1. Prinsip dan Karakteristik Tube Settler
Menurut teori tangki dangkal, dalam kondisi volume efektif tangki sedimentasi yang tetap, semakin besar luas permukaan tangki, semakin tinggi efisiensi sedimentasi, tidak tergantung pada waktu sedimentasi. Semakin dangkal tangki, semakin pendek waktu sedimentasinya. Dalam tube sedimentasi, zona sedimentasi dibagi menjadi lapisan-lapisan tipis oleh serangkaian pelat atau tabung miring paralel, yang mewujudkan prinsip tangki dangkal. Ciri-ciri tube settlement dengan pelat atau tabung miring adalah sebagai berikut:
1.Pemanfaatan Prinsip Aliran Laminar: Air mengalir di antara pelat atau di dalam tabung, yang jari-jari hidroliknya kecil, sehingga menghasilkan bilangan Reynolds yang rendah. Secara umum, bilangan Reynolds (Re) adalah sekitar 200, yang menunjukkan aliran laminar yang sangat cocok untuk sedimentasi. Bilangan Froude aliran di dalam tabung kira-kira 1×10⁻³ hingga 1×10⁻⁴, menunjukkan keadaan aliran yang stabil.
2.Peningkatan Luas Permukaan: Area sedimentasi ditingkatkan, meningkatkan efisiensi tangki sedimentasi. Namun, karena susunan pelat miring yang spesifik, kondisi saluran masuk/keluar air, dan pola aliran internal, kapasitas pengolahan sebenarnya tidak dapat mencapai kelipatan teoritis. Rasio efisiensi sedimentasi aktual dengan efisiensi sedimentasi teoritis dikenal sebagai koefisien efektif.
3.Jarak Pengendapan Partikel yang Lebih Pendek: Jarak pengendapan partikel berkurang, sehingga memperpendek waktu sedimentasi secara signifikan.
4.Flokulasi Ulang Partikel: Partikel flokulan berflokulasi kembali di dalam pelat atau tabung miring, mendorong pertumbuhan partikel dan semakin meningkatkan efisiensi sedimentasi.
2. Struktur Pemukim Tabung
Struktur tabung miring atau pengendap pelat mirip dengan tangki sedimentasi konvensional, terdiri dari saluran masuk, zona sedimentasi, saluran keluar, dan zona pengumpulan lumpur. Namun di zona sedimentasi banyak dipasang tabung atau pelat miring. Gambar 1 menunjukkan struktur khas dari tube settlement.
Pada pelat miring dan pemukim tabung, arah aliran air relatif terhadap pelat miring dapat dikategorikan menjadi tiga jenis:aliran ke atas, aliran ke bawah, Danaliran horisontal, seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2 dan 3.
1.Arus Ke Atas (Aliran Berlawanan): Air mengalir ke atas melalui pelat atau tabung miring sementara sedimen mengendap ke bawah. Arah alirannya berlawanan, konfigurasinya disebut aliran ke atas atau aliran berlawanan.
2.Arus Ke Bawah (Aliran Konkuren): Air mengalir ke bawah melalui pelat atau tabung miring dengan arah yang sama dengan sedimen, disebut aliran ke bawah atau aliran bersamaan.
3.Aliran Horisontal (Arus Silang): Air mengalir secara horizontal melalui pelat, yang disebut aliran horizontal atau aliran silang, hanya berlaku pada pelat miring.
Saat ini, sebagian besar instalasi pengolahan air, seperti yang ada di pembangkit listrik, menggunakan aliran ke atas dan biasanya menggunakan tabung miring sebagai komponen untuk pengendapan tabung.
3. Zona Masuk
Air masuk ke tangki sedimentasi secara horizontal. Zona saluran masuk sering kali dilengkapi dinding berlubang, dinding berlubang, atau saluran masuk tabung miring dengan aliran ke bawah untuk memastikan distribusi air merata di seluruh lebar tangki. Desain dan persyaratannya mirip dengan tangki sedimentasi horizontal. Untuk mencapai aliran keluar yang seragam dari tabung miring dalam sistem aliran ke atas, diperlukan ketinggian zona distribusi air di bawah tabung yang cukup, untuk memastikan kecepatan masuk tetap antara 0.02 dan 0,05 m/ S.
