حوضچه اختلاط سریع

در حوضچه اختلاط سریع عمل پراكنده كردن و پخش سريع مواد شيمياي در سیستم تصفیه آب اتفاق می افتد که واحد اختلاط سريع را مي توان بر مبناي روش اختلاط (مكانيكي يا استاتيكي) و انواع الگوهاي جريان (جريان پلاگ يا اختلاط كامل) دسته بندي کرد. در واحدهاي اختلاط مكانيكي از يك پروانه استفاده مي شود كه با چرخش سريع آن اغتشاش شديدي به وجود مي آيد. نوع پروانه هاي مورد استفاده براي اختلاط سريع تابعي از هندسه حوض و الگوي جريان در داخل آن مي باشد. 

در آب، ذرات كلوئيدي وجود دارند كه تنها مي توان آنها را پس از اينكه به لحاظ فيزيكي و شيميايي تحت شرايط خاصي قرار گرفتند،ترسيب يا صاف نمود. آماده سازي شيميايي ذرات كلوئيدي را اصطلاحا انعقاد مي نامند و طي آن با افزودن مواد شيميايي خاص، خصوصيات فيزيكي ذرات كلوئيدي را به شكلي كه قابليت ته نشيني بهتري داشته باشند، اصلاح ميكنند. آماده سازي فيزيكي ذرات كلوئيدي براي ته نشيني بهتر را لخته سازي مي نامند. اين فرايند شامل به هم زدن ملايم آب است كه طي آن ذرات كلوئيدي معلق براي تماس و چسبيدن به سمت همديگر رانده مي شوند. بنابراين لخته هاي بزرگتري به وجود مي آيد كه بهتر ته نشين مي شوند.

همزن هاي استاتيكي با استفاده از عواملي نظير پرش هيدروليكي، صفحه مانع ، جريان آشفته در داخل لوله يا كانال و يا انقباض و انبساط ناگهاني در خطوط لوله، تماس مناسب بين مواد شيميايي و آب خام فراهم مي كنند. در جدول زیر مزايا و معايب انواع همزن ها مكانيكي و استاتيكي در مقايسه با هم ارايه شده است.

در واحد اختلاط سريع ، همزن ها آشفتگي مورد نياز براي پخش مواد شيميايي در كل حجم آب را فراهم مي نمايند.

واكنش مواد شيميايي منعقدكننده معمولا سريع است، بنابراين پخش سريع اين مواد قبل از كاملشدن واكنش مطلوب است.

به منظور پخش همگن و سريع افزودنيهاي شيميايي، همزن ها بايد به نحوي طراحي شوند كه در يك زمان كوتاه گراديان شديدي ايجاد نمايند و مواد شيميايي نيز در نقطه اي كه حداكثر گراديان آشفتگي را دارد، افزوده شوند.

در تصفيه خانه آب ميزان آشفتگي در واحد اختلاط را با گراديان سرعت مي سنجند. براي همزن ها، مقدار گراديان سرعت از رابطه زیر محاسبه مي شود.

در اين رابطه

• P توان هيدروليكي داده شده به آب (برحسب وات يا نيوتن- متر بر ثانيه)
•  Vحجم حوض (مترمكعب)
•  μ لزجت آب (بر حسب نيوتن برثانيه بر مترمربع)
•  Gگراديان سرعت (بر حسب  s-1 )   

مقدار انتخابي براي گراديان سرعت، به عواملي همچون زمان ماند هيدروليكي، مقدار تزريق مواد افزودني و شكل هندسي حوض اختلاط بستگي دارد، ولي مقدار آن به طور معمول از 100 S-1 تا 1000 S-1 تغيير مي كند.

زمان ماند در حوض هاي اختلاط سريع بايد به اندازه اي باشد كه زمان كافي براي پخش همگن مواد شيميايي در آب را داشته باشد و زمان كافي براي اينكه لخته ها به يك تعادل در اندازه برسند، را فراهم نمايد. به اين ترتيب زمان اختلاط سريع را تنها با انجام مطالعات آزمايشگاهي و يا استفاده از تجربيات موجود در تصفيه خانه هاي آبي كه به لحاظ شيميايي و بهره برداري متشابه هستند، تعيين ميكنند. زمان ماند براي اختلاط سريع بين 10ثانيه تا 5دقيقه تغيير ميكند (دامنه 10تا 30ثانيه متداولتر است.) همچنين زمان ماند متوسط در واحد اختلاط سريع را ميتوان به كمك رابطه زیر محاسبه نمود. 

t= V/Q

t زمان ماند متوسط ، Q دبی و V حجم حوض مي باشد. براي رسيدن به اختلاط كافي در زمان ماند كوتاه تر، نيازمند گراديان سرعت بالاتر خواهد بود و برعكس براي زمان ماند طولاني، گراديان سرعت كمتري مورد نياز است. بنابراين مي توان ازحاصلضرب Gt كه در بر دارنده هر دو متغير زمان ماند و گراديان سرعت است ، به عنوان يك معيار مناسب استفاده كرد. مقدار معمول Gt در مسايل مربوط به اختلاط سريع در تصفيه آب شهري بين 30000تا Gt 60000بدون ديمانسيون است تغيير مي كند حاصلضرب  Gt حسب نوع مواد شيميايي و دز تزريقي تا حد زيادي تغيير ميكند كه مقادير بهينه براي آن بهصورت تجربي تعيين مي شود.