المعالجة الأولية لمياه الصرف
اقرأ هذه المقالة للتعرف على المعالجة الأولية لمياه الصرف الصحي: 1. الفرز 2. إزالة الحصى 3. سماكة / الترسيب 4. التعويم بالهواء و 5. إزالة الغروانية.
بعد تنظيم الأس الهيدروجيني والمعادلة ، يخضع تيار مياه الصرف الصحي للمعالجة الأولية. الهدف من المعالجة الأولية هو إزالة المسائل المعلقة من مياه الصرف. يعتمد اختيار التقنية / التقنيات التي يجب استخدامها لإزالة المواد المعلقة من تيار مياه الصرف على ما إذا كانت الجسيمات صلبة أو سائلة.
اختيار تقنية يعتمد أيضا على كثافة وحجم الجسيمات الصلبة. إزالة الجسيمات الصلبة أمر ضروري لأن من المرجح أن تتراكم في خطوط الأنابيب والمضخات ووحدات المعالجة اللاحقة وبالتالي تعطل تشغيل محطة معالجة النفايات السائلة (ETP). يجب إجراء إزالة السوائل المعلقة (الزيوت والدهون والشحوم) من مياه الصرف لأنها قد تؤثر سلبًا على أداء وحدات المعالجة الثانوية والثالثية.
يتم إزالة الجزيئات الصلبة الأكبر (15 ملم أو أكثر) عن طريق الفحص. يتم القبض على الخشنة (0.1 مم أو أكبر) والجزيئات الأكثر كثافة في غرفة الحصى أو الإعصار المائي. يمكن تسوية الجسيمات الأكثر كثافة من 0.1 مم (ولكن ليس الغروانية) في مثخن أو إزالتها بواسطة تعويم الهواء المذاب (DAF) أو تقنية التعويم بالهواء المستحث.
في الواقع ، لا يمكن تحقيق إزالة كاملة من الجسيمات الدقيقة أثقل وأخف وزنا عن طريق الترشيح فقط. ومع ذلك ، فإن عملية الترشيح لإزالة الجسيمات الدقيقة لا تستخدم عادة إلا كجزء من المعالجة النهائية (التلميع) وليس كجزء من المعالجة الأولية.
لإزالة عمليات الجسيمات الصلبة العالقة يتم تنفيذها بالتسلسل التالي:
1. الفرز ،
2. إزالة الحصى (إزالة حجرة - 95٪ إذا كانت 0.2 مم أو أكبر ؛ الإعصار المائي - إزالة 95٪ من 0.1 مم أو أكبر) ،
3. سماكة / الترسيب ،
4. DAF / تعويم الهواء المستحث ،
5. إزالة الغروانية.
1. الفرز:
يجب إجراء الفحص عند مدخل مرفق معالجة مياه الصرف الصحي. والغرض من ذلك هو إزالة جزيئات كبيرة على حد سواء أخف وزنا وأثقل من الماء من أجل حماية وحدات المعالجة أسفل المجرى من الانسداد.
المواد المرفوضة التي تحتاج إلى إزالة هي الخرق ، وقطع من المطاط والبلاستيك ، أجزاء المكون / مكسورة من الأجهزة وغيرها من المواد النثرية. الشاشات المستخدمة هي معدنية ولها فتحات مستطيلة أو دائرية موحدة.
قد تتكون هذه من قضبان متوازية أو قضبان ، شبك ، ألواح مثقبة ، شبكة سلكية ، إلخ. تتم إزالة الفحوصات إما يدويًا أو ميكانيكيًا ، وقد يتم التخلص منها في النهاية كمواد لطمر النفايات أو عن طريق حرقها. يتم تصنيف الشاشات على أنها خشنة أو متوسطة أو جيدة وفقًا لحجم الفتحات. تحتوي الشاشات الخشنة على فتحات بقطر 75-150 مم ، أما الفتحات المتوسطة فتشمل 20-50 ملم ، أما الشاشات الرقيقة فتحتوي على فتحات أقل من 20 مم.
الشاشات بشكل عام من نوعين:
1. رف مصنوع من قضبان متوازية أو قضبان متوضعة بزاوية مع المستوى الأفقي.
2. شاشة متحركة ، إما أسطوانة دوارة أفقية أو قرص دوار عمودي مصنوع من لوحة مثقبة أو شبكة سلكية.
يتم إنشاء الحامل عن طريق وضع قضبان أو قضبان بشكل متساوٍ بزاوية مع المستوى الأفقي لتغطية كامل قناة تدفق مياه الصرف. يتم لحام الأعمدة أو القضبان لإطار يحتوي على منصة أفقية في قمته. قد تحتوي المنصة على ثقوب بحيث يمكن استنزاف الأرفف المخزن مؤقتًا عليها. الترتيب البديل هو وضع عربة على المنصة لجمع وإزالة الأرفف.
تكون القضبان على نحو مفيد 10 إلى 15 ملم في الجانب العلوي وتميل قليلاً نحو جانب المصب. يعتمد التخليص بين القضبان وزاوية الرف مع المستوى الأفقي على ما إذا كان سيتم تنظيفها يدويًا أو ميكانيكيًا. يتم إعطاء الميزات الشائعة الاستخدام لحامل في الجدول 9.1.
يعتمد تردد التنظيف على معدل تراكم المواد الصلبة العالقة في مياه الصرف الصحي المعلقة. يتم تحقيق التنظيف اليدوي عن طريق مسح أشعل النار يدويًا للأعلى بشكل دوري ، في حين يتم التنظيف الميكانيكي بمساعدة دفع خلفي صاعد. قد يتم تشغيل أشعل النار الميكانيكي إما بشكل مستمر بسرعة بطيئة أو بشكل متقطع.
وينبغي ألا تقل السرعة الخطية لمياه الصرف في قناة النهج عن 0.3 متر / ثانية لتجنب ترسب الترسبات في القناة. يجب أن تكون السرعة من خلال الشاشات عادة 0.6 م / ث إلى 1.2 م / ث.
عادة ما يكون فقدان الرأس من خلال شريط الشاشة بين 0.08 إلى 0.15 متر. لا ينبغي أن يكون أكثر من 0.3 متر. بخلاف الشرائط الشريطية ، الأسطوانة الدوارة وشاشات القرص المصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو الصفائح المثقوبة غير الحديدية أو شبكة الأسلاك تستخدم أيضا. تتراوح فتحات هذه الشاشات عمومًا ما بين 0.2 ملم إلى 3 ملم.
يتم وضع شاشات الأسطوانة الدوارة أفقيًا مع فتح نهاية المنبع وإغلاق نهاية مجرى النهر. يتم وضعه في قناة تغطي كامل عرضه ويتم الاحتفاظ به بشكل طبيعي شبه مغمور. من خلال النهاية المفتوحة للأسطوانة تدخل مياه الصرف وتتدفق الترشيح من خلال الفتحات الطرفية.
يدور الطبق بسرعة بطيئة (من 4 إلى 7 دورة في الدقيقة). مع دوران الأسطوانة ، يتم رفع المواد الصلبة المجمعة فوق مستوى الماء وأخيراً يتم غسلها إلى حوض أو ناقل موجود داخل الأسطوانة بالقرب من أعلى نقطة في الأسطوانة.
يدور قرص دائري رأسي مصنوع من شاشة تدور على عمود أفقي حول نصف مغمور يغطي المقطع العرضي بأكمله لقناة مفتوحة. تتدفق مياه الصرف من خلال فتحات الشاشة ويتم الاحتفاظ بالجسيمات الصلبة العالقة على سطحها. عندما ترتفع الشاشة التي تحمل الجسيمات الصلبة فوق مستوى السائل ، يتم غسلها إلى حوض صغير.
التفتت:
بديل لعملية الفرز هو comminution. ويقضي على المشكلات المرتبطة بعمليات جمع وإزالة وتخزين ومعالجة الفحوصات. تقوم أجهزة comminuting المعروفة باسم Comminutors باعتراض الجسيمات الصلبة العالقة الكبيرة وتقطيعها عن طريق التقطيع والطحن إلى قطع صغيرة دون إزالتها من الماء. تمر الجسيمات الممزقة والأرضية من خلال المجند. يتم فصل هذه في نهاية المطاف من مياه الصرف الصحي في غرفة الحصى أو خزان الاستقرار الأساسي.
2. إزالة الحصى:
الجريش هي جسيمات صلبة غير عضوية حبيبية أثقل من الماء.
من الضروري إزالة هذه الجسيمات من المياه العادمة لتحقيق الأهداف التالية:
1. لمنع التآكل والتمزق من المكونات الميكانيكية لمعدات معالجة المصب ، مثل المضخات والمحرضين ، وما إلى ذلك ، بسبب الكشط ،
2. لتجنب انسداد خطوط الأنابيب ، و
3. لمنع تراكم في وحدات المعالجة الثانوية التي تتطلب خلاف ذلك التنظيف المتكرر
يتم فصل الجسيمات الصلبة غير العضوية التي تكون أثقل من الماء عن تيار متدفق بسبب الجاذبية. ويشار إلى الغرفة التي يتم فيها هذا الفصل باسم غرفة الحصى. والغرفة مصممة بحيث لا يستقر فيها إلا القليل جدا من الجسيمات العضوية المعلقة ، وهي أخف عموما من الماء.
بدلا من ذلك يمكن إزالة فريك من تيار مياه الصرف الصحي في الإعصار المائي. غرفة الحبيبات هي قناة مفتوحة بشكل أساسي عند نهاية التفريغ (مخرج) حيث يتم وضع جدار أو عوائق أخرى للحفاظ على سرعة سائلة ثابتة في القناة بغض النظر عن عمق السائل فيها.
عموما ، تم تصميم غرفة الحصى لإزالة حوالي 95 ٪ من الجسيمات الصلبة بحجم 0.2 مم. تتراوح السرعة السائلة التي يتم الاحتفاظ بها في غرفة الحصى في نطاق 0.15 م / ث إلى 0.30 م / ث. في أغلب الأحيان تكون السرعة حوالي 0.3 m / s. تتم إزالة الجزيئات الصلبة ، التي تستقر على قاع القناة ، إما يدويًا أو ميكانيكيًا.
قد تكون غرفة الحصى إما مقطع عرضي مستطيل أو شبه منحرف (شبه منحرف). قد يكون جهاز التحكم في التدفق المستخدم في نهاية المخرج في حجرة صخرية ذات مقطع عرضي مستطيل إما من النوع المتناوب أو من سدر من نوع سترو أو سائل مساوي.
