واحد متعادل ساز جریان (همگن کردن یا یکنواخت سازی)

فاضلاب تولیدی در اجتماعات انسانی و شهرکهای صنعتی و صنایع مختلف، اغلب بدلیل وجود نوسانات الگوی مصرف آب و معمولاً تغییرات کمی در نمودار جریان فاضلاب تولیدی در طی ساعات شبانه روز، ضرایب پیک و حداقل ساعتی و روزانه مصرف آب و تولید فاضلاب دارای نوساناتی مي باشند. بنابراین بمنظور دستيابي به يک راهکار مؤثر براي کنترل فاضلابهای تولیدی در اینگونه اجتماعات، بمنظور کنترل نوسانات ناشی از تغييرات شديد کيفيت و کميت فاضلاب ورودی و یکنواخت کردن مشخصه های کمی و کیفی فاضلاب و جلوگیری از ایجاد اثرات نامطلوب تخلیه های یکباره (منقطع) بر روي فرآیند هاي تصفيه بيولوژيکي، يکنواخت سازي کمي و کيفي فاضلاب می بایستی پیش بینی و لحاظ گردد.

هرچند که برخی فرآیندهاي لجن فعال من جمله هوادهی گسترده با رشد چسبیده (با کاربرد مدیاهای شناور یا ثابت) قادر به تحمل تغييرات ميزان جريان و بار آلي مي باشند، ولي اين تغييرات در کارآئي و راندمان آنها بي تأثير نبوده و عملکرد بهینه سیستم را تحت تأثير قرار مي دهد. به منظور بهینه سازی واحد متعادل ساز، علاوه بر استقرار همزن و میکسر، می توان دیواره های مانع (بافل یا آرام کننده) با جریان رو به پایین و رو به بالا در ابتدای مسیر جریان ورودی اعمال نمود (همانند سازه زیر) تا جریان فاضلاب بصورت آرام و با کیفیت یکنواخت (از لحاظ بارآلی، رنگ، درجه حرارت، pH و…) به واحد بعدی هدایت گردد.

 

 

معمولاً برای اطمینان از همگن سازی متغیرها و متعادل سازی مناسب فاضلاب خام ورودی و جلوگیری از ته نشینی جامدات  و ترسیب ذرات قابل ته نشینی در داخل تانک و پیشگیری از احیاء ترکیبات آلی و تجزیه آنها و جلوگیری از سپتیک و ماندگی و کاهش بوی تعفن، اختلاط کافی لازم و ضروری است. از اینرو روش های که برای اختلاط به کار می روند شامل توزیع دبی ورودی و بافل گذاری داخل تانک، اختلاط پره ای و کاربرد توربین های هواده سطحی و مکانیکی ، کاربرد دیفیوزرهای عمقی حباب درشت یا حباب ریز و استفاده از میکسرهای مستغرق فاضلابی می باشد که متداول ترین روش استفاده از همزن ها و میکسرهای مستغرق و کاربرد هواده های سطحی است.همانطور که پیشتر نیز اشاره گردید، تانک خنثی ساز، متناسب ساز و یا متعادل ساز در تصفیه فاضلاب به منظور تعدیل نمودن نوسانات حجمی و مشخصات کیفی فاضلاب و دستیابی به نرخ جریان نسبتاً ثابت در واحدهای اصلی تصفیه خانه فاضلاب احداث می شود و هدف از آن غلبه بر مشکلات بهره برداری ناشی از نوسانات نرخ جریان، همگن کردن جریان، بهبود عملکرد فرآیندهای پایین دستی و کاهش ابعاد و احجام سازه ها و هزینه های واحدهای پایین دستی تصفیه خانه است. در واقع مخزن متعادل ساز در فرآیند تصفیه فاضلاب در مواردی که تغییرات کمی و کیفی فاضلاب قابل توجه و بسیار شدید و متغیر باشد بمنظور ایجاد جریان یکنواخت، کاهش غلظت متغیرهای تصفیه و امکان طراحی تصفیه خانه با ضریب اطمینان و اعتماد بالاتر و بهبود عملکرد و راندمان واحدهای فرآیندی بعدی پیش بینی می شود. متعادل سازی در تصفیه شیمیایی آلاینده ها برای تسهیل در کنترل pH و یا کنترل مواد منعقد کننده نیز نقش موثری دارد.

 

 

– انواع روش های متعادل سازی

مخزن متعادل ساز در تصفیه فاضلاب به دو صورت در خط یا خارج از خط احداث  می شود.

