1

أحواض حجز الرمال

الرمال: إزالةالهدف من

معالجة المیاه والحمأة في محطة المعالجة من الضروري واحدات ألسباب تتعلق بتشغیل .1 المعدنیة عن المواد العضویة.فصل الرمال والمواد

ترسب الرمال في -أو صعوبات تشغیلیة مثل الرمال تمنع حدوث مشاكل إزالةإن .2اهتراء في تجهیزات التهویة والتقلیب، أضرار في تجهیزات كشط - أحواض التهویة)

التأثیر السلبي على مادة إلى إضافةالحمأة، انسداد في أنابیب سحب ونقل الحمأة، التجهیزات المیكانیكیة.

حسب شكل وطریقة تشغیل أحواض حجز الرمال نمیز بین:

مستطیلة أو مربعة).طوالنیة ( ـ أحواض 1

.ـ أحواض دائریة2

هذا المنهاج. إطارلن یتم التعرض لهذا النوع في .عمیقةـ أحواض 3

هي أحواض غیر مهواة. 3- 2-1األحواض

.مهواةـ أحواض 4

كل هذه األنواع یجب أن تحقق ما یلي:

.ملم )0.2- 0.1الرمال والمواد العالقة المعدنیة التي أقطارها تتراوح بین ( إزالةـ

ـ فصل هذه المواد عن المواد العضویة القابلة للتخمر.

إن عملیة الفصل التام بین المواد العضویة والرمال غیر ممكن والسبب هو أن بعض المواد العضویة تكون ذات قطر كبیر ( بقایا طعام، مخلفات نباتیة وغیرها...) وبالتالي ترسب في

نتیجة الضرر الذي یلحقه وجود الرمال في المراحل الالحقة إأل أنه أحواض حجز الرمال

2

على رمل نظیف خال من على الحصول من التركیز أكثر إزالتهعلى للمعالجة یتم التركیز المواد العضویة.

حجز الرمال والحاویة على مواد عضویة تسبب روائح أحواضفرش الرمال الناتجة عن إن .غسل الرمال المترسبةبن تجنب ذلك ومصدر تلوث وانتشار البعوض ویمك

عادة توضع هذه األحواض بعد منشآت موقع أحواض حجز الرمال في محطات المعالجة: المصافي مباشرة.

األسس النظریة:

قوة الجاذبیة(الثقالة وقوانین إلى) هادئفي حوض (غیر جاري أي معلقة تخضع جزئیة والتي ( )وبكتابة معادلة توازن القوى نستنتج سرعة الترسیب وقوة ومقاومة السائل)

( ) تعطى بالعالقة:

وهي المساحة المتعامدة مع اتجاه الحركة 2مساحة الجزئیة سم F السائل مقاومة معامل λ 3سم الجزئیة حجم w 3سم/غ) میاه( السائل كثافة ρ 3سم/غ العالقة المادة كثافة ρ ثا/2سم الجاذبیة تسارع g ثا/سم الترسیب سرعة V :حیث

3

( ) على شكل كرة تصبح العالقة: رملحبیبة من أجل

سرعة لترسیب حبة الرمل تتعلق بقطر الحبة والوزن النوعي لها إن السابقة من العالقةنالحظ

وبالتالي فالعالقة السابقة ال تساعد ز الذي یتبع قیمة دترتبط بعدد رینوللتي ا وبقیمةخالل وبالتالي عملیًا یتم تحدید هذه السرعة من بشكل دقیق في حساب سرعة ترسیب الحبیبات

.لعملیةاالمخبریة و والتجارب القیاسات

.C ° 10حسب قطرها من اجل درجة حرارة لجدول لمختلف الحبیبات اایمهوف أعطى

إن درجة حرارة المیاه تؤثر على سرعة یبین المخطط و ترسیب حبیبات الرمل،

البیاني التالي تأثیر درجة الحرارة على سرعة ترسیب حبیبات كرویة تبعًا لقطر

هذه الحبیبات.