كل من الهداس النسبي والوتير السطحي لهما جدار وفوهة كما هو موضح في التين. 9.3A و 9.3 B:
الحافة السفلية للسيار النسبي مستقيمة وأفقية. وهي تقع على ارتفاع 15 إلى 30 سم فوق سرير القناة. جوانب الفوهة منحنية. السدر الهوائي هو نوع من الهدار النسبي. جانب واحد من فتحتها مستقيم وعمودي بينما الجانب الآخر منحني.
تصميم مستطيل المقطع غرفة التقسيم مستطيل:
في غرفة حبيبية تستقر الجسيمات المتقطعة ذات الأحجام الخشنة نسبياً تحت تأثير الجاذبية بينما يحاول الماء المتدفق أن يحملها نحو نهاية مخرج الغرفة. يجب أن تكون أبعاد الحجرة كبيرة لدرجة أن معظم جسيمات الحجم المحدد مسبقًا ستستقر على أرضية الغرفة قبل سحبها من القناة.
وهو مصمم عادة للإزالة التامة للجسيمات التي يبلغ حجمها 0.2 مم أو أكبر من تيار مياه الصرف الصحي. يجب تصميم جهاز التحكم في التدفق والقسم العرضي للغرفة بطريقة تكون فيها السرعة السائلة من خلال الغرفة موحدة بغض النظر عن معدل التدفق الحجمي لمياه الصرف الصحي في لحظة معينة من الوقت.
تصميم الحجرة المستطيلة والمقاسات:
يمكن تقدير أبعاد حجرة مستطيلة الشكل والسد من خلال الخطوات التالية:
الخطوة-I
اختيار أصغر حجم الجسيمات ، والتي تحتاج إلى الاحتفاظ بها في الغرفة. تأكد من كثافته.
في حالة عدم وجود معلومات محددة ، يمكن افتراض ما يلي:
dp = 0.2 ملم ، و sp. غرام. 2.65
الخطوة الثانية :
حساب سرعة تجوب وسرعة الاستقرار الحر للجسيمات المختارة باستخدام Eqs. (9.1) و (9.2) على التوالي
حيث c = 0.03 للجسيمات الرملية الحبيبية و 0.06 للجسيمات اللزجة ،
و = 0.03
g = 9.81 م / ث 2
dp = قطر الجسيمات في m و ϑ 0 في m / s
حيث C D = معامل السحب
حيث v = اللزوجة الحركية للمياه عند درجة حرارة التشغيل.
عندما تكون المعلومات الكافية غير متوفرة لتقدير v 0 و v s ، تؤخذ تلك على شكل 0.3 m / s.
خطوة سوء:
ويقدر منطقة مستعرضة من الغرفة كما
حيث Q = الحد الأقصى لمعدل التدفق الحجمي لمجرى مياه الصرف في m 3 / s.
الخطوة الرابعة :
ويقدر عمق السائل h في القناة المقابلة لمعدل التدفق Q بافتراض عرض غرفة مناسب W باستخدام المعادل. (9.4)،
يتم أخذ عمق الغرفة الفعلية H
H = h + ارتفاع اللوحة الحرة + عمق الحبي المتراكم / عمق الناقل الميكانيكي.
يتم أخذ ارتفاع اللوحة الحرة من 0،3 إلى 0،6 متر وعمق الناقل من 0،15 إلى 0،3 م.
الخطوة الخامسة :
يجب أن تكون النسبة النظرية لطول الغرفة L إلى عمق السائل h هي نفس النسبة من u 0 إلى u s للإزالة الكاملة للجسيمات المحددة مسبقًا لحجم dp.
يجب أن يتم أخذ الطول الفعلي للغرفة
L الفعلي = 1 -5 إلى 2 أضعاف الطول النظري المحسوب L theo .
يجب أن تؤدي أبعاد غرفة الحبيبة هذه إلى فترة احتجاز تتراوح بين 30 إلى 60 ثانية.
Step-VI Weir Design:
ألف النسبي النسبي:
بالنسبة إلى الأسطر المتناظرة (التناسبية) ، يتم حساب الأبعاد (الشكل 9.3.A) التي يتم حسابها ، h و a و b. ح لوتيرة متناسبة يتم حسابها باستخدام المعادل. (9.4).
يتم إعطاء معدل التدفق من خلال مثل هذا السد بالمعادلة التالية:
يتراوح البعد من 25 إلى 50 ملم. عادة ما تؤخذ كما 37 ملم.
ب يقدر باستخدام المعادل. (9.6) بعد افتراض قيمة مناسبة من a. يتم الحصول على بروفايلات الحواف المنحنية من السد (orifice) باستخدام المعادل. (9.7) كما هو موضح أدناه.
ب. سوترو وير:
السدر الهوائي هو هدار نسبي غير متماثل (الشكل 9.3 ب). يشبه إجراء تصميمها ذلك بالنسبة للهدار النسبي. تستخدم المعادلات التالية لحساب أبعاد السد ،
a ، و b ، و w ، و h. يتم أخذ h كالتالي الذي تم حسابه باستخدام المعادلة. (9.4). يمكن اعتبار أبعاد "37 مم. يتم تقدير b باستخدام المعادلة. (9.8) الوارد أدناه.
يتم تقدير المظهر الجانبي المنحني للهدية باستخدام المعادل. (9.9) على النحو الوارد هنا تحت.
شبه منحرف عبر قسم تصميم غرفة الحصى:
يجب أن يكون لغرفة الحبيبات المزودة بهدار من نوع العرض الثابت نظريا مقطع عرضي مكافئ للحفاظ على سرعة أمامية ثابتة في الغرفة بغض النظر عن عمق السائل فيها. يكون فقدان الرأس في قسم التحكم في هذه الغرفة أقل بكثير بالمقارنة مع حجرة المقطع العرضي المستطيلة. ولكن بما أنه من الصعب بناء غرفة لها مقطع عرضي مكافئ ، فإن الشكل الجانبي المستعرض الفعلي يقترب من شبه منحرف.
قد يتم تقدير أبعاد هذه الغرفة ذات الحصى وتلك الخاصة بسلك التحكم باستخدام الإجراء التالي:
الخطوة-I:
يجب حساب سرعة التجوب ϑ O وسرعة التسوية الحرة للأجسام الصغيرة الحجم ، والتي يتم الاحتفاظ بها في حجرة الحبيبات ، باستخدام معادلات Eqs. (9.1) و (9.2) على التوالي.
الخطوة الثانية:
باستخدام القيمة المحسوبة لش 0 يتم تقدير المساحة المستعرضة للغرفة بمساعدة المعادل. (9.3).
خطوة سوء:
في هذا النوع من الحبيبات ، يكون العرض عبارة عن دالة لمستوى السائل فوق مساحة / مساحة التخزين للناقل الميكانيكي. يفترض الحد الأقصى للعرض ، W max ، من الغرفة. بناءً على هذا المعدل المفترض W max ومعدل تدفق الماء الأقصى المحدد المحدد ، يتم حساب عمق السائل في الغرفة المقترحة باستخدام المعادل. (9.10).
يتم أخذ عمق الغرفة H ح
H = h + ارتفاع اللوحة الحرة + عمق الحبي المتراكم / عمق الناقل الميكانيكي.
يعتمد عرض الحجرة في قاعدتها على عرض الناقل المستخدم. يمكن اعتباره 0.6 متر في حالة عدم وجود أي معلومات محددة.
استناداً إلى القيمة W المفترضة والعتبة المحسوبة ، يتم التأكد من أبعاد شبه منحرف تقريب القطع المكافئ كما هو موضح في الشكل 9.4.
الخطوة-IV:
يتم حساب طول غرفة الحصى trapexoidal بنفس الطريقة التي لحجرة من المقطع العرضي المستطيل أي باستخدام المعادل. (9.5):
الخطوة الخامسة:
قسم التحكم لغرفة الحبيبة شبه المنحرفة هو فتحة مستطيلة عمودية ذات عرض ثابت a. يتم حساب العرض أ باستخدام معادلة توازن الطاقة بين نقطة المنبع والنقطة الحرجة (قسم التحكم).
حيث d c و are c هما العمق وسرعة السائل في النقاط الحرجة على التوالي.
المصطلح الأخير على اليد اليمنى من المعادلة. (9،11) تقف على فقدان الرأس على السد. في النقطة الحرجة
h و being o يتم التعرف ، يتم حساب u c باستخدام المعادلة. (9.13) التي يتم الحصول عليها عن طريق الجمع بين Eqs (9.11) و (9.12) وإعادة ترتيب المعادلة المدمجة
العرض التقديري للهدية يمكن تقديره من خلال موازنة معدل التدفق الحجمي عبر قسم التحكم.
مثال 9.2: غرفة الحصى :
يتم تصميم غرفة حبيبية لمعالجة مياه الصرف الصحي بمعدل 1035 م 3 / ساعة. المعلومات التالية متاحة
متوسط درجة الحرارة المحيطة = 26 درجة مئوية ،
س. غرام. من جسيمات الحصى ليتم فصلها = 2.60
قطر أصغر جسيمات الحصى (الرملية) المراد إزالتها = 0.25 مم.
حل:
غرفة حبيبات مستطيلة مزودة بهدار نسبي.
أبعاد الغرفة المستطيلة:
يجب استخدام المعادلات والعلاقات التالية للعثور على أبعاد غرفة مستطيلة الشكل:
الغرفة عبر منطقة مقطعية:
عمق السائل في الغرفة:
عمق السائل في الغرفة:
العمق الفعلي للغرفة:
مدة الغرفة:
تصميم النسبي النسبي:
غرفة الحصى شبه المنحرفة:
يجب حساب عمق السائل في الغرفة باستخدام المعادل. (9.10):
عرض الغرفة يفترض أن يكون 1.75 م.
عمق الغرفة ، H = h + لوحة مجانية + عمق ناقل
= (1.4 + 0.3 + 0.2) m = 1.9 m.
الطول النظري للغرفة ،
يتم حساب عرض Weir باستخدام المعادلات التالية:
ملف غرفة شبه المنحرف:
يتم حساب ملف الغرفة من خلال الخطوات التالية:
الخطوة-I:
يُقدَّر الملف التعريفي للعنصر المكافئ بالشرط ،
يتوافق مع عمق السائل 1.4 متر فوق الناقل.
حيث h '- عمق السائل فوق الناقل و
w = عرض القطع المكافئة المقابلة لـ
مساحة قسم القطع المكافئ المقابلة لـ h '= h = 1.4 m
و W = = W = 1.75 خطأ
يتم التعبير عن المنطقة A من القطع المكافئ ذي الارتفاع h والعرض W كـ
ومن ثم ، سيكون شكل القطع المكافئ
الخطوة الثانية:
يتم رسم هذه البيانات إلى مقياس مناسب ويتم رسم منحنى سلس خلال النقاط كما هو موضح في الشكل. 9.2 في h '= 0 يتم رسم ظل إلى القطع المكافئ. على هذا الخط ± 0،3 م يتم تحديدها والتي تشير إلى عرض الناقل. يتم أخذ عرض الناقل على ارتفاع 0.6 متر في حالة عدم وجود أي معلومات محددة حول عرض الناقل.
