Decantatore a tubi per una migliore sedimentazione e chiarificazione dell'acqua: come i moduli inclinati a 60 gradi aumentano l'area di sedimentazione effettiva

Una vasca di sedimentazione convenzionale è dimensionata in base a un presupposto: ogni particella deve cadere per l'intera profondità del bacino prima che l'acqua lasci. Aumentando la portata o limitando il terreno disponibile, tale ipotesi crolla - il tempo di ritenzione si riduce, compaiono corto-circuiti e i solidi sospesi fuoriescono con l'effluente. Un sedimentatore a tubo inclinato rimuove il presupposto al posto del serbatoio, dividendo una zona di decantazione profonda in decine diCanali inclinati di 60 gradiquindi una particella percorre solo pochi centimetri per raggiungere una superficie di sedimentazione.

Perché i serbatoi di sedimentazione convenzionali esauriscono la capacità

Una separazione efficiente dei solidi-liquidi è un passaggio fondamentale nella maggior parte dei sistemi di trattamento dell'acqua e delle acque reflue ed è anche il passaggio che molto spesso diventa il collo di bottiglia. Un serbatoio di sedimentazione convenzionale è progettato per raggiungere una prestazione di sedimentazione target con un flusso di progetto specifico e quel punto di progetto è governato dal tasso di carico superficiale - il tasso di trabocco che il serbatoio può trasportare è uguale al flusso diviso per l'area di sedimentazione disponibile.

La conseguenza è scomoda. Per catturare le particelle più fini e a sedimentazione più lenta-, un operatore deve ridurre la velocità di traboccamento o aumentare l'area di sedimentazione e in un bacino convenzionale una maggiore area significa un serbatoio più grande. Quando le portate aumentano con la produzione, la popolazione o la stagionalità mentre il sito è circondato da edifici, tubazioni o permessi, un serbatoio più grande spesso non è affatto un’opzione. Il bacino scorre semplicemente al di sopra del carico di progetto. I colonizzatori della metropolitana affrontano direttamente questa lacuna: invece di aggiungere una nuova struttura in cemento, alzano la strutturazona di sedimentazione effettivaall'interno del volume del serbatoio già esistente.

Come i tubi inclinati aumentano l'area di sedimentazione effettiva

Un sedimentatore a tubi è costituito da più canali inclinati installati all'interno di una vasca di sedimentazione. I canali sono comunemente posizionati ad un angolo di circa60 gradi, che consente ai solidi sospesi di depositarsi sulle superfici del tubo anziché percorrere l'intera profondità del bacino.

Il meccanismo è geometrico piuttosto che meccanico. Mentre l'acqua chiarificata si muove verso l'alto attraverso i canali, le particelle più pesanti si muovono verso il basso lungo le superfici inclinate sotto l'effetto della gravità. Ogni particella ora cade solo per una breve distanza prima di incontrare la parete del tubo, dove si aggrega con altri solidi e scivola lungo il pendio. Il materiale sedimentato si raccoglie sul fondo della vasca, dove può essere rimosso tramite il sistema di prelievo fanghi esistente.

Il principio ingegneristico principale è quello di aumentare l'area di sedimentazione effettivasenzache richiedono un ingombro del serbatoio proporzionalmente maggiore. Un'unica vasca aperta offre un piano di assestamento orizzontale; lo stesso bacino riempito con pacchi tubieri inclinati offre la superficie somma di ciascuna parete del canale, impacchettata nello stesso volume. Ciò spiega anche la cifra di 60 gradi. La pendenza deve essere sufficientemente ripida da consentire ai fanghi catturati di continuare a scivolare verso il basso invece di accecare i canali, ma sufficientemente bassa da mantenere la superficie di sedimentazione prevista per metro cubo la più alta possibile.