الوزن نوع الحبیبة الحجميg/cm3

الواحدة قطر الحبیبة1.0 0.5 0.2 0.1 0.05 0.01 0.005

≥VS=2412 d2 , dيرمل كوارتز 0,1 mm

2.65 502 258 82 24 6.1 0.3 0.06 m/h

m/h 0.015 0.08 1.5 7.6 26 76 152 1.5 عوالق غیر رملیة m/h 0.008 0.03 0.8 3 18 61 122 1.2 میاه الصرف الصحيعوالق

4

جریان مستمر یتبع شعاع المحصلة الناتجة عن سرعة ذو إن مسار جزئیة الرمل في أحواض أقل الخاص بها یكون زمن الترسیبوبالتالي كل حبیبة رمل ،سرعة الجریان األفقيو الترسیب

من زمن الجریان سوف ترسب ضمن الحجرة (ضمن حوض حجز الرمال).

b هوعرض hوعمق المیاه فیه L الشكل التالي یبین حوض حجز رمال مستطیل طوله

:في حالة المقطع العرضي للحوض المستطیل كما في الشكل أعاله نكتب

- L = v. t ⇒ v =

- h = v . t ⇒ v = - t = t ⇒ = ⇒ L = . v

- ⇒ O = . الغزارة على حاصل قسمةان المساحة السطحیة لحوض حجز الرمال تساوي إلى أي -

. سرعة الترسیب

وبالتالي هناك معیقات لعملیة لیس صفحي أو لزج وبما أن الجریان في حوض حجز الرمال الترسیب وبالتالي المساحة المحسوبة في العالقة السابقة یجب أن تضرب بمعامل تصحیح ألخذ

الترسیب بعین االعتبار. معیقات

5

حاصل قسمة سرعة ترسیب الحبیبات الواجب ترسیبها في حالة المیاه هومعامل التصحیح ) لحوض حجز الرمال الذي من أجله أیضًا یتم ترسیب هذه التحمیل السطحي (على الساكنة

الحبیبة رغم سیطرة الجریان الجائش في الحوض وبالتالي نكتب:

اعتماد قیمة للتحمیل من أجل تصمیم آمن لحوض حجز الرمال یجب هّ تدّل هذه المعادلة أنخذ بعین االعتبار ؤ توبهذا السطحي ال تساوي سرعة ترسیب الحبیبة المراد ترسیبها بل أقل

.اضطراب الجریان في الحوض

ة قطر لبدال )التحمیل السطحي ( وهي قیمة V0 الجدول التالي سرعة الترسیب المصححة یبین ونسبة الفصل المراد تحقیقها .الذرات

قطر ذرة الرمال من أجل نسبة فصل cm/sec(التحمیل السطحي )

85 % 90 % 95% 100 % mm

0.19 0.16 0.125 0.11 0.1

0.35 0.27 0.22 0.162 0.125

0.7 0.53 0.44 0.32 0.160

1.18 1.04 0.78 0.59 0.200

1.85 1.4 1.26 0.94 0.250

3.11 2.24 2.03 1.71 0.315

5.2 4.1 3.17 2.6 0.4

6

: الطوالنیةألحواض ا

األحواض، المقطع العرضي لهذه أفقیاقلیلة العمق ( ضحلة) یكون الجریان فیها أحواضوهي أنلتأمین فصل جید بین المواد العضویة وحبیبات الرمل یجب .شبه منحرف أوغالبا مستطیل

مقطع عرضي مستطیل . الشكل التالي یبین 0.3m/secحوالي األفقیةسرعة الجریان تبلغ لحوض أیضًا مسقطه األفقي مستطیل.

مقطع عرضي مستطیل لحوض طولي

الرمال حجز حجرة 1

ضخ أنبوب+ مضخة 2 الجانبیة الرمال تصریف حجرة 3 المضخة حامل جسر 4

مقطع عرضي مستطیل لحوض طولي

7

مقطع عرضي على شكل شبه منحرف وقطع مكافىء ألحواض طولیة: األشكال التالیة تبین

حوض ذو مقطع عرضي شبه منحرف

حوض مقطعه العرضي ( قطع مكافىء)

8

تصمیم أحواض حجز رمال ذو الجریان األفقي :

كما یلي: أفقيتعطى عالقات تصمیم حوض ذو جریان

المساحة السطحیة :

