1. หลักการและคุณลักษณะของผู้ตั้งถิ่นฐานใน Tube
ตามทฤษฎีถังตื้น ภายใต้เงื่อนไขของปริมาตรที่มีประสิทธิผลคงที่ของถังตกตะกอน ยิ่งพื้นที่ผิวของถังมีขนาดใหญ่เท่าใด ประสิทธิภาพการตกตะกอนก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น โดยไม่ขึ้นกับเวลาในการตกตะกอน ยิ่งถังตื้น ระยะเวลาการตกตะกอนก็จะยิ่งสั้นลง ในไม้ตายแบบท่อ โซนการตกตะกอนจะถูกแบ่งออกเป็นชั้นบางๆ โดยชุดของแผ่นหรือท่อที่มีความลาดเอียงขนานกัน ซึ่งรวมเอาหลักการของถังน้ำตื้น ลักษณะของผู้ตั้งถิ่นฐานในท่อที่มีแผ่นหรือท่อเอียงมีดังนี้:
1.การใช้หลักการไหลแบบลามินาร์: น้ำไหลระหว่างแผ่นหรือภายในท่อโดยที่รัศมีไฮดรอลิกน้อยส่งผลให้เลขเรย์โนลด์สต่ำ โดยทั่วไป เลขเรย์โนลด์ส (Re) อยู่ที่ประมาณ 200 ซึ่งบ่งบอกถึงการไหลแบบราบเรียบ ซึ่งเอื้ออำนวยอย่างมากต่อการตกตะกอน จำนวน Froude ของการไหลภายในท่อมีค่าประมาณ 1×10⁻³ ถึง 1×10⁻⁴ ซึ่งบ่งบอกถึงสถานะการไหลที่เสถียร
2.พื้นที่ผิวเพิ่มขึ้น: พื้นที่ตกตะกอนเพิ่มขึ้น ปรับปรุงประสิทธิภาพของถังตกตะกอน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการจัดเรียงเฉพาะของแผ่นลาดเอียง สภาวะทางเข้า/ออกของน้ำ และรูปแบบการไหลภายใน ความสามารถในการบำบัดตามจริงจึงไม่สามารถเข้าถึงผลคูณทางทฤษฎีได้ อัตราส่วนของประสิทธิภาพการตกตะกอนที่เกิดขึ้นจริงต่อประสิทธิภาพการตกตะกอนทางทฤษฎีเรียกว่าค่าสัมประสิทธิ์ที่มีประสิทธิผล
3.ระยะการตกตะกอนของอนุภาคสั้นลง: ระยะการตกตะกอนของอนุภาคลดลง ส่งผลให้ระยะเวลาในการตกตะกอนสั้นลงอย่างมาก
4.การรวมตัวกันใหม่ของอนุภาค: อนุภาคที่ตกตะกอนจะรวมตัวกันใหม่ภายในแผ่นหรือท่อที่มีความลาดเอียง ส่งเสริมการเติบโตของอนุภาคและปรับปรุงประสิทธิภาพการตกตะกอนให้ดียิ่งขึ้น
2. โครงสร้างของผู้ตั้งถิ่นฐานใน Tube
โครงสร้างของผู้ตั้งถิ่นฐานแบบท่อหรือแบบแผ่นมีความคล้ายคลึงกับโครงสร้างถังตกตะกอนทั่วไป ซึ่งประกอบด้วยทางเข้า โซนตกตะกอน ทางออก และโซนรวบรวมตะกอน อย่างไรก็ตามในเขตตกตะกอนจะมีการติดตั้งท่อหรือแผ่นเอียงจำนวนมาก รูปที่ 1 แสดงโครงสร้างทั่วไปของไม้ตายแบบท่อ
ในผู้ตั้งถิ่นฐานแผ่นเอียงและท่อ ทิศทางการไหลของน้ำสัมพันธ์กับแผ่นเอียงสามารถแบ่งได้เป็นสามประเภท:ไหลขึ้น, ไหลลง, และการไหลในแนวนอนดังแสดงในรูปที่ 2 และ 3