4. Sudut Kemiringan Pelat dan Tabung
Sudut antara pelat miring dan bidang mendatar disebutsudut kemiringan ( ). Semakin kecil menghasilkan kecepatan pengendapan kritis (u₀) yang lebih rendah, sehingga meningkatkan efek sedimentasi. Namun, untuk memastikan lumpur meluncur secara otomatis dan pembuangan lumpur tidak terhalang, ukurannya tidak boleh terlalu kecil. Untuk sistem aliran ke atas, biasanya tidak kurang dari 55 derajat hingga 60 derajat. Dalam sistem aliran ke bawah, dimana pembuangan lumpur lebih mudah, umumnya tidak kurang dari 30 derajat hingga 40 derajat.
5. Bentuk dan Bahan Pelat dan Tabung
Untuk memaksimalkan penggunaan volume tangki yang tersedia secara efisien, pelat dan tabung miring dirancang dalam bentuk geometris yang kompak, seperti bentuk persegi, persegi panjang, heksagonal, dan bergelombang. Untuk kemudahan pemasangan, beberapa atau bahkan ratusan pipa miring dikelompokkan menjadi satu unit, yang dipasang di zona sedimentasi. Bahan yang digunakan untuk pelat dan tabung miring harus ringan, tahan lama, tidak beracun, dan murah. Bahan umum termasuk kertas sarang lebah dan lembaran plastik tipis. Tabung sarang lebah dapat dibuat dari kertas yang diresapi dan diawetkan dengan resin fenolik, biasanya membentuk segi enam dengan diameter lingkaran dalam 25 mm. Lembaran plastik, seperti PVC kaku setebal 0,4 mm, sering kali dicetak secara termal.
6. Panjang dan Jarak Pelat dan Tabung
Semakin panjang pelat atau tabung miring, semakin tinggi efisiensi sedimentasinya. Namun, pelat atau tabung yang terlalu panjang sulit untuk diproduksi dan dipasang, dan panjangnya akan meningkatkan hasil sehingga mengurangi efisiensi. Jika pelat atau tabung terlalu pendek, proporsi zona transisi saluran masuk (zona transisi aliran turbulen ke aliran laminar) meningkat, sehingga mengurangi zona sedimentasi efektif. Zona transisi pada tabung miring adalah sekitar {{0}} mm. Pengalaman menunjukkan bahwa pelat aliran ke atas harus memiliki panjang 0.8-1.0 m, dengan minimum 0,5 m, sedangkan pelat aliran ke bawah memiliki panjang sekitar 2,5 m. Dengan kecepatan aliran penampang yang konstan, jarak yang lebih kecil antara pelat atau diameter tabung akan meningkatkan kecepatan aliran dan beban permukaan, sehingga mengurangi ukuran tangki. Namun, jarak atau diameter tabung yang terlalu kecil dapat menyebabkan kesulitan produksi dan penyumbatan. Dalam pengolahan air, pemukim aliran ke atas biasanya memiliki jarak atau diameter tabung sebesar 50-150 mm, sedangkan pelat aliran ke bawah memiliki jarak sekitar 35 mm.
7. Zona Keluaran
Untuk memastikan aliran keluar yang seragam dari pelat atau tabung miring, pengaturan alat pengumpul air sangatlah penting. Perangkat ini terdiri dari cabang pengumpul air dan saluran utama. Cabang pengumpul dapat mencakup bak berlubang, bendungan segitiga, bendungan tipis, dan pipa berlubang. Ketinggian dari saluran keluar tabung miring ke lubang pengumpul (yaitu, tinggi zona air jernih) berhubungan dengan jarak antara cabang pengumpul dan harus memenuhi rumus berikut:
h Lebih besar atau sama dengan √3/2L
Di mana:
hadalah ketinggian zona air jernih (m),
Ladalah jarak antar cabang kumpulan (m).
Biasanya, L berada di antara 1,2 dan 1,8 m, jadi h berada di antara 1.0 dan 1,5 m.
8. Kecepatan Pengendapan (u₀) Partikel
Kecepatan aliran air di antara pelat miring serupa dengan kecepatan horizontal di tangki sedimentasi horizontal, biasanya berkisar antara 10 hingga 20 mm/s. Ketika perlakuan koagulasi digunakan, kecepatan pengendapan (u₀) adalah sekitar 0,3 hingga 0,6 mm/s.