أحواض الترسيب األولية

Transcript

1 أحواض الترسيب األولية مقدمة : نميز في محطات المعالجة بين: أحواض الترسيب األولية ( االبتدائية (. أحواض الترسيب النيائية) الثانوية (..1.2 وفي محطات المعالجة التي تعمل عمي مرحمتين ىناك حوض ترسيب وسطي يفصل بين المرحمتين. في ىذا الجزء سيتم التطرق ألحواض الترسيب األولية. الغاية من أحواض الترسيب االولية: ىو ترسيب المواد القابمة لمترسيب) أو جزء منيا ) والتي ىي جزء من الصمبة العالقة المواد )ss( تترواح كمية %) من ss المواد الصمبة المترسبة )تبعا لمدة المكث ) في حوض الترسيب األولي حوالي ( وبيذا تتحقق -33 انخفاض لقيمة BOD تترواح بين ( 25( % إضافة إلي ما ورد تساىم ىذه األحواض بتخفيف الصدمات العضوية والييدروليكية عن األحواض البيولوجية التي تمييا. تسمى الحماة الناتجة عن أحواض الترسيب األولية بالحماة األولية. تصميم أحواض الترسيب : األولية إن با ارمت ارت التصميم ىي T مدة المكث والتحميل السطحي الييدروليكي. q A يمكن استنتاج العالقة بين ىذين البا ارمترين كما يمي: V = t. Q m3 V = A.H 1

2 حيث: V :حجم حوض الترسيب m. 3.m 2 مساحة السطحية لمحوض :A )h ارتفاع الماء في الخوض T: مدة المكث (.)m( :H تعطى قيمة مدة المكث والتحميل السطحي وفق الجدول التالي: ( من أجل غ ازرة الطقس الجاف( q A (h( المعالجة نوع مدة المكث التحميل السطحي الييدروليكي m 3 /m 2 h ميكانيكية فقط ميكانيكية+بيولوجية)مرشات ) بيولوجية ميكانيكية+بيولوجية ( حمأة منشطة ) أحواض الترسيب الكيميائي العوامل المؤثرة عمى مردود الترسيب في األحواض: 1.مدة المكث في الحوض: إن ترسيب المواد العالقة القابمة لترسيب في حوض الترسيب األولي ستؤدي الى خفض قيمة ال وال وال والمواد القابمة لمترسيب وذلك تبعا لمدة المكث كما ىو مبين بالشكل التالي: ( شكل SS COD BOD رقم 2( شكل رقم )2( العالقة بين مدة المكث ومردود ترسيب الحوض 2

3 التحميل السطحي لمحوض : ىناك عالقة مباشرة بين مردود الترسيب والتحميل السطحي لمحوض بار امت ارت الجريان الييدروليكية : ( Fr= V 2 /R.g( عدد رينولدز وىي وعدد فرويد الذي يشير استق ارر عممية الجريان ضمن الحوض.فكمما كانت قيمة عدد فرويد أكبر كمما كان استق ار ار أكثر الجريان وكان المردود الييدروليكي لمحوض أفضل. يمكن تحقيق جريان غير مضطرب ومستقر في حوض الترسيب بتخفيض انصف القطر الييدروليكي يجب لمحوض. 4-2 سم/ثا. أن تت اروح سرعة الجريان بين ما الحوض في األفقية في األحواض الطولية ( ذات المسقط المستطيل( النسبة بين العمق والطول حيث تدل التجارب العممية أي أن.4 تأثير ىذه النسبة عمى مردود الترسيب ىو كما مبين بالشكل رقم )3( التالي: الشكل رقم )3( عالقة نسبة العمق الطول مع المردود بالنسبة لألحواض الدائرية فإن مردود الترسيب ليا أقل بقميل من االحواض ذات المسقط األفقي المستطيل والسبب ىو أنو في األحواض الدائرية الكبيرة القطر فإن تأثير الرياح عمى المردود السمبي يكون اكبر. 3

