Published since 1923
DOI: 10.33622/0869-7019
Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science


  • WATER SUPPLY, SEWERAGE, BUILDING SYSTEMS OF WATER RESOURCES PROTECTION
  • The Effect Of The Thin-Layer Module Design On Deposition Efficiency
  • UDC 628.2
    doi: 10.33622/0869-7019.2026.01.56-62
    Shuaixian YU, yshuaixian@mail.ru
    Saint Petersburg State University of Architecture and Civil Engineering, 2-ya Krasnoarmeyskaya ul., 4, St. Petersburg 190005, Russian Federation
    Abstract. The design of a thin-layer module consisting of two channels is proposed: one for the passage of wastewater, the other for the capture and discharge of the formed sediment. These channels are separated from each other by a perforated plate, the holes of which provide a hydraulic connection and passage of settling sediment particles. An important characteristic of this design is the ratio of the area occupied by the holes to the area of the plate separating the channels. The aim of the study is to analyze the effect of the ratio of hole areas, water flow velocity, diameter and particle density on the deposition efficiency. To study these relationships, a series of model and laboratory experiments were conducted. According to the results of the analysis of the response surface, it is shown that reducing the area ratio improves the deposition efficiency. The obtained result can contribute to the development of effective thin-layer module designs in engineering practice.
    Keywords: water purification, thin-layer module, deposition efficiency, modeling, response surface analysis
  • REFERENCES
    1. Chintokoma G., Machunda R., Njau K. Optimization of sedimentation tank coupled with inclined plate settlers as a pre-treatment for high turbidi-ty water [Оптимизация осадительной емкости с наклонными пластинами как предварительная очистка для воды с высокой мутностью]. Journal of Environment and Earth Science, 2015, vol. 5, no. 17, pp. 11-23.
    2. Kapoor B., Acrivos A. Sedimentation and sediment flow in settling tanks with inclined walls [Осаждение и осадочный поток в осадительных емкостях с наклонными стенками]. Journal of Fluid Mechanics, 1995, vol. 290, pp. 39-66. doi: 10.1017/S0022112095002412
    3. Tarpagkou R., Pantokratoras A. The influence of lamellar settler in sedimentation tanks for potable water treatment - a computational fluid dynamic study [Влияние ламеллярного осадителя в осадительных емкостях для очистки питьевой воды - исследование методом вычислительной гидродинамики]. Powder Technology, 2014, vol. 268, pp. 139-149. doi: 10.1016/j.powtec.2014.08.030
    4. AbdNasier M., Abdulrazzaq K. A. Conventional water treatment plant, principles, and important factors influence on the efficiency [Конвенциональная станция водоочистки, принципы и важнейшие факторы, влияющие на эффективность]. Design Engineering, 2021, iss. 8, pp. 16009-16027.
    5. Wang F., Yang Y. Discussion on the operation problems of slant plate sedimentation tank for coating wastewater [Обсуждение операционных проблем осадительного танка с наклонными пластинами для сточных вод с покрытиями]. China High-Tech Enterprises, 2013, no. 13, pp. 92-93. doi: 10.3969/j.issn.1009-2374.2013.13.049
    6. Hirom K., Devi T. T. Examining the effects of longitudinal inclined plates and perforated inlet baffle on the settling efficiency of a rectangular sedimentation tank: a computational fluid dynamics study [Исследование влияния продольных наклонных пластин и перфорированного входного экрана на эффективность осаждения в прямоугольном осадительном танке: исследование методом вычислительной гидродинамики]. Water Air Soil Pollut, 2024, vol. 235(73). doi: 10.1007/s11270-024-06891-2
    7. Takata K., Kurose R. Influence of density flow on treated water turbidity in a sedimentation basin with inclined plate settler [Влияние плотностного потока на мутность очищенной воды в осадительной емкости с наклонными пластинами]. Water Science and Technology: Water Supply, 2017, vol. 17, iss. 4, pp. 1140-1148. doi: 10.2166/ws.2017.012
    8. Hirom K., Devi T. T. Determining the optimum position and size of lamella packet in an industrial wastewater sedimentation tank: a computational fluid dynamics study [Определение оптимального положения и размера ламеллярного пакета в осадительном танке для промышленного стока воды: исследование методом вычислительной гидродинамики]. Water Air Soil Pollut, 2022, vol. 233(261). doi: 10.1007/s11270-022-05742-2