1.การไหลขึ้น (การไหลทวน): น้ำไหลขึ้นผ่านแผ่นหรือท่อที่มีความลาดเอียงในขณะที่ตะกอนตกตะกอนลง ทิศทางการไหลอยู่ตรงข้ามกัน การกำหนดค่าเรียกว่าการไหลขึ้นหรือการไหลทวน
2.ไหลลง (ไหลพร้อมกัน): น้ำไหลลงผ่านแผ่นหรือท่อเอียงไปในทิศทางเดียวกับตะกอนเรียกว่าไหลลงหรือไหลพร้อมกัน
3.การไหลแนวนอน (Cross Flow): น้ำไหลในแนวนอนผ่านแผ่นเปลือกโลก หรือที่เรียกว่าการไหลในแนวนอนหรือการไหลข้าม ใช้ได้กับแผ่นที่มีความลาดเอียงเท่านั้น
ปัจจุบัน โรงบำบัดน้ำส่วนใหญ่ เช่น ในโรงไฟฟ้า ใช้การไหลขึ้นและโดยทั่วไปจะใช้ท่อเอียงเป็นส่วนประกอบสำหรับผู้ตั้งถิ่นฐานในท่อ
3. โซนทางเข้า
น้ำเข้าสู่ถังตกตะกอนในแนวนอน โซนทางเข้ามักมีลักษณะเป็นผนังที่มีรูพรุน ผนังที่มีรูพรุน หรือทางเข้าของท่อที่ไหลลงด้านล่างเพื่อให้แน่ใจว่ามีการกระจายน้ำที่สม่ำเสมอตลอดความกว้างของถัง การออกแบบและข้อกำหนดคล้ายคลึงกับถังตกตะกอนแนวนอน เพื่อให้มีการไหลที่สม่ำเสมอจากท่อที่มีความลาดเอียงในระบบการไหลขึ้น จำเป็นต้องมีความสูงที่เพียงพอของเขตกระจายน้ำด้านล่างท่อ เพื่อให้มั่นใจว่าความเร็วทางเข้าจะถูกรักษาไว้ระหว่าง 0.02 และ 0.05 ม./ ส.
4. มุมเอียงของแผ่นและท่อ
มุมระหว่างแผ่นเอียงกับระนาบแนวนอนเรียกว่ามุมเอียง ( )- ผลลัพธ์ที่น้อยลงทำให้ความเร็วการตกตะกอนวิกฤต (u₀) ลดลง ซึ่งช่วยปรับปรุงผลการตกตะกอน อย่างไรก็ตาม เพื่อให้แน่ใจว่าการเลื่อนตะกอนอัตโนมัติและการปล่อยตะกอนที่ไม่มีสิ่งกีดขวาง ไม่ควรมีขนาดเล็กเกินไป สำหรับระบบการไหลขึ้น โดยทั่วไปจะไม่น้อยกว่า 55 องศาถึง 60 องศา ในระบบการไหลลง ซึ่งการปล่อยตะกอนทำได้ง่ายกว่า โดยทั่วไปจะไม่น้อยกว่า 30 องศาถึง 40 องศา
5. รูปร่างและวัสดุของแผ่นและท่อ
เพื่อให้การใช้ปริมาตรถังที่มีอยู่มีประสิทธิภาพสูงสุด แผ่นและท่อเอียงได้รับการออกแบบในรูปทรงเรขาคณิตขนาดกะทัดรัด เช่น รูปทรงสี่เหลี่ยมจัตุรัส สี่เหลี่ยม หกเหลี่ยม และลูกฟูก เพื่อความสะดวกในการติดตั้ง ท่อเอียงหลายหรือหลายร้อยท่อจะถูกจัดกลุ่มเป็นหน่วยเดียว ซึ่งติดตั้งในเขตตกตะกอน วัสดุที่ใช้ทำแผ่นและท่อเอียงควรมีน้ำหนักเบา ทนทาน ปลอดสารพิษ และราคาไม่แพง วัสดุทั่วไป ได้แก่ กระดาษรังผึ้งและแผ่นพลาสติกบาง หลอดรังผึ้งสามารถทำจากกระดาษชุบและบ่มด้วยฟีนอลิกเรซิน ซึ่งโดยทั่วไปจะขึ้นรูปเป็นรูปหกเหลี่ยมโดยมีเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมด้านใน 25 มม. แผ่นพลาสติก เช่น PVC แข็งหนา 0.4 มม. มักถูกขึ้นรูปด้วยความร้อน