4 5.الدخول والخروج المنتظم لممياه ( ومن ) أحواض الترسيب, سيتم شرح ذلك لكل نوع من أنواع األحواض, وىذا عامل ىام جدا ألن عدم انتظام الدخول والخروج بسبب تشكل دوامات ( مناطق اضط ارب جيشان( مما أو يخفض من مردود الحوض ويخرج جزء من الحوض خارج عممو. يمكن تقييم أداء أحواض الترسيب الموضعة بالتشغيل تجربة بإج ارء ترسيب في ( قمع ايميوف ) لممياه الداخمة الى (0.5) 2h الحوض والمياه الخارجة منو, زمن التجربة) ) ألحواض الترسيب األولية و ألحواض الترسيب النيائية حجم قياس حيث يتم المواد المترسبة في القمع واحتساب النسبة المئوية إل ازلة المواد القابمة لمترسيب العالقة: من v in v v in out 100% : حجم المواد المترسبة من مياه المدخل.(ml/l) V in : حجم المواد المترسبة من المخرج.(ml/l) V out %98 V out =0.1 و/ ml V in في حال مثال: 5.0= ml/l يكون المردود نميز حسب طريقة الجريان ضمن الحوض بين: أحواض 1. ذات جريان أفقي. 2. أحواض ذات جريان شاقولي. واألحواض ذات الجريان األفقي, نميز بين نوعين: األحواض مستطيمة المسقط األفقي األحواض الدائرية. فيما يمي نبين األشكال المختمفة ليذه األحواض مع ضرورة االنتباه شكل ومكان دخول المياه كل حوض إضافة مكان تجميع الحمأة وكيفية خروج المياه من الحوض. 4

5 في األحواض الطولية )المستطيمة( تدخل المياه من بداية الحوض عبر فتحات مغمورة وموزعة بانتظام عمى كامل عرض الحوض, ويتم خروج المياه من نياية الحوض بعد اجتيازىا الحوض كمو وعبر ىدار أيضا عمى كامل عرض إ ىل قناة ومنيا الحوض المنشآت الالحقة. يتم تجميع الحمأة في قمع الحمأة في بداية الحوض كما يدل 3. رقم الشكل بالنسبة لألحواض الدائرية: يتم دخول المياه من منتصف الحوض من األسفل وتوزع المياه عبر منشأة التوزيع الوسطية من الوسط باتجاه محيط الحوض الدائري. ومن ىناك تخرج عبر ىدار الخروج قناة محيطية ومنيا منشآت المعالجة الالحقة. يتم تجميع الحمأة في قمع الحمأة والذي يتوسط الحوض كما في رقم 4: الشكل 5

6 أما أحواض الترسيب الشاقولية الجريان فان الدخول الحوض يتم من عبر أنبوب منتصف الحوض ( اسطوانة الدخول المركزية( ومنيا تتجو المياه نحو األسفل وبعد خروجيا من اسطوانة الدخول محيط الحوض حيث تخرج المياه عبر ىد ار الخروج قناة محيطية ومنيا المنشآت الالحقة. المسقط األفقي لمثل ىذه األحواض مربع أما وبالتالي يكون شكل الحوض جذع مخروط أو دائري ( ويكون شكل الحوض جذع ىرم(.انظر 5: الشكل رقم حوض ايميوف: إن ىذا الحوض من األحواض ذات الجريان األفقي وىو نوع خاص منيا يمتاز بأن الحمأة المترسبة في الحوض تجمع في حيز خاص تحت حيز الترسيب ليتم تخميرىا وبالتالي يمكن أن يطمق عميو تسمية 6 حوض ذو طابقين, الحيز العموي لمترسيب والحيز السفمي لتخمير الحمأة.

7 ىناك نوع آخر من األحواض تسمى ( برك الترسيب الالىوائية( تم التعرض ليا سابقا انظر الشكل رقم 6: 7

8 تجميع وتفريغ الحمأة من أحواض الترسيب: أحواض الترسيب ذات الجريان الشاقولي: ال داعي لوجود تجيي ازت لتجميع الحمأة فالحمأة المترسبة تجمع.1 في نياية جذع المخروط أو اليرم, حيث ىذا الجذع يكون ذو ميل درجة عن األفق وبالتالي حوالي )63( الحمأة تتدحرج لوحدىا وتجمع ف نياية جذع اليرم أو المخروط الصغرى. بالنسبة أيضا ألحواض ايميوف وكما يدل شكل المقطع العرضي فإن قاع حيز الترسيب يكون مائال ب ازوية.2 حوالي )63( وفي نيايتو فتحة لمرور الحمأة الى حيز التخمير وبالتالي ال داعي لوجود تجيي ازت لتجميع الحمأة. أحواض الترسيب الطولية: كما ورد سابقا فان قمع تجميع الحمأة يكون في بداية الحوض ويتم تجميع الحمأة.3 المترسبة إما باستخدام كواشط لمحمأة والكاشط عبارة عن عربة تتحرك عمى سكتين معدنيتين يعمق بيذه العربة مجرفة تقوم بجرف وتجميع الحمأة في القمع المذكور. تتحرك يجب أن ىذه العربة بسرعة مناسبة بحيث ال تسبب جيشان لمحمأة المترسبة ورفعيا نحو األعمى.انظر الشكل رقم )3(: االسموب الثاني ىو استخدام الجنازير المتحركة كما ىو مبين بالشكل 7 عمى ىذه يركب حيث رقم.4 الجنازير كواشط صغيرة )أسنان( تقوم أثناء دو ارن الجنزير بجرف الحمأة وتجميعيا في القمع المخصص. 8

