Кіріспе
жай тұнбалы тоғандар
Тұнбалы тоған, тұнбалы бассейн немесе тұндыру тоғаны – қалдық судан тұнбаланатын заттар мен бұлыңғырлықты жою үшін тұнбалауды пайдаланатын топырақтан немесе бетоннан жасалған құрылыс. Бұл тоғандар ауыл шаруашылығы, балық шаруашылығы және кен өндіру сияқты әртүрлі салаларда судың ластануын бақылау үшін қолданылады. Бұлыңғырлық – судағы материалдың жарық шашырауынан туындайтын судың оптикалық қасиеті. Бұлыңғырлық көбінесе тұнбаланатын заттардың салмағымен немесе көлемімен тікелей байланысты болғанымен, бұл байланыс мөлшері, пішіні, сыну көрсеткіші және суспензиядағы заттардың меншікті салмағының өзгеруіне байланысты күрделенеді. Тұнбалы тоғандар Браун қозғалысынан туындап, суда ұзақ уақыт ілініп тұра алатын ұсақ бөлшектердің тудырған бұлыңғырлықты азайтуда тиімсіз болуы мүмкін.
Қолданбалар
Тұндыру бассейндері әртүрлі салаларда, мысалы, балық шаруашылығында, кен өндірісінде, сүт өнімдерінде, тамақ өңдеуде, алкоголь және шарап өндірісінде белгілі бір мөлшердегі және көлемдегі қабылдауға келмейтін өнімдерді (яғни қатты қалдықтарды басқару стратегияларын) бөліп шығару механизмі ретінде қолданылады. Тұндыру бассейндерінің қанағаттанарлық жұмыс істеуін қамтамасыз ету үшін оларды жүйелі түрде босату және лайдан тазалау қажет.
Аквакультура
Жинау кезінде жүйеден алынып тасталмаған барлық материалдар, ішінде жемеген жем, экскременттер, химиялық заттар мен дәрі-дәрмектер, өлген және өлмеге жақын балықтар, қашқан балықтар және патогендер – қалдықтарға жатқызылады. Шалбадағы тұнба алаптары – ферманың төменгі жағында қазылған қарапайым тоғандар болып табылады, олардың мақсаты судың ішіндегі қатты бөлшектерді тиімді түрде жою, тазартылған су шығару және шламды жинақтап, көлемін азайту. Егер осы функциялардың біреуі бұзылса, бұл тоғанның өнімділігіне елеулі әсер етіп, процестің тиімділігіне зиян келтіруі мүмкін.
Тау-кен өндірісі
Тау-кен өнеркәсібінен шығатын сарсулар су ортасындағы қышқылдылықты, ерітілмеген заттарды және еріген ауыр металл иондарын арттырады, бұл тірі организмдер үшін экологиялық проблемалар туғызады және су қабылдағыштардың түсін өзгертеді. АҚШ-тың Айдахо штатының солтүстігінде орналасқан, қорғасын, мырыш және күміс өндірумен әйгілі Кёр-д'Ален тау-кен ауданы сарсуларды тазарту үшін тұндыру бассейндерін қолдану арқасында тау-кен операцияларынан шығарылатын судың сапасын едәуір жақсартты.
Сүт өнімдерінің қалдықтары
Ағым жылдамдығын төмендету арқылы, қатты заттардың жылдам ағып жатқан сұйықтықпен бірге тасымалдануы шектеледі, осылайша бөлінуге мүмкіндік туады. Сұйық суспензиядан шамамен 35–60% қатты заттар 10 минуттік тұру уақытында алынып тасталады, ал әдеттегі тұру уақыты 30–60 минутты құрайды. Критериалды жобалау шарттарын жеткіліксіз ескергендіктен, салынған көптеген тұндыру бассейндері тым үлкен болып шығып, тиімділігі төмен болды. Сүт өндірісінде қолданылатын тұндыру бассейндері мал төлемінен өсімдік сүзгі жолағына түсетін қоректік заттар мөлшерін азайтады, осылайша жаңа нысан үшін қажетті лагуна көлемін кемітеді. Сонымен қатар, тұндыру бассейндері лагунаға құйылар алдында қалдық ағысынан шөп, сабан және қауырсын сияқты қажетсіз қатты материалдарды алып тастауға көмектеседі, иіс азайтылып, лагуна бетінде қабық пайда болуына жол бермейді. Жүзетін қатты заттарды ұстап тұру үшін баффл қолданылуы мүмкін. Қатты заттарды алу әдісіне қарай, тұндыру бассейндерінің екі түрі бар. Бір түрінде қатты заттар механикалық түрде (су ағысып кеткеннен кейін) алынады, әдетте фронталды жүктегіш немесе скид-стейр жүктегіш көмегімен. Екінші түрі қатты заттарды гидравликалық (сорап) жолмен алып тастауды қолданады. Әдетте, соруды бастау үшін бассейннің жартысы қатты заттармен, қалған бөлігі сумен толтырылады. Сұйықтық пен қатты заттарды жақсы араластыру үшін қарқынды араластыру қажет, артықшылықты түрде пропеллерлі араластырғыштармен немесе араластыру соплолары бар сорғылармен.
