حوضچه ته نشینی | شرکت شاران صنعت

حوضچه ته نشینی واحد عملیاتی است که جداسازی ذرات معلق سنگینتر از آب بواسطه فرونشست گرانشی در آن رخ می دهد. در اغلب روش های متعارف تصفیه فاضلاب، واحدهای تصفیه پس از حوضچه اولیه قرار می گیرند. حوضچه ته نشینی ثانویه پس از واحدهای تصفیه بیولوژیک قرار می گیرد و وظیفه جداسازی جامدات تولیدشده طی فعالیت های بیولوژیک را برعهده دارد. این دو حوضچه از عملکرد مشابهی برخوردار هستند؛ اختلاف اصلی این دو در چگالی لجن هر یک است. لجن ته نشینی اولیه معمولاً چگال تر و ناپایدارتر است. سوپرناتانت حاصل از ته نشینی ثانویه زلالتر است. بسته به نوع مواد موجود در فاضلاب، ته نشینی به چهار طریق منفرد، لخته ای، منطقه ای و تراکمی رخ می دهد. در عمل هر چهار نوع این روش ها همزمان در حوضچه ته نشینی اتفاق می افتد.

تعریف واحد ته نشینی

رسوب گذاری یا ته نشینی فرآیندی است که در آن توده هایی که در طی فرآیند کواگولاسیون و فلوکولاسیون تشکیل شده بودند، می توانند در این مرحله ته نشین شوند. این توده ها مانند لجن در کف مخازن ته نشینی تجمع می یابند و در نهایت آب تصفیه شده از طرف دیگر خارج می شود. طراحی های مختلفی برای مخازن ته نشینی در دسترس می باشد از این دسته از طراحی ها می توان به مخازن مستطیلی، که آب از یک طرف به آن وارد می شود و از طرف دیگر خارج می شود و بیشتر در تصفیه خانه های آب در مقیاس بزرگ استفاده می شود اشاره کرد همچنین مخازن دایره ای شکل با کف صاف و یا مخروطی شکل نیز در تصفیه آب در مقیاس های کوچک استفاده می گردند.

آب حاوی فلوک از قسمت پخش کننده یا توزیع کننده مرکزی و آب تصفیه شده از محیط اطراف مخزن (سرریز) خارج می شود. طراحی و شرایط جریان در مخزن ته نشینی به گونه ای باشد که بیشترین میزان آب صاف شده و کمترین مقدار آب حاوی فلوک را ایجاد کند. در واقع ته نشینی یک فرآیند مناسب در جهت حذف توده های تشکیل شده از گل ولای که به سادگی ته نشین می شوند، می باشد. بنابراین توده های خاص که به نسبت سبک هستند و به آسانی ته نشینی نمی شوند، فرآیندی مانند ته نشینی به تنهایی کافی نبوده و می بایست از فرآیند شناور سازی نیز استفاده نمود. هنگامی که لجن و ذرات آلی به توده تبدیل می شوند در واقع توده های با وزن پایین تشکیل شده است و ممکن است تنها ته نشینی به منظور حذف آنها کافی نباشد.

توجه داشته باشید که اگر لجن تشکیل شده به طور منظم تخلیه نگردد، کیفیت آب اصطلاحاً صاف شده نیز کاهش می یابد. همچنین به منظور افزایش راندمان ته نشینی و چربی گیری از لاملا استفاده می شود که به صورت شماتیک نشان داده شده است. در حالت کلی فرآیند ته نشینی بر اساس اندازه، مقدار و وزن مخصوص موادی که می بایست از هم تفکیک شوند به دو دسته تقسیم بندی می شود: حوضچه دانه گیری (ته نشینی صفحه ای) و مخزن ته نشینی (زلال ساز ها). مخازن ته نشینی دارای سه شکل کلی می باشند: حوضچه مستطیلی افقی، مخزنهای ته نشینی با جریان رو به بالا و راکتور زلال سازی با جریان رو به بالا با پتوی لجن.

شکل ۱. حوضچه ته نشینی

عوامل موثر بر عملکرد مخزن ته نشینی

عوامل متعددی بر فرآیند ته نشینی تاثیر گذار میباشد که از جمله آن ها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

• ماهیت ذرات معلق داخل آب
• سرعت ته نشینی ذرات معلق
• مشخصات آب ورودی
• تغییرات جریان
• نوع و انتخاب مدول های ته نشینی نرخ بالا
• هزینه
• روش حذف لجن

مکانیسم های مختلف ته نشینی ذرات

• • ذرات منفرد: براساس نیروی وزنی است که ذرات دانه ای و ماسه را از فاضلاب جدا می کند. در این حالت دانه ها به یکدیگر متصل نشده و خواص فیزیکی خود مانند شکل، اندازه و چگالی را حفظ می کنند.

• • لخته ای: در این نوع فرآیند ذرات لخته تشکیل شده و با افزایش وزن و اندازه ذرات سرعت ته نشینی افزایش می یابد. فرآیند لخته سازی به قابلیت تماس ذرات وابسته است و با تغییر نرخ جریان، عمق حوضچه، گرادیان سرعت در سیستم، غلظت ذرات و توزیع اندازه ذرات تغییر خواهد کرد. ته نشین شدن بخشی از جامدات معلق موجود در حوضچه ته نشینی اولیه و بخش فوقانی حوضچه ته نشینی ثانویه و هم چنین لخته های شیمیایی در تصفیه فیزیکی/ شیمیایی به این طریق صورت می گیرد.

