فراب زیست فراز | انواع سیستمها و تجهیزات تصفیه آب و فاضلاب صنعتی
مخزن ته نشینی اولیه فاضلاب نقشی اساسی در فرآیند تصفیه فاضلاب ایفا می‌کند. با حذف مواد جامد معلق و مواد آلی از فاضلاب، بار وارده به فرآیندهای تصفیه بعدی، مانند تصفیه ثانویه و گندزدایی، کاهش می‌یابد. این کار نه تنها کارایی این فرآیندها را بهبود می‌بخشد، بلکه به کاهش هزینه کلی تصفیه فاضلاب نیز کمک می‌کند.
علاوه بر این، حوضچه های ته نشینی اولیه به تولید بیوسولیدها، که محصول جانبی فرآیند تصفیه فاضلاب هستند، نیز کمک می‌کند. این بیوسولیدها که غنی از مواد مغذی هستند، می‌توانند با انجام فرآیندهای تکمیلی برای اهدافی مانند اصلاح خاک یا تولید انرژی مورد استفاده قرار گیرند.
فرآیند ته نشینی اولیه در تصفیه فاضلاب چیست؟
ته نشینی اولیه معمولاً مرحله دوم فرآیند تصفیه فاضلاب است. این مرحله پس از فرآیند ورودی/غربال‌گری صورت می‌گیرد، جایی که تمام جامدات غیرآلی مانند مواد حل‌نشده، لوله‌های مرطوب و زباله‌ها از آب حذف می‌شوند. پس از خروج فاضلاب از فرآیند ورودی/غربال‌گری، هنوز جامدات آلی در آن باقی می‌ماند. سرعت جریان فاضلاب به‌طور قابل توجهی قبل از ورود به مخازن ته‌نشینی اولیه کاهش می‌یابد؛ این امر دو اثر بر فاضلاب دارد:
- چربی‌ها، روغن‌ها و گریس‌ها که به اختصار به عنوان FOG شناخته می‌شوند، به سطح مخزن ته نشینی می‌آیند و با یک میله خراشنده که به‌طور مداوم روی سطح مخزن می‌چرخد، جمع‌آوری می‌شوند. FOG از فاضلاب جدا شده و دفع می‌گردد.
- جامدات آلی که سنگین‌تر از آب هستند، به‌دلیل اثرات جاذبه به کف مخزن سقوط می‌کنند. پس از رسیدن به کف مخزن، رسوب (که اغلب به عنوان لجن شناخته می‌شود) توسط یک بازوی شانه‌ای جمع‌آوری و به مخزن ذخیره‌سازی مجاور منتقل می‌شود (فرآیندی مشابه آنچه در مرحله (1) ذکر شد).
در این مرحله، رسوب ترکیبی غلیظ از آب و جامدات با محتوای بالای گاز هیدروژن سولفید، متان و باکتری است که در اینجا فرآیند بازفرآوری لجن آغاز می‌شود. فاضلاب (که اکنون تقریباً عاری از جامدات و به مراتب تمیزتر است) وارد مرحله هوادهی فاضلاب می‌شود، جایی که ذرات آلی کوچک (بسیار کوچک برای تأثیر جاذبه در مخازن ته‌نشینی) و آمونیاک حذف می‌شوند.
بخش عمده‌ای از فرآیند ته نشینی به‌طور مکانیکی انجام می‌شود، اما در مراحل مختلف تصفیه فاضلاب، هدف حفظ حرکت فاضلاب (با سرعت‌های مختلف) از آغاز تا پایان فرآیند است.
با این حال، برخی از بخش‌های آب در حالت ایستا باقی می‌مانند و می‌توانند باعث تجمع جامدات و ایجاد مشکلات انسداد و ته نشینی برای تجهیزات مکانیکی استفاده‌شده در فرآیند تصفیه شوند. برای کاهش این مشکل، مقادیر کمی هوا به فرآیند تزریق می‌شود تا آب به همراه سطوح مکانیکی یا میکسرهای زیر آب حرکت کند. در برخی موارد، از دوزهای شیمیایی نیز برای کمک به تجزیه لجن استفاده می‌شود.
