طراحی حوض هوادهی فاضلاب

طراحی حوض هوادهی فاضلاب و تجهيزات پشتيبان شامل طراحی تانـك هـاي هوادهي ،  طراحی سیستم توزيع جريان و طراحی سيستم هاي كنتـرل كـف مـي باشـد. انـرژي مـورد نيـاز بـراي اختلاط تانك هواهي در شکل زیر بیان شده است. 

تانك هاي هوادهي معمولاً از بتن مسلح ساخته مي شود و در تماس با اتمسفر است. معمولا مقطع يك نمونه تانك هوادهي با استفاده از ديفيوزر و با لوله متخلخل می باشد. شكل مستطيلي براي تانكهاي چند تايي با ساختمان ديوار مشترك مي باشد. كل ظرفيت مورد نياز تانك بايد از طريق طراحي فرآينـد بيولـوژيكي تعيـين شـود. بـراي طرحهايي با ظرفيت 0.22-0.44 m3/s  حداقل دو تانك بايد فـراهم شـود. حداقل دو تانك براي طرحهاي كوچكتر و همچنين براي مقادير بيش از نياز ارجح مـي باشـد. در محدوده بين  0.22 تا 0.44  m3/s  اغلب بـراي انعطـاف در بهـره بـرداري و سهولت نگهداري، ۴ تانك فراهم مي شود. طرحهاي بزرگ بـا ظرفيـت بـيش از 2.2 m3/s بايد داراي 6تانك يا بيشتر باشد.

بعضي از طرحهاي بزرگتر داراي 30تـا 40تانـك مي باشد كه در چند دسته يا گروه قرار گرفته است. با وجود آنكه حبابهاي هواي پخش شده در فاضلاب ممكن است 1درصد كل حجم را اشغال كند، هيچ فضايي را براي اين پارامتر در اندازه تانك در نظر نمي گيرند. اگر فاضلاب با هواي ديفيوز شده هوادهي شود، ابعاد تانك ممكن است بطور زيادي تحت تاثير بازده هوادهي و مقدار اختلاط بدست آمده باشد. عمق فاضلاب در تانك بايد بين 4.5تا 7.5متر  باشد تا بـازده انـرژي سيـستم هـاي ديفيـوزي ماكزيمم شود .

سطح آزاد از 0.3تا 0.6متر بايد در بالاي خط آب فراهم شود. اگـر از اختلاط با جريان مارپيچي در ساختار جريان پيستوني استفاده شود، رابطـه عـرض تانـك بـا عمق آن مهم است. نسبت عرض به عمق در چنـين تانكهـايي ممكـن اسـت از 1:1تـا 1 : 2.2
متفاوت باشد كه 1:1.5 متداول تر است. در طرحهاي بزرگ ، كانالها نسبتاً طولاني مـي باشـد و در بعضي مواقع از 150متر بازاي هر تانك بيشتر است . نسبت طول به عـرض هـر كانال بايد حداقل 1 : 5باشد. در مواردي كه از سيستم هاي ديفيـوزي هـوا بـا اخـتلاط كامـل استفاده مي شود، نسبت طول به عرض ممكن است بدليل صرفه جويي در هزينه ساخت كاهش يابد.
در طراحی حوض هوادهی فاضلاب  تانكهايي كه ديفيوزرها در هر دو طرف قرار دارد و يا بصورت طرح شبكه اي يا پانل مي باشد عرضهاي بيشتر مجاز است. نكته مهم محدوديت در عرض تانك مـي باشـد؛ بطوريكـه از نقـاط مرده يا مناطق با اختلاط نامناسب اجتناب شود. ابعاد و اندازه هاي هر واحد مستقل بايد طـوري باشد كه سرعتهاي مناسب حاصل شـود؛ بطوريكـه رسـوب جامـدات رخ ندهـد. در تانكهـاي بـا جريان مارپيچي، نوارها يا بافلهاي مثلثي بصورت طولي در گوشه هاي كانال قرار داده مي شـود تا نقاط مرده را محدود و جريان چرخشي را منحرف كند.

در طراحی حوض هوادهی فاضلاب ، سيستم هـاي هـوادهي مكـانيكي ، موثرترين ترتيب قرار گيري اين است كه بازاي هر تانك ، يك هواده موجـود باشـد. در مـواردي كه چند هواده براي بازدهي بيشتر در يك تانك قرار داده مي شود، نسبت طول به عرض تانـك بايد در مضرب مساوي با هواده مركزي در حالت مربعـي باشـد تـا از مداخلـه محـدوديت هـاي هيدروليكي جلوگيري شود. اندازه عرض و عمق بايد بر اساس مقدار نيروي هـواده باشـد كـه در جدول بالا بيان شده است. هواده هاي با سرعت دوگانه براي انعطاف در بهره برداري مناسـب مي باشد و محدوده وسيعي از شرايط اكسيژن مورد نياز را پوشش مي دهـد.

سـطح آزاد حـدود 1.5-1متر بايد براي طراحی حوض هوادهی فاضلاب با سيستم هاي هوادهي مكانيكي فراهم شود. تانكهـاي مجـزا بايد شير يا درهاي ورودي و خروجي داشته باشند ؛ زيرا ممكن است بـراي بـازبيني و تعميـر از سرويس خارج شوند. ديوارهاي مشترك تانكهاي چند تايي بايد توانـايي مقاومـت در برابـر كـل فشارهاي هيدروليكي را از هر طرف داشته باشد. تانكهاي هوادهي بايد براي جلوگيري از نشست داراي فوندانسيون مناسب باشد و در خاكهاي اشباع بايد طوري طراحي شود كه از شناورسـازي در تانك آبگيري شده، جلوگيري شود.

روشهايي جلوگيري از شناورسازي شامل ضخيم كردن لايه كف ، نصب پايه هاي نگهدارنـده يـا نصب شيرهاي كنترل فشار هيدرواستاتيكي است. زهكشي يا لجن كشي براي آبگيري در تانـك هوادهي مطلوب است . در طرحهاي بـزرگ كـه آبگيـري تانـك بيـشتر متـداول اسـت ، نـصب شيرهاي تخليه لجن در كف همه تانك ها مناسب اسـت . شـيرهاي لجـن بايـد بـه يـك پمـپ
آبگيري مركزي يا از طريق تخليه زهكشي طرح به چاه مرطوب در محل پمپاژ طرح وصل شـود. سيستم هاي آبگيري معمولاً براي تخليه يك تانك ظـرف مـدت 12-24سـاعت طراحـي شـده است.