Sludge Thickeners ถังทำข้นตะกอน

ถังทำข้นตะกอนก่อนเข้าสู่ระบบรีดน้ำ

1) การใช้งาน

• ลดปริมาตรตะกอน (เพิ่มเปอร์เซ็นต์ของแข็ง DS% ใน Underflow) เพื่อประหยัดขนส่งและทำให้เครื่องรีดน้ำทำงานได้อย่างเสถียร

• แยกของแข็ง-ของเหลวเบื้องต้นให้ Overflow ใสขึ้น (ลดภาระหน่วยบำบัดถัดไป)

2) ประเภทที่ใช้บ่อย

• Gravity Thickener (ถังกลม มีแขนกวาด/รื้อตะกอน, มี picket fence เสริมการแตกเนื้อ)

• Lamella Thickener (แผ่นเอียงเพิ่มพื้นที่ผิวต่อพื้นที่พื้น)

• DAF Thickener (ละลายอากาศช่วยลอยตะกอน เหมาะตะกอนเบา)

• Gravity Belt Thickener, GBT (สายพานหนาแน่น ใช้ก่อนรีดน้ำ เพื่อลดภาระ)

•  

Gravity Thickener (ถังกลม) มักใช้กับ ระบบขนาดกลางถึงขนาดใหญ่ โดยเฉพาะระบบที่มีปริมาณตะกอนต่อวันมาก (ตั้งแต่หลักสิบถึงหลายร้อยลูกบาศก์เมตรต่อวัน) เช่น

• โรงบำบัดน้ำเสียเทศบาล / ชุมชน (Municipal WWTP)

• โรงงานอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ (อาหาร, เครื่องดื่ม, เคมี, เยื่อกระดาษ ฯลฯ)

• ระบบรวมตะกอนหลายสายก่อนเข้าสู่เครื่องรีดน้ำ

เหตุผลหลักที่ใช้ในระบบใหญ่

1. ปริมาณตะกอนมาก
   ถังกลมให้พื้นที่ตกตะกอน (settling area) สูงต่อพื้นที่ก่อสร้าง และระบายน้ำออกด้านบนได้ทั่ววง ทำให้รองรับ flow ได้มากกว่าถังสี่เหลี่ยมทั่วไป

2. ต้องการการทำงานต่อเนื่อง
   ถังกลมสามารถ ขับเคลื่อนกลไก (rake arm / picket fence) ช่วยข้นตะกอนและระบายออกอย่างสม่ำเสมอ เหมาะกับการทำงาน 24 ชม. แบบไม่มีการหยุดถ่ายบ่อย

3. เหมาะกับระบบที่ต่อเนื่องไปยังเครื่องรีดน้ำ (Dewatering)
   การควบคุม underflow (ตะกอนเข้มข้น) ให้มีความสม่ำเสมอช่วยให้ Belt Press, Screw Press หรือ Centrifuge ทำงานนิ่งขึ้น

4. ขนาดใหญ่แต่ดูแลง่าย
   โครงสร้างกลมช่วยให้แรงกระจายสมดุล (hydraulic symmetry) ไม่มีจุดมุมที่ตะกอนสะสม ทำให้บำรุงรักษาน้อยกว่าถังสี่เหลี่ยมในระยะยาว

ระบบขนาดเล็ก–กลาง (Compact System)

มักใช้ทางเลือกอื่นแทน Gravity Thickener เช่น

ดังนั้นขอ focus ที่ระบบขนาดใหญ่ ซึ่งใช้ Gravity Thickener

3) พารามิเตอร์หลักในการออกแบบ (Gravity Thickener)

Hydraulic/Surface Overflow Rate (SOR, HLR):

• ค่าเริ่มต้นสำหรับตะกอนชีวภาพ (WAS): 0.5–1.5 m3/m2·h

• ตะกอนปฐมภูมิ (Primary): 1.0–2.5 m3/m2·h (ตกง่ายกว่า)

Solids Loading Rate (SLR):

• WAS: 5–20 kg DS/m2·d (อนุรักษ์นิยมสำหรับโรงงานทั่วไป)

• Primary: 30–100 kg DS/m2·d (ขึ้นกับการจับตัว)

Underflow Concentration (Target):

• WAS: 2–4% DS

• Primary: 4–8% DS

Detention Time (HRT):

• 1–4 h (ขึ้นกับการตกและการเสถียรของฟลอค)

Side Water Depth (SWD):

• 2.5–4.0 m (ถังเล็ก), 4–6 m (ถังใหญ่)

Scum Handling: เรือนำสกัม, baffle, weir overflow ปรับระดับได้

Polymer Aid (ถ้าจำเป็น):

• 1–5 kg/t DS (เริ่มด้วย jar test)

หมายเหตุ: ช่วงค่าด้านบนเป็น “ตั้งต้น” สำหรับโรงงานอุตสาหกรรมทั่วไป ควรยืนยันด้วย Jar Test/Bench Test และข้อมูลผู้ผลิตอุปกรณ์