يتم رسمها إلى القطع المكافئ من خلال النقاط 0 ، ± 0.3. يتم رسم خطين رأسيين من خلال النقاط 1.7 ، ± 0.875. تتقاطع هذه الخطوط مع الظلال التي تم رسمها سابقاً عند النقطة B و E.. الشكل شبه المنحرف ABCDEF يمثل صورة غرفة الحبيبات.
Hydrocyclone:
في الحبيبات ، تستقر الجسيمات الصلبة على الأرض بسبب قوة الجاذبية ، في حين يحدث فصل الهيدروجين للجسيمات عن الجزء الأكبر من مياه الصرف بسبب قوة الطرد المركزي. يتشابه الإعصار المائي إلى حد ما في مظهره مع إعصار غبار تقليدي كما هو موضح في الشكل 9.5. عادة يكون قطره أصغر بكثير مقارنة بقطر إعصار غبار.
يتم إدخال تيار مياه عادمة يحتوي على جسيمات صلبة معلقة بشكل عرضي بالقرب من الجزء العلوي من الجزء الأسطواني. يقوم التعليق بعد دخوله في الإعصار المائي بتطوير الحركة الدورانية واللولبية إلى الأسفل لتشكيل دوامة. قوة الطرد المركزي التي تم تطويرها بسبب الحركة الدورانية للتعليق تفرض أثقل (من الماء) وليس جسيمات صلبة دقيقة جدًا نحو جدار الإعصار المائي.
عند الوصول إلى الجدار ، تفقد الجسيمات زخمها وتنزلق على طول الجدار. عندما يدخل التعليق الجزء المخروطي من الإعصار المائي يزداد المحتوى الصلب للملاط المتحرك الهابط ويحرك الجوهري الحافز للماء وكذلك الجسيمات الأخف إلى الأعلى في شكل دوامة داخلية.
وأخيرًا ، يترك الملاط الأكثر سمكًا الجهاز في قمة المخروط ، في حين أن تيارًا أنظفًا نسبيًا يحتوي على الجسيمات المتبقية يترك من خلال فتحة فيض منفس تقع بشكل مركزي في الجزء العلوي من القسم الأسطواني.
في الهيدروكودون ، يكون فرق الضغط بين المدخل العرضي والمخرج المركزي في الأعلى نسبيًا (نسبة إلى غرفة الحبيبات) عالية. ومن ثم ، يجب أن يكون التأثير (إلى إعصار هيدرو) تحت الضغط أو يجب تركيب مضخة لضخ المؤثر. يجب أن يكون الضغط عند المدخل 0.5 كجم / سم 2 على الأقل أعلى من ذلك الموجود في المنفذ.
3. سماكة / الترسيب:
سماكة هي أيضا عملية فصل الجاذبية مثل عملية إزالة الحصى. يشار إلى هذه العملية أيضا باسم الترسيب. يتم استخدامه لإزالة جسيمات منفصلة غرامة وكذلك طاف (مجموعات من الجسيمات الدقيقة جدا) أثقل من الماء كجزء من مخطط العلاج الأساسي. كما أنه يستخدم لإزالة الجسيمات العالقة (الحمأة) بعد المعالجة الثانوية ولإزالة الرواسب الناتجة أثناء المعالجة الثلاثية. يتم فصل جسيمات أدق من 0.2 مم من مياه الصرف عن طريق سماكة / الترسيب.
الهدف من الترسب / الترسيب هو تقسيم التعليق إلى فائض أنظف ورواسب / حمأة قاعبة تحتوي على محتوى صلب أكثر من تلك الموجودة في المؤثر. تعتمد خصائص الاستقرار للجسيمات المعلقة الرفيعة على حجمها وكثافتها وتركيزها وما إذا كانت موجودة كجسيمات منفصلة أو طاف.
يشار إلى تسوية الجزيئات المنفصلة عند التركيز المنخفض على أنها تسوية حرة. خلال تسوية حرة تستقر الجسيمات بشكل فردي دون أي تدخل من الجسيمات المجاورة. يمكن حساب سرعة الاستقرار في الجسيمات باستخدام معادلة ستوكس أو معادلة نيوتن اعتمادًا على رقم جزيء رينولد عند زيادة تركيز المادة الصلبة للجسيمات المنفصلة (أكثر من 2000 ملليجرام في اللتر) يتأثر استقرار الجسيمات الفردية بالجسيمات المجاورة. ويشار إلى هذا الوضع على أنه يعوق الاستقرار.
عادة لا يكون للجسيمات المنفصلة الموجودة في تيار مياه الصرف حجم وكثافة متجانستين ؛ وبالتالي ، من أجل تصميم المستوطن ، يتم الحصول على بيانات معدل الاستقرار بشكل تجريبي عن طريق إجراء اختبارات في عمود الاستقرار (الشكل 9.6).
معظم المواد الصلبة العالقة في مياه الصرف الصناعية ذات طبيعة نقية. الطحالب هي عبارة عن تكتلات من الجسيمات الدقيقة مع المياه المحتبسة فيها. ليس لديهم أي هندسة وحجم معين ؛ وبالتالي لا يمكن تقدير معدلات استقرارهم بمساعدة أي معادلة مشتقة نظريًا.
في حين تسوية تندمج وحجمها وزيادة الكتلة. ونتيجة لذلك تتغير سرعة استقرارها. يحدث هذا النوع من الاستيطان في المستوطنين الثانويين ، والتي تستخدم لترسيب الرواسب الهوائية واللاهوائية وكذلك لترسيب الطوفانات الكيميائية التي تنتج خلال هطول الأمطار.
يشار إلى تسوية الطوفان باسم تسوية المنطقة.
تتم العملية خلال المراحل التالية خلال تجربة النسخة التجريبية:
(1) الطواف بداية متجانسة بداية الاستقرار دون التحام الاحتفاظ بموقع ثابت نسبيا فيما يتعلق ببعضها البعض. تتطوّر الواجهة المتميّزة للسائل الصلب في الأعلى. العوامات أقرب إلى الجزء السفلي من المستوطن على الأرض وبدء التكتل.
(2) سمك الطبقة العليا الخالية من الطفو ومن الطبقة السفلية الأكثر اندماجًا في القاع. تقل سماكة المنطقة المتجانسة. يتم تشكيل منطقة ذات اتساق وسيط بين الطبقة المتجانسة والطبقة الموصولة بين الاثنين.
(3) مع استمرار الاستقرار ، تختفي الطبقة المتجانسة كليًا.
(4) يبدأ ضغط الحمأة المندمجة بسبب وزنها.
تأتي بعض المياه المحتبسة من الطبقة المتداخلة في شكل نوافير صغيرة ، مما يؤدي إلى انخفاض حجم الحمأة بشكل أكبر. من الوصف أعلاه ، من الواضح أنه خلال فصل المعلقات النضارة ، يحدث كل من توضيح لتدفق السائل وتكثيف الحمأة تحت الجريان.
يجب أن يتم تقييم خصائص الاستقرار للتعليق النضحي بشكل تجريبي لتصميم مستوطن من خلال إجراء اختبارات الدفعات في عمود الاستقرار (الشكل 9.6). تعتمد البيانات التي يتم جمعها على نوع المستوطن المراد تصميمه.
لتقييم خصائص استقرار الجسيمات / الكتل المنفصلة الموجودة في عينة مياه الصرف الصحي ، يمكن استخدام عمود بلاستيكي شفاف بارتفاع 3 أمتار وقطر 15 سم مزود بصنابير أخذ العينات على مسافات حوالي 0.6 متر (الشكل 9.6). لإجراء اختبار ، يجب ملء عمود بعينة مياه الصرف الصحي. يفضل أن يكون ارتفاع السائل في العمود هو نفس ارتفاع جهاز الترسيب المقترح.
ينبغي السماح لعملية الاستقرار بالمتابعة والبيانات التي يتم جمعها. تعتمد البيانات التي سيتم الحصول عليها وطريقة تحليلها على طبيعة الجسيمات المعلقة (منفصلة / كتلة) وتركيزها ونوع المستوطن المراد تصميمه.
ويطلق على المعدات المستخدمة لتنفيذ فصل الجسيمات الدقيقة المتقطعة كمكثف أو جهاز توضيح ، والتي قد تكون إما مقطع عرضي مستطيل أو مقطع عرضي دائري.
والمثخن / المصنف المستطيل هو في الأساس خزان مستطيل الشكل ، وفي أحد طرفيه يتم إدخال تيار مياه صرف. من الطرف الآخر للدبابة ، تفيض التدفقات (المياه النقية نسبياً). في مثل هذا الخزان ، يتدفق الماء أفقيًا من النهاية المؤثرة إلى النهاية السائلة بينما تواجه الجسيمات الصلبة العالقة سرعة هبوطية رأسية بسبب الجاذبية.
يتم جشط الجسيمات ، التي تستقر على قاع الخزان ، في قادوس الحمأة الواقعة بالقرب من النهاية المؤثرة. يمكن أن يتم القشط إما يدويا أو ميكانيكيا. يتم إزالة الحمأة من قادوس الحمأة إما بمساعدة مضخة أو باستخدام فرق الرأس الهيدروستاتيكي.
عرض خزان كشط ميكانيكيًا محدود بعرض آلية المكشطة التي يتم استخدامها. استقرت الحمأة على الأرض أو تم تجفيفها بشكل كثيف يدويا إلى وعاء الحمأة. عرض مثل هذا المثخن أصغر نسبيا بالمقارنة مع مثخن اجتاحت ميكانيكيا.
يتم توفير الخزانات المستطيلة في بعض الأحيان مع حواجز مائلة بالقرب من القمة. وتسمى هذه الوحدات باسم مستوصف الأنبوب أو اللاميلا. حجم الأنبوب / تباعد الصفيحة عادة ما يكون 25-50 ملم. يتم ترتيب تلك في زاوية أكبر من 40 درجة مع المستوى الأفقي. إدراج من يحير يحسن كفاءة الترسيب. ويوضح الشكل 9.7 رسمًا لخزانًا مستطيلًا نموذجيًا.
يحتوي خزان الترسيب الدائري على أسطواني أسطواني على مخروط مقلوب مقلوب. يقع واثب الحمأة أسفل المخروط. وهي مزودة بمكشطة مثبتة مركزيا وتدور بسرعة منخفضة. ويوضح الشكل 9،9 خزان ترسيب دائري نموذجي.
