian lắng. Bể càng nông thì thời gian lắng càng ngắn. Trong thiết bị lắng dạng ống, vùng lắng được chia thành các lớp mỏng bằng một loạt các tấm hoặc ống nghiêng song song, thể hiện nguyên lý bể cạn. Đặc điểm của thiết bị lắng ống có tấm hoặc ống nghiêng như sau:
1.Sử dụng nguyên lý dòng chảy tầng: Nước chảy giữa các tấm hoặc trong các ống, nơi có bán kính thủy lực nhỏ, dẫn đến số Reynolds thấp. Nói chung, số Reynolds (Re) là khoảng 200, biểu thị dòng chảy tầng, rất thuận lợi cho quá trình lắng đọng. Số Froude của dòng chảy trong các ống xấp xỉ 1×10⁻³ đến 1×10⁻⁴, biểu thị trạng thái dòng chảy ổn định.
2.Diện tích bề mặt tăng: Diện tích lắng được tăng lên, nâng cao hiệu quả của bể lắng. Tuy nhiên, do sự sắp xếp cụ thể của các tấm nghiêng, điều kiện nước vào/ra và mô hình dòng chảy bên trong nên công suất xử lý thực tế không thể đạt bội số lý thuyết. Tỷ số giữa hiệu suất lắng thực tế và hiệu suất lắng lý thuyết được gọi là hệ số hiệu quả.
3.Khoảng cách lắng hạt được rút ngắn: Khoảng cách lắng của các hạt được giảm đi, rút ngắn đáng kể thời gian lắng.
4.Tái kết tụ các hạt: Các hạt keo tụ tái kết tụ trong các tấm hoặc ống nghiêng, thúc đẩy sự phát triển của hạt và cải thiện hơn nữa hiệu quả lắng.
2. Cấu trúc của thiết bị định vị ống
Cấu trúc của bể lắng dạng ống nghiêng hoặc dạng tấm tương tự như bể lắng thông thường, bao gồm đầu vào, vùng lắng, đầu ra và vùng thu bùn. Tuy nhiên, trong vùng lắng đọng nhiều ống hoặc tấm nghiêng được lắp đặt. Hình 1 cho thấy cấu trúc điển hình của thiết bị lắng ống.
Trong các thiết bị lắng dạng tấm và ống nghiêng, hướng dòng chảy của nước so với các tấm nghiêng có thể được phân thành ba loại:dòng chảy đi lên, dòng chảy đi xuống, Vàdòng chảy ngang, như thể hiện trong Hình 2 và 3.
1.Dòng chảy hướng lên (Dòng chảy ngược dòng): Nước chảy lên trên qua các tấm hoặc ống nghiêng trong khi trầm tích lắng xuống dưới. Hướng dòng chảy của chúng ngược nhau, một cấu hình được gọi là dòng chảy hướng lên hoặc dòng chảy ngược.
2.Dòng chảy đi xuống (Dòng chảy đồng thời): Nước chảy xuống qua các tấm hoặc ống nghiêng cùng hướng với trầm tích, gọi là dòng chảy đi xuống hoặc dòng chảy đồng thời.
3.Dòng chảy ngang (Dòng chảy chéo): Nước chảy ngang qua các tấm, gọi là dòng chảy ngang hay dòng chảy ngang, chỉ áp dụng cho các tấm nghiêng.
Hiện nay, hầu hết các nhà máy xử lý nước, chẳng hạn như các nhà máy điện, sử dụng dòng chảy hướng lên và thường sử dụng các ống nghiêng làm bộ phận lắng ống.
3. Khu cửa vào
Nước đi vào bể lắng theo chiều ngang. Vùng đầu vào thường có tường đục lỗ, thành có rãnh hoặc ống dẫn nước nghiêng hướng xuống để đảm bảo phân phối nước đồng đều trên toàn bộ chiều rộng của bể. Thiết kế và yêu cầu tương tự như bể lắng ngang. Để đạt được dòng chảy đồng đều từ các ống nghiêng trong hệ thống dòng chảy hướng lên, cần có chiều cao vừa đủ của vùng phân phối nước bên dưới các ống, đảm bảo tốc độ đầu vào được giữ trong khoảng 0.02 đến 0,05 m/ S.
