1. Putkiasukkaiden periaatteet ja ominaisuudet
Matalan säiliön teorian mukaan sedimentaatiosäiliön kiinteän tehollisen tilavuuden olosuhteissa mitä suurempi säiliön pinta-ala on, sitä suurempi on sedimentaatiotehokkuus sedimentaatioajasta riippumatta. Mitä matalampi säiliö, sitä lyhyempi sedimentaatioaika. Putken selkeyttimessä sedimentaatiovyöhyke on jaettu ohuiksi kerroksiksi sarjalla yhdensuuntaisia kaltevia levyjä tai putkia, jotka ilmentävät matalasäiliöperiaatetta. Kaltevilla levyillä tai putkilla varustettujen putkien selkeyttimien ominaisuudet ovat seuraavat:
1.Laminaarivirtausperiaatteen käyttö: Vesi virtaa levyjen välissä tai putkien sisällä, missä hydraulinen säde on pieni, mikä johtaa alhaiseen Reynolds-lukuun. Yleensä Reynoldsin luku (Re) on noin 200, mikä osoittaa laminaarista virtausta, joka on erittäin suotuisa sedimentaatiolle. Putkien sisällä olevan virtauksen Frouden luku on noin 1 × 10-3 - 1 × 10-4, mikä osoittaa vakaan virtaustilan.
2.Lisääntynyt pinta-ala: Sedimentaatioalue kasvaa, mikä parantaa sedimentaatiosäiliön tehokkuutta. Kallistettujen levyjen erityisjärjestelyn, veden sisääntulon/poiston olosuhteiden ja sisäisten virtauskuvioiden vuoksi todellinen käsittelykapasiteetti ei kuitenkaan voi saavuttaa teoreettista kerrointa. Todellisen sedimentaatiotehokkuuden suhde teoreettiseen sedimentaatiotehokkuuteen tunnetaan tehokertoimena.
3.Lyhennetty hiukkasten asettumisetäisyys: Hiukkasten laskeutumisetäisyys pienenee, mikä lyhentää merkittävästi sedimentaatioaikaa.
4.Hiukkasten uudelleen flokkulaatio: Flokkuloituvat hiukkaset flokkuloituvat uudelleen kaltevien levyjen tai putkien sisällä, mikä edistää hiukkasten kasvua ja parantaa edelleen sedimentaatiotehokkuutta.
2. Putkiasukkaiden rakenne
Kaltevien putki- tai levysetittimien rakenne on samanlainen kuin tavanomaisten sedimentointisäiliöiden rakenne, joka sisältää sisääntulon, sedimentointivyöhykkeen, poistoaukon ja lietteenkeräysvyöhykkeen. Sedimentaatiovyöhykkeelle asennetaan kuitenkin monia kaltevia putkia tai levyjä. Kuvassa 1 on esitetty tyypillinen putkenlaskutuslaitteen rakenne.
Kaltevissa levy- ja putkilaskeuttimissa veden virtaussuunta suhteessa vinoihin levyihin voidaan luokitella kolmeen tyyppiin:ylöspäin suuntautuva virtaus, virtaus alaspäin, javaakasuora virtaus, kuten kuvissa 2 ja 3 näkyy.
1.Virtaus ylöspäin (vastavirtavirta): Vesi virtaa ylöspäin kaltevien levyjen tai putkien läpi, kun taas sedimentti laskeutuu alaspäin. Niiden virtaussuunnat ovat vastakkaiset, konfiguraatiota kutsutaan ylöspäin virtaukseksi tai vastavirtavirtaukseksi.
2.Virtaus alaspäin (samaaikainen virtaus): Vesi virtaa alaspäin vinojen levyjen tai putkien läpi samaan suuntaan kuin sedimentti, jota kutsutaan alaspäin tai samanaikaiseksi virtaukseksi.
3.Vaakavirtaus (ristivirtaus): Vesi virtaa vaakasuunnassa levyjen läpi, joka tunnetaan vaakavirtauksena tai poikkivirtauksena, ja se koskee vain kaltevia levyjä.
Tällä hetkellä useimmat vedenkäsittelylaitokset, kuten voimalaitosten, käyttävät ylöspäin suuntautuvaa virtausta ja käyttävät tyypillisesti kaltevia putkia komponentteina putkien selkeyttimiin.
3. Imuvyöhyke
Vesi tulee sedimentointisäiliöön vaakatasossa. Sisääntulovyöhykkeessä on usein rei'itetyt seinät, uritetut seinät tai alaspäin suuntautuvat kalteva putken sisääntuloaukot tasaisen veden jakautumisen varmistamiseksi säiliön leveydellä. Rakenne ja vaatimukset ovat samanlaiset kuin vaakasuorat sedimentointisäiliöt. Tasaisen ulosvirtauksen saavuttamiseksi kaltevista putkista ylöspäin suuntautuvissa virtausjärjestelmissä tarvitaan riittävä vedenjakovyöhykkeen korkeus putkien alla varmistaen, että tulonopeus pysyy välillä 0.02 - 0,05 m/ s.