الف) متعادل سازی در خط (In- line equalization)

در آرایش در خط، کل جریان فاضلاب از مخزن متعادل ساز عبور داده می شود. در اين حالت، گنجايش مخزن زياد خواهد بود و هزينه‌ي راهبری به دليل پمپاژ پيوسته‌ي فاضلاب از حوض متعادل‌سازی افزايش خواهد يافت. اما، جريان فاضلاب و قدرت آلاینده های آن يکنواخت‌تر از حالت متعادل سازی خارج از خط خواهد بود.

 

 

ب) متعادل سازی خارج از خط (Off- line equalization)

در آرایش خارج از خط جریان های فراتر از حد معین به مخزن متعادل ساز هدایت می شوند. در این آرایش نیاز به پمپاژ به حداقل می رسد. در اين حالت، گنجايش مخزن لازم کمتر خواهد بود، زيرا تنها جريان اضافی (جريان اضافه بر جريان ميانگين) در مخزن ذخيره خواهد شد. همچنين انرژی استفاده شده به دليل پمپاژ ناپيوسته‌ي جريان فاضلاب کمتر خواهد بود. اما، تعديل جريان و بار نيز در مقايسه با سيستم در خط کمتر خواهد بود.

 

– تعیین حجم مورد نیاز مخزن متعادل ساز در تصفیه فاضلاب

 

گنجايش (حجم) يک مخزن متعادل‌سازی با تهيه‌ي نمودار تجمعی جريان ورودی تعيين می‌گردد. نمودار تجمعی جريان ورودی نمودار حجم تجمعی فاضلاب ورودی در برابر ساعت‌هاي يك شبانه‌روز است.  نرخ جریان متوسط شبانه روز نیز به صورت خطی مستقیم از مبدا تا نقطه پایانی همین نمودار ترسیم می شود. به منظور محاسبه حجم مخزن متعادل ساز، خطی موازی با خط متوسط جریان ورودی و مماس بر نمودار تجمعی جریان ترسیم می شود. در این صورت اختلاف قائم نقطه مماسی و خط مستقیم متوسط نرخ جریان روزانه معادل حجم مورد نیاز مخزن متعادل ساز در تصفیه فاضلاب خواهد بود (شکل a). در صورتی که نمودار تجمعی، خط مستقیم متوسط جریان را قطع کند، دو خط، موازی با خط نرخ متوسط جریان روزانه و مماس بر نمودار تجمعی رسم شده و اختلاف قائم این دو خط ترسیمی به عنوان حجم مورد نیاز مخزن متعادل ساز در تصفیه فاضلاب در نظر گرفته می شود (شکلb).

 

 

نقاط پایین تر از نقطه مماسی در (شکل a) نشان دهنده خالی بودن مخزن متعادل ساز هستند. پس از آن با بیشتر شدن شیب نمودار تجمعی نسبت به خط جریان متوسط، مخزن متعادل ساز پر می شود. این عمل تا پر شدن مخزن متعادل ساز در نیمه شب ادامه می یابد. در (شکلb) مخزن متعادل ساز در تصفیه فاضلاب در نقطه مماسی فوقانی پر خواهد شد. در عمل مقدار حجم محاسبه شده برای مخزن متعادل ساز تصفیه فاضلاب به مقدار ۱۰ تا ۲۰ درصد بیشتر از میزان محاسباتی در نظر گرفته می شود که دلایل آن عبارتند از :

الف) بهره برداری پیوسته از حوضچه هوادهی و تجهیزات اختلاط اجازه تخلیه کامل آنها را نمی دهد؛

ب) در صورت بازگرداندن بخشی از جریان تصفیه خانه به مخزن متعادل ساز، باید حجمی معادل آن به میزان حجم تئوریک مخزن متعادل ساز اضافه شود؛

ج) احتمال تغییرات پیش بینی نشده جریان روزانه و یا طرح توسعه در آینده باید مد نظر قرار گیرند.

شایان ذکر است، در طراحی واحد متعادل سازی در تصفیه فاضلاب باید حجم مفید تانک را طوری طراحی کرد که قابلیت تنظیم و یکنواخت سازی دبی، غلظت آلاینده ها یا هر دو را همزمان داشته باشد. برای متعادل سازی دبی، دبی تجمعی در مقابل زمان در طول دوره ی متعادل سازی ترسیم می شود. در واقع حجم متعادل سازی برابر است با فاصله بین حجم حداکثر تا خط تخلیه ثابت.