دانه گیری – Grit Removal و انواع آن

Related image

در شبکه جمع آوری فاضلاب مقداری مواد معلق با خصوصیات نامطلوب؛ عمدتا شن، ماسه و ذرات دانه ای وجود دارند که باید قبل از ورود به واحد های اصلی تصفیه خانه حذف گردند. ویژگی های این مواد شامل:

  •  عمدتا قابل تجزیه بیولوژیکی نیستند و یا دیر تجزیه پذیر هستند و در زمان ماند تصفیه خانه تجزیه نمی شوند
  •  سختی این مواد بالاست.
  •  دانسیته آنها نسبت به سایر مواد معلق بالاتر می باشد.

این ویژگی باعث شده تا در تصفیه خانه مشکلاتی از قبیل

  •  سایش تجهیزات الکترو مکانیکی به خصوص در مورد پره پمپ ها و پوسته توربین ها
  • ته نشین شدن در لوله ها و کانال ها به دلیل وزن مخصوص بالا که باعث گرفتگی و کاهش دبی عبوری می گردد
  • به علت غیرقابل تجزیه بیولوژیکی بودن، در مخزن هوادهی غلظت مواد معلق جامد را بالا برده و حوضه هوادهی را اشغال می کنند و راندمان حوض هوادهی را کاهش می دهند.

را به وجود آورند که به این دلایل باید آن ها را در ابتدای تصفیه خانه جدا کرد. به علت دانسیته بالای این مواد ساده ترین روش، استفاده از ته نشینی برای جدا کردن آن ها است.

طبق استاندارد جهانی ذرات بزرگتر از 21/0 میلیمتر (بزرگتر از الک 65) ذرات دانه ای محسوب شده و باید در این مرحله حذف شوند.با توجه به اینکه سرعت ورودی تصفیه خانه ها متفاوت است و با توجه به تفاوتی که بین هزینه های زمین و ساخت تصفیه خانه ها وجود دارد،انواع مختلفی از دانه گیر ها مورد استفاده قرار می گیرد که عبارت انداز:

1 ) کانال های دانه گیر با هوادهی:

در این نوع کانال ها سطح مقطع مستطیلی است و سرعت را با استفاده از تزریق هوا کنترل می کنند. با استفاده از یک لوله هوا، هوای فشرده را از یک طرف منتقل می کنیم و با استفاده از دیفیوزر در فواصل مشخص هوا را تزریق می کنیم.

در قسمتی که هوا تزریق می شود سیال به طرف بالا حرکت می کند و از سمت دیگر سیال مجبور به حرکت رو به پایین می شود و یک جریان چرخشی ایجاد می شود و ترکیب جریان افقی سیال و جریان چرخشی باعث حرکت پیچ دار سیال می شود. تعداد چرخش متناسب با تعداد دیفیوزر است.

دانه گیر
دانه گیر با هوادهی

این دانه گیر به هزینه بالای اجرا و نیز بهره بردار ماهر نیاز دارد اما مزیت های آن نسبت به نوع سوم باعث شده تا در تصفیه خانه های با جمعیت های بالای 100000 نفر معمولا از این نوع دانه گیر استفاده شود .

حوضچه ته نشینی اولیه

مزیت های این روش نسبت انواع دیگر:

  •  نسبت به نوع اول دانه گیر ها (جریان افقی)در جداسازی مواد آلی از راندمان بالایی دارد
  •  دانه گیری با هوادهی دارای انعطاف پذیری بالاتری می باشد: در ورودی این دانه گیر یک شیر تنظیم هوا و یک شیر تنظیم دبی وجود دارد که با تغییر آن اندازه و میزان دانه های حذفی مشخص می شود.
  •  در دانه گیری با هوادهی امکان بی هوازی شدن فاضلاب وجود ندارد: بی هوازی شدن فاضلاب در واحد بعدی، یعنی مخزن ته نشینی،با ایجاد بوی بسیار شدید و زننده که حاصل از تولید سولفید هیدروژن در اثر فعالیت های بی هوازی است مشکل ساز بوده و گاها تا جلوگیری از فعالیت تصفیه خانه توسط سازمان محیط زیست پیش رود.
  •  راندمان بالا در حذف چربی و گریس که مخصوصا در فاضلاب های صنعتی اهمیت ویژه ای دارد.
  •  اختلاط بهتر مواد شیمیایی افزودنی

