مرحلة “توازن أو تعادل” جريان مياه الفضلات الصناعية

1996 معالجة مياه الفضلات الصناعية

أ.د أحمد فيصل أصفري

KFAS

مياه الفضلات الصناعية توازن جريان مياه الفضلات الصناعية البيئة علوم الأرض والجيولوجيا

تخضع مياه الفضلات الصناعية لعديد من عمليات المعالجة المختلفة. ورغم أن بعضاً من تلك العمليات يتداخل بالبعض الآخر، إلا أنه يمكن تصنيفها جميعاً ضمن خمس مراحل هي:

– المعالجة الفيزيائية.

– المعالجة الفيزياكيميائية.

– المعالجة الكيميائية.

– المعالجة البيولوجية.

– معالجة الحمأة.

 

سنبحث فيما يلي بإيجاز في الطرق المذكورة أعلاه، وسنعطي معايير التصميم المناسبة ضمن كل من مراحل المعالجة المذكورة، قبل الانتقال من عرض للصناعات الشائعة في الفصل التالي.

وتجدر الإشارة إلى أنه ليس بالضرورة أن تمر مياه الفضلات بكافة هذه المراحل، وإنما يتعلق تحديد عدد ونوع المراحل بالمواصفات المطلوبة من المياه بعد المعالجة وبشروط المصب العام المستقبل.

 

المعالجة الفيزيائية

في هذه المرحلة يمكن تصنيف المعطيات التالية:

التوازن أو التعادل – التصفية – التعويم – إزالة الرمال والترسيب البسيط – الترشيح.

 

تعادل أو توازن الجريان

تتغير أحياناً كميات مياه الفضلات الصناعية، وكذلك تراكيز الملوثات فيها بمقادير كبيرة من ساعة إلى أخرى، وخاصة في المعامل التي تعمل بنظام الورديات.

يُقصد بموازنة أو تعادل الجريان، تخزين وخلط مياه الفضلات الصناعية قبل إدخالها في مراحل المعالجة المختلفة بغية استقرار التدفق وأحمال التلوث الواردة إلى محطة المعالجة، ويتم ذلك في ما يُدعى بأحواض التعادل.

يحوي خزان التعادل على تجهيزات لمزيج المياه لمنع حدوث الترسبات، وقد تبنى هذه الخزانات على خط الجريان، بحيث تمر عبرها مياه الفضلات، أو قد تكون جانبية بالنسبة لخط الجريان، حيث تحول إليها المياه في الحالات التي تزداد فيها معدلات الجريان عن مقادير معينة.

تسمح خزانات التعادل أو التوازن بإنجاز تصاميم اقتصادية لمحطات المعالجة، كما تؤمن نظاماً مستقراً للمعالجة، وبالتالي تزداد كفاءتها، كما قد تقلل من مقادير المواد الكيميائية المستخدمة في بعض مراحل المعالجة.

 

تُحسَب خزانات التوازن وفق العلاقة التالية التي تعطي تركيز عنصر ملوث ما بعد فترة زمنية 

حيث:

C_t = التركيز في خزان التعادل عند نهاية الفترة t، (كغم/ م³).

C_{t -1} = التركيز في الخزان عند نهاية الفترة t – 1 (كغم/ م³).

Q_o = معدل الجريان الداخل عند بداية الفترة t (م³/ ساعة).

C₀ = التركيز في المياه الداخلة عند بداية الفترة t، (كغم/ م³).

V_t-1 = حجم الماء في خزان التعادل عند نهاية الفترة t – 1، (م³).

 = طول الفترة الزمنية (ساعة).

 

أما الحجم المتبقي عند نهاية الفترة الزمنية (t) فيساوي:

ومعدل الجريان الكتلي الصادر:

حيث:

Q_e = معدل الجريان الخارج (م³/ ساعة).

C_e = التركيز في المياه الصادرة عن نهاية الفترة الزمنية t (كغم/ م³).

 

يبين الشكل (2 – 1) التغيرات في التركيز، ومعدل الجريان الكتلي، وكذلك حجم الماء في خزان التعادل من أجل تدفق ثابت للمياه الصادرة من خزان التعادل.

يمكن تقدير زمن التعادل اللازم استناداً إلى تغير التركيز في المياه الواردة وفترات أخذ العينات من العلاقة:

حيث:

q = زمن التعادل المطلوب (ساعة).

= فترات أخذ العينات (ساعة).

k_o = عامل تغير التركيز في المياه الواردة (البعدي).

k_e = عامل تغير التركيز المرغوب في الحصول عليه في المياه الصادرة عادة تعطى k₀ في المياه الخام وفترات أخذ العينات، كما تحدد k_o حسب شروط المصب المستقل.

 

أما عامل التغير k_o في المياه الواردة فيعطى بالعلاقة:

حيث:

الانحراف القياسي

 التركيز الوسطي للمياه الداخلة على كافة فترات القياس.

 

في خزان تعادل بمزج كامل، إذا كان التركيز في المياه الواردة C_i في لحظة ما t وأخذت عينات للتحليل خلال فترات زمنية متساوية  فإن الانحراف القياسي S للمياه الداخلة يعطى بالعلاقة:

كما يعطى عامل تغير التركيز في المياه الصادرة بالعلاقة:

حيث:

C_{e max} = التركيز الأعظمي في المياه الصادرة والذي يجب أن لا يتعداه أي تركيز.

 = القيمة الوسطية للتركيز.

N = العدد النظامي التجميعي من أجل مستوى الوثوقية المطلوب والمعبّر عنه بالاحتمال الموافق لتركيز لا يمكن تجاوزه.

يعطى الرقم N بحسب مستوى الوثوقية وفق القيم التالية:

 

وكمثال يعطي الشكل التالي (2 – 2) التركيز الأقصى للـ COD في المياه الصادرة من أجل قيم مختلفة لزمن التعادل وقيم مختلفة لمستوى الوثوقية.

تحسب أحواض التعادل في محطات معالجة مياه الفضلات البشرية بأسلوب مشابه، أي على أساس المنحني التجميعي للجريان الوارد (م³/ ساعة) مثلاً). 

كما يُرسم المستقيم الذي يمثل الصادر الوسطي من الخزان (SQ day/ 24hrs)، وكذلك المماسان العلوي والسفلي للمنحني التجميعي موازيان لخط المياه الصادرة، فتكون المسافة الشاقولية بين هذين المماسين مساوية حجم خزان التعادل.

تُقدّر استطاعة تجهيزات الخلط في خزان التوازن للإبقاء على المواد الصلبة في مياه الفضلات بحالة معلقة بحوالي (0.02) كيلو واط/ م³ من المياه. 

وتُستعمل لتحقيق ذلك مراوح خشبية دوارة أو مراوح ميكانيكية، كما قد تُستعمل تجهيزات للتهوية تساعد على أكسدة بعض المواد، وتسهيل تطاير بعض المركبات الكيميائية

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]