يتم إدخال تأثير في المركز بالقرب من الجزء العلوي من مثخن دائري. السائل (الماء) بعد دخول التدفقات نحو محيط الخزان وفائض من هناك. تستقر الجسيمات العالقة بسبب الجاذبية. تقوم مكشطة الدوران البطيئة السرعة بتحفيز الحمأة على الاستقرار وترشدها إلى قادوس الحمأة.
إن خزان الترسيب / الترسيب الدائري يعطي عادة الأداء الأمثل. قد تكون الخزانات المستطيلة مفضلة عندما تكون المساحة محدودة. وبالإضافة إلى ذلك ، سيكون من الأرخص إنشاء سلسلة من الصهاريج المستطيلة بسبب مفهوم "الجدار المشترك".
تصميم خزان مستطيل لترسيب الجسيمات المنفصلة عند تركيز منخفض:
الجسيمات المتقطعة عند تركيز منخفض ستستقر تحت ظروف الاستقرار الحر. لتصميم خزان لترسيب مثل هذا التعليق من وجهة النظر النظرية ، يجب على المرء أن يفترض حجمًا معينًا لحجم الجسيمات ، والذي يجب تحقيق إزالة كاملة له. يمكن حساب سرعة الترسيب / السرعة المطرافية الحرة (U t، dp ) للجسيم المختار نظريا باستخدام المعادل. (9.15).
حيث ، g = التسارع بسبب الجاذبية ،
p s = كثافة الجسيم ،
p L = كثافة السائل ، و
µ = اللزوجة السائلة.
باستخدام U t المقدرة ، dp يتم تقييم وقت الإقامة ، T ، في الخزان بمساعدة المعادل. (9.16)
حيث H = ارتفاع الخزان المقترح.
بمجرد معرفة r طول L من الخزان يتم حسابه باستخدام العلاقة
حيث U = سرعة السائل في الخزان في اتجاه الأمام.
باستخدام هذا النهج ، لن يكون من الممكن تقدير إجمالي كفاءة الفصل الإجمالية للدبابات المقترحة أو تصميم خزان ذي كفاءة فصل شاملة مطلوبة. وبالتالي ، لتصميم صهريج الاستقرار ، من الضروري الحصول على البيانات عن طريق إجراء تجارب تجريبية في عمود الاستقرار. يجب أن يتم جمع البيانات ومعالجتها الإضافية كما هو موضح أدناه.
بيانات اختبار الدفعات:
حيث C = تركيز التعليق عند العمق H من أعلى العمود.
C 0 = تركيز التعليق الأولي ،
X 1 X 2 = تركيز التعليق عند العمق H 1 ، H 2 ،… على التوالي في الوقت t 1 ، t 2 … .. بالنسبة إلى التركيز الأولي ، C 0 .
يتم قياس H 1 و H 2 من السطح الحر.
استنادا إلى البيانات التي تم الحصول عليها تجريبيا يتم حساب سرعات الاستقرار في أوقات مختلفة وأعماق مختلفة وجدولتها على النحو المبين أدناه.
حيث تشير v إلى سرعة تسوية التعليق.
يتم الجمع بين البيانات المسجلة في هذين الجدولين ويتم تقديمها على أنها P = C / C 0 مقابل v كما هو موضح أدناه.
يتم رسم هذه مع P كـ ordinate و v as abscissa ومن خلال تلك النقاط يتم رسم منحنى ناعم كما هو موضح في الشكل 9.9. P تشير إلى جزء من الجسيمات التي لها سرعة استقرار أقل من v.
أسلوب التصميم:
دعونا v س تكون أي سرعة تسوية محددة. ستتم إزالة الجزيئات التي لها سرعة استقرار v ≥ v 0 تمامًا في خزان الترسيب وستكون تلك الجزيئات جزءًا (1-P 0 ) من الكتلة الأولية للجسيمات الموجودة في تيار مياه الصرف. الجسيمات (أخف وزنا وأروع) التي لها سرعة استقرار v <u 0 ستتم إزالتها جزئيًا. قد يتم التعبير عن كفاءة الإزالة العامة R في مثل هذه الحالة
المصطلح الثاني على الجانب الأيمن من المعادلة. (9.18) يتم تقديره عن طريق التكامل العددي / البياني.
ويستند التعبير عن R in (المعادل (9.18) على افتراض أن الجسيمات ذات الأحجام والكثافات المختلفة ستوزع بشكل موحد على كامل عمق خزان الترسيب المقترح في نهاية المدخل وسرعاتها المستقرة في الخزان (تحت شرط التدفقات) سيكون نفسه كتلك الموجودة في عمود التسوية.
يمكن حساب بعد الدبابة المقترحة من خلال الخطوات التالية:
الخطوة-I:
لنفترض قيمة رقمية لـ v 0 ، ويتم احتساب القيمة المقابلة لـ R باستخدام البيانات التي تم الحصول عليها عن طريق إجراء تجارب في عمود الاستقرار.
إذا كانت قيمة R المحسوبة غير مقبولة ، فستتم تكرار الخطوة I بقيمة افتراضية جديدة لـ v 0 . تتكرر هذه الخطوة حتى تكون قيمة R المكتسبة قريبة من القيمة المطلوبة.
الخطوة الثانية:
بمجرد الحصول على قيمة مقبولة من R معدل التحميل ، أي يتم أخذ معدل الفائض في v 0 م 3 / م 2 يوم.
خطوة سوء:
وتقدر المساحة الأفقية المستعرضة لخزان مثالي ذي معدل فائض v 0
حيث Q = معدل التدفق الحجمي لمياه الصرف في m 3 / يوم.
الخطوة الرابعة :
يتم حساب منطقة المقطع العرضي للدبابة عن طريق ضرب A ldeal بمقدار 1.5 ،
A الفعلي = 1.5 × A مثالية
الخطوة-V:
يتم تقدير أبعاد الخزان المقترح باستخدام العلاقات التالية:
ارتفاع الخزان ، الخزان H = H O (ارتفاع العمود) + ارتفاع اللوحة الحرة.
عرض الخزان ، W = Q / H O × التدفق خلال السرعة
طول الخزان ، L = A الفعلي / w
يتم الانتهاء من التفاصيل الأخرى بعد الممارسة المعتادة كما هو موضح في الجدول 9.2.
تصميم خزان مستطيل لترسيب الجسيمات النضرة عند تركيز منخفض:
الطحالب عبارة عن كتلة من عدة جزيئات دقيقة مع المياه المحتبسة في هيكلها. أنها تستقر مع هيكلها سليمة ، وبالتالي معدل استقرارها أبطأ من ذلك من الجسيمات المنفصلة. يتم دراسة معدل ترسيب المعلق النضري بشكل تجريبي في عمود الاستيطان (الشكل 9.6). يتم تسجيل البيانات وتحليلها كما هو موضح أدناه. وتجدر الإشارة هنا إلى أن أسلوب تصميم خزان الاستطالة المستطيل للتعليق النظيف يختلف عن تصميم خزان تثبيت الجسيمات المنفصل.
الخطوة-I:
أثناء اختبار الترسيب بالدفع في عمود ، يتم تسجيل بيانات إزالة النسبة المئوية (y) للجسيمات المعلقة عند عمق مختلف في وقت مختلف.
حيث H O هو عمق خزان الترسيب المقترح.
الخطوة الثانية:
يتم رسم بيانات إزالة النسبة المئوية هذه بعمق مثل التنسيق والوقت مثل abscissa. من خلال نقاط البيانات يتم رسم خطوط إزالة iso-percent إما عن طريق الاستيفاء أو استخدام الحكم.
خطوة سوء:
باستخدام قطعة أرض مثل الشكل رقم 9.10 الإزالة الكلية R ، في خزان ترسيب تدفق أفقي مثالي له عمق H 0 لفترة احتجاز محددة t s يتم تقديره باستخدام التعبير الموضح أدناه:
حيث R 0 هي النسبة المئوية للإزالة في H O المقابلة لوقت الاحتجاز المحدد t s . H 1 ، H 2 ، H 3 … هي متوسط الأعماق بين خطوط iso-percent مباشرة فوق t s . R 1 ، R 2 ، R 3 —————— هي أرقام إزالة iso-percent مباشرة أعلى t s كما هو موضح على قطعة الأرض (الشكل 9.10). الخطوة الرابعة :
يتم التعبير عن معدل الفائض من خزان مثالي بعمق H O ووقت الاحتجاز f s
الخطوة-V:
للحصول على معلومات مختلفة ، يتم حساب R و Q / A. يتم رسم هذه كما هو موضح في الشكل 9.11.
خطوة VI:
لتصميم خزان ترسيب مثالي له نسبة مئوية مرجوة لإزالة R 'يتم تقدير زمن الاحتجاز f O ومعدل التدفق الزائد (Q / A) باستخدام قطعة أرض مشابهة للشكل 9.11. وتجدر الإشارة هنا إلى أن معلمات التصميم المقدرة للخزان المثالي (على النحو المبين أعلاه) تستند إلى البيانات التي تم الحصول عليها في عمود اختبار في ظل حالة هادئة ودون أي تجاوز. في خزانات فعلية ، لن تسود هذه الشروط ، وبالتالي تكون كفاءة إزالة الخزان الفعلي أقل من خزان مثالي له نفس معايير التصميم.
العوامل التي ستؤثر على كفاءة إزالة الخزان الفعلي هي:
(1) تجوب ، و
(2) الاضطرابات الناجمة عن الرياح.
تتميز الخزانات المستطيلة المزودة بمربعات مائلة بكفاءة أعلى نسبياً حيث يتم التصدي للعوامل المذكورة أعلاه إلى حد ما.
قواعد الإبهام المستخدمة للتصميم الفعلي هي:
مدة الإقامة (الإقامة) = 1.75 طنًا
عمق الخزان ، H = (H O ) + عمق الحمأة القابضة + ارتفاع اللوحة الحرة.
موقع Baffle = 5 إلى 10٪ من L بالقرب من النهاية المؤثرة
ارتفاع الحاجز (العمق) = 0.5 إلى 1 متر.
تصميم خزان الترسيب الدائري :
لتصميم مجموعة من دورات الترسيب للدبابات يتم إجراء عمليات السحب في عمود أسطواني شفاف. البيانات التي تم جمعها لهذا الغرض تختلف عن تلك الخاصة بدبابة مستطيلة الشكل. يلاحظ التغيير في ارتفاع واجهة التعليق السائل في وقت مختلف. نهج التصميم هو مفصل أدناه.
الخطوة-I:
أثناء اختبار الترسيب بالدفعات ، يتم تسجيل ارتفاعات واجهة التعليق السائل في أوقات مختلفة. يجب أن يكون الارتفاع الأولي للتعليق في العمود هو نفس مستوى المستوطن المقترح.