: المقطع العرضي

V= 0.3 m/sec : سرعة الجریان االفقیة

رغم تغیر الغزارة. V=0.3السؤال الذي یطرح نفسه كیف نحافظ على سرعة الجریان

، هناك حلول منها :میاحة المقطع العرضي للحوض Fیر یالجواب یجب تغ

اختیار مقطع عرضي على شكل مكافئ ( یقرب إلى مقطع شبه منحرف) بهذا األسلوب - 1 شبه ثابتة. Vبحیث تبقى Fتتغیر

اختیار مقطع عرضي للحوض على شكل مستطیل ومخرج الحوض على شكل قطع - 2 V=0.3 مكافئ یؤدي مع تغیر الغزارة إلى تغیر ارتفاع المیاه في الحوض بحیث تبقى

m/sec

في محطات المعالجة الكبیرة وضع عدة أحواض متوازیة توزع علیها الغزارة المتغیرة كما یمكن بواسطة بوابات أو هدارات عند مدخلها.

متعددة للمقطع العرضي لحوض حجز الرمال وشكل هدار أشكالأدناه تعطي األشكال المبینة الخروج.

.مكافئفالحوض ذو المقطع المستطیل یكون المخرج على شكل قطع

9

حوض مقطعه العرضي مستطیل والمخرج على شكل قطع مكافىء

= . √ .

والمخرج مستطیل مكافئحوض مقطعه مقطع

10

القلیلة العمق ( ذات الجریان الطوالنیة تعد من أنواع األحواض أحواض حجز الرمال المربعة:األفقي) تدخل المیاه بشكل مماسي وتوزع المیاه على أحد أضالع المربع وتقطع الحوض وتخرج

بشكل هداري من الطرف اآلخر ، یتم تعزیل الحوض بواسطة كاشطة تدور وتجمع الرمال في ).الحلزوني للرمال فاصلخارج الحوض بواسطة ( إلىمنتصف الحوض ومنه

المسقط األفقي لهذا الحوض دائرة وقناة الدخول لهذا الحوض الرمال الدائریة:أحواض حجز كما في األشكال التالیة: للدائرة مماستكون على شكل

11

a-aالمقطع b-bالمقطع

شكل آخر من أشكال هذه األحواض مبینة بالشكل التالي:

12

المقطع العرضي للحوض یكون على شكل قمع یتم تجمیع الرمل في نهایة العمق، ومن هناك یتم خارج الحوض. إلىضخه بواسطة مضخة

1.00ال تزید عن وأنّ m /sec 0.75یجب أن تكون سرعة الجریان في قناة الدخول

m/sec 0.8الخروج یجب أن ال تزید عن أنبوب.إن سرعة الجریان في m/sec .

الحوض ( بدون قمع تجمیع الرمال):دة المكث النظریة في م

من أجل غزارة الطقس الجاف. sec (40-30)ـ یجب أن تتراوح بین

.الرطبة من أجل الغزارة األعظمیة (sec 25)ـ یجب أن ال تقل مدة المكث عن

في مثل هذه األحواض تجبر المیاه للخضوع لحركة دورانیة وبالتالي ستخضع حبیبات الرمل قوة الثقالة. إلى إضافةقوة طاردة مركزیة إلى

نتیجة التسارع بأنهیمتاز هذا النوع من األحواض عن األحواض ذات الجریان الطولي الیة ( الرمل) عن المینیر تأثیر فصل المواد إنفالمركزي الذي تخضع له حبیبات الرمل

العوالق العضویة أفضل بكثیر.