دانه هاي جمع شده در كف حوضچه توسط وسايل مكانيكي از جمله به كمك هواي فشرده، از آن خارج و پس از شستشو، حمل و درجاي مناسبي دفن  مي گردد. هوادهي فاضلاب در حوض دانه گير علاوه بر مزاياي  پيش شمرده، روغن  و چربي  فاضلاب را نيز تا حدي حذف  نموده  و بوي  تعفن  فاضلاب را كاهش مي دهد. در  آرايش  تصفيه خانه و نحوه چیدمان واحدها، حوضچه هاي دانه گير معمولاً بعداز واحدهايي نظير آشغالگير دهانه درشت، ايستگاه پمپاژ ورودي و آشغالگير دهانه متوسط قرار مي گيرد. شکل شماتيك و مقطع حوض دانه گير با هوادهي و تنظيم سرعت در شكل شماره 5 ملاحظه مي گردد.در طراحي اين واحد مي بايست به نكات زير توجه نمود:

1- زمان ماند در اين سيستم براي حالت هاي بارندگي در حدود 4 دقيقه و در حالت بدون بارندگي10 دقيقه مي باشد. البته برخي از رفرنس ها و مراجع اين زمان را 2 تا 5 دقيقه ذكر نموده اند.

2- سرعت افقي جريان 0.1 تا حداكثر 0.2 متر در ثانيه است كه در نتيجه ورود هوا و ايجاد حركت چرخشي فاضلاب، سرعت آن به 0.3 متر بر ثانيه مي رسد.

3- سرعت جريان هوا در داخل لوله ها 25 متر بر ثانيه و قطر آن برابر يا بزرگتر از 100 ميلي متر انتخاب مي شود.

4- مقدار هواي مورد نياز معمولاً  3 تا 7/7  ليتر در ثانيه براي هر متر طول كانال است.

Related image

سیکلون کلاسیفایرها (Cyclone Classifier)

سیکلون کلاسیفایرها یکی از تجهیزات تصفیه خانه های فاضلاب بوده که در مجاورت حوضچه های دانه گیر مستقرمی گردند و قادرند ذرات شن و ماسه ته نشین شده در حوضچه های دانه گیری را توسط پمپ حلزونی موجود جداسازی نموده و پس از شستشوی دانه ها و جداسازی دانه های تمیز شده، پساب حاصله را به ابتدای تصفیه خانه برگرداند. مقطع یک دستگاه واحد دانه گيری به روش سیکلون کلاسیفایر و کارکرد آن در شكل شماره 6 ملاحظه مي گردد.

مقطع یک دستگاه واحد دانه گيری به روش سیکلون کلاسیفایر و نحوه عملکرد آن

INNOHYDRO

2 ) دانه گیر جریان گردابی (vortex):

این دانه گیر معمولاً به شکل استوانه با مقطع مربعی ساخته می‌شود. در این دانه گیر فاضلاب از بالا وارد می‌شود و پس از جداسازی دانه‌ها پساب خروجی نیز از بالا و از طرف دیگر دانه گیر خارج می‌شود.

دانه گیر
دانه گیر جریان گردابی

با استفاده از همزن جریان گردابی ایجاد می‌کنند تا مواد سبک‌تر بالا بیایند و مواد با چگالی بیشتر به سمت پایین حرکت کنند.مهم‌ترین ویژگی‌های این نوع دانه گیر راندمان بالا و سطح بسیار کم برای مکان‌هایی که محدودیت زمین داریم هست. البته این فناوری در داخل کشور هنوز موجود نیست و برای استفاده از آن باید طرح را از شرکت‌های خارجی تهیه نماییم.

