تعیین مشخصات بهینه صفحات واقع در کف و سطح آب برای افزایش راندمان حذف در حوضچه های ترسیب

حوضچه های ترسیب یکی از مهم ترین و عمومی ترین روشهای حذف رسوبات معلق اضافی در ابتدای شبکه های آبیاری ، تاسیسات تصفیه آب و فاضلاب و کانالهای منتهی به توربین های تولید برق است. طراحی این سازه بر مبنای افزایش مساحت سطحی برای کاهش سرعت جریان و ترسیب رسوبات با نیروی ثقل می باشد. طراحی مناسب این سازه با توجه به هزینه های بالای لایروبی ، کاهش ظرفیت انتقال آب کانالهای شبکه آبیاری در اثر رسوبگذاری و همچنین هزینه بالای احداث این سازه در تاسیسات تصفیه آب و فاضلاب ضروری است. اهداف این مطالعه شامل بررسی اصلاح پیکربندی حوضچه های ترسیب با بکارگیری صفحات کفی آرام کننده ی جریان با استفاده از مدل فیزیکی ، ارزیابی روشهای کاربردی طراحی حوضچه های ترسیب با روشهای آماری و مطالعه عملکرد تکنیک روندیابی ذرات در پیش بینی راندمان حذف با مدل ریاضی fluent می باشد. اندازه گیری های آزمایشگاهی در فلومی مستطیلی به طول m 8 ، عرض 0.3 و ارتفاع 0.4 متر و با ایجاد ترکیبی از سه تعداد و سه ارتفاع صفحات کفی و تغییرات دبی جریان ، غلظت ورودی و عمق آب صورت پذیرفت. نتایج این مشاهدات آزمایشگاهی نشان می دهد که : - ارتفاع بهینه صفحات کفی آرام کننده ی جریان برابر با 20 درصد عمق آب در حوضچه ترسیب است. - آرایش 11 تایی صفحات کفی آرام کننده ی جریان عملکرد بهتری نسبت به تعداد کمتر این صفحات دارد. - عملکرد صفحات کفی آرام کننده ی جریان با افزایش دبی جریان و غلظت ورودی محسوس تر و باعث افزایش بیشتر راندمان حذف می گردد. همچنین مقایسه روشهای کاربردی طراحی حوضچه های رسوبگیر با داده های آزمایشگاهی مطالعه حاضر و داده های صحرایی مطالعات قبلی بر مبنای خط بهترین تطابق و خطای استاندارد نشان می دهد که روشهای جین و همکاران (2005) و کاوشنیکو (1997) تخمین های مناسبی از راندمان حذف ارائه و برای طراحی این سازه توصیه می شوند. شبیه سازی ریاضی میدان جریان در حوضچه های ترسیب با استفاده از نرم افزار fluent بصورت دو و سه بعدی و با لحاظ مدل تلاطم انجام شد. پس از صحت سنجی میدان سرعت محاسباتی با مقادیر اندازه گیری شده آزمایشگاهی ، راندمان حذف با تکنیک روندیابی ذرات محاسبه و حساسیت این روش به پارامتر های ورودی وحل کنترل گردید. نتایج این ارزیابی نشان می دهد که : - بکارگیری قطر متوسط برای معرفی ذرات ورودی در روش روندیابی ذرات ، باعث تخمین های بالا و غیر واقعی از راندمان حذف می شود ولی استفاده از روش توزیع ذرات رازن – راملر برای معرفی ذرات باعث پیش بینی های مناسب راندمان حذف می گردد. - با توجه به تصادفی بودن روش روندیابی ذرات ، تعداد حداقل مناسب تکرار اجراها برای متوسط گیری 50 بار می باشد. - در شبیه سازی سه بعدی منا سب ترین محل برای تزریق رسوبات در تکنیک روندیابی ذرات ، خط وسط عمودی در ابتدای حوضچه رسوبگیر می باشد. همچنین بررسی معیارهای تعلیق دوباره ذرات و تنش برشی بحرانی محاسباتی با شبیه سازی سه بعدی جریان مشخص می کند که معیار عمومی مساحت سطحی به تنهایی برای طراحی این سازه کافی نیست ، زیرا در بعضی موارد با کاهش عرض حوضچه ترسیب برای یک مساحت سطحی ثابت، فرسایش رسوبات و تعلیق دوباره ذرات ایجاد می شود.