    9. Abeyratne W. M. L. K., Weerakoon S. B., Neluwala N. G. P. B. Clarification efficiency of plate settlers analyzed by CFD modeling [Эффективность осветления с помощью пластинчатых осадителей, проанализированная с использованием моделирования CFD]. Lecture Notes in Civil Engineering, 2022, vol. 174, pp. 543-551. doi: 10.1007/978-981-16-4412-2_42
    10. Abeyratne W. M. L. K., Weerakoon S. B., Neluwala P., Ratnaweera H. Suspended solid removal efficiency of plate settlers and tube settlers analysed by CFD modeling [Эффективность удаления взвешенных твердых частиц с помощью пластинчатых и трубчатых осадителей, проанализированная с помощью CFD-моделирования]. Water Science & Technology, 2023, vol. 87, iss. 9, pp. 2116-2127. doi: 10.2166/wst.2023.107
    11. Stabel H. H. Settling velocity and residence time of particles in lake Constance [Скорость осаждения и время пребывания частиц в озере Констанц]. Swiss Journal of Hydrology, 1987, vol. 49, pp. 284-293. doi: 10.1007/BF02538289
    12. Yu S., Verkhoturov V. P., Vasiliev V. M., Feofanov Y. A., Chernikov N. A. Evaluation of deposition efficiency in a thin-layer module. Izvestiya vuzov. Stroitel'stvo, 2025, no. 4(796). pp. 109-119. (In Russ.). doi: 10.32683/0536-1052-2025-796-4-109-119
    13. Guo H., Ki S. J., Oh S. et al. Numerical simulation of separation process for enhancing fine particle removal in tertiary sedimentation tank mounting adjustable baffle [Численное моделирование процесса сепарации для улучшения удаления мелких частиц в третьем осадительном танке с регулируемым экраном]. Chemical Engineering Science, 2017, vol. 158, pp. 21-29. doi: 10.1016/j.ces.2016.09.022
    14. Tarpagkou R., Pantokratoras A. CFD methodology for sedimenta-tion tanks: The effect of secondary phase on fluid phase using DPM cou-pled calculations [Методология CFD для осадительных танков: влияние вторичной фазы на жидкостную фазу при расчете с использованием метода DPM]. Applied Mathematical Modelling, 2013, vol. 37, iss. 5, pp. 3478-3494. doi: 10.1016/j.ces.2016.09.022
    15. Zhao Jing. Three-dimensional numerical simulation of inclined tube sedimentation tank with countercurrent flow [Трехмерное численное моделирование осадительного танка с наклонными трубками с противоточным потоком]. Engineering and Construction, 2015, vol. 29, no. 2, pp. 158-160.
    16. Nagano Y., Tagawa M. An Improved k-е Model for Boundary Layer Flows [Улучшенная модель k-е для пограничных слоев потока]. Journal of Fluids Engineering, 1990, vol. 112, iss. 1, pp. 33-39.
    17. Williams P. T., Baker A. J. Incompressible computational fluid dynamics and the continuity constraint method for the three-dimensional Navier-Stokes equations. [Непрерывная вычислительная гидродинамика и метод ограничения непрерывности для уравнений Навье-Стокса в трех измерениях]. Numerical Heat Transfer, 1996, vol. 29, iss. 2, pp. 137-273. doi: 10.1080/10407799608914980
    18. Raeesh M., Devi T. T., Hirom K. Recent developments on application of different turbulence and multiphase models in sedimentation tank modeling - a review [Недавние разработки применения различных моделей турбулентности и многофазных моделей в моделировании осадительных танков - обзор]. Water, Air, & Soil Pollution, 2023, vol. 234(5). doi: 10.1007/s11270-022-06007-8
    19. Sun Z., Yan X., Wang L. et al. Numerical prediction of particle slip velocity in turbulence by CFD-DEM simulation [Численное прогнозирование скорости скольжения частиц в турбулентности с помощью моделирования CFD-DEM]. Particuology, 2023, vol. 80, pp.170-179. doi: 10.1016/j.partic.2022.11.021
    20. Kirpa Hirom M. R., Devi T. T. CFD study on finding optimum number of inclined plates and settling efficiency in a novel sedimentation tank (lamella clarifiers) of wastewater treatment unit [Исследование методом CFD оптимального числа наклонных пластин и эффективности осаждения в новом осадительном танке (ламеллярные осветлители) для установки очистки сточных вод]. Fluid Mechanics and Fluid Power, 2023, vol. 1, pp.111-116. doi: 10.1007/978-981-19-7055-9_19
  • For citation: Yu Sh. The Effect of the Thin-Layer Module Design on Deposition Efficiency. Promyshlennoye i grazhdanskoye stroitel'stvo [Industrial and Civil Engineering], 2026, no. 1, рp. 56-62. (In Russ.). doi: 10.33622/0869-7019.2026.01.56-62

BACK