רוב מפעילי השפכים מניחים ששיפור שיקוע פירושו בניית מיכלים עמוקים וגדולים יותר. תיאוריית הטנק הרדוד הופכת את ההנחה הזו: מה שחשוב הוא שטח הפנים, לא העומק. זרימה רדיאלית-ת זרימה משופעת במחקר זה חתך מוצקים מרחפים על ידי41.8%- מ-212.4 מ"ג/ליטר ל-123.6 מ"ג/ליטר - בזמן שמירה הידראולית של 30 דקות, בטביעת רגל קטנה בהרבה מזו של מבהיר רגיל.
עקרון הטנק הרדוד
מתנחלי צינורות נוטים פועלים לפי "תיאוריית הטנק הרדוד" היסודית. עבור מיכל שיקוע אידיאלי, מהירות השקיעה הקריטית ניתנת על ידי μ0= Q/A, כאשר Q הוא קצב הזרימה ו-A הוא שטח הפנים. אם Q נשאר קבוע, הגדלת שטח הפנים מורידה את μ0, מה שמאפשר ללכוד ולהתיישב חלקיקים{0}}קטנים ואיטיים יותר.
כאשר אזור השקיעה מחולק למספר שכבות דקות באמצעות צינורות משופעים או לוחות מקבילים, גובה השקיעה האפקטיבי מצטמצם ל-1/n מהמקור. עבור אותה יעילות טיפול, זמן השמירה מתקצר באופן דרמטי ויכולת הטיפול מוכפלת ב-n. לעומת זאת, אם נפח הטיפול נשמר קבוע, יעילות השקיעה משתפרת באופן דרמטי.
מחקר זה השתמש במתיישב צינור משופע-רדיאלי עם אלמטה-תצורת זרימה: שפכים נכנסים מהחלק העליון של הלוחות הנטויים וזורמים כלפי מטה בעוד חלקיקים מרחפים נפרדים, כאשר גם בוצה וגם נוזל מובהק נשפכים מלמטה. עיצוב הזרימה -למטה מקדם החלקה של בוצה, מפחית הצטברות על משטחי הצינור, ומאפשר זוויות נטייה קטנות יותר (30 מעלות -40 מעלות) עם שטחים יעילים גדולים יותר - וכתוצאה מכך יעילות שיקוע גבוהה יותר.
התקנה נסיונית ואיכות מים גולמיים
מערכת הניסוי כללה זרימה רדיאלית-ת זרימה משופעת, משאבת הזנה, מערכת מינון קרישה וציוד ניטור משויך. שפכים הביתיים קיבלו מינון של פוליאלומיניום כלוריד (PAC) כחומר קרישה וערבבו בעדינות לפני הכניסה למתנחל. מאפייני המים הגולמיים לאחר הסינון מוצגים להלן.
| פָּרָמֶטֶר | עֵרֶך |
| נייר סינון + בקבוק שקילה לפני (g) | 24.6411 |
| נייר סינון + בקבוק שקילה לאחר (g) | 24.6942 |
| הפרש SS (g) | 0.0531 |
| ריכוז SS (מ"ג/ליטר) | 212.4 |
| ספיגה | 0.217 |
| COD (מ"ג/ליטר) | 303.79 |
השפכים הביתיים הגולמיים נשאו ריכוז SS של 212.4 מ"ג/ליטר ו-COD של 303.79 מ"ג/ליטר -, נציג הזנה עמוס בינוני של ההשפעה העירונית לאחר סינון ראשוני, ותובעני מספיק כדי לחשוף הבדלים ברורים בין תנאי ההפעלה. SS ו-COD נמדדו על ידי סינון גרבימטרי וכיול סטנדרטי COD בהתאמה.
השפעת זמן החזקה הידראולית
המשתנה הראשון שנבדק היה זמן שמירה הידראולי (HRT). כאשר שסתום הכניסה קבוע ב-75 מעלות ומהירות המגרד בהגדרה 1, נלקחו דגימות ב-10, 20, 30, 40 ו-50 דקות של פעולה.
| פָּרָמֶטֶר | 10 דקות | 20 דקות | 30 דקות | 40 דקות | 50 דקות |
| SS (מ"ג/ליטר) | 214.8 | 158.8 | 123.6 | 136.4 | 151.2 |
| COD (מ"ג/ליטר) | 255.57 | 268.72 | 239.49 | 259.95 | 276.03 |
גם הסרת SS וגם הסרת COD השתפרה ככל שה-HRT עלה עד 30 דקות, ואז ירד. האופטימלי היה 30 דקות, מתן ריכוז SS הנמוך ביותר (123.6 מ"ג/ליטר, הפחתה של 41.8%.ממים גולמיים) וה-COD הנמוך ביותר (239.49 מ"ג/ליטר, הפחתה של 21.2%.). מעבר ל-30 דקות, סביר להניח שההשעיה מחדש של חלקיקים מושקעים נכנסה, מה שמפחית את היעילות -, תזכורת ברורה לכך שלא תמיד יותר טוב.
