Investigation of a Slotted Separator for Hydromechanical Installation of Sludge Removal from a Water Reservoir

The siltation of water reservoirs in Poland is progressing at the rate of 0.5-5% of capacity per year, hence the actions necessary to limit this unfavorable phenomenon are necessary, among others through desludging. A relatively cheap and efficient method of removing sediments from reservoirs is sucking in hydrated sludge through siphon or antisiphon, additionally equipped with a solid particle separator. The task of the prototype installation for hydromechanical removal and purification of sediments is the separation of sediments collected from the bottom of the reservoir into two streams, containing: coarse fractions (desirable), directed directly to the river below the damming, and finer and lighter (undesired) fractions that can be used after dehydration), e.g., agricultural. Sorted thick mineral fractions limit the erosion of the channel of the watercourse below the reservoir. Laboratory tests were carried out on a physical model of a slotted separator, in which mineral particles with diameters of 0.15-12.0 mm and spherical particles with a diameter of 6.0 mm were used, made of materials with a density of 1000-2650 kg·m-3. The tests have shown that it is possible to create hydraulic conditions in which the sediments are separated into two fractions and their further transport by means of two pipes. The relations between the velocity of the water flow above the slits and the velocity at which the grains descended were significant.

Zamulanie zbiorników wodnych w Polsce postępuje w tempie 0,5-5% pojemności rocznie, stąd niezbędne są działania w kierunku ograniczenia tego niekorzystnego zjawiska, m. in. poprzez odmulanie. Stosunkowo tanią i wydajną metodą usuwania osadów ze zbiorników jest zasysanie uwodnionych osadów przez syfon lub lewar, wyposażony dodatkowo w separator cząstek stałych. Zadaniem prototypowej instalacji do hydromechanicznego usuwania i oczyszczania osadów jest rozdzielenie osadów pobieranych z dna zbiornika na dwa strumienie, zawierające: frakcje grube (pożądane), kierowane bezpośrednio do rzeki poniżej piętrzenia, oraz frakcje drobniejsze i lżejsze (niepożądane), które po odwodnieniu mogą być wykorzystane, np. rolniczo. Wysortowane grube frakcje mineralne ograniczają erozję koryta cieku poniżej zbiornika. Przeprowadzono badania laboratoryjne na modelu fizycznym separatora szczelinowego, w których użyto cząstek mineralnych o średnicach 0,15-12,0 mm oraz cząstek kulistych o średnicy 6,0 mm, wykonanych z materiałów o gęstości od 1000-2650 kg·m-3. Badania wykazały, że jest możliwe stworzenie takich warunków hydraulicznych, w których zachodzi rozdzielenie osadów na dwie frakcje i ich dalszy transport dwoma przewodami. Istotne okazały się relacje prędkości przepływu hydromieszaniny powyżej szczelin do prędkości opadania ziaren.