Cosa cambia effettivamente la configurazione di un tubo inclinato

Rispetto ad un bacino di decantazione aperto convenzionale, una configurazione a tubo inclinato modifica contemporaneamente cinque proprietà della zona di decantazione, ciascuna con una conseguenza operativa diretta:

• Area di sedimentazione effettiva aumentata- lo stesso volume del serbatoio presenta una superficie di sedimentazione molto maggiore, riducendo il carico superficiale
• Distanza di assestamento verticale più breve- particelle vengono catturate in centimetri anziché in metri
• Percorsi del flusso idraulico più controllati- canali limitano la direzione del flusso ed eliminano i cortocircuiti-
• Migliore utilizzo del volume del serbatoio esistente- profondità e area planimetrica già pagate vengono messe al lavoro
• Potenziale per sistemi di chiarificazione più compatti- nuove installazioni possono essere progettate più piccole per lo stesso compito

Un punto merita di essere sottolineato prima di qualsiasi decisione in materia di appalti. I sedimentatori a tubi non sostituiscono la corretta coagulazione, flocculazione o rimozione dei fanghi. Sono un aiuto alla sedimentazione, non un processo di trattamento, e le loro prestazioni dipendono fortemente dalla chimica dell'acqua a monte, dal carico idraulico, dalle caratteristiche delle particelle e dalle condizioni di installazione.

I fattori di progettazione che determinano le prestazioni del sedimentatore del tubo

Prima di selezionare i moduli sedimentatore tubo è necessario valutare diversi parametri. Non sono indipendenti - inclinazione, lunghezza, profilo e materiale determinano insieme sia l'idraulica della zona di assestamento sia il carico di manutenzione durante la vita utile del modulo.

La dimensione e la quantità del tubo richieste devono essere calcolate in base al flusso di progetto, al tasso di carico superficiale, alla concentrazione di solidi sospesi, alle dimensioni del serbatoio e alle caratteristiche delle particelle da rimuovere. Il dimensionamento è un esercizio idraulico, non una ricerca nel catalogo.

Dove si inseriscono i colonizzatori nel settore del trattamento delle acque e delle acque reflue

I sedimentatori a tubi sono comunemente utilizzati nei processi di chiarificazione in cui è necessario separare i solidi sospesi dall'acqua trattata. Le applicazioni tipiche includono:

• Trattamento delle acque reflue comunali
• Trattamento delle acque reflue industriali
• Chiarificazione dell'acqua potabile
• Trattamento delle acque di processo
• Chiarimento terziario
• Aggiornamenti del serbatoio di sedimentazione esistente
• Sistemi di riciclaggio dell'acqua

Un vantaggio dei moduli tubolari inclinati è la loro idoneità per progetti di retrofit. Quando un serbatoio di sedimentazione esistente ha uno spazio disponibile limitato, l'aggiunta di mezzi di sedimentazione può aumentare l'effettiva area di sedimentazione senza costruire un bacino completamente nuovo - la struttura civile, la disposizione dell'ingresso e il sistema di raccolta dei fanghi rimangono tutti come sono.

Scelta dei materiali: perché PP e PVC dominano

La scelta del materiale è importante quando i sedimentatori dei tubi sono esposti ad acque reflue, sostanze chimiche, luce solare o condizioni di installazione all'aperto ed è una delle poche decisioni che non possono essere riviste dopo l'installazione. Il polipropilene (PP) è comunemente utilizzato per la sua bassa densità e resistenza a molti ambienti chimici. La bassa densità non è un punto di marketing: i pacchi di moduli devono essere supportati su telai all'interno del serbatoio, e mezzi più leggeri significano meno carico strutturale sia sul sistema di supporto che sul bacino stesso.

Per le applicazioni esterne, si può prendere in considerazione anche la stabilizzazione UV a seconda delle condizioni di esposizione, poiché la luce solare prolungata degrada le superfici polimeriche non stabilizzate. Per le applicazioni con acqua-potabile, il materiale e il processo di produzione devono soddisfare i requisiti locali pertinenti per il contatto con l'acqua-potabile. Le specifiche del progetto e le certificazioni applicabili dovrebbero sempre essere verificate prima dell'approvvigionamento piuttosto che dedurre da una generica qualità del materiale.