نسبة عندما تكوندلت التجارب العملیة أن مردود حوض حجز الرمال الدائري یكون مرتفع ).1( إلى) 2عمقه تساوي ( إلىقطر الحوض

یمكن تحسین مردود الحوض الدائري عندما تكون قناة الدخول عریضة وقلیلة العمق مما یساعد في توزیع الغزارة بشكل منتظم على نصف قطر الحوض. تجارب أخرى أظهرت أنه

یفضل أن یكون الجریان في قناة الدخول جائش بشكل بسیط وأن تكون قناة الدخول مستقیمة منسوب حافة خروج المیاه یجب أن یكون أعلى من قاع قناة أن إلىوطویلة یجب التنویه

الحوض. إلىالدخول

إلىكما في حالة األحواض ذات الجریان األفقي ( القلیلة العمق) فإن تغیر الغزارة القادمة تغییر في مدة المكث وفي طبیعة الجریان ( زیادة االضطراب) لتجنب إلىالحوض یؤدي

ارتداد حدوث إلىتؤدي مضغوط أنبوبقناة أو على شكلض ذلك یمكن تشكیل مخرج الحو للمیاه وارتفاع منسوب المیاه بحیث نحافظ على مدة المكث المطلوبة.

13

أحواض حجز الرمال المهواة:

ن ثابتة في األنواع التي ذكرت حتى اآلن كان من الصعب المحافظة على سرعة جریایتم التخلص من هذه الصعوبة عن طریق اةاألحواض المهو في ومستقلة عن غزارة المیاه،

تكبیر المقطع للحوض بحیث ال تزید سرعة الجریان األفقیة من أجل أكبر غزارة تمر فیه عن 0.2 m/sec ر عن طریق حركة الهواء الذي وتتم منع ترسیب المواد العضویة القابلة للتخم

یضخ بشكل جانبي من أحد جدران الحوض. وأ ینفث

. m/sec 0.3إن سرعة جریان المیاه المحیطیة تكون حوالي

یتم اختیار شكل المقطع العرضي للحوض بحیث یتم تأمین تقلیب منتظم للمیاه في الحوض، التهویة یعطى قاع الحوض میول كبیرة وعلى الطرف أنبوبعلى الجانب الذي یركب علیه

.المقابل أقل میوًال

1لى مسافة( یتم وضع قناة تجمیع الرمل ع ) عرض الحوض من الجدار الذي یركب علیه 3

التهویة. أنبوب

یجب أن یتم خروج المیاه من نهایة الحوض في منتصفه قدر اإلمكان كما یجب تزوید الحوض بنهایته بجدار غاطس.

0.3لضمان تقلیب كاف لمحتویات الحوض مع تحقیق سرعة جریان حلزونیة حوالي

cm/sec غزارة معینة تتبع مساحة المقطع العرضي كما یجب أن ال تقل كمیة الهواء عن : سنبین الحقاً

یتم تعزیل الرمل من هذه األحواض بواسطة مضخة مركبة على جسر متحرك تضخ مزیج ( فاصل الرمال). إلىقناة جانبیة ومنها إلىالمیاه والرمل

14

:والزیوت شحومللأحواض حجز الرمال المهواة مع فاصل

لمثل هذه األحواض حیث یتم تزویدها بجدار غاطس واالستفادة من األمثل هذا هو التصمیم إلى الشحومطفو إلىالذي یسبب نفخ الهواء المضغوط في الحوض والذي یؤدي التعویم

سطح الحوض.

المواد الطافیة في حجرة فصل الشحوم بواسطة كاشطة خاصة محملة على جسر إزالةتتم متحرك.

:اةو ض حجز الرمال المهاحو أتصمیم

:في تصمیم هذه األحواض ینصح الكود األلماني باعتماد األسس التالیة

0.2m/secأقل من األفقیةسرعة الجریان -

: نسبة العرض إلى العمق -

o في الطقس الرطب B/H>0.8

o وفي الطقس الجاف B/H<1.0 15m2-1مساحة المقطع العرضي - طول الحوض -

o األصغري MIN L=10.B حیث(B) عرض الحوض

o 50األعظمي m MAXL= ) دقیقة tmin=10 min )10 -20مدة المكث في الطقس الجاف -

) دقیقةtmin= 5min )5 -10مدة المكث في الطقس الرطب -

%100الضروري لدرجة فصل الجدول التالي یعطي زمن المكث

قطر ذرة الرمال % من الرمال100زمن المكث الضروري لفصل

Min sec mm

0.7 42 0.5-0.8

1.1 66 0.4-0.5

15

2.1 125 0.3-0.4

3.3 200 0.25-0.30 6.1 366 0.2-0.25

11.7 700 0.16-0.20 18.3 1100 0.10-0.16

فوق الحافة العلویة لقناة تجمیع الرمال (0.3m) ءعمق نفث الهوا - 45⁰-35میل الجوانب - 1.3m3/m2.h-0.5كمیة الهواء -