الخطوة الثانية:
يتم رسم هذه البيانات مع الارتفاع كما ترتيبي والوقت مثل abscissa. من خلال هذه النقاط ، يتم رسم منحنى سلس كما هو موضح في الأشكال 9.12.
خطوة سوء:
بالمقابلة مع الحمأة المرغوبة تحت تركيز التدفق C U يتم حساب ارتفاع الحمأة H U بناء على معادلة توازن المواد
حيث C O هو تركيز التعليق الأولي.
الخطوة-IV:
التالي على منحنى الاستقرار (الشكل 9.12) يتم تنفيذ الإنشاءات الهندسية التالية.
(أ) يقع H u في الشكل 9.12 ويتم رسم خط أفقي من خلال H U.
(ب) يتم رسمها إلى الأطراف من منحنى الاستقرار. الزاوية التي تشكلها الظلال هي شطر. عند نقطة تقاطع من bisector ومنحنى الاستقرار يتم رسم ظل. من نقطة تقاطع هذا المماس والخط الأفقي من خلال H v يتم رسم خط رأسي على abscissa (محور الوقت).
يتم تعيين نقطة التقاطع في محور الوقت على أنها t Q. t Q التي تم الحصول عليها تمثل الوقت المطلوب للتعليق حتى يحضر تركيز الحمأة الناجم عن التدفق C U عندما تستقر في خزان ترسيب دائري تحت الظروف المتدفقة.
الخطوة-V:
يتم تقدير التحميل السطحي للخزان المقترح ومساحة المقطع العرضي للدبابات باستخدام المعادلات. (9.22) و (9.23) على التوالي.
حيث يتم توضيح Q = معدل التدفق الحجمي لمياه الصرف الصحي.
خطوة VI:
يتم حساب قطر الخزان باستخدام المعادل. (9.24)
ترد في الجدول 9-2 بعض المعلمات النموذجية لخزانات الترسيب المستطيلة والدائرية.
مثال 9.3: مثخن دائري :
يتم تصميم المثخن الدائري على أساس البيانات المميزة الاستيطانية التالية لتيار مياه الصرف الذي يحتوي على تركيز صلب معلق يبلغ 5000 مجم / لتر.
يجب على المثخن معالجة تيار مياه الصرف الصحي بمعدل 0.12 م 3 / ث. من المرجّح أن يكون المحتوى الصلب من الجريان السفلي هو 25000 ملغم / لتر.
حل:
يتم حل المشكلة بيانيا من خلال الخطوات التالية:
1. يتم رسم بيانات خاصية الاستقرار كما هو موضح في الشكل السابق. 9.3 ومنحنى سلس يرسم من خلال نقاط البيانات.
2. يتم رسمها إلى الأطراف من منحنى الاستقرار ، والتي تتقاطع وتشكل زاوية A.
3. الزاوية A هي نصف.
4. المنصف يتقاطع مع منحنى الاستقرار عند النقطة B.
5. يتم سحب الظل إلى منحنى الاستقرار عند النقطة B.
.6 ﺑﺎﻟﻧﺳﺑﺔ إﻟﯽ ﺗرﮐﯾز ﺗدﻓق اﻟﺣﻣﺄة اﻟﻣطﻟوب C = 25،000 ﻣﻟﯾﺟرام / ﻟﺗر ، ﯾﺗم ﺣﺳﺎب ارﺗﻔﺎع ﺣﻣﺄة HU ﺑﺎﺳﺗﺧدام ﻣﻌدل Eq. (9.21)
7. يقع H U = 0.5 m في الشكل Ex. 9.3 ويتم رسم خط موازٍ للمحور السيني من خلال H U.
8. المماس المرسوم عند النقطة B يتقاطع مع الخط من خلال H U عند النقطة C.
9. من النقطة C يتم رسم خط رأسي يلاقي المحور X عند 77 دقيقة.
10. يتم تقدير التحميل السطحي للخزان المقترح ومساحته المستعرضة باستخدام معادلات. (9.21) ، (9.22) و (9.23) على التوالي.
تحميل السطح ،
منطقة مستعرضة مستوطنة ،
4. تعويم الهواء:
لإزالة الجسيمات الصلبة الأكثر دقة من عملية التعويم ، يمكن استخدام عملية تعويم الهواء كبديل لعملية الترسيب. عملية تعويم الهواء قادرة على فصل / إزالة ليس فقط الجسيمات الصلبة أدق (سواء أكثر كثافة وأخف من الماء) ولكن أيضا قطرات من النفط والدهون والشحوم.
تحتوي الجسيمات الصلبة الأقل كثافة والأقل كثافة على سرعة طرفية منخفضة ؛ وبالتالي فإن ترسيبهم يتطلب وقتًا أطول للاحتجاز. حتى بعد ذلك قد لا تكون كفاءة الإزالة عالية. يمكن تحقيق إزالة هذه الجسيمات بشكل أكثر كفاءة من خلال عملية التعويم بالهواء.
تتم عملية الطفو الجوي على مرحلتين. في المرحلة الأولى ، يتم تشتيت الهواء في مياه الصرف أو إذابة فيه. عندما يتم تشتيت الهواء في مياه الصرف الصحي على شكل فقاعات رقيقة ، تُسمى العملية كتعويم للهواء (IAF) ، بينما عندما يتم إذابة الهواء في مياه الصرف ، تُسمى العملية كتعويم للهواء المذاب (DAF). يمكن أن يتم حل الهواء في مياه الصرف إما في الضغط الجوي أو عند ضغط مرتفع.
في المرحلة الثانية يتم تغذية خليط مياه الصرف الصحي في خزان يشار إليه كخزان عائم. في هذا الخزان تطفو الجسيمات العالقة مع فقاعات الهواء المرفقة بحيث تصبح كثافتها الفعالة أقل من كثافة الماء. إنها تشكل طبقة حثالة في واجهة الماء والهواء. تتم إزالة طبقة حثالة بواسطة مقشدة السطح. وتستقر الجسيمات الأكبر والأثقل على أرضية حوض الطفو وتتم إزالتها كحمأة. يتم سحب مياه الصرف السائلة نسبيا من مكان مناسب أسفل طبقة حثالة.
عملية التعويم بالهواء المستحث (IAF):
عملية التعويم بالهواء المستحث تشبه إلى حد ما عملية الطفو الزبدية المستخدمة لإثراء الخامات.
في هذه العملية يتم تفريق الهواء في مياه الصرف الصحي على شكل فقاعات دقيقة بواسطة أي من الأساليب التالية:
(1) إنتشار الهواء عبر وسط مسامي مغمور في خزان يحتوي على مياه عادمة ،
(2) دوران دوّار متنوع مستقيم معلق في مياه الصرف ،
(3) خلط الهواء ومجرى المياه العادمة بمساعدة من eductor أو فوهة.
في وحدات IAF الصناعية ، تكون الأجهزة المستخدمة إما الدوارات أو مثاقب أو فوهات Venturi. يعتبر جهاز التفريغ / الفوهة من Venturi أداة أبسط من الدوار. يكون تشتت الغاز أفضل عندما يتم استخدام جهاز تبخير الفانوسي أو فوهة من ذلك عند استخدام الدوار.
يتم تنفيذ تشتت الهواء ، الطفو وإزالة حثالة في خلية طفو. يتكون نظام IAF من عدة خلايا تعويم (عادةً أربعة) تعمل في السلسلة. مع تدفق المياه العادمة من الخلية إلى الخلية بشكل تدريجي تتم إزالة المزيد من المسائل المعلقة.
عملية تعويم الهواء المنبسط (DAF) :
يمكن إذابة الهواء في مياه الصرف إما في الضغط الجوي أو عند ضغط مرتفع. عندما يذاب الهواء عند الضغط الجوي في المرحلة الثانية من العملية ، أي أن عملية الطفو تتم تحت فراغ في غرفة مغلقة.
ومن ثم ، يشار إلى العملية باسم التعويم الفراغي. ومع ذلك ، عندما يتم إذابة الهواء في تيار من مياه الصرف عند ضغط مرتفع ، تتم المرحلة الثانية من العملية في خزان مفتوح إلى الغلاف الجوي. ويطلق على هذه العملية اسم "Floatation Air Datolation" (DAF). للتشغيل على نطاق واسع في كثير من الأحيان يتم استخدام هذه العملية (DAF).
تعويم الفراغ:
في هذه العملية يتم إذابة الهواء في مجرى مياه الصرف عند الضغط الجوي في الماص. ثم يسمح بتدفق تيار المياه العادمة الهوائية من خلال صمام تخفيض الضغط في خزان تعويم أسطواني مغلق تحت الفراغ. يتم تركيب الخزان بآلية مناسبة لإزالة الصمغ.
في خزان الطفو يحصل على الهواء المذاب كما فقاعات الهواء الصغيرة ، والتي تعلق على الجسيمات المعلقة. الجسيمات العالقة مع فقاعات الهواء المرفقة تطفو وتكوِّن طبقة حثالة في واجهة الماء الهوائي. تقوم آلية إزالة الصمغ بالحث على حثالة طرف الخزان وتفريغها في حوض ، والتي يتم الحفاظ عليها أيضًا تحت التفريغ. من ضخ الحمأة يتم إخراجها. تتم إزالة المياه المعالجة من خزان الطفو بمساعدة مضخة أخرى.
تعويم الهواء المذاب (DAF):
تختلف هذه العملية عن عملية التعويم الفراغي من ناحيتين ، وهما:
(1) ينفذ انحلال الهواء تحت ضغط وليس ضغط جوي (كما في حالة تعويم الفراغ) و
(2) تتم عملية الطفو في خزان مفتوح وليس في صهريج مغلق تحت التفريغ.
يعتمد ترتيب التدفق في قسم إذابة الهواء على معدل تدفق تيار مياه الصرف وكذلك على تركيز الجسيمات المعلقة فيه. تفاصيل قسم التعويم مستقلة عن العوامل المذكورة أعلاه.
الترتيبات البديلة لقسم حل الهواء هي:
(ط) وحدة ضغط تدفق كامل الضغط المنخفض ،
(ii) وحدة الضغط الجزئي للضغط العالي، و
(3) وحدة ضغط تدفق إعادة تدوير الضغط العالي. يتم وصف هذه الترتيبات أدناه.
(1) وحدة الضغط الكاملة منخفضة الضغط:
تستخدم هذه الوحدة عندما يكون معدل تدفق مجرى مياه الصرف غير مرتفع ويكون تركيز الجسيمات الصلبة العالق فيه منخفضًا. يتم تشغيل وحدة حل الهواء بضغط من 3 إلى 4 ضغط جوي. يعرض الشكل 9.13 رسمًا تخطيطيًا لمثل هذه الوحدة.
