بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به مصرف بالای آب در زمینه شرب و کمبود آب در جهان نیاز به ایجاد تصفیه خانه برای تصفیه آب مورد توجه قرار گرفته است، که یکی از قسمتهای مهم تصفیه خانه ها، حوضچه ته نشینی است. ته نشینی به وسیله نیروی ثقل از معمول ترین و پرکاربردترین روشهای جداسازی ذرات جامد معلق در آب و فاضلاب می باشد. حوضچه های رسوبگذار از اجزاء مهم و اصلی در هر فرآیند تصفیه آب به شمار می روند. واحد تهنشینی یکی از واحدهای اصلی تصفیه فیزیکی آب، جهت حذف ذرات معلق موجود در آب است. علاوه بر تصفیه آب، کاربرد مهم دیگر حوضچه های ته نشینی، جداسازی ذرات معلق و رسوبات رودخانه است.
ذرات معلق در طی مسیر برای سازه های انتقال آب ایجاد مشکل می نمایند، بطوریکه کارآیی سیستم را به شدت کاهش می دهند از سوی دیگر. به دلیل هزینه بسیار زیاد ساخت و نگهداری این حوضچه ها، عملکرد بهینه حوضچه های ته نشینی بسیار حائز اهمیت است.
پژوهشگران در این مقاله ضمن بررسی انواع عملیات تصفیه فاضلاب به تحلیل نقش سرعت در ته نشینی، نقش حرارت در ویسکوزیته آب، نقش آشفتگی در حوضچه پرداخته اند. پژوهش حاضر حاصل جمع آوری داده های کتابخانه ای است و بر مبنای نیاز پژوهش وامکانات موجود از منابع دیجیتال و اسنادی نیز مورد استفاده قرار گرفته است.
مقدمه
ته نشینی، فرآیند جداسازی فیزیکی مواد قابل رسوب غیر آلی از آب است. در عمل، ته نشینی کلیه موادی که دانسیته نسبی آنها بیش از آب است به روش ثقلی جداسازی می شوند. با توجه به اهمیت مصرف آب در زمینه شرب و تصفیه مناسب با کار آیی و سرعت بالا در جهت تأمین نیاز روزافزون در فرآیند تصفیه خانه های آب، واحد حوضچه ته نشینی، مورد توجه قرار گرفته است.
همچنین نوع دیگری از حوضچه های ته نشینی پس از آبگیر رودخانه ها، جهت جداسازی مواد معلق و رسوبات رودخانه استفاده میشود؛ زیرا وجود ذرات معلق درون آب برای سازه های انتقال ایجاد مشکل می نماید. حوضچه های ته نشینی نقش جداکننده ذرات از سیال را بر عهده دارند، به صورتی که درون تصفیه خانه های آب در واحدهای قبل از حوضچه ته نشینی با اضافه کردن مواد مناسب و اختلاط آن، زمان ته نشین شدن ذرات ریزی که در ته نشین شدن سرعت کمی دارند را کاهش میدهند. وزن توده ذرات باعث می شود که مواد زاید به سمت عمق آب رفته و به صورت لجن از حوضچه های ته نشینی خارج شوند.
یکی از بزرگترین و مهمترین مشکلاتی که در یک سیستم تصفیه خانه باعث کاهش راندمان آن میشود وجود جریانهای مدار کوتاه و رسوب گذاری در آن میباشد. جریانهای مدار کوتاه به دلایل مختلفی نظیر وجود گرادیان حرارتی، گرادیان چگالی و عدم توزیع یکنواخت جریان در ورودی ایجاد می شود. رسوب گذاری نیز از پدیدههای همیشگی در حوضچههای ترسیب در یک تصفیه خانه می باشد که تاثیر مستقیم از هیدرولیک جریان و همچنین رفتار نواحی چرخش جریان میگیرد. نویسندگان در این مقاله الگوهای مختلف جریان در حوض ته نشینی، نقش سرعت در ته نشینی، نقش حرارت در ویسکوزیته آب و نقش آشفتگی در حوضچه های ته نشینی را بررسی خواهد کرد.
انواع عملیات تصفیه فاضلاب
در غالب استانداردهای رایج جهانی، تصفیه در تصفیهخانههای فاضلاب بر اساس عملکرد، به سه گروه متمایز به شرح زیر دستهبندی شدهاند.
تصفیه اولیه: تمامی عملیات تصفیه فاضلابهایی که در آنها فرایندهایی برای حذف قابل توجه مواد جامد معلق قابل ته نشینی و مواد شناور به کار گرفته میشود، حذف مواد جامد محلول در آنها انجام نمیپذیرد. در تصفیه اولیهغالباً از فرایندهایی مانند آشغالگیری، دانه گیری، ته نشینی و بالاخره شناورسازی استفاده میشود. چنانکه تصفیهخانه منحصراً برای تصفیه اولیه ساخته شده باشد، فرایندهای ویژه تصفیه و دفع لجن و همچنین فرایندهای ویژه ضدعفونیفاضلاب قبلاً از دفع نیز در نظر گرفته میشوند.