6. ความยาวและระยะห่างของแผ่นและท่อ
ยิ่งแผ่นหรือท่อเอียงยาว ประสิทธิภาพการตกตะกอนก็จะยิ่งสูงขึ้น อย่างไรก็ตาม แผ่นหรือท่อที่ยาวเกินไปถือเป็นเรื่องท้าทายในการผลิตและติดตั้ง และความยาวที่มากขึ้นจะทำให้ผลตอบแทนด้านประสิทธิภาพลดลง หากเพลตหรือท่อสั้นเกินไป สัดส่วนของโซนเปลี่ยนผ่านทางเข้า (โซนเปลี่ยนผ่านการไหลแบบปั่นป่วนไปยังแบบราบเรียบ) จะเพิ่มขึ้น ซึ่งจะช่วยลดโซนการตกตะกอนที่มีประสิทธิภาพ โซนการเปลี่ยนผ่านในท่อที่มีความลาดเอียงอยู่ที่ประมาณ {{0}} มม. จากประสบการณ์แนะนำว่าแผ่นไหลขึ้นควรมีความยาว 0.8-1.0 ม. โดยมีขั้นต่ำ 0.5 ม. ในขณะที่แผ่นไหลลงยาวประมาณ 2.5 ม. ด้วยความเร็วการไหลหน้าตัดคงที่ ระยะห่างที่น้อยลงระหว่างแผ่นเพลตหรือเส้นผ่านศูนย์กลางของท่อจะเพิ่มความเร็วการไหลและภาระพื้นผิว ส่งผลให้ขนาดถังลดลง อย่างไรก็ตาม ระยะห่างหรือเส้นผ่านศูนย์กลางท่อเล็กเกินไปอาจทำให้เกิดปัญหาในการผลิตและการอุดตันได้ ในการบำบัดน้ำ ผู้ตั้งถิ่นฐานที่ไหลขึ้นมักจะมีระยะห่างหรือเส้นผ่านศูนย์กลางท่อ 50-150 มม. ในขณะที่แผ่นไหลลงมีระยะห่างประมาณ 35 มม.
7. โซนเอาท์เล็ท
เพื่อให้แน่ใจว่ามีการไหลสม่ำเสมอจากแผ่นหรือท่อที่มีความลาดเอียง การจัดวางอุปกรณ์รวบรวมน้ำถือเป็นสิ่งสำคัญ อุปกรณ์เหล่านี้ประกอบด้วยสาขาเก็บน้ำและช่องทางหลัก สาขาการรวบรวมอาจรวมถึงรางที่มีรูพรุน ฝายสามเหลี่ยม ฝายบาง และท่อที่มีรูพรุน ความสูงจากทางออกของท่อเอียงไปยังรูรวบรวม (เช่น ความสูงของโซนน้ำใส) สัมพันธ์กับระยะห่างระหว่างกิ่งก้านรวบรวม และควรเป็นไปตามสูตรต่อไปนี้:
h มากกว่าหรือเท่ากับ √3/2L
ที่ไหน:
hคือความสูงของโซนน้ำใส (ม.)
Lคือระยะห่างระหว่างสาขาคอลเลกชัน (ม.)
โดยทั่วไป L จะอยู่ระหว่าง 1.2 ถึง 1.8 ม. ดังนั้น h จะอยู่ระหว่าง 1.0 ถึง 1.5 ม.
8. ความเร็วตกตะกอน (u₀) ของอนุภาค
ความเร็วการไหลของน้ำระหว่างแผ่นที่มีความลาดเอียงจะใกล้เคียงกับความเร็วแนวนอนในถังตกตะกอนแนวนอน โดยปกติจะอยู่ในช่วงตั้งแต่ 10 ถึง 20 มิลลิเมตร/วินาที เมื่อใช้การบำบัดการแข็งตัว ความเร็วตกตะกอน (u₀) จะอยู่ที่ประมาณ 0.3 ถึง 0.6 มิลลิเมตร/วินาที