• • منطقه ای: در سیستم های حاوی غلظت بالائی از مواد جامد معلق پتوی لجن تشکیل شده و مواد به مانند یک توده ته نشین می شوند. به دلیل غلظت بالای ذرات، آب از بین ذرات به سمت بالا هدایت می شود. به این ترتیب ذرات مختلف با حفظ موقعیت خود نسبت به دیگر ذرات، به صورت منطقه ای و یا پتو ته نشین می شوند. این پدیده را ته نشینی منطقه ای می نامند. سطح جداکننده فاز مایع و جامد به وضوح قابل تشخیص است و سرعت ته نشینی این سطح در طراحی حوضچه بکار می رود.
  • تراکمی: با ادامه ته نشین شدن ذرات، لایه متراکمی در بخش تحتانی حوضچه تشکیل خواهد شد. در این ناحیه ذرات ساختاری با تماس فیزیکی نزدیک ایجاد می کنند. این عمل تنها با فشرده شدن ساختار ذرات امکان پذیر است و عامل این فشردگی وزن ذراتی است که دائماً در حال ته نشینی هستند. در این شرایط آب موجود در ماتریس لخته ها تخلیه شده و حجم لخته ها کاهش می یابد.

اصولا کارآمدی ته نشین شدن ذرات جامد در حوضچه بستگی به مدت زمان ماند فاضلاب در حوض مزبور و بار سطحی دارد و بر اساس نظریه هیزن، کارآمدی تصفیه حوضچه ته نشینی، به عمق آنها بستگی ندارد. بار سطحی شاخصی است مورد استفاده قرار می گیرد. بار سطحی را می توان ارتفاع آب وارده بر سطح حوضچه در نظر گرفت که در یک ساعت از حوضچه عبور می نماید. از کاربردهای حوضچه ته نشینی می توان به موارد زیر اشاره کرد:
حوضچه ته نشینی اولیه: این واحد به عنوان اولین گام در تصفیه قادر به حذف موارد زیر می باشد.

• ۵۰ تا ۷۰% TSS
• ۲۰ تا ۴۰% BOD
• ۲۵ تا ۷۵% باکتری

مدت زمان ته نشینی ذرات ذرات

کاربرد مخازن ته نشینی

حوضچه ته نشینی ثانویه به روش لجن فعال
حوضچه ته نشینی ثانویه در صافی چکنده
حوضچه ته نشینی لجن فعال به همراه رسوب گذاری شیمیایی
حوضچه تصفیه فاضلاب تحت شرایط بی هوازی
شکل های حوضچه ته نشینی: این حوضچه ها با توجه به میزان دبی فاضلاب و شرایط محلی به سه شکل مربعی، مستطیلی و دایره ای ساخته می شوند. در شکل های زیر دو نوع حوضچه ته نشینی مستطیلی و دایره ای نشان داده شده است.

شکل ۲. حوضچه ته نشینی دایره ای و مستطیلی

راکتور و زلال ساز های جریان رو به بالا

این واحد به سه دسته تقسیم می گردد: زلال ساز های ساده با جریان رو به بالا، راکتور زلال ساز های با پتوی لجن، راکتور های زلال ساز و زلال سازی با جریان رو به بالا که این راکتورها در مقایسه با حوضچه های مستطیلی دارای مزیت های زیر می باشد:

۱- طراحی سریع و اقتصادی

۲- سهولت حذف لجن

۳- بازده زلال سازی بالاتر

همچنین دارای معایبی به شرح زیر می باشند:

۱- در مقایسه با تانک های افقی به کنترل راهبری زیادی نیاز دارند.

۲- افت بازده سریع می باشد.

۳- اگر پتوی لجن از بین برود، مدت زمان زیادی برای تولید پتوی لجن لازم است.

فرآیند ته نشینی شنی ریز با سرعت زیاد

در سال های گذشته به این فرآیند، فرآیند شنی پایدار نیز گفته می شود. در واقع این فرآیند شامل مرحله لخته سازی و ته نشینی (زلال سازی) می باشد. مرحله لخته سازی دارای زمان اختلاط ۹ الی ۱۰ دقیقه می باشد. توجه داشته باشید که این فرآیند نیز دارای مزایا و معایبی است که مزایا آن شامل موارد زیر است:

۱- نیازبه فضای کم

۲- کارایی بالا

۳- راه اندازی سریع

معایب:

۱- نیاز به تجهیزات مکانیکی متعدد و زیاد همچنین زمان فرآیند کوتاه

۲- غیر فعال شدن کل فرایند در صورت عدم دسترسی بیش از ۱۰ دقیقه به برق

۳- نیاز به منعقد کننده بیشتر نسبت به فرآیند های متعارف دیگر

در نظر داشته باشید که بر اساس هزینه های کارکرد، راهبری و نگهداری اولویت بندی انواع تانک های ته نشینی به صورت تجربی به شکل زیر می باشد.

۱- تانک مستطیلی طویل

۲- تانک های مستطیلی با مدول های ته نشینی نرخ بالا

۳- واحد های اختصاصی