تصفیه ثانویه: تمامی عملیات تصفیه فاضلابهایی که در آنها فرایندهایی برای حذف مواد معلق کلوئیدی، مواد جامد محلول و همچنین حذف مواد آلی توسط تصفیه بیولوژیکی به کار گرفته میشود. تصفیه ثانویهعمدتاً از فرایندهایی نظیر لجن فعال و صافی چکنده تشکیل شده است.
تصفیه تکمیلی: تمامی عملیات تصفیه فاضلابهایی که در آنها پس از تصفیه ثانویه روشهایی برای حذف مواد آلی محلول باقیمانده، مواد معدنی باقیمانده و بالاخره مواد جامد معلق باقیمانده توسط فرایندهایی مانند صاف سازی، فرایندهای شیمیایی حذف کربنی، فرایندهای بیولوژیکی، الکترودیالیز یا اسمز معکوس استفاده شده است.
تصفیه تکمیلی را فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تشکیل میدهدو معمولاً ترکیبی از فرایندهای مزبور در این نوع تصفیه به کار گرفته میشود. شایان ذکر است این نوع تصفیه به سبب شرایط ویژه کشور در حال حاضر کاربردی ندارد ولی در آینده ممکن است در شرایط خاصی مورد استفاده قرار گیرد.[1]
شکل:1 حوض های ته نشینی تاسیسات تصفیه فاضلاب
دسته بندی حوضچههای ته نشینی از لحاظ هندسی
حوضچههای مستطیلی: در این حوضچها معمولاً از نسبت طول به عرض 2 به 1 تا 3 به 1 استفاده میشود. بر اساس تحقیقات مونک1 استفاده از حوض مستطیلی با نسبت طول به عرض 6 به 1 تا 7 به 1 به دلیل ایجاد جریان ایدهآل در ورودی و خروجی حوض برای کنترل جریانات مدار کوتاه، موثر تر میباشد.
از دیگر ملاکهای مورد نظر در طراحی این نوع حوضها این است که نسبت عرض به عمق باید در محدوده 3 به 1 و حداکثر 6 به 1 باشد و ارتفاع آزاد برای کاهش اثرات باد در حدود 0.6متر در نظر گرفته شود.معمولاً حوضهای مستطیلی با جریان افقی به علت این که دارای توانایی و پایداری بیشتری نسبت به شوکهای ناشی از بارگذاریهای مختلف هستند، نسبت به سایر هندسهها بیشتر مورد نظر طراحان است. از دیگر فواید حوضهای مستطیلی استفاده از دیوار مشترک بین حوضچهها است، که باعث اقتصادیتر شدن طرح میگردد. انواع مختلف هندسه حوضچه تهنشینی در شکل - 2 - نشان داده شده است.
شکل :2 - الف - مستطیلی، - ب - دایروی با ورودی محیطی، - ج - دایروی با ورودی از مرکز، - د - مربعی
حوضچههای مربعی: این حوضچها معمولاً به صورت ورودی از مرکز طراحی میشوند. حوضهای مربعی دارای برخی از مزایای حوضچههای مستطیلی نظیر استفاده از دیوار مشترک برای دو حوض میباشد و همچنین دارای برخی از مزایای حوضچههای دایرهای شکل مانند سهولت جمعآوری لجن میباشند. از مشکلات حوضهای مربعی میتوان به عدم توزیع یکنواخت جریان در سطح حوض به دلیل هندسه سازه خروجی که در محیط حوض تعبیه میشود و همچنین تهنشین شدن لجن در گوشهها اشاره کرد.
حوضچههای دایروی: در حوضچههای تهنشینی دایروی نحوه ورود آب به دو صورت ورود از مرکز و ورود از محیط میباشد. بر اساس مطالعات انجام شده میتوان نشان داد که در حوضچههای با ورودی محیطی، وقوع مسئله جریانات مدار کوتاه کمتر از حالت ورود از مرکز میباشد. از مزایای این حوضچهها میتوان به سهولت در جمعآوری لجن اشاره کرد.به همین علت از آن بیشتر در مواردی که مقدار حجم لجن تولیدی نسبت به جریان ورودی بالاست، نظیر حوضچههای تغلیظ لجن، استفاده میشود. مزایا حوضچه مستطیلی بر حوضچه دایروی به شرح زیر میباشند.
- وقتی از چندین واحد استفاده میشود، سطح - جای - کمتری را اشغال میکند.
- در صورت استفاده از دیوارههای معمولی، از نظر اقتصادی برای چندین واحد مقرون به صرفهتر می باشد.
- پدیده اتصال کوتاه کمتر صورت میگیرد.
- افت فشار در ورودی و خروجی کمتر است.