השפעת מהירות המגרד
עם HRT קבוע ל-10 דקות, מהירות המגרד השתנתה בחמש הגדרות (0 עד 4) כדי לזהות את קצב הגרידה האופטימלי.
| פָּרָמֶטֶר | הגדרה 0 | הגדרה 1 | הגדרה 2 | הגדרה 3 | הגדרה 4 |
| SS (מ"ג/ליטר) | 206.8 | 167.2 | 123.2 | 136.4 | 150.0 |
| COD (מ"ג/ליטר) | 311.28 | 289.18 | 251.18 | 262.87 | 274.56 |
הגדרה 2 סיפקה את הביצועים הטובים ביותר: SS נפל123.2 מ"ג/ליטרו-COD ל251.18 מ"ג/ליטר. במהירויות נמוכות יותר (הגדרות 0 ו-1), הצטברה בוצה על משטחי הצינור המשופע, מכווצת את אזור השקיעה האפקטיבי. במהירויות גבוהות יותר (הגדרות 3 ו-4), טורבולנטיות מוגזמת החזירה חלקיקים מושקעים-. הגדרה 2 יצרה את האיזון בין פינוי בוצה בזמן לבין הפרעה מינימלית בזרימה.
השפעת העמסה הידראולית
העמסה הידראולית השתנתה באמצעות זווית שסתום הכניסה (30 מעלות, 45 מעלות, 60 מעלות ו-75 מעלות) עם מהירות המגרד בהגדרה 2 וזמן ריצה של 10 דקות.
| פָּרָמֶטֶר | 30 מעלות | 45 מעלות | 60 מעלות | 75 מעלות |
| SS (מ"ג/ליטר) | 140.4 | 158.8 | 163.2 | 154.8 |
| COD (מ"ג/ליטר) | 295.02 | 324.25 | 347.63 | 312.56 |
עומס הידראולי נמוך יותר הניב באופן עקבי ביצועים טובים יותר. ב-30 מעלות (זרימה מינימלית), SS היה הנמוך ביותר בשעה140.4 מ"ג/ליטרו COD ב295.02 מ"ג/ליטר. ככל שהטעינה גדלה, מהירות הזרימה כלפי מעלה במתיישב עלתה, וקיצצה את זמן השקיעה האפקטיבי של חלקיקים מרחפים. גם SS וגם COD מגמות כלפי מעלה עם עומס גבוה יותר, מה שמאשר שהמתנחל עובד בצורה הטובה ביותר בשיעורי גלישה נמוכים משטח - ומדגיש את הערך של שטח פנים נדיב בעיצוב.
פרמטרים תפעוליים אופטימליים והשלמת עיצוב
| פָּרָמֶטֶר | הגדרה אופטימלית | הביצועים הטובים ביותר |
| זמן שמירה הידראולי | 30 דקות | SS 123.6 מ"ג/ליטר (-41.8%), COD 239.49 מ"ג/ליטר (-21.2%) |
| מהירות מגרד | הגדרה 2 (בינונית) | SS 123.2 מ"ג/ליטר, COD 251.18 מ"ג/ליטר |
| טעינה הידראולית | הנמוך ביותר (שסתום 30 מעלות) | SS 140.4 מ"ג/ליטר, COD 295.02 מ"ג/ליטר |
| זווית נטייה | 30 מעלות -40 מעלות (זרימה- למטה) | מקסימום שטח שיקוע יעיל |
• HRT אופטימלי: 30 דקות.זמן קצר יותר נותן התיישבות לא מספקת; זמן ארוך יותר גורם להשעיה מחדש של חלקיקים שקועים.
• מהירות מגרד אופטימלית: בינונית (הגדרה 2).איטי מדי מאפשר להצטבר בוצה על משטחי צינור; מהיר מדי יוצר מערבולות שמרחיקות חלקיקים. קצב גרידה מתון נותן את הביצועים הכוללים הטובים ביותר.
• העמסה הידראולית: נמוך יותר טוב יותר.יעילות הטיפול השתפרה בעקביות בעומס נמוך יותר, ולכן על המתכננים לתעדף שטח פנים נאות כדי לשמור על שיעורי גלישה נמוכים.
• תורת הטנק הרדוד אומתה.חלוקת אזור השקיעה למספר שכבות דקות משפרת באופן דרמטי את יעילות השקיעה מבלי להגדיל את טביעת הרגל.
• תצורת זרימה- למטה היא יתרון.הוא מקדם -ניקוי עצמי של הצינורות הנוטים ומאפשר זוויות נטייה קטנות יותר (30 מעלות -40 מעלות), מגדיל את אזור השקיעה האפקטיבי ואת יעילות המערכת הכוללת.
פתרונות מתנחלי צינורות משופעים שלנו
מחקר זה מדגים שעיצוב נכון ובחירת פרמטרים הם מכריעים להפרדה-בביצועים גבוהים של מוצק-נוזל עם מתיישבי צינורות משופעים. אנו מציעים מגוון שלם של מוצרי מתנחלי צינורות משופעים ושירותים טכניים:
• זרימה רדיאלית-מתוכננת-בהתאמה אישית ומתיישבי צינורות משופעים מלבניים עבור יישומים עירוניים ותעשייתיים;
• מדיית צינורות משופעת ב-PP/PVC באיכות גבוהה עם מפרטים שונים (קוטר צינור של 25 מ"מ עד 80 מ"מ);
• מערכות איסוף מגרד ואיסוף בוצה שלמות לפעולה אמינה;
• תמיכה טכנית בתכנון מערכת, אופטימיזציה של פרמטרים ופתרון תקלות.
התייחסות: Qin B. מחקר ניסיוני על טיפול בשפכים ביתיים עם מיכל שקיעה של צינור משופע בזרימה רדיאלית [J]. מדעי הסביבה וניהול, 2012, 37(4): 82-85, 116.
חתוך SS 41.8% עם מייצב צינור זרימה רדיאלי-
זרימת שפופרת נוטה-למטה חתכה את ה-SS 41.8% ו-COD 21.2% ב-HRT של 30-דקות. מתיישבי צינור ג'ונטאי מספקים בירור קומפקטי ויעיל.