زمان ماند اختلاط سریع

زمان ماند اختلاط سریع بايد به اندازه اي باشد كه زمان كافي براي پخش همگن مواد شيميايي در آب 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 آب ي كه به لحاظ شيميايي و بهره برداري متشابه هستند، تعيين مي كنند. زمان ماند براي اختلاط سريع بين 10 ثانيه تا 5 دقيقه تغيير ميكند (دامنه 10تا 30 ثانيه متداولتر است) همچنين زمان ماند متوسط در واحد اختلاط سريع را ميتوان به كمك رابطه زیر محاسبه نمود.

در اين رابطه t زمان ماند متوسط ، Q دبی و Vحجم 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 ميتوان از حاصلضرب Gt كه در بر دارنده هر دو متغير زمان ماند و گراديان سرعت است، به عنوان يك معيار مناسب استفاده كرد. مقدار معمول Gtدر مسايل مربوط به اختلاط سريع در تصفيه آب شهري بين 30000تا Gt) 60000بدون ديمانسيون است) تغيير مي كند. حاصلضرب Gtحسب نوع مواد شيميايي و دز تزريقي تا حد زيادي تغيير ميكند كه مقادير بهينه براي آن به صورت تجربي تعيين مي شود.

طراحی حوض اختلاط سریع

هندسه حوض اختلاط سريع يكي از مهم ترين جنبه هاي طراحي اين واحد است. اولين مساله مهم در طراحي هندسه اين واحد فراهم نمودن شرايطي است كه در آن آب به صورت يكنواخت در كل فضاي حوض اختلاط جريان يافته و فضاهاي مرده و
جريان هاي كوتاه چرخشي حداقل شود. در صورتي كه از همزن هاي مكانيكي براي اختلاط سريع استفاده شود، معمولا هندسه مربع كه نسبت عمق به عرض آن حدودا 2 است، طراحي ميگردد. اندازه و شكل پروانه همزن بايد متناسب با جهت جريان ورودي باشد. براي به حداقل رساندن تاثيرات جريان هاي كوتاه چرخشي مي توان از واحدهاي اختلاط سريع با الگوي جريان عمودي نيز استفاده نمود. 

در شكل زیر جزييات الگوي جريان در اين سامانه نشان داده شده است. همزن هاي مكانيكي را نبايد در مخازن استوانه اي
به كار برد. زيرا حوض هاي با مقطع دايره اي مقاومت اندكي در مقابل جريان هاي گردابي ايجاد مي كنند كه اين امر ميزان اختلاط را كاهش مي دهد. براي كاهش جريان هاي گردابي و افزايش راندمان اختلاط در اين مخازن از صفحه مانع استفاده مي شود. بخاطر افت ناچيز به وجود آمده، محاسبه افت ارتفاع در داخل اين حوض ها از اهميت چنداني برخوردار نيست. 

علاوه بر روش هاي مكانيكي از يك كانال با جريان آشفته، كه در آن پرش هيدروليكي ايجاد شده و طول كافي براي تامين زمان
ماند را دارد، نيز ميتوان به طور مطلوبي براي اختلاط مناسب مواد شيميايي با آب استفاده كرد. در شكل دوم بالا نمونه اي از اين سامانه اختلاط تاثیر گذار در زمان ماند اختلاط سریع نشان داده شده است.

به جز كانال باز از مجاري بسته با جريان تحت فشار نيز به شرط وجود جريان آشفته با طول كافي در آنها مي توان براي اختلاط
مواد شيميايي با آب استفاده نمود. به علاوه انبساط و انقباض در لوله باعث ايجاد آشفتگي در جريان مي شود كه اگر در طول كافي ادامه پيدا كند، مي تواند شرايط مناسبي براي اختلاط فراهم نمايد. در شكل زیر  يك نمونه از اين نوع سامانه اختلاط سريع نشان داده شده است. همچنين برخي همزن هاي استاتيكي به صورت يك لوله و قطعه مارپيچي در داخل آن و يا صفحاتي كه تغيير جهت ناگهاني در مسير جريان به وجود مي آورند، مي تواند براي اختلاط سريع مواد شيميايي در طول كوتاه مورد استفاده قرار گيرد. در شكل زیر نمونه اي از اين همزن ها كه بيشتر تحت عنوان همزن هاي استاتيكي مورد بررسي قرار ميگيرد، نشان داده شده است.

محاسبه افت ارتفاع برای تعیین زمان ماند اختلاط سریع در اين وسايل به كمك رابطه تعيين افت موضعي تعیین مي گيرد. مشخصات اين سامانه ها از قبيل ضريب افت ارتفاع موضعي يا حداقل فشار مورد نياز توسط سازندگان ارايه مي شود.