(2) وحدة الضغط بالتدفق الجزئي بالضغط العالي:
يتم استخدام وحدة ضغط تدفق جزئي عندما يكون معدل تدفق مياه الصرف مرتفعًا وتركيزها الصلب المعلق منخفضًا. في هذا الترتيب يتم ضغط جزء من تيار مياه الصرف ويخلط مع الهواء عند حوالي 5 إلى 6 أجهزة الصراف الآلي.
يتم بعد ذلك ضغط الخليط المضغوط للمياه العادمة والهواء ويخلط مع الجزء المتبقي من تيار مياه الصرف. رسم من هذا القبيل. الوحدة في الشكل 9.14. يتم استخدام هذا الترتيب لتجنب وجود وحدة ضغط أكبر تعمل بضغط من 3 إلى 4 أجهزة الصراف الآلي.
(iii) وحدة الضغط على وحدة التدوير ذات الضغط العالي:
يُستخدم ترتيب تدفق المحذوفات عندما يحتوي تيار مياه الصرف على الكثير من الجسيمات الصلبة العالقة. في هذه العملية يتم إذابة الهواء في جزء من المخلفات السائلة المعاد تدويرها (المعالجة) من خزان طفو. يتم تنفيذ الضغط وحل الهواء في 5 إلى 6 أجهزة الصراف الآلي.
ثم يتم خلط هذا المزيج مع تيار مياه الصرف الواردة ويغذي في النهاية في حوض تعويم بعد إزالة الضغط. يساعد هذا الترتيب على تجنب تراكم الجزيئات الصلبة في خزان حل الهواء. يعرض الشكل 9.15 رسم تخطيطي لوحدة ضغط تدفق إعادة التدوير.
نهج تصميم وحدة الطفو:
تصميم الامتصاص:
تتكون وحدة الهواء العائمة المذابة من امتصاص الهواء وخزان الطفو. ستحتوي الوحدة على بعض الملحقات بالإضافة إلى البندين المذكورين أعلاه. الغرض من امتصاص هو إذابة الهواء في مياه الصرف الصحي التي تحتوي على المواد الصلبة العالقة أو في المياه المعالجة المعاد تدويرها. يتم تنفيذ هذه العملية تحت الضغط. بما أن الهواء لا يتفاعل مع الماء فإن عملية الذوبان هي عملية فيزيائية.
في امتصاص (عمود مع بعض internals) يتم إحضار الهواء والماء في اتصال حميم مع بعضها البعض. يجب أن يكون العمود الداخلي داخليًا بحيث يكون تراكم الجزيئات الصلبة بداخله قليلًا. وبما أن ذوبان الهواء في الماء منخفض ، فإن خط التوازن سيكون خطيًا. لن تكون هناك مقاومة للانتقال الجماعي في مرحلة الغاز.
يمكن تقدير كمية الهواء التي ستذوب في امتصاصها باستخدام المعادلات التالية:
(1) ضغوط التدفق الكامل :
(2) ضغوط التدفق الجزئي / المعاد تدويره :
حيث C s = ذوبان الهواء في الماء عند ضغط 1 ضغط جوي وعند درجة حرارة التشغيل.
و = تشبع الكسر في امتصاص ، فإنه يعتمد على حجم امتصاص والدعامات الداخلية. قد تصل إلى 0.8 إلى 0.9.
F = معدل تدفق المياه العادمة إلى الممتصات.
P = ضغط التشغيل الممتص في أجهزة الصراف الآلي.
R = معدل تدفق جزئي / إعادة التدوير إلى الممتص.
X = تركيز صلب معلق في مجرى مياه الصرف.
قد يكون وقت الاحتجاز في امتصاص حوالي 0.5 إلى 3 دقائق.
تصميم خزان الطفو:
سوف تدخل مياه الصرف المحتوية على هواء مذاب بعد إزالة الضغط إلى خزان طفو. في عملية إزالة الضغط ، يكون تركيز الهواء المتبقي المرادف C s . وتكون كمية الهواء المنطلق هي FC s (f P-1) أو RC s (f P-1) تبعاً لضغط التدفق الكامل أو عملية امتصاص الضغط الجزئي / إعادة التدوير. يتم توصيل الهواء الصادر في شكل فقاعات صغيرة بجزيئات صلبة معلقة وقطرات سائلة. هذه سوف ترتفع صعودا وتصل إلى واجهة الماء والهواء.
المعلومات الأساسية المطلوبة لتحجيم خزان الطفو هو ارتفاع معدل تعويم وأعرب في وحدة سم / دقيقة. هذه المعلومات يمكن الحصول عليها عن طريق إجراء تجارب تجريبية.
يمكن تقدير مدة الحجز في خزان الطفو باستخدام هذه العلاقة
τ = H O / Rise rate (9.27)
حيث H O = عمق السائل في الخزان = 1.5 - 3 m.
قد يكون وقت الاحتجاز في خزان الطفو 20-20 دقيقة. سيكون عمق الخزان الفعلي H H = H + + ارتفاع اللوحة.
يمكن حساب المنطقة المستعرضة الأفقية لخزان الطفو باستخدام المعادل. (9.28).
A = F τ / H O (9.28)
يعتمد العرض W للخزان على عرض آلية إزالة الحمأة.
مقارنة بين IAF و DAF Systems:
يتطلب نظام IAF مساحة أصغر وتكلفة رأس مال أقل من نظام DAF. يتطلب نظام DAF طاقة أقل من تلك المطلوبة لنظام IAF. في نظام DAF ، فإن إضافة مادة تخثر كيميائية أكثر فعالية عندما يحدث التعويم في حالة هادئة. في حين أنه في تشكيل نظام IAF عائم ونموه يتضرر بسبب اضطرابه العالي ، وبالتالي تصبح إضافة المواد المخثرة الكيميائية أقل فعالية.
الترشيح:
الترشيح هو طريقة أخرى تستخدم لفصل الجزيئات الصلبة عن التعليق. هذه الطريقة قادرة على إزالة الجسيمات من أي حجم وكثافة. ومع ذلك ، لا يمكن فصل الجسيمات الغروية من تعليق.
خلال الترشيح ، يتدفق السائل عبر فجوات وسيطة الترشيح بينما يتم الاحتفاظ بالجسيمات المعلقة على الوسط. يتم القبض على الجسيمات عن طريق مجموعة من الآليات ، مثل القصور الذاتي ، والتأثير ، والاعتراض والامتزاز. قد تمر الجسيمات الدقيقة من الفجوات مع السائل (المرشح) بينما تشكل الجسيمات المحتفظ بها طبقة على وسيط الترشيح.
تعمل الطبقة المودعة بمثابة وسيط ترشيح إضافي وتمنع بعض الجسيمات الدقيقة من المرور عبر الراشح. بينما تستمر العملية في تراكم المزيد والمزيد من الجسيمات على وسيط الفلتر وزيادة مقاومة تدفق السائل. وينتج عن ذلك انخفاض في معدل الترشيح في حالة تنفيذ العملية عند ضغط ثابت.
عندما يصبح المعدل منخفضًا إلى حد ما ، يتم إيقاف العملية ويتم إزالة الجسيمات المتراكمة جسديًا (عن طريق الغسل العكسي) ثم يتم إعادة تشغيل عملية الترشيح. تنتج الغسل العكسي منتجًا ثانويًا يحتوي على تعليق مركّز والذي عادةً ما يُعاد إلى خزان المستوطنين / الترسيب. ويكون معدل الترشيح بشكل عام أبطأ بكثير من معدل الفرز وإزالة الحصى والترسيب. وبسبب هذا القيد ، فإنه لا يستخدم لمعالجة مياه الصرف الصحي بهذه الصفة.
ومع ذلك ، يتم استخدامه لإزالة:
(ط) الطافية البيولوجية المتبقية بعد الاستقرار ،
'2' الرواسب المتبقية (بعد الترسيب) من هيدروكسيدات الفلزات ، والفوسفات ، وما إلى ذلك ،
(3) كمعالجة مسبقة قبل العمليات مثل امتصاص الكربون المنشط ، عملية التبادل الأيوني ، الفصل الغشائي ، إلخ.
المعدات المستخدمة عادة للترشيح هي من نوعين:
(1) سرير محبب و
(2) مرشح دوارة.
مرشحات السرير الحبيبي :
قد يكون السرير الحبيبي إما أحادي أو متوسط الوسائط أو نوع الوسائط المتعددة. تستخدم وسائل الإعلام بشكل تجاري مثل فحم الكوك الأنثراسيت ، الرمل ، العقيق ، الأرض دياتومي ، الفحم النباتي ، الكربون المنشط ، الراتنجات الاصطناعية ، إلخ. قد يكون التدفق عبر سرير المرشح إما تدفقًا لأسفل أو تدفقًا أعلى ، ويكون التدفق السفلي أكثر شيوعًا. تصنف أسِّرة التصفية على أنها ضحلة وتقليدية وعميقة حسب عمق السرير.
أبعاد السرير المعتادة هي:
في ضحلة وعميقة يستخدم أحادية متوسطة. وتستخدم الحبيبات الخشنة (2-4 ملم) في الأسِرَّة العميقة ، بينما تستخدم في الحبيبات الضحلة والتقليدية حبيبات دقيقة نسبياً (0.2-2 مم). يعتمد مدى إزالة الجسيمات على حجم الوسائط وكذلك على حجم الجسيمات. يجب أن يتم اختيار حجم الحبيبات بحيث يوفر كفاءة إزالة أعلى من تلك المطلوبة.
تستخدم الحبيبات الدقيقة عادة في فلاتر الطهي الملائم التي تحتوي على مرفق تلقائي لغسل العكسي أو ترتيب تدفق نابض. تتطلب هذه الوحدات الغسيل العكسي المتكرر أثناء حالة اضطراب النبات أو معالجة مياه الصرف الصلبة عالية المحتوى. تتميز مرشحات الوسائط الخشنة بتشغيل أطول للفلتر. هذه يمكن أن تصمد أمام ظروف مزعجة النبات.
في وحدات ثنائية / متعددة الوسائط ذات تدفق منخفض ، تكون الحبيبات الخشنة من الطبقة العليا (الطبقات) ويتم وضع حبيبات أدق تحتها. مثل هذا الترتيب يجعل من الممكن الاستمرار في عملية الترشيح لفترة أطول. كما يسهل الغسيل العكسي. وتستخدم هذه عموما لعلاج الدرجة الثالثة.