دانه گیر
دانه گیر جریان گردابی

همچنین هیدروسیکلون برای جداسازی مواد جامد از فاز مایع مورد استفاده می باشند. از این تجهیز به منظور جداسازی و حذف ذرات ماسه از جریان ورودی به شبکه ‌های توزیع و سیستم ‌های آب و فاضلاب استفاده می‌شود. یکی از موارد استفاده هیدروسیکلون ها  جداسازی ماسه و شن و ذرات ساینده از فاضلاب می باشد. هیدروسیکلونبدون نیاز به انرژی الکتریکی، افت فشار ناچیز و بهره برداری آسان در حذف ذرات شن و ماسه از فاضلاب خام ورودی بسیار موثر و کارآمد هستند. در شکل شماره 7 شمائی از عملکرد یک دستگاه واحد دانه گيری به روش هیدروسیکلون آورده شده است.

شمای عملکرد یک دستگاه واحد دانه گيری به روش هیدروسیکلون

 

بنابر آنچه گفته شد دانه گیر جزو مهم ترین قسمت های تصفیه خانه است که در درجه اول از آسیب های احتمالی به واحد های بعدی جلوگیری می کند و همچنین راندمان تصفیه را با کاهش بار مواد آلی تا 40درصد افزایش می دهد.

انتخاب نوع دانه گیر برای طراح نیز با توجه به جمعیت منطقه، کیفیت خروجی مورد نظر، محل ساخت تصفیه خانه و قیمت زمین، نظرات کارفرما و دیگر عوامل انتخاب می شود .

Related image

3) دانه گیر با جریان افقی و سرعت کنترل شده :

سیال به صورت افقی در کانال حرکت می کند و با استفاده از سازه های کنترل سرعت، سرعت را در حد استاندارد نگه می دارند تا ذرات دانه ای فرصت ته نشین شدن را پیدا کنند.

سرعت استاندارد برای طراحی این نوع دانه گیر m/s 3/0 است که در این سرعت ذرات دانه ای ته نشین می شوند اما مواد معلق سبک تر (آلی) به واحد های بعدی منتقل می گردد.که به دو صورت کانال با مقطع مستطیلی و کانال با مقطع سهمی شکل طراحی می شوند

دانه گیر
دانه گیر با جریان افقی و سرعت کنترل شده

یکی از انواع دانه گیر فاضلاب می باشد که  قديمي ترين روش دانه گيري مي باشد. جريـان در آن بـه صـورت افقـي انجـام مـي گيـرد. اساس كار اينگونه حوض ها بر اين پايه نهاده شده است كه با انتخاب سطح مقطعي مناسـب براي جريان فاضلاب موجب آن شوند كه سرعت جريان افقي در اين حوض در حدود 0.3 متر در ثانيـه ثابـت بماند. لذا سطح مقطـع جـريـان در اين حوض از رابطه زير بـه دست مي آيد.  در رابطه زیر مقدار دبي ماكزيمم جريان فاضلاب برحسب متر مكعب در ثانيه مي باشد. سطح افقي اين حوض طبق رابطه زير به دست مي آيد:

انواع دانه گیر فاضلاب

كه در اين مقدار Bنمايشگر بار سطحي و Vsسرعت سقوط ذرات دانه اي است كه از جدول به دست مي آيد. در مورد حوض هاي دانه گير رابطه فوق در صورتي درست است كه جريان در آن به صورت آرام انجام گيرد. اما در نتيجه درهم بودن جريان و اثر تلاطم بين Vsو Baتفاوتي پديدار مي گردد. نسبت Vsبه Baبه صورت تجربي اندازه گيري و در جدول زیر داده شده است. تفاوت هاي نام برده بستگي به ابعاد دانه ها و مقدار درصد ته نشين شدن آنها دارد.

انواع دانه گیر فاضلاب

ثبيت سرعت
براي ثابت نگهداري سرعت جريان فاضلاب در حوض دانه گير بايد متناسب با نوع سطح مقطع جريان انتخاب شده در حوض ، سرريز يا گذرگاه ويژه اي در آخر حوض ايجاد نمود كه با تغيير مقدار فاضلاب سرعت جريان را در حوض ثابت نگه دارد . دبي جريان ازچنين سرريز هايي از رابطه كلي زير به دست
مي آيد. 