واحد پیش ته نشینی تصفیه فاضلاب
در مواقعی که مواد معلق در آب ورودی به تصفیه خانه از 1000 میلی‌گرم در لیتر بیشتر شوند، برای کاهش کدورت در زلال‌سازها از واحد پیش ته نشینی (Pre-sedimentation) استفاده می‌شود. به عبارت دیگر زلال‌سازها برای زلال‌سازی آب خام با کدورت مشخصی طراحی می‌شوند. چنان‌چه کدورت آب خام به بیش از حد طراحی سیستم‌های زلال ساز برسد، نیاز به پیش‌ته‌نشینی است که این پیش ته نشینی می‌تواند به صورت ساده‌ی فیزیکی و یا با کمک مواد شیمیایی و فرایندهای زلال‌سازی باشد. برای حذف مواد معلق بزرگ‌تر از 200 میکرون، ته‌نشینی ساده و برای مواد معلق کوچک‌تر و با وزن مخصوص پایین، معمولا” نیاز به ته‌نشینی به کمک مواد شیمیایی منعقد کننده است.
کاربردهای واحد ته نشینی تصفیه فاضلاب
مخزن ته نشینی اولیه نقش مهمی در فرآیند تصفیه فاضلاب دارد. با حذف مواد جامد معلق و مواد آلی از فاضلاب، بار روی فرآیندهای تصفیه بعدی مانند تصفیه ثانویه و ضد عفونی را کاهش می دهد. این نه تنها کارایی این فرآیندها را بهبود می بخشد، بلکه به کاهش هزینه کلی تصفیه فاضلاب نیز کمک می کند.
حذف مواد جامد معلق
مخزن ته نشینی اولیه برای حذف مواد جامد معلق از فاضلاب طراحی شده است. این مواد، که شامل ذرات آلی و معدنی می‌باشند، در صورت عدم حذف می‌توانند در فرآیندهای تصفیه بعدی مشکلاتی ایجاد کنند. به عنوان مثال، ممکن است فیلترها را مسدود کرده یا در فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی تداخل ایجاد کنند.
حذف مواد جامد معلق در تانک های ته‌نشینی اولیه از طریق فرآیند ته نشینی صورت می‌گیرد. با جریان یافتن فاضلاب در مخزن، ذرات تحت تأثیر نیروی جاذبه به سمت پایین ته‌نشین می‌شوند. سپس مواد ته نشین شده به عنوان لجن اولیه جدا شده و آب زلال باقیمانده به مرحله بعدی تصفیه منتقل می‌شود.
تولید بیوسالیدها
لجن اولیه که از مخزن ته نشینی اولیه حذف می‌شود، منبعی از بیوسالیدهاست. این بیوسالیدها که سرشار از مواد آلی و مغذی هستند، می‌توانند تحت فرآیندهای بیشتری قرار گیرند و برای مصارف مختلفی استفاده شوند. به عنوان مثال، می‌توان آنها را کمپوست کرده و به عنوان اصلاح‌کننده خاک استفاده نمود، یا آنها را در فرایند هضم بی‌هوازی برای تولید بیوگاز، یک منبع انرژی تجدیدپذیر، به کار گرفت.
تولید بیوسالیدها از لجن اولیه نه تنها یک منبع با ارزش را فراهم می‌کند، بلکه به کاهش حجم پسماندی که نیاز به دفع دارد نیز کمک می‌کند. این امر می‌تواند منجر به صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های تصفیه‌خانه فاضلاب شود.
طراحی مخازن ته نشینی فاضلاب
طراحی تانکهای ته نشینی اولیه می‌تواند بسته به نیازهای خاص تصفیه خانه فاضلاب متفاوت باشد. با این حال، اکثر تانک‌ها دارای برخی ویژگی‌های مشترک هستند. آنها معمولاً بزرگ، مستطیل شکل یا دایره‌ای شکل هستند و دارای عمقی هستند که برای ته نشینی مؤثر مناسب است. این تانک‌ها همچنین شامل مکانیزم‌هایی برای حذف جامدات ته نشین شده هستند که معمولاً به شکل خراشنده لجن یا دستگاه مشابهی است.