4. Góc nghiêng của tấm và ống
Góc giữa bản nghiêng và mặt phẳng ngang gọi là gócgóc nghiêng ( ). Giá trị nhỏ hơn dẫn đến tốc độ lắng tới hạn (u₀) thấp hơn, cải thiện hiệu ứng lắng. Tuy nhiên, để đảm bảo bùn tự động trượt và xả bùn không bị cản trở, không nên quá nhỏ. Đối với hệ thống dòng chảy hướng lên, thường không nhỏ hơn 55 độ đến 60 độ. Trong các hệ thống dòng chảy đi xuống, nơi xả bùn dễ dàng hơn, thường không dưới 30 độ đến 40 độ.
5. Hình dạng và chất liệu của tấm và ống
Để tận dụng hiệu quả nhất thể tích bể sẵn có, các tấm và ống nghiêng được thiết kế theo hình dạng hình học nhỏ gọn như hình vuông, hình chữ nhật, hình lục giác và dạng sóng. Để dễ dàng lắp đặt, nhiều hoặc thậm chí hàng trăm ống nghiêng được nhóm lại thành một khối duy nhất, được lắp đặt trong vùng lắng. Vật liệu dùng cho tấm và ống nghiêng phải nhẹ, bền, không độc hại và rẻ tiền. Vật liệu phổ biến bao gồm giấy tổ ong và tấm nhựa mỏng. Ống tổ ong có thể được làm từ giấy tẩm và được xử lý bằng nhựa phenolic, thường tạo thành các hình lục giác có đường kính vòng tròn bên trong là 25 mm. Các tấm nhựa, chẳng hạn như PVC cứng dày 0,4 mm, thường được đúc bằng nhiệt.
6. Chiều dài và khoảng cách của tấm và ống
Các tấm hoặc ống nghiêng càng dài thì hiệu quả lắng càng cao. Tuy nhiên, các tấm hoặc ống quá dài đang gặp khó khăn trong việc sản xuất và lắp đặt, đồng thời chiều dài tăng thêm sẽ làm tăng hiệu suất làm giảm hiệu suất. Nếu các tấm hoặc ống quá ngắn, tỷ lệ vùng chuyển tiếp đầu vào (vùng chuyển tiếp dòng chảy hỗn loạn sang dòng chảy tầng) sẽ tăng lên, làm giảm vùng lắng đọng hiệu quả. Vùng chuyển tiếp trong các ống nghiêng khoảng {{0}} mm. Kinh nghiệm cho thấy rằng các tấm dẫn dòng hướng lên phải dài 0.8-1.0 m, tối thiểu là 0,5 m, trong khi các tấm dẫn dòng hướng xuống dài khoảng 2,5 m. Với tốc độ dòng chảy cắt ngang không đổi, khoảng cách nhỏ hơn giữa các tấm hoặc đường kính ống làm tăng tốc độ dòng chảy và tải trọng bề mặt, do đó làm giảm kích thước bể. Tuy nhiên, khoảng cách hoặc đường kính ống quá nhỏ có thể dẫn đến khó khăn trong sản xuất và tắc nghẽn. Trong xử lý nước, các thiết bị lắng dòng chảy hướng lên thường có khoảng cách hoặc đường kính ống là 50-150 mm, trong khi các tấm dòng chảy hướng xuống có khoảng cách khoảng 35 mm.
7. Khu vực đầu ra
Để đảm bảo dòng nước chảy ra đồng đều từ các tấm hoặc ống nghiêng, việc bố trí các thiết bị thu nước là rất quan trọng. Các thiết bị này bao gồm các nhánh thu nước và các kênh chính. Các nhánh thu gom có thể bao gồm máng đục lỗ, đập hình tam giác, đập mỏng và ống đục lỗ. Chiều cao từ đầu ống nghiêng đến lỗ thu (tức là chiều cao vùng nước trong) liên quan đến khoảng cách giữa các nhánh thu và phải đáp ứng công thức sau:
h Lớn hơn hoặc bằng √3/2L
Ở đâu:
hlà chiều cao của vùng nước trong (m),
Llà khoảng cách giữa các nhánh thu (m).
Thông thường, L nằm trong khoảng từ 1,2 đến 1,8 m nên h nằm trong khoảng từ 1.0 đến 1,5 m.
8. Vận tốc lắng (u₀) của hạt
Vận tốc dòng nước giữa các tấm nghiêng tương tự như vận tốc ngang trong bể lắng nằm ngang, thường dao động từ 10 đến 20 mm/s. Khi sử dụng phương pháp xử lý đông máu, tốc độ lắng (u₀) là khoảng 0,3 đến 0,6 mm/s.