Бәсекелестік процестерге қарағанда артықшылықтар мен шектеулер
Тұндыру бассейндері суды жеткілікті уақытқа ұстау үшін жасалған, нәтижесінде судың ішіндегі еріген қатты заттар төмен тұнып, шығысында жоғары тазалықтағы су алуға және pH деңгейін реттеуге мүмкіндік береді. Қолданылуы мүмкін басқа процестер: қалыңдатқыштар, тазартқыштар, гидроциклон және мембраналық сүзгілеу – бұл салаға кеңінен таралған техникалар. Аталған процестермен салыстырғанда, тұндыру бассейндерінің құрылысы қарапайым және төмен құнмен, аз қозғалмалы бөліктері бар, аз күтімді қажет етеді, бірақ тыныш аймақтарды кем дегенде екі аптада бір рет тазалау және вакуумдау қажет. Дегенмен, тұндыру бассейндері судың жаңа түрлерін ластауы мүмкін, әсіресе су көзі құдық болған жағдайда. Бассейнде желмен келген ластанушы заттар жиналуы мүмкін, ал су ұзақ уақыт сақталса, су қоймасында балдырлар өсіп, сүзгілеуде қиындықтар туындауы мүмкін. Тұндыру тоғандары Браун қозғалысынан туындаған ұсақ бөлшектердің (аз гравитациялық күшке ие) тудырған бұлыңғырлықты азайтуда тиімсіз болуы мүмкін. Әдетте, ол тек құм (2 мм диаметрлі) және лай (0,002 мм диаметрлі) арасындағы бөлшектерді ғана шығара алады.
Құрылыс мәселесі
Су бассейнге енгізіледі және судағы өте ұсақ бөлшектер гравитация күші арқылы бөлінеді. Судың ыдыста қажетті бөлшек мөлшерін жоюға жеткілікті уақыт болуы керек. Кіші бөлшектерді жою үшін ұзақ уақыт қажет, сондықтан үлкен бассейнге мұқтаждық туады. Кейбір бассейнге ұсақ бөлшектердің бірігіп, ірі бөлшектер құруына көмектесетін флокулянт қосылуы мүмкін. Стокстің заңы қажетті бөлшек мөлшерін жою үшін қажетті тұндыру бассейнінің мөлшерін есептеу үшін қолданылуы мүмкін. Стокстің заңы тиімді тұндыру бассейнінің тереңдігін анықтайтын тұндыру жылдамдығын көрсетеді; демек, қатты заттарды жою тиімді тұндыру бассейнінің беттік ауданына байланысты, ал тұндыру бассейні көлемінің тереңдік бөлігі тұндырылған қатты заттарды сақтау үшін маңызды болып қалады. Тұндыру уақытын тұндыру бассейнінің геометриясына аудастыру үшін, желдің, түбінің тозуының немесе кіріс және ағын дизайнының салдарынан туындайтын қысқа тұйықталу мен турбуленттілік ескерілуі керек. Тұндыру бассейнінің геометриясы маңызды, өйткені бассейн ішіндегі тиімді тұндыру уақыты – су көлемінің тұндыру бассейнінің ағынына дейін турбулентті емес жағдайда өткізетін уақыты. Медианалық уақыт, әрқашан қол жетімді көлемді күтілетін ағынға бөлу арқылы есептелген орташа уақыттан кем болады. Қысқа, кең тұндыру бассейні арқылы өтудің медианалық уақыты, ұзын, тар тұндыру бассейні арқылы өтудің медианалық уақытынан айтарлықтай аз болуы мүмкін. Кіріс нүктелеріне жақын ағын құрылыстары бар тұндыру бассейндері, тұнбаланған судың үлкен көлемін ұстауы мүмкін, ал жаңадан келген су тұнбалануға үлкермей тұра ағын нүктесіне жетеді. Егер дефлекторлар орнатылмаса, тұндыру үшін тиімді беттік аудан, бассейнге кіретін жерден ағынға дейінгі ағын сызығының оннан бір бөлігінен аспауы мүмкін. Беттік аудан мен геометрия, жиналған шөгінді бастапқы құрылған көлемнің бір бөлігін толтырғанда өзгеруі мүмкін. Қысқаша арналар тұндыру бассейнінің кіреберісіне жақын ауыр шөгінділердің жиналуынан тез пайда болуы мүмкін. Тұндыру бассейнінің жағалауындағы терең емес бөліктерінен ағын, турбуленттілік тудырып, шөгіндіні бассейн түбінен қайта көтеруі мүмкін. Бассейн түбінің тозуын болдырмау үшін, тұндыру бассейнінің ең аз тереңдігі 2 фут деп ұсынылған.