≥ التحمیل السطحي لمنطقة فصل الشحوم من أجل غزارة الطقس الجاف - 25 /ℎ

: التالي تتبع مساحة المقطع العرضي وتعطى من الجدول كمیة الهواء الالزم

m3/m2/h 0.5-0.9 3األحواض ذات مقطع عرضي حتىm2 m3/m2/h 0.5-1.1 5-3مساحة المقطع تتراوحm2 m3/m2/h 0.5-1.3 5مساحة المقطع العرضي أكبر منm2

من هذه األحواض: DIN 19551فیما یلي نماذج من هذه األحواض مأخوذة من الكود األلماني

:كما في الشكل أدناه أحواض مهّواة مع كاشط للرمال .1

16

ضخة تعزیل الرمال ( تعمل بالهواء م .1

المضغوط).مجراة لسیر الجسر .2

المتحرك قناة تجمیع الرمال .4 جسر متحرك .3 تجهیزات التهویة .6 كاشط المواد العائمة .5 درابزین .8 شرائح تهدئة .7

:) DIN 19551(الكود األلماني وفیما یلي جدول یبین أبعاد مثل هذه األحواض

0.25

0.3 0.4 0.3 1.6-4 0.2بتزاید 4-6 0.4بتزاید

0.6 0.1بتزاید

0.4 0.1بتزاید

0.1بتزاید 11.6-2.6

0.2بتزاید

0.5 0.6 0.4 1.2 0.2بتزاید 1.8 0.2بتزاید

2.8-4.8 0.4بتزاید

0.8 1.0 0.5 5.2-7.2

0.4بتزاید

17

الرمال المهواة مع سحب الرمال بواسطة مضخات كما في الشكل التالي:أحواض حجز . 2

قناة تجمع الرمال .1

مضخة الرمال .2

أنابیب سحب الرمال .3قناة إلعادة المیاه المسحوبة مع الرمال إلى مدخل .4

حوض حجز الرمال

جسر متحرك .5

سكة .6

تجهیزات التهویة .7

شرائح تهدئة .8

كاشط المواد العالقة

:)DIN 19551(الكود األلماني أبعاد مثل هذه األحواضفیما یلي جدول یبین

, ,

0.2بتزاید 0.6-4

0.4بتزاید 4-6

0.25 0.1بتزاید 0.4

0.2بتزاید 0.8-2.6

0.4بتزاید 2.8-6

1بتزاید 7-16 0.3

الحوض غیر المهوى المبین أدناه :من أجل أیضًا إن األبعاد الواردة في الجدول أعاله تصح

18

الرمال حجز حجرة 1

ضخ أنبوب+ مضخة 2 الجانبیة الرمال تصریف حجرة 3 المضخة حامل جسر 4

حجز الرمال: أحواضكمیة الرمال المترسبة في

تتعلق كمیة الرمال المترسبة بنوع نظام الصرف وطبیعة السطح الذي تجري علیه میاه كما نتبع أسلوب تشغیل شبكة الصرف ومیل األنابیب وتواتر العواصف المطریة األمطاركقیمة l/ 1000 60تبلغ كمیة الرمال المترسبة من التجارب العملیة حوالي ،وشدتها

. L / 1000 200-20 وسطیة ( القیمة تتراوح بین

حجز الرمال: أحواضطرائق تعزیل

:نذكر منها بعدة طرق یتم تعزیل أحواض حجز الرمال

في هذه الحالة یجب تصمیم حوضین في محطات المعالجة الصغیرة دوي:التعزیل الی .1تعزیل الحوض یجب تفریغه من المیاه ویتم ذلك عبر قبلمتجاورین یعمالن بالتناوب

دریناج ممدود في قاعه ( حیث یفضل في مثل هذه األحواض تمدید صفائح مثقبة أنبوب لتفریغ الحوض). جدرینا أنبوبتتوضع على طبقة من البحص ممدد بداخلها

