تأثير عمق البيئة البحرية على “عمل الجزء الرذاذ وانحلال الملوثات”

1996 المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي

أ.د عادل رفقي عوض

KFAS

عمل الجزء الرذاذ وانحلال الملوثات علوم الأرض والجيولوجيا

فيما يلي نعرض لدراسة تأثير عمق البيئة البحرية على عمل الجزء الرذاذ وبالتالي على انحلال الملوثات.

– الجزء الرذاذ الغاطس في بيئة مائية مستقرة متجانسة عميقة

الشكل رقم (4-14) يبين نتائج سلسلة تجارب مخبرية مكثفة جاءت في المصدر (6), الجزء الرذاذ فيها مؤلف من فتحات موضوعة بشكل اتجاه تبادلي.

ومنحنيات الشكل تعطي انحلال التركيز (تمدد التركيز) عند الخط المركزي (Sm) كتابع ل الخطوط السفلى من الشكل رقم (4-14) توصلنا إلى نتيجة وهي أنه في حالة نافورة إفرادية (single jet) ولأجل فإنه ليس هناك اختلاف مميز في قيم الانحلال (DILUTION).

المعطيات التي جاءت في المصدر (6) تشير إلى أن الارتفاع  والذي عندما تطفو النافورة يمكن أن يحدد تقريباً من العلاقة:

 

فعلى سبيل المثال بفرض القيم التالية:

البعد بين فتحات الجزء L=1.5m , عدد فراود Fo = 10 , (فتحة المصب)

فعند ذلك 

من الشكل رقم (4-14) نقرأ من القيمتين السابقتين مايلي:

 

إذا زادت قيمة (L) البعد بين الفتحات إلى 4.5 متر فعند ذلك 

ومن الشكل (4-14) نجد:

أي أن:    

وكما هو متوقع, يتحقق انحلال أكبر من خلال بعد أكبر بين فتحات الرذاذ, وطبعاً فإن زيادة المسافة بين الفتحات يعني تكاليف أكبر للجزء الرذاذ بسبب زيادة طوله, ولهذا يجب على المصمم هنا أن يبحث عن موازنة بين المعالجة (تحقيق الانحلال الأمثل) والكلفة.

 

– الجزء الرذاذ الغاطس في بيئة مائية ضحلة وجارية

ففي حالة الرذاذات في جسم مائي ضحل فإن مياه المجاري تميل إلى الخلط الكامل في الاتجاهين الجانبي (laterally) والشاقولي معاً ويكون التركيز الأعظمي على السطح مساوياً تقريباً لتركيز الخليط الكلي.

المصدر (5) درس هذه الحالة من الناحيتين التحليلية والنمذجة الفيزيائية. ففي البدء اعتبر الباحثون نظام مجرى قناة محرضة من خلال التصريف ذاته, ولقد توضعت الفتحات في المستوى الطبيعي لاتجاه الجريان وعلى بعد L بين الفتحات.

ولقد افترض أن الجريان في القناة متجانس شاقوليا وجانبيا من حيث السرعة والتكيز أسفل وأعلى جريان النافورة.

وبالتعبير عن أن الطاقة الداخلة المغذية للنظام من تصريف النافورة المائية تعادل (توازن) الفوقد الحاصلة عند طرفي القناة (المدخل والمخرج) توصّل الباحثون في المصدر (15) إلى العلاقة التالية للانحلال:

حيث Zo عمق الوسط المائي

 

العلاقة (30) تنطلق من حالة مثالية وهو أن الجريان المحرض فيها يكون كبيراً بشكل كافٍ لمنع تشكل تركيز حول الجزء الرذاذ. وعلى أساس هذه النتيجة فإن الباحثين (المصدر15) طوروا نماذج انحلال للتصريف داخل مقطع جريان ثابت خلال جزء رذاذ.

والتحاليل استندت إلى نفس الاعتبارات الطاقية المذكورة سابقاً. والآن إذا ما أضيف إليها فواقد الاحتكاك عند قاع الوسط المائي, نحصل على النتائج التالية:

 

ففي حالة الفتحات المتوضعة كلها باتجاه تيار الوسط المحيط:

وفي حالة الفتحات المتوضعة كلها بعكس اتجاه تيار الوسط المحيط:

وفي حالة الفتحات المتوضعة بشكل تبادلي:

حيث u1 سرعة تيار الوسط المحيط.

 

وإن التصريفات من فتحات الرذاذات تكون موازية لتيار الوسط المحيط. نلاحظ من العلاقة (33) أهنا تمثل فقط الانحلال الناتج عن الخلط المتكامل طالما أنها تمثل نسبة الجريان مع الوسط المحيط على كامل فتحة واحدة للرذاذ U1) ( LZo إلى الجريان من فتحة رذاذ واحد فقط  .

إذا كان تصريف الرذاذ موجهاً مع تيارات الوسط المحيط (المعادلة 31) فإن سرعات الجريان المنحل (diluted flow) عبر مقطع الرذاذ ستكون أكبر من سرعة تيار الوسط المحيط, وسيكون الانحلال (( تمدد الملوثات)) أكبر عما هو مقدر في العلاقة ((33)).

وفي حالة أن الفتحات موجهة بعكس اتجاه التيارات فإن الانحلال سيكون أصغر((العلاقة 32)).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]