عملکرد تانک ته نشینی اولیه شامل ورود فاضلاب از یک طرف و خروج آب زلال از طرف دیگر است. با جریان یافتن فاضلاب از طریق مخزن، جامدات به دلیل نیروی گرانش به کف ته نشین می‌شوند. این جامدات ته نشین شده که به عنوان لجن اولیه شناخته می‌شوند، سپس حذف شده و برای تصفیه بیشتر یا دفع ارسال می‌شوند.
حوض‌های پیش ته نشینی بر دو نوع می‌باشند:
- بدون لجن روب مکانیکی
- با لجن روب مکانیکی
برای جمع آوری لجن، شیب کف حوض‌های نوع اول را بسیار زیاد در نظر می‌گیرند(45 تا 60 درجه) و در نتیجه، عمق این نوع ته‌نشینی نسبت به نوع پیش‌ته‌نشینی با لجن‌روب مکانیکی بیشتر است. در جایی که ظرفیت تصفیه‌خانه بالا باشد و یا میزان مواد معلق زیاد باشد، نوع پیش‌ته‌نشینی با لجن‌روب مکانیکی را توصیه می‌کنند.
پیش ته نشینی با لجن‌روب نیز از نظر شکل هندسی دارای دو گونه می‌باشد:
حوضچه‌های مستطیلی:
این نوع حوضچه‌ها عموما” با نسبت طول به عرض 2:1 تا 3:1 ساخته می‌شوند.برخی طراحان نسبت 6:1 تا 7:1 را جهت از عمل میان‌بر زدن، پیشنهاد می‌کنند. در صورت طراحی مناسب ورودی و خروجی، این حوضچه‌ها، رژیم جریان ایده‌الی را ایجاد خواهند کرد. علاوه بر مزیت فوق، هزینه‌ی ساختمانی نسبتا” کم این حوضچه، به خصوص در واحدهای دوتایی به دلیل استفاده از دیوار مشترک در مقایسه با حوضچه‌های دایره‌ای، انتخاب این حوضچه را پررنگ‌تر می‌نماید.
حوضچه‌های دایره‌ای :
این حوضچه‌ها در انواع تزریق مرکزی و تزریق محیطی وجود دارند. حوضچه‌های تزریق مرکزی دارای عمل میان‌بر کمتری می‌باشند حوضچه‌های مستطیلی نسبت به دایره‌ای در عمل ته‌نشینی ، جریان ایده‌ال‌تری ایجاد می‌نمایند ولی امکانات لجن‌روبی در حوضچه‌های دایره‌ای بیشتر می‌باشد.
عوامل مؤثر بر عملکرد مخازن ته نشینی اولیه
عوامل متعددی می‌توانند بر عملکرد مخازن ته‌نشینی اولیه تصفیه پساب در حذف جامدات از فاضلاب تأثیرگذار باشند. این عوامل شامل نرخ بارگذاری هیدرولیکی، نرخ بارگذاری جامدات، دمای فاضلاب و ویژگی‌های خود جامدات می‌باشند.
نرخ بارگذاری هیدرولیکی به حجم فاضلابی اشاره دارد که در واحد زمان توسط مخزن پردازش می‌شود. نرخ بالاتر بارگذاری هیدرولیکی می‌تواند منجر به کاهش زمان ماند و در نتیجه کاهش کارایی ته نشینی شود. نرخ بارگذاری جامدات به جرم جامداتی اشاره دارد که در واحد زمان توسط مخزن پردازش می‌شود. نرخ بالاتر بارگذاری جامدات می‌تواند منجر به افزایش غلظت جامدات در مخزن و کاهش کارایی ته نشینی شود.
ویژگی‌های دما و مواد جامد
دمای فاضلاب می‌تواند عملکرد حوضچه ته‌نشینی اولیه را تحت تأثیر قرار دهد. دماهای بالاتر می‌توانند سرعت ته‌نشینی را افزایش دهند، در حالی که دماهای پایین‌تر آن را کاهش می‌دهند. این به دلیل تغییرات ویسکوزیته آب است که با افزایش دما کاهش می‌یابد و بر سرعت ته‌نشینی مواد جامد تأثیر می‌گذارد.
