2) турбулентного
3) вихревого
4) пульсирующего
В горизонтальных отстойниках воду направляют с небольшой и равномерной скоростью, формируя преимущественно ламинарный, то есть слоистый, режим движения. Специальные водораспределительные устройства, перегородки и успокоительные камеры уменьшают местные завихрения, выравнивают поток по сечению сооружения и предотвращают короткое замыкание струй. Благодаря этому частицы взвеси перемещаются вместе с водой горизонтально, одновременно оседая под действием силы тяжести.
При малой интенсивности перемешивания сохраняются условия, близкие к расчетным для гравитационного осаждения. Для мелких сферических частиц в области закона Стокса скорость осаждения определяется главным образом их размером и плотностью, а также вязкостью воды: чем крупнее и плотнее частица, тем быстрее она достигает дна. Турбулентность, напротив, вызывает вертикальное перемешивание, поддерживает осадок во взвешенном состоянии и может уносить уже осевшие частицы в выходную часть отстойника.
Таким образом, сообщение воде ламинарного режима является принципом гидравлической организации горизонтального отстойника. Оно повышает фактическую эффективность осветления, обеспечивает более полное использование расчетного объема сооружения и уменьшает вероятность выноса взвешенных веществ. Оценка режима движения проводится с учетом скорости потока, геометрии отстойника, вязкости воды и числа Рейнольдса, однако в практике водоподготовки особенно важны отсутствие выраженных завихрений и равномерное распределение потока.
| Режим движения | Гидродинамическая характеристика | Влияние на осаждение взвеси | Практическое значение для отстойника |
|---|---|---|---|
| Ламинарный | Слои жидкости перемещаются преимущественно параллельно, поперечное перемешивание минимально; для напорных потоков ориентировочно соответствует Re < 2300 | Создаются стабильные условия для осаждения частиц под действием силы тяжести | Целевой режим горизонтального отстойника |
| Переходный | Сочетает упорядоченное движение с появлением неустойчивых пульсаций; в трубопроводной гидравлике обычно Re около 2300–4000 | Осаждение становится менее стабильным, возрастает риск вторичного взмучивания | Нежелателен в зонах распределения и осветления воды |
| Турбулентный | Характеризуется интенсивными вихревыми пульсациями и активным перемешиванием; для напорных потоков обычно Re > 4000 | Частицы дольше удерживаются во взвешенном состоянии, возможен вынос осадка | Возникает при чрезмерной скорости, резком расширении или сужении потока |
| Вихревой | Формируются локальные циркуляционные зоны с вращательным движением жидкости | Нарушается траектория осаждения, возникают застойные участки и зоны повторного подъема осадка | Предотвращается правильным размещением перегородок и водосливов |
| Пульсирующий | Скорость и направление движения периодически изменяются во времени | Нарушается расчетное время пребывания воды, осадок может периодически взмучиваться | Снижает надежность и стабильность осветления |
| Равномерный поток по сечению | Скорость распределена без значительных локальных максимумов и минимумов | Объем отстойника используется наиболее полно, повышается одинаковость условий осаждения | Достигается с помощью распределительных устройств и успокоительных камер |
Эффективность сооружения определяется не только средней скоростью движения воды, но и отсутствием локальных гидравлических нарушений. Входные устройства должны снижать энергию струи, а выходные — не создавать подсасывания и поверхностных течений. Расчетная продолжительность пребывания воды сопоставляется со временем, необходимым частицам для осаждения на дно. При нарушении равномерности потока фактическая степень осветления может быть ниже расчетной даже при достаточном объеме отстойника.