4. Levyjen ja putkien kaltevuuskulma
Kaltevien levyjen ja vaakatason välistä kulmaa kutsutaankaltevuuskulma ( ). Pienempi johtaa pienempään kriittiseen laskeutumisnopeuteen (u₀), mikä parantaa sedimentaatiovaikutusta. Automaattisen lietteen liukumisen ja esteettömän lietteenpoiston varmistamiseksi se ei kuitenkaan saa olla liian pieni. Ylöspäin suuntautuvassa virtausjärjestelmässä on tyypillisesti vähintään 55 - 60 astetta. Alavirtausjärjestelmissä, joissa lietteen poisto on helpompaa, on yleensä vähintään 30 - 40 astetta.
5. Levyjen ja putkien muoto ja materiaali
Jotta käytettävissä oleva säiliötilavuus voitaisiin hyödyntää mahdollisimman tehokkaasti, vinot levyt ja putket on suunniteltu kompakteihin geometrisiin muotoihin, kuten neliön, suorakaiteen, kuusikulmaisen ja aallotetun muotoon. Asennuksen helpottamiseksi useita tai jopa satoja kaltevia putkia on ryhmitelty yhdeksi yksiköksi, joka asennetaan sedimentaatiovyöhykkeelle. Kalteviin levyihin ja putkiin käytettyjen materiaalien tulee olla kevyitä, kestäviä, myrkyttömiä ja edullisia. Yleisiä materiaaleja ovat kennopaperi ja ohuet muovilevyt. Hunajakennoputket voidaan valmistaa kyllästetystä paperista ja kovettaa fenolihartsilla muodostaen tyypillisesti kuusikulmioita, joiden sisäympyrän halkaisija on 25 mm. Muovilevyt, kuten 0,4 mm paksu jäykkä PVC, ovat usein lämpömuovattuja.
6. Levyjen ja putkien pituus ja etäisyys
Mitä pidemmät vinot levyt tai putket ovat, sitä suurempi on sedimentaatiotehokkuus. Liian pitkät levyt tai putket ovat kuitenkin haastavia valmistaa ja asentaa, ja pituuden lisääminen lisää tuottoa vähentäen tehokkuuden tuottoa. Jos levyt tai putket ovat liian lyhyitä, tulon siirtymävyöhykkeen (pyörteisen ja laminaarisen virtauksen siirtymävyöhykkeen) osuus kasvaa vähentäen tehokasta sedimentaatiovyöhykettä. Siirtymävyöhyke vinoissa putkissa on noin {{0}} mm. Kokemus viittaa siihen, että ylöspäin suuntautuvien virtauslevyjen tulisi olla 0.8-1.0 m pitkiä, vähintään 0,5 m, kun taas alaspäin virtauslevyjen pituus on noin 2,5 m. Vakiopoikkileikkauksen virtausnopeudella pienempi väli levyjen tai putkien halkaisijoiden välillä lisää virtausnopeutta ja pintakuormitusta, mikä pienentää säiliön kokoa. Liian pienet etäisyydet tai putken halkaisijat voivat kuitenkin johtaa valmistusvaikeuksiin ja tukkeutumiseen. Vedenkäsittelyssä ylöspäin suuntautuvien laskeutuslevyjen etäisyys tai putken halkaisija on yleensä 50-150 mm, kun taas alaspäin virtauslevyjen etäisyys on noin 35 mm.
7. Ulostulo Vyöhyke
Vedenkeräyslaitteiden järjestely on ratkaisevan tärkeää tasaisen ulosvirtauksen varmistamiseksi kaltevista levyistä tai putkista. Nämä laitteet koostuvat vedenkeräyshaaroista ja pääkanavista. Keräyshaaroihin voi kuulua rei'itettyjä kouruja, kolmiopatoja, ohuita patoja ja rei'itettyjä putkia. Korkeus kaltevasta putken ulostuloaukosta keräysreikään (eli kirkkaan veden vyöhykkeen korkeus) on suhteessa keräyshaarojen väliseen etäisyyteen, ja sen tulee täyttää seuraava kaava:
h Suurempi tai yhtä suuri kuin √3/2L
Jossa:
hon kirkkaan veden vyöhykkeen korkeus (m),
Lon keräyshaarojen välinen etäisyys (m).
Tyypillisesti L on välillä 1,2 - 1,8 m, joten h on välillä 1.0 - 1,5 m.
8. Hiukkasten laskeutumisnopeus (u₀).
Veden virtausnopeus vinojen levyjen välillä on samanlainen kuin vaakasuora nopeus vaakasuorissa sedimentaatiosäiliöissä, yleensä välillä 10 - 20 mm/s. Koagulaatiokäsittelyä käytettäessä laskeutumisnopeus (u₀) on noin 0,3 - 0,6 mm/s.