Retrofit senza nuovo calcestruzzo: il potenziamento di capacità più rapido

In un tipico progetto di chiarificazione delle acque reflue, i moduli sedimentatori a tubi inclinati vengono installati all'interno di un bacino di sedimentazione esistente per aumentare l'area di decantazione disponibile. Il progetto utilizzaModuli tubolari inclinati a 60 gradiper creare più canali di sedimentazione paralleli. Invece di espandere il serbatoio di cemento, il team di trattamento utilizza il volume del bacino esistente in modo più efficace installando pacchetti di sedimentatori modulari - prefabbricati e sollevati in posizione, con la struttura civile intatta.

Durante il funzionamento, i solidi sospesi che entrano nella zona di chiarificazione si muovono verso il basso lungo le superfici inclinate dei tubi, mentre l'acqua chiarificata viaggia verso l'alto attraverso i canali. La configurazione fornisce un ambiente di sedimentazione più controllato e supporta il processo di chiarificazione richiesto. L'effetto è visibile in superficie: il banco dei moduli si trova sotto la linea di galleggiamento, e il troppopieno chiarificato esce dal bacino da sopra i pacchi.

Questo tipo di retrofit dimostra un'importante applicazione dei sedimentatori a tubi: migliorare l'utilizzo di una struttura di chiarificazione esistente senza necessariamente aumentarne l'ingombro fisico. Espone anche il limite dell’approccio. Le prestazioni effettive varieranno a seconda dei solidi influenti, delle caratteristiche dei fiocchi, del carico idraulico, della geometria dei tubi e delle condizioni di rimozione dei fanghi, quindi-rimangono necessari calcoli idraulici specifici del progetto - il retrofit alza il soffitto, ma non elimina la necessità di progettarlo.

Come specificare e installare un colonizzatore del tubo

La scelta di un colonnista dovrebbe iniziare dalle condizioni di trattamento piuttosto che dalle sole dimensioni del modulo. I team di ingegneria dovrebbero fornire al fornitore:

• Design e portata di picco
• Lunghezza, larghezza e profondità dell'acqua del serbatoio
• Configurazione esistente del serbatoio di sedimentazione
• TSS influenti e target
• Processo di coagulazione e flocculazione
• Carico di fanghi previsto
• Angolo di installazione
• Dimensioni del tubo richieste
• Condizioni di installazione interna o esterna

È possibile selezionare moduli tubolari con diverse dimensioni di sezione trasversale- in base al carico idraulico richiesto e allo spazio di installazione disponibile. Moduli più lunghi possono fornire un percorso di sedimentazione più lungo, mentre il diametro e la geometria appropriati del tubo dipendono dall'applicazione specifica e dalle condizioni di flusso. I dettagli dell'installazione sono altrettanto importanti: i pacchi tubieri devono essere adeguatamente supportati e allineati per mantenere condizioni idrauliche stabili e deve essere fornito un accesso adeguato per l'ispezione, la pulizia e la manutenzione futura. In pratica, i fattori che accorciano la vita del sedimentatore del tubo sono quasi sempre operativi piuttosto che i fanghi materiali - lasciati indurire agli scarichi dei canali, la distribuzione irregolare del flusso lungo l'argine e la trascurata corrosione del supporto sono tutti prevenibili con un'ispezione periodica.

Conclusione

I sedimentatori a tubo possono migliorare la chiarificazione dell'acqua aumentando l'area di sedimentazione effettiva e creando più canali di sedimentazione inclinati all'interno di una vasca di sedimentazione. Sono applicabili alle acque reflue municipali, alle acque reflue industriali, alla chiarificazione dell'acqua potabile-e ai progetti di ammodernamento in cui lo spazio o le infrastrutture esistenti costituiscono una considerazione. Per un nuovo sistema di chiarificazione o un aggiornamento del serbatoio esistente, fornire la portata, le dimensioni del serbatoio, i dati TSS e le condizioni di processo consente di valutare la configurazione in base ai requisiti idraulici effettivi - e una valutazione specifica del progetto-determina la dimensione del modulo, il materiale, la quantità e la disposizione di installazione appropriati per un funzionamento affidabile a lungo termine.