9 ىناك أسموب ثالث ىو استخدام المضخات في ضخ الحمأة المترسبة مباشرة خارج ( دون تجميعيا في.5 قمع خاص بيا( وبالتالي في ىذه األحواض ال يوجد قمع لتجمع الحمأة. بالنسبة لألحواض الدائرية فاألسموب األكثر إتباعا في تجميع الحمأة في القمع المخصص ليا في منتصف.6 الحوض ىو استخدام الكواشط التي تدور بسرعة عمى محيط الحوض وىذا الكاشط مزود بمجرفة في أسفمو.4 ميمتيا كشط الحمأة القمع المذكور الشكل رقم كما في تفريغ قمع الحمأة : يتم تفريغ الحمأة المتجمعة في قمع أحواض الترسيب الشاقولية الجريان أو األفقية أو التجمعة ( أو حيز التخمير في حوض ايميوف بواسطة أنابيب تفريغ محطة ضخ الحمأة منشآت معالجة الحمأة مباشرة( باستخدام فرق الضغط الييدروستاتيكي. ىدار الخروج من أحواض الترسيب: الدخول والخروج إن سبق وذكر أحواض الترسيب يؤثر بشكل واضح عمى مردود الترسيب ولذلك تم وكما ذكر دخول تأمين سابقا منتظم لممياه الى حوض الترسيب حسب شكمو وطبيعة الجريان فيو أما الخروج من الحوض فكما ورد يتم دائما عبر ىدار خروج, ىذا يتم تركيب اليدار عمى قناة الخروج والتي ىي قناة محيطية في حالة حوض 9

10 الترسيب الدائري واألحواض ذات الجريان الشاقولي أو قناة عمى كامل عرض الحوض كما في حال األحواض : المستطيمة ىذا اليدار معدني ولو شكالن كما ىو مبين 8 بالشكل رقم B النوع A النوع يتم تصميم ىذا اليدار تبعا لمتحميل الطولي لو والذي ىو الغ ازرة المارة عمى واحدة الطول منو وبناء عميو يتم تحديد االرتفاع (h) لممياه من الشكل البياني رقم 9: 10

11 إن ىذا اليدار يسمح بخروج ىادىء منتظم لممياه من الحوض وىو قابل لمحركة الشاقولية عمى قناة جدار الخروج مما يسمح بتغير منسوب المياه في حوض الترسيب )وضمن حدود بسيطة( وىذا يزيد أو ينقص من مدة المكث في الحوض وبالتالي يؤثر عمى مردود الترسيب. قمع حساب تجميع الحمأة: يتم ذلك من خالل حساب حجم الحمأة المترسبة في أحواض الترسيب األولية وذلك تبعا لقيمة SS ونسبة المادة الجافة في ىذه الحمأة ووفقا لما يمي:. C SS SS : ss نحسب كية ال اليومية اما من معدل ال أو من تركيز من مردود الترسيب والذي يت اروح بين %65-70% من ال SS يتم حساب كمية الحمأة المترسبة يوميا B d,sat = (63%- 73%(. حيث: 11