4) สมการที่ใช้คำนวณ

4.1 คำนวณภาระของแข็ง (Dry Solids Load):

เพราะ 1% DS ~ 10 kg/m3

4.2 ขนาดพื้นที่ถังจาก SLR จำกัด:

4.3 ตรวจทาน HLR (หรือ SOR):

ต้องไม่เกินช่วงแนะนำ

4.4 มวลสมดุลหา Underflow และ Overflow:
คำนวณจาก DS ที่ต้องการใน Underflow (C_u, kg/m3)

4.5 ปริมาตรถังจาก HRT:

4.6 ตรวจเชิงกล (แนวคิด):
กำลังมอเตอร์, แรงบิดรื้อตะกอน (torque), weir loading, scum load → ใช้ข้อมูลผู้ผลิตเพื่อเลือกชุดขับ/กวาด

5) ตัวอย่างคำนวณจริง (Gravity Thickener)

เงื่อนไข:

• Q_in = 100 m3/d

• DS_in = 0.8% (WAS)

• เป้าหมาย Underflow = 4% DS

• สมมติเลือก SLR_allow = 20 kg/m2·d (ค่อนข้างกล้าสำหรับ WAS ที่ฟลอคดี)

• ตรวจ HLR ต้อง <= 1.0 m3/m2·h

• HRT ตั้งต้น = 2 h

ขั้นที่ 1: คำนวณ DS_load

ขั้นที่ 2: พื้นที่จาก SLR

ขั้นที่ 3: ตรวจ HLR

ขั้นที่ 4: มวลสมดุลหา Underflow/Overflow

ขั้นที่ 5: ปริมาตรถังจาก HRT

หมายเหตุ: ปริมาตรนี้เป็นปริมาตร “ใช้งาน” สำหรับ HRT ทางไฮดรอลิกเท่านั้น
ในการออกแบบจริง ให้บวก freeboard, โซนสกัม, rake mechanism, cone/sump และ safety factor → ปกติถังจริงจะใหญ่กว่า (เช่น 50–100 m3 ขึ้นกับเส้นผ่านศูนย์กลาง/ความลึกและอุปกรณ์)

สรุปตัวอย่าง:

• พื้นที่ถังอย่างน้อย ~40 m2

• Q_in 100 m3/d ให้ HLR ~0.10 m3/m2·h

• Underflow ~20 m3/d ที่ 4% DS

• Overflow ~80 m3/d

6) แนวคิดการเลือกเส้นผ่านศูนย์กลาง (Gravity Thickener)

จากพื้นที่ที่ต้องการ:

ตัวอย่าง Area = 40 m2:

เลือกเป็นถังกลม D 7.5–8.0 m เพื่อเผื่อพื้นที่บำรุงรักษา, baffle, weir channel ฯลฯ

7) ข้อกำหนดเชิงกลและงานประกอบ

• Mechanism: center drive หรือ peripheral drive, มี rake arm + picket fence

• Weir loading และช่องทางน้ำล้น (launder) ให้รองรับ HLR + peak

• Scum baffle/box, โครงสร้างรองรับ, walkway

• Underflow cone/sump และปั๊มสูบตะกอนหนืด (progressive cavity หรือ diaphragm)

• วัสดุ: คอนกรีต/เหล็กเคลือบ, สแตนเลสสำหรับชิ้นส่วนเปียก, FRP สำหรับชิ้นส่วนกัดกร่อน

8) การใช้ Polymer/Coagulant เสริม

• ช่วยเพิ่ม floc strength และเพิ่ม DS ใน underflow

• เริ่มจาก 1–5 kg/t DS (ทำ jar test หาโดสเหมาะ)

• จุดฉีด: upstream flocculator หรือ static mixer ก่อนเข้าถัง

9) Commissioning & Control

• วัด DS_in, DS_out (underflow), turbidity/SS ของ overflow

• ปรับความเร็ว rake, ระดับ overflow weir, และรอบปั๊ม underflow

• ตั้งเป้า underflow flow คงที่ (bleed) เพื่อให้เครื่องรีดน้ำ downstream ทำงานนิ่ง

10) Troubleshooting

11) เช็กลิสต์ (ก่อนออกแบบจริง)

• ยืนยันชนิดตะกอนและ DS_in (เฉลี่ย/พีก)

• ทำ jar test: ฟลอค, polymer dose, อัตราการตก

• กำหนด SLR_limit และ HLR_limit ที่เหมาะกับตะกอนนั้น

• คำนวณ Area จาก SLR แล้วตรวจ HLR อีกครั้ง

• ตั้งเป้า DS_out และคำนวณ Q_u, Q_o

• เลือก HRT และปริมาตรถังขั้นต่ำ + ปัจจัยโครงสร้าง

• ตรวจระบบสกัม, weir, launder, underflow pump, instrumentation

• เผื่อ redundancy/maintenance และ safety factor