Седиментация – это процесс удаления взвешенных крупных частиц в воде путем их оседания на дно резервуара. Чтобы частица осела, скорость потока должна быть снижена. Этот процесс осуществляется в конструкции, называемой седиментационным резервуаром или отстойником.
Принцип работы седиментационного резервуара
Основной принцип работы отстойника заключается в снижении скорости потока воды, что позволяет основному количеству взвешенных частиц оседать на дно. Скорость, с которой оседают частицы, называется скоростью оседания.
Количество взвешенных частиц, собирающихся на дне резервуара, зависит от различных факторов, таких как форма и размер резервуара, размер частиц, температура воды, скорость потока, период отстаивания и т.д.
Скорость оседания частиц “Vs” рассчитывается по закону Стокса, который был получен из следующих формул
Где Vs = скорость оседания частицы
g = ускорение под действием силы тяжести
= массовая плотность воды и частицы
d = диаметр частицы
Cd = коэффициент сопротивления, который можно получить, зная число Рейнольдса (R).
Для ламинарного потока Cd = 24/R
Для переходного потока, 
Для турбулентного потока Cd = 0,4
Где 
Если диаметр частицы меньше 0,1 мм, то считается, что поток ламинарный. Следовательно, для ламинарного потока уравнение для скорости оседания частицы после подстановки коэффициента сопротивления имеет вид
Мы знаем удельный вес частицы 
и удельный вес 
Следовательно,
Аналогично, если диаметр частицы более 0,1 мм, то это считается турбулентным потоком, тогда уравнение для скорости оседания имеет вид
Параметры конструкции осадительного резервуара
Для проектирования седиментационного резервуара необходимо учитывать следующие элементы:
- Скорость потока
- Период задержания
- Скорость проходящего потока
- Размеры резервуара
- Глубина зоны осадка
- Эффективность
Скорость перелива (Vo)
Объем воды, подаваемый в единицу времени на единицу площади горизонтальной поверхности, называется скоростью перелива. Ее также называют скоростью поверхностной загрузки или скоростью поверхностного перелива. Скорость перелива должна быть меньше скорости оседания частиц, иначе частицы или осадок улетучиваются, не оседая.
Скорость набегающего потока рассчитывается по формуле
Vo = Расход / площадь поверхности = Q / (BxL)
В общем случае скорость перетока в отстойнике = 12-18 м3/день/м2.
Скорость потока (V)
Скорость воды, с которой она движется от входа до выхода из отстойника, называется проходной скоростью (V). Допустимая скорость прохождения воды через отстойник составляет 0,005 м/с.
Скорость потока через резервуар, V = расход / площадь = Q /(BxH).
Период отстаивания (T)
Время, необходимое воде для прохождения пути от входа до выхода, называется периодом задержания или временем задержания. Допустимый период задержания в отстойнике составляет от 4 до 8 часов.
Время задержания = объем резервуара / расход = V/Q
Размеры осадочного резервуара
Размеры резервуара по длине, ширине и глубине определяются исходя из объема резервуара и скорости потока. Сначала необходимо рассчитать площадь резервуара,
Площадь (A) = объем воды/скорость потока.
После получения площади необходимо рассчитать длину и глубину, исходя из допустимых пределов, как показано ниже.
Ширина отстойника должна составлять от 10 до 12 метров, а длина отстойника должна быть как минимум в 4 раза больше ширины отстойника. Глубина резервуара должна составлять от 3 до 4,5 метров.
Глубина иловой зоны
Глубина иловой зоны используется для сбора осадка, который представляет собой не что иное, как осевшие частицы. Она обеспечивается только в том случае, если удаление осадка происходит вручную. Обычно она ограничивается 0,8-1,2 метра.
Эффективность
Эффективность – это не что иное, как производительность отстойника. Она максимальна, когда отделяется максимальное количество взвешенных частиц в исходной воде. В седиментационных резервуарах эффективность зависит исключительно от скорости оседания и скорости потока.
Эффективность осадочного резервуара (
) = (Vs/Vo) x 100
- Ламинарный поток и турбулентный поток.
- Элементы конструкции осадочного резервуара с расчетами.
- Какие существуют типы течения жидкости в трубах?.
- Требования к проектированию железобетонных резервуаров для воды.
- Различные типы седиментационных резервуаров, используемых в водоподготовке.
- Что такое течение в открытом канале? Типы течения в открытых каналах.
- 14 Использование осадочных пород в гражданском строительстве.