Q = K × H n

براي انتخاب مقادير ثابت nو Kسه روش زير متداول است :

  • در مقطع خروجي حوض دانه گير سرريزي مانند شكل زیر به نام سرريز تناسبي قرار مي دهند. كه در آن مقدار دبي جريان يعني Qمتناسب با ارتفاع فاضلاب مي باشد . به عبارت ديگر در رابطه فوق مقدار n=1مي باشد .
    Q = K × H (توان = ۱)
    محاسبه نشان مي دهد كه در اين صورت براي ثابت ماندن سرعت جريان فاضلاب در حوض دانه گيـر لازم است كه سطح مقطع جريان در آن به صورت مستطيل باشد.
  • در انتهاي حوض دانه گير كم عمق و مستطيل مجراي تنگ گذري مانند كانال ونتوري يا پارشال فلوم مي سازند . گذر جريان در اينگونه مجراهاي تنگ گذر طبق رابطه زير انجام مي گيرد :
    Q = K × H        (توان  = 1.5 )                                                                                                                                                در اين مورد نيز محاسبه نشان مي دهد كه براي ثابت ماندن سرعت جريان در حوض دانه گير لازم اسـت كه سطح مقطع جريان در آن مانند شكل بالا به صورت سهمي درجه دوم ساخته شود . در عمـل چون ساختن سهمي درجه دوم از نظر اجرايي مشكل است معمولاً بـه جـاي آن از سـطح مقطـع ذوزنقـه استفاده مي گردد. اين روش داراي اين برتري است كه از مجراهاي تنگ گذر نام برده براي انـدازه گيـري دبي فاضلاب در تصفيه خانه نيز استفاده مي شود و لذا اين روش متداول تر مي باشد.
  • اگر سرريز خروجي حوض دانه گير خـود طبـق رابطـه زيـر سـهمي درجـه دوم انتخـاب گـردد ، محاسبه نشان مي دهد كه براي ثابت ماندن سرعت جريان حوض دانه گيـر بايـد سـطح مقطـع جريان در آن مثلثي شكل باشد:                                                                                              Q = K × H 2  ( توان = 2)

 ملاحظه مي شود كه در حوض هاي دانه گير كم عمق مستطيل به ويژه وقتي ماسه روبي آن به صورت دستي انجام گيرد به علت ته نشين شدن ماسه و تغيير سطح مقطع جريان ، امكان تغيير سرعت به وجود مي آيد . براي جلوگيري از تغييرات زياد سرعت چند حوض را موازي هم و در بلندي هاي گوناگون مي سازند تا در مواقعي كه فاضلاب كم است از يك حوض و وقتي فاضلاب افزايش چشمگيري پيدا نمود (حالت بارندگي در شبكه هاي جمع آوري در هم) و يا كف حوض به علت ته نشين شدن ماسه بالا آمد ، از حوض هاي ديگر همزمان استفاده شود . همچنين كوششش مي شود با لايروبي مكانيكي و منظم ماسه از تغيير سطح مقطع جريان جلوگيري شود.

بالاآوردن ماسه از اين حوض ها مي تواند به وسيله پمپ مكنده متحرك در طول حوض و يا پمپ ثابت در حوضچه اي در ابتداي حوض دانه گير كه براي جمع آوري ماسه كار گذارده شده انجام گيرد . در اين صورت ١٢٠ بايد با كمك ماسه روبي مكانيكي يا دستي ماسه ها را به درون حوضچه نامبرده هدايت نمود . ظرفيت كل  وض 0.7الي 0.8درصد متوسط ساعتي فاضلاب تا حداكثر 1درصد آن خواهد بود . زمان ماند فاضلاب را در اين واحدها 0/5تا حداكثر 1دقيقه در نظر مي گيرند و اغلب مواقع آنها با عمق 90الي 120 سانتي متر ساخته مي شوند.

error: Content is protected !!