ویژگی‌های خود مواد جامد، مانند اندازه، شکل و چگالی، نیز می‌توانند بر سرعت ته نشینی و عملکرد حوضچه ته نشینی اولیه تأثیرگذار باشند. به عنوان مثال، مواد جامد بزرگ‌تر و چگال‌تر سریع‌تر ته‌نشین می‌شوند، در حالی که مواد جامد کوچک‌تر و کم‌چگال‌تر سرعت ته نشینی کمتری دارند. به همین ترتیب، مواد جامدی که شکل نامنظم دارند، نسبت به مواد کروی شکل کندتر ته‌نشین می‌شوند.
نگهداری و عیب‌یابی حوضچه‌های ته نشینی اولیه فاضلاب
نگهداری و عیب‌یابی منظم برای عملکرد کارآمد حوضچه‌های ته نشینی اولیه ضروری است. این موارد می‌تواند شامل بازرسی‌های دوره‌ای برای بررسی علائم فرسایش یا آسیب، تمیزکاری‌های منظم برای حذف مواد جامد انباشته شده و آزمایش‌های دوره‌ای برای نظارت بر عملکرد حوضچه باشد.
مشکلات رایج در مخازن ته‌نشینی اولیه شامل انباشت مواد جامد، تشکیل کف و رشد جلبک‌ها است. این مشکلات می‌توانند کارایی حوضچه در حذف مواد جامد از فاضلاب را کاهش داده و منجر به مسائل در فرآیندهای بعدی تصفیه شوند.
انباشت مواد جامد
انباشت مواد جامد در تانکهای ته نشینی اولیه می‌تواند ظرفیت و کارایی آن را کاهش دهد. این وضعیت ممکن است در صورتی رخ دهد که تخلیه مواد جامد ته‌نشین شده به‌طور مؤثر انجام نشود یا نرخ بارگیری مواد جامد بیش از حد باشد. نگهداری و تمیزکاری منظم می‌تواند از انباشت مواد جامد جلوگیری کند.
نشانه‌های انباشت مواد جامد شامل کاهش شفافیت پساب، افزایش غلظت مواد جامد در پساب یا کاهش عمق حوضچه می‌باشد. در صورت مشاهده این نشانه‌ها، حوضچه باید بازرسی و در صورت لزوم تمیز شود.
تشکیل کف و رشد جلبک
تشکیل کف، که لایه‌ای از مواد جامد شناور است، ممکن است در مخزن ته‌نشینی اولیه رخ دهد اگر حذف مواد جامد ته‌نشین شده به‌طور مؤثر انجام نشود. کف می‌تواند بر فرآیند ته‌نشینی تأثیر منفی بگذارد و باعث کاهش شفافیت پساب شود. حذف منظم کف می‌تواند به جلوگیری از این مشکل کمک کند.
رشد جلبک ممکن است در مخزن ته‌نشینی اولیه در صورت قرار گرفتن در معرض نور خورشید اتفاق بیفتد. جلبک‌ها می‌توانند در فرآیند ته نشینی پساب اختلال ایجاد کرده و همچنین باعث بروز مشکلات بوی نامطبوع شوند. پوشاندن مخزن یا استفاده از مواد ضد جلبک می‌تواند به کنترل رشد جلبک کمک کند.
نتیجه‌گیری
مخزن ته نشینی اولیه تصفیه فاضلاب یکی از اجزای حیاتی در فرآیند تصفیه فاضلاب است. این مخزن به حذف مواد جامد معلق و مواد آلی از فاضلاب کمک می‌کند، بار فرآیندهای تصفیه بعدی را کاهش می‌دهد و به تولید بیومواد کمک می‌کند. طراحی، بهره‌برداری و نگهداری از حوضچه های ته‌نشینی اولیه می‌تواند به‌شدت بر کارایی و مقرون‌به‌صرفه بودن سیستم تصفیه فاضلاب تأثیر بگذارد.
درک نقش و عملکرد مخازن ته نشینی اولیه و عواملی که می‌توانند بر عملکرد آن تأثیر بگذارند، می‌تواند به تضمین تصفیه مؤثر و کارآمد فاضلاب کمک کند. این امر نه‌تنها سلامت عمومی و محیط زیست را حفظ می‌کند، بلکه به مدیریت پایدار منابع آبی نیز کمک می‌کند.