عادة ما يكون المرشح الحبيبي عبارة عن وعاء ذنباني عمودي مصنوع من الخرسانة أو الفولاذ. في الجزء السفلي من السفينة يتم وضع الشبكة. يعرض الشكل 9.16 رسمًا تخطيطيًا لمرشاح دقيق محبب. على الشبكة يتم وضع طبقة من الحصى. تعمل طبقة الحصى كدعم لسرير المرشح. في وحدة التدفق السفلي يتم وضع الموزع المؤثر فوق السرير ويقع مجمّع النفايات السائلة أسفل الشبكة.
يتم توفير ترتيبات لإدخال المياه العكسي وإزالتها. يستخدم جزء من المرشح لغسيل الظهر. في بعض الأحيان يتم دمج ترتيب تجفيف الهواء للمرشح. تسهل عملية تجفيف الهواء إزالة الجزيئات الصلبة الموجودة بين الحبيبات.
يعتمد القرار الخاص بنوع السرير ونوع الوسائط المستخدمة في حالة معينة على التحميل الصلب المعلق بالإضافة إلى حجم وطبيعة الجسيمات الموجودة في تيار مؤثر. يعتبر الترشيح المتوسط الحبيبي بشكل عام عملية شبه مستمرة أو عملية دورية. لتجنب انقطاع العملية ، يتم استخدام سريرين على الأقل بحيث يتم تشغيل الآخر عند غسله مرة أخرى.
بشكل عام ، تكون فترة الغسيل العكسي أقصر من فترة تشغيل الفلتر. ويسمى الوقت في الخدمة بين اثنين من التنظيف المتتالي باسم طول التشغيل. في فلاتر التدفق السفلي يحدث التدفق في أغلب الأحيان من خلال السرير بسبب الجاذبية. ومع ذلك ، لتحسين معدل الترشيح في بعض الأحيان يتم تنفيذ العملية تحت الضغط.
تم تطوير أسرة حبيبية معدلة تعمل بشكل مستمر تقريبا. يمكن تحسين معدل الترشيح في السرير الحبيبي ذي التدفق المنخفض عن طريق الحفاظ على رأس / ضغط أعلى للسائل فوق السرير. فالمعدل المرتفع للغاية قد يتسبب في اختراق الجسيمات الصلبة إلى ما وراء الوسط الخشن وتراكم الجسيمات في الوسط الأكثر دقة. انخفاض معدل الترشيح سيؤدي إلى تراكم الجزيئات الصلبة على السطح العلوي للوسط الخشنة فقط.
تعتمد جودة النفايات السائلة إلى حد ما على معدل الترشيح. إضافة تجلط الدم قبل الترشيح يحسن جودة النفايات. الكثير من التراكم الصلب في السرير يتطلب كمية أكبر من ماء الغسيل العكسي.
يمكن تسهيل الغسيل العكسي بإحدى الطريقتين التاليتين:
(1) تحريض السطح أثناء الغسيل و
(2) تجوب الهواء أثناء الغسيل.
مرشحات الروتاري:
أنواع مختلفة من المرشحات الدوارة متاحة تجاريا. على عكس المرشحات الحبيبية ، يتم تشغيل المرشحات الدوارة بشكل مستمر دون أي انقطاع لإزالة الجسيمات الصلبة المحتفظ بها. تُعرف المرشحات الدوارة بأسماء مختلفة ، مثل مرشح الأسطوانة الدوارة ، والشاشة الدوارة ، والمصفاة الصغيرة ، إلخ. الفلتر الدوار غالباً ما يكون أسطوانة مجوفة ، وأحد نهاياتها الدائرية مفتوحة والأخرى مغلقة. يتم تغطية المحيط (سطح أسطواني) مع شاشة. قد تكون الشاشة مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ أو قماش.
قد تكون فتحات الشاشة خشنة (6 ملم أو أكثر). تحتوي الشاشات الجميلة على فتحات أقل من 6 مم ، في حين قد تتراوح فتحات الشاشة الصغيرة من 20 إلى 70 ميكرومتر. يتم تركيبها مع محورها الأفقي ووضعها في مجموعة من المياه لتتم تصفيتها. يتم غمرها جزئيًا وتدويرها بسرعة منخفضة (على سبيل المثال ، حوالي 4 دورة في الدقيقة). قد يمرر المرشح عبر الشاشة من الخارج إلى الداخل أو العكس. يتم الاحتفاظ الجسيمات على سطح الشاشة. عندما تدور الأسطوانة ، تظهر الجسيمات المحتجزة خارج بركة الماء.
عندما تصل الجسيمات المحتفظ بها إلى موضع مناسب ، يتم إزالتها من سطح الشاشة برذاذ ماء أو مكشطة. في معظم الفلاتر تحدث عمليات الترشيح بسبب فرق الرأس الهيدروستاتيكي بين المرشح من الداخل والخارج ، ولكن في حالة مرشحات الأسطوانة تتم عملية الترشيح بسبب تدرج الضغط.
قد تكون كفاءة إزالة الجسيمات (للجسيمات الدقيقة) للمرشاح الدوار أقل من تلك الموجودة في السرير الحبيبي. يمكن زيادة الفعالية عن طريق تقليل سرعة الدوران والإزالة غير المكتملة للجسيمات المتراكمة. الجسيمات التمسك الشاشات زيادة عملية الفحص. ومع ذلك ، فإن هذه الخطوات تؤدي إلى الحد من قدرة الترشيح.
5. إزالة الغروانية:
لا يمكن فصل الجسيمات الدقيقة جدا ، خاصة الغروانيات (10-1000 A) عن تيار مياه الصرف بأي عمليات / عمليات. هذه الجسيمات لا يمكن فصلها عن طريق الترسيب لأن سرعة استقرارها منخفضة للغاية. وهي تمر عبر سرير مرشح أصغر من أبعاد المسام المتوسطة للمرشح. من ناحية أخرى ، فإن الغرويات تكون جسيمات مشحونة ، تتنافر بعضها ، وبالتالي تبقي نفسها في حالة تعليق.
تعتبر الغرويات التي تنقلها المياه العادمة عبارة عن جزيئات عضوية معقدة تحتوي على عدد أكبر من الذرات. قد تكون هذه البروتينات ، النشويات ، الهيميسليلوز ، polypeptides ، إلخ. فهي تمتلك رسومًا سلبية ومعظمها متجسدًا في الطبيعة. قد يكون لديهم مجموعات الأيونية في هيكلها. بعض من هذه قد تتأين في الماء ، وبالتالي نقل الرسوم (مثل NH 2 + ، COO - ) إلى الجسيمات.
هذه الجسيمات بدورها تجذب الأيونات من الشحنة المعاكسة (OH - or H + ) ونتيجة لذلك يتم تشكيل طبقة مزدوجة من الشحنات حولها. بعض الجسيمات الأخرى لديها القدرة على كثف الأيونات (H + أو OH - ) من وسط تفريق (الماء). تتحكم طبيعة الأيونات الممتزعة على الجسيمات في الطريقة التي تتصرف بها هذه الجسيمات في مجال كهربائي. تجذب هذه الجسيمات ذات الشحنات الممتدة أيونات الشحنة المقابلة وتشكل طبقة مزدوجة. الطبقة المزدوجة من الشحنات حول الجزيئات تجعل التعليق الغروي مستقرًا جدًا.
من أجل إزالة الجسيمات الغروية من مياه الصرف ، يجب أن يتم زعزعة الغروانيات في البداية بحيث يتم تحييد شحنتها السطحية بحيث تتكتل وتتشكل جزيئات أكبر. يمكن تحقيق التكتل عن طريق التجسير ، أي توحيد الجسيمات المحايدة مع بعض المواد الأخرى ذات البنية الشبيهة بالخيوط.
يمكن تنفيذ تعادل الشحنة من الجسيمات الغروية عن طريق إضافة بعض المواد الكيميائية ، والتي توصف بأنها تجلط الدم. الأملاح غير العضوية ، مثل كبريتات الألومنيوم [A1 2 (SO 4 ) 3 ] ، كبريتات الحديدوز [Fe SO 4 ] ، كبريتات الحديد [Fe 2 (SO 4 ) 3 ] ، كلوريد الحديديك [Fe Cl 3 ] والبولي إلكتروليت (بعض أنواع محددة من البوليمرات العضوية) تستخدم عادة كمخثرات.
التخثر غير العضوي:
تنتج المحاليل المائية للمخثرات غير العضوية (الأملاح) تحت ظروف الأس الهيدروجيني المناسبة رواسب هيدروكسيد فلز (مثل الجل) التي تكتسب شحنة موجبة. هذه قادرة على تحييد رسوم الجسيمات الغروية. تكتسب الهيدروكسيدات رسومًا أعلى من أيونات المعادن وهي أكثر تجلطات فعالة.
الجسيمات الغروية المحايدة تتجمع وتتشكل التكتلات. ثم يتم حصرها بواسطة طواحين الترسبات من رواسب هيدروكسيد. تتفاعل أيونات المعادن (Al 3+ ، Fe 2+ ، Fe 3+ ) مع قلوية الماء وأيونات الفوسفات الموجودة في مياه الصرف ، إن وجدت. كما تسبب ترسيب بعض المعادن الثقيلة الموجودة في مياه الصرف الصحي.
إن نطاق الأس الهيدروجيني الفعال لهذه التخثرات هو:
وقد أوضحت الدراسات أن كبريتات الألمنيوم هي أكثر تجلطًا فعالًا لمعالجة مياه الصرف المحتوية على مركبات كربونية بينما تكون كبريتات الحديد أكثر فاعلية في تخثر الجسيمات الغروية البروتينية. المحاليل المائية لعوامل التجلط غير العضوية (الأملاح غير العضوية) حمضية وبالتالي فهي أكالة. يحتوي محلول 1٪ من FeCl 3 على أس هيدروجيني في حوالي 2. تكون خزانات الذوبان وخطوط الأنابيب والمضخات والمساعدات الأخرى المستخدمة في تخزين ومناولة هذه المحاليل مصنوعة من مواد مقاومة للتآكل.
Polyelectrolytes:
تحمل بعض البوليمرات العضوية القابلة للذوبان في الماء رسوماً أيونية على طول سلاسل البوليمر الخاصة بها. وتسمى هذه كما polyelectrolytes. ويطلق على هؤلاء الذين يحملون رسوما موجبة اسم الموجبة ويطلق على من يحملون رسوما سالبة اسم الأنيون. هناك بعض البوليمرات ، والتي لا تحمل أي رسوم كهربائية. هذه تسمى غير الأيونية. كل هذه البوليمرات بتركيزات منخفضة تنتج عوامات من هذه البولى إلكترودات. النوع الكاتيوني بشكل عام أكثر فاعلية في الغرويات المزعزعة للاستقرار.