12 . (Kg/d) ( الحمأة االولية ) ال كمية SS المترسبة يوميا : B d,sat % 2.5 إن نسبة المادة الجافة الموجودة في الحمأة األولية تت اروح بين 1.5 ( تبعا لمدة مكث الحمأة في قمع الحوض.باعتماد قيمة وسطية %2 نحصل عمى كمية المادة الجافة الوزن الحجمي الحمأة الرطبة )البالغ تقريبا ( Kg/m Dry SOLIDS DS من حاصل جداء بنسبة المادة الجافة مثال % 2 فيكون )DS = 0.02* 1015 = 20.3 kg/m 3 ( DS B d,sat ومنيا نحسب حجم الحمأة المترسبة V d,ss يوميا من حاصل قسمة عمى V d.ss.set حجم الحمأة االولية المترسبة يوميا = B d,sat / DS.) 3 نحدد فترة مكث الحمأة في القمع ( ساعات كقيمة عظمى بقسيم حجم الحمأة اليومي عمى مدة مكث الحمأة نحصل عمى حجم قمع الحمأة. )ml ) ىناك اسموب آخر لحساب حجم القمع وىو تحديد حجم الحمأة المترسبة في قمع ايميوف تجريبيا ومن حاصل جداء الغ ازرة اليومية بحجم الحمأة المترسبة نحصل عمى حجم الحمأة المترسبة يوميا, باقي الخطوات كما ورد اعاله. المردود الييدروليكي ألحواض الترسيب: يعر ف المردود الييدروليكي لحوض الترسيب بأنو: النسبة بين مدة المكث الفعمية ومدة المكث النظرية لممياه في الحوض. μ حيث: : مدة المكث الفعمية T: مدة المكث النظرية مدة المكث النظرية: ىي حاصل قسمة حجم الحوض عمى الغ ازرة, الحوض المثالي ىو الحوض الذي يعطي قيمة مردود ىيدروليكي تساوي )1( إال أنو عمميا وألسباب مختمفة تكون ىذه القيمة أقل من )1( وىذه األسباب تعود عدم انتظام الجريان في كل أج ازء الحوض وخاصة عند المدخل والمخرج حيث تتشكل دوامات ومناطق ميتة وىذا يؤثر عمى الحجم الفعمي المشارك في عممية الترسيب, إضافة لذلك تساىم التيار ات القسرية )القاعدية( والناتجة عن درجة اختالف ح اررة وكثافة مياه الحوض عن ح اررة التيار المائي الداخل الحوض مما يؤثر بشكل سمبي عمى 12

13 عممية الترسيب ويقمل من مدة المكث الفعمية إن ىذه المظاىرة تؤدي أن جزء من المياه الداخمة الى الحوض ستغادر الحوض قبل أن تمكث مدة تساوي مدة المكث النظرية. ما ىي الحاالت التي يمكن االستغناء عن ىذه األحواض كما ذكر سابقا أن المردود المطموب من معالجة مياه الصرف الصحي تغي ر مع الزمن, ففي الحاالت التي يكتفي بيا بمعالجة ميكانيكية فقط ال يمكن بيذه الحالة االستغناء عن ىذه األحواض.مع تطور الزمن ومع ضرورة إلحاق المعالجة الميكانيكية بمعالجة بيولوجية فإن االستغناء عن ىذه األحواض أو بنائو يتعمق بنوع المعالجة البيولوجية الالحقة ففي حال استخدام المرشحات البيولوجية كخطوة معالجة بيولوجية البد من بناء مثل ىذه األحواض وبمدة مكث ال تقل عن ساعتين, أما في حالة المعالجة بالحماة المنشطة فان مدة المكث في مثل ىذه الحالة سيكون أقل كما ورد في بداية الفصل,من ناحية اخرى فإنو فقط في حالة الحمأة المنشطة مع استق ارر حمأة ) بقي فإنو لو حوض الترسيب األولي سيكون في محطة المعالجة )حمأة أولية تحتاج ليدم المادة العضوية التي تحوييا ) وحمأه ثانوية مستقرة, في مثل ىذه الحالة يتم االستغناء عن حوض الترسيب األولي وادخال المياه مباشرة بعد أحواض حجز الرمال القسم البيولوجي وىذا سي ؤدي الى أن كل الحمأة ستكون فقط حمأة ثانوية وبالتالي يكون ومستقرة خط معالجة الحمأة فقط عمى مقتص ار التكثيف والتجفيف. الكود األلماني ينصح بإتباع ىذه الحالة ( حمأة منشطة مع استق ارر حمأة ) التجمعات السكانية التي ينتج عنيا.) 120, 000 p 6333 kg حمل عضوي ال يزيد عن BOD d/ ( اى ما يعادل وسطيا في سورية مالحظة رقم )1(: في حال ضخ الحمأة الفائضة حوض الترسيب األولي يجب إضافة:. غ ازرة ىذه الحمأة غ ازرة تصميم حوض الترسيب األولي.1 2. ان الحمأة المترسبة في ىذه الحالة ىي حمأة مزيج ويجب حساب حجم قمع حوض الترسيب األولي عمى ىذ األساس. مالحظة رقم )2(: التميز بين الشاقولي أو الحوض األفقي الجريان ارجع فقرة أحواض الترسيب النيائي في محاضرة المعالجة البيولوجية )جزء حوض الترسيب النيائي(. 13

14 فيما يمي بعض األبعاد الخاصة بأحواض الترسيب األولية المستطيمة والدائرية تبعا آللية الكشط وتجميع الحمأة وفق الكود األلماني. حوض ترسيب دائري مع كاشط لمحمأة كما في الشكل التالي : 14