19

استخدام ب وتتمفي هذه الحالة ال داعي لحوض حجز رمال احتیاطي التعزیل المیكانیكي: .2كواشط تركیب على جسر متحرك تقوم بكشط الرمال وتجمیعها في بدایة الحوض في

حجرة متوضعة إلىحجرة خاصة ومن هناك یتم ضخها بواسطة مضخات أو یتم تفریغها جانب الحوض ومن هناك وباستخدام ( فاصل الرمال الحلزوني) یتم سحب الرمل

ة.الطولیة المهّواة وغیر المهوّ وترحیله، یستخدم هذه األسالیب لألحواض ا

في حالة األحواض باستخدام تجهیزات ضغط هیدرولیكیة وتتم التعزیل الهیدرولیكي: .3 العمیقة واألحواض الدائریة.

كما في حالة أحواض حجز الرمال التي یركب علیه جسر تعزیل باستخدام المضخات: .4مثل األحواض الطولیة واألحواض الطولیة المهواة، في مثل هذه الحالة تركب المضخة

سر ونقوم بضخ مزیج المیاه والرمل الى خزان مركب على الجسر مزود على عربة الجویمكن أیضًا غسیل الرمل في ببأنبوب لتصریف المیاه الزائدة واعادتها الى الحوض (

هذا الخزان ) ویتم سحب الرمل من اسفل الخزان باستخدام ( فاصل الرمل الحلزوني ) الى الخاویات الخاصة .

المیاه بأسالیب مختلفة: عنیتم فصل الرمل

فرش الرمال على مسطحات تجفیف مزودة بفلتر لتصریف المیاه. .1

إلىتجمیع المزیج في حوض یتم فیه ترسیب الرمال والمیاه تصرف عن طریق هّدارات .2حاویات تجمیع الرمال إلىیسحب لحوض والرمل المترسب في ا المحطة من جدید

,وهذه الحاویات تحوي قاعدة مثقبة تمرا لمیاه من بواسطة (فاصل الرمال الحلزوني خاللها وتجمع وتعاد الى المحطة .

الرمال المترسبة :غسیل

یث یتم تجمیع المزیج في خزانعملیة غسیل ح إلىالرمل یمكن أیضا أن یخضع داخل الخزان ویترسب الرمل إلىمیاه ضخ ال بواسطة غسیلالكما ورد سابقا ویتم ( أو حجرة )

الرمالیسحب من القاع عن طریق ( فاصل و الخالي من المواد العضویة في قاع الحوض

20

حاویة تجمیع إلى) وهو عبارة عن حلزون متحرك یقوم بسحب الرمل من قاع الحوض الحلزوني المحطة. إلىتعاد التي تم فصلها عن الرمال ف والمواد العضویةالمیاه الرمال أما

اختیار نوع حوض حجز الرمال:

هناك عدة عوامل تساهم في اختیار نوعه منها:

عوامل تشغیلیة:-1

المیاه وتغیراتهاـ كمیة

.ـ المردود المطلوب

.ـ كمیة الرمال المترسبة المتوقعة

.إتباعهالتعزیل المراد أسلوبـ

.ـ كیفیة التخلص من الرمال المترسبة

.توضع الحوض في المحطة إمكانیةـ

.ـ تكالیف تشغیل الحوض

العالقة.ـ متطلبات أخرى التهویة المسبقة للمیاه ، تقویم المواد

:ـ عوامل لها عالقة ببناء الحوض2

ـ توفر المكان الالزم للحوض في الموقع.

.ـ طبوغرافیا الموقع

.ومنسوب المیاه الجوفیة التربةـ طبیعة

.ـ تكالیف بناء الحوض

21

وتعزیل الحوض. لفصل ـ التجهیزات المیكانیكیة الالزمة

:حساب مردود حوض حجز الرمال

= الرمال من العالقةیعطي مردود حوض حجز (1 − / )100%

SZu : كمیة المواد المعدنیة مقدراً بـg التي قطرھا أكبر أو یساوي قطر الحبیبة المراد حساب حوض حجز الرمال. إلىمردود الحوض درجة االزالة لھا في المیاه الداخلة

Sab : الخارجة من الحوض.في المیاه