تتمثل الآليات التي بواسطتها النوع الأيوني متعدد الإلكترون في إزالة الغروانيات في:
(1) عن طريق امتزاز جزيئات الغروية في المواقع المشحونة لسلاسل البوليمر ،
(2) عن طريق الربط بين سلاسل البوليمر لتشكيل الجسور بين الجسيمات الغروية ، و
(3) عن طريق محاصرة الجسيمات الغروية في طوف ثلاثي الأبعاد.
لا يستطيع polyelectrolytes من النوع غير الأيوني تحييد الشحنات الغروية. أنها إزالة الجسيمات الغروية عن طريق تشكيل الجسور ومحاصرة. وتستخدم polyelectrolytes غير الأيونية كما التخثر والدم التوعي. محلول مائي من polyelectrolyte محايدة تقريبا في الرقم الهيدروجيني ، وبالتالي لا توجد حاجة لمواد مقاومة للتآكل من البناء للملحقات المستخدمة للتخزين والنقل والجرعات لمثل هذا الحل. قد تكون الجرعة المطلوبة حوالي 0.1 إلى 2 مجم / لتر من مياه الصرف. يستخدم محلول المخزون الذي يحتوي على حوالي 0.1 إلى 2٪ من polyelectrolyte بشكل عام للجرعات.
الحمأة ذات الإلكترونات المتعددة هي أكثر كثافة نسبياً من حمأة هيدروكسيد الفلز ونزوعها بسهولة. ومع ذلك ، فإن polyectolytes هي أكثر تكلفة من تجلط الدم غير العضوي. تنتج مواد التخثر اللاعضوية كميات أكبر من الحمأة عن الـ polyelectrolytes.
مساعدات التخثر:
تساعد بعض المواد الجزيئية غير العضوية غير القابلة للذوبان ، مثل الكربون المنشط ، والسيليكا المنشط ، ومسحوق البنتونيت ، ومسحوق الحجر الجيري ، وما إلى ذلك عند إضافتها مع مواد التخثر غير العضوية أو polyelectrolytes ، على تكوين عائم. هذه الجسيمات بمثابة نوى عائمة. ولأنها تتمتع بكثافة ، فإن الفيضانات تنتج بسرعة وتنزف بسهولة.
اختبار جرة:
يتم التحقق من الجرعة المناسبة من تجلط الدم (ملح غير عضوي / polyelectrolyte) عن طريق إجراء اختبارات جرة. لإجراء اختبارات الجرة يتم أخذ كميات متساوية من عينات مياه الصرف الصحي في العديد من الجرار المصنوعة من الزجاج أو البلاستيك. To these jars different amounts of a coagulant (in the form of a concentrated solution) is added. While dosing ajar its contents are vigorously mixed. Then stirring is continued slowly for about 30 minutes to promote floe formation. Finally, the floes are allowed to settle for about 60 minutes.
The minimum (coagulant) dose, which gives satisfactory clarification, is accepted as the appropriate dose of that coagulant. Similar tests are conducted with other coagulants. In some situations a combination of an inorganic coagulant and a polyelectrolyte produces quick settling floes and clearer treated effluent. Only by conducting jar tests selection and dosage of the right coagulant and/or polyectrolyte can be decided.
Coagulation and Flocculation Set-up:
The following pieces of equipment are required for carrying out coagulation and flocculation processes:
1. A storage vessel for a coagulant/polyelectrolyte.
2. A feeder and auxiliaries for feeding a coagulant/polyelectrolyte into a dissolution tank.
3. A dissolution tank for preparation of a concentrated stock solution.
4. A holding tank for storing a stock solution.
5. A dosing pump and auxiliaries for addition of the stock solution into a mixer.
6. An in-line mixing device or vessel fitted with a suitable mechanical agitator for quick dispersion of the dosed solution in the incoming waste water stream.
During dosing very rapid and thorough mixing is essential as otherwise there will be local reactions and hence more of the coagulant/ polyelectrolyte will be required in order to achieve the desired degree of clarification
7. A flocculation chamber provided with slow moving paddles, which promote formation and growth of floes.
Stationary arms located between paddles break up liquid rotation and thereby promote floe growth.
The parameters normally maintained in a flocculation chamber are:
Detention time = 20-60 min
Paddle tip speed = 0.3-1 m/s
8. A settling/floatation chamber for separation of floes from the treated water.
Coagulation and flocculation techniques may be used not only for removal of colloids but also for removal of very fine particles. Fine particles get trapped in the floes and are removed.
It should be mentioned here that this method would not be economical for suspended particle removal if the particle concentration were less than 50 mg/L. If the suspended particle concentration be high (>2000 mg/L) then settling of floes is hindered due to excessive inter-particle contact.
Removal of Oils and Greases:
Waste water may contain not only suspended solid particles but also semi-solid and liquid particles/ droplets of fats, oils and greases. These may enter waste water as waste products from processes and a or spent lubricants from process equipment. Of these, fats and greases may be in solid or semi-solid state at ambient temperature. Oils if present would be in liquid state. They are lighter than water and, in general, insoluble in water. Other than these sometimes insoluble/slightly soluble organic compounds (liquid) may also be present in waste water.
In waste water oils and greases are present in dispersed state. Depending on their degree of dispersion they are referred to either as free or as emulsion. When the particle sizes are larger or when present in the form of a film on water surface the state is termed as a free state. But when those are present in the form of finely dispersed particles, say, in the range of 0.1 to more than 1 µm in diameter, the state is termed as an emulsion.
Removal of Free Oils and Greases:
The processes for separation and removal of free oil, fat and grease from waste water are based on the fact that those are lighter than water. When a pool of waste water containing these substances is left relatively undisturbed they rise to the free surface and float.
Dissolved air floatation operation or induced air floatation operation or injection of finely dispersed air in a pool of waste water increases the rate of rise of the dispersed particles and thereby enhances the separation process. Once they reach the free air-water surface they form a layer, which is skimmed off and removed. For treatment of a low flow rate waste water stream containing free oils and greases a 'grease trap' is used. Figure 9.17 shows a sketch of a 'grease trap'. The floating layer of oil and grease, which accumulates at the top of the chamber, is removed manually from time to time.
For treatment of a high flow rate waste water stream the size of the (separation) chamber would be large. The floating oil and grease layer has to be removed continuously using a suitable mechanical device. Moreover, the settle sludge, if any, has also to be removed from the chamber.
In such a chamber sometimes air is introduced as fine bubbles to aid the floatation process. Figure 9.18 shows a sketch of an American Petroleum Institute (API) separator, which may be used when the floating layer contains only oil.
The skimmer in an API separator is a rotating pipe having rectangular longitudinal slots. It scoops the floating oil layer and thereby removes it. A belt-skimmer may be used for removal of floating oil as well as grease.
An API separator is capable of separating oil droplets larger than 0.15 mm. However, when a relatively large amount of finer oil droplets, say, 0.06 mm in diameter, are present in a wastewater stream an API separator fitted with inclined parallel plates or corrugated plates may be used.
Such a separator may produce a treated effluent having oil content of 10 mg/L corresponding to an influent oil content around 1%. However, if the influent oil content were more than 1%, the separation efficiency may decrease due to shearing and re-entrainment of the collected oil droplets. This problem may be partly overcome by using a cross-flow arrangements.
Removal of Emulsified Oil:
Waste water originating from process industries sometimes contains finely dispersed oils and greases. When the dispersed particle size range from 0.1 to more than 1 µm in diameter, they do not coalesce and rise to the free surface readily. Such dispersions are known as emulsions. These are stable, that is, they remain dispersed.
The stability of such dispersions may be due to the smaller particle size and the molecular structure of the dispersed phase and/or due to the presence of some chemicals (termed as emulsifiers) on the surfaces of the dispersed droplets. These chemicals get adsorbed as a film on the dispersed droplet surfaces and thereby prevent their coalescence.
In the absence of an emulsifier an oil-in-water emulsion may cream on standing, that is, the dispersed particles (oil droplets) may concentrate at the free surface (air-water interface) without coalescing. The first step in removing oil droplets present as an emulsion in waste water is to de-emulsify, ie, break up the emulsion whereby the fine droplets would coalesce and form larger drops.
One de- emulsification is completed the larger oil droplets are separated in an API separator. De-emulsification, ie, breaking up of an emulsion can be achieved by any one of the following processes or a combination of some of them.
1. Physical Processes:
(a) Coalescence by agitation,
(b) Coalescence by heating,
(c) Coalescence by centrifuging.
2. Electrical Processes.
3. Chemical Processes.
1. Physical Processes :
Agitation:
Gentle agitation brings the dispersed droplets present in a wastewater stream closer to each other and thereby induces them to coalesce. Such coalescence breaks the emulsion. The free larger oil drops then rises upwards and forms a layer at the air-water interface.
Heating:
On heating an oil-water emulsion the viscosity of the continuous phase (water) decreases. This lowering of viscosity results in thinning of the water layers separating the oil droplets from each other. Consequently, the droplets come closer to each other and coalesce. During heating of an emulsion gentle stirring helps the process of coalescence.
Centrifuging:
When an emulsion is centrifuged at a high speed, the lighter phase (oil droplets) moves towards the centre while the denser phase (water) goes towards the periphery. The oil droplets coalesce resulting in breaking of emulsion. However, a high speed centrifuge being a costly piece of equipment is used only when the objective is to recover the emulsified oil.
2. Electrical Processes:
In this process a high voltage DC field is applied to an oil-in-water emulsion. For the process to be successful the continuous phase (water phase) should be electrically conductive. Since the initial investment and the operating cost of an electrical process unit are high it is not used for de-emulsification of waste water.
3. Chemical Processes:
De-emulsification of an oil-in-water emulsion may be done chemically either by addition of an electrolyte or by adding a chemical (de-emulsifier) which would react with the emulsifying agent present. Addition of electrolytes containing bivalent or trivalent actions (positively charged ions) or polyelectrolytes (polymers) breaks an emulsion and causes the droplets to coalesce. It should be pointed out here that use of polyvalent cationic salts, such as iron or aluminum salts would result in generation of large quantities of sludge.
When an emulsifier is present in an emulsion, de-emulsification can be done by adding a chemical which would react with the emulsifier, thereby making the same ineffective. If the chemical nature of the emulsifier present and its concentration be known then it would be easier to select a suitable de-emulsifier (chemical) and to decide its dose. When an unknown emulsifier is present, the chemical to be added for counter-acting the emulsifier and its dose have to be decided by conducting laboratory trials.
The process to be used and the conditions to be maintained for emulsion breaking in a given situation are established by carrying out trials in a laboratory. At a low concentration of oil (say, up to 1 %) physical methods may work, but at a higher concentration chemical treatment may be necessary.
