قانون استوکس در ته نشینی ذرات بیان می‌کند که در حالت غلظت کم مواد جامد معلق، ذرات به صورت جداگانه و بدون واکنش داخلی مهم، ته نشین می‌شوند. این قانون به طور عمده در جداسازی ذرات شن و ماسه از فاضلاب کاربرد دارد. قانون استوکس، مفهومی اساسی در مهندسی آب و فاضلاب، به درک فرآیند ته نشینی ذرات جامد معلق در آب کمک می‌کند. این قانون، سرعت ته نشینی یک ذره کروی شکل را در یک سیال چسبناک (مانند آب) بر اساس عواملی نظیر قطر ذره، اختلاف چگالی بین ذره و سیال، و ویسکوزیته سیال محاسبه می‌کند.
در تصفیه آب و فاضلاب، قانون استوکس در طراحی حوضچه‌های ته‌نشینی و برآورد زمان مورد نیاز برای حذف مواد معلق از آب کاربرد فراوانی دارد. با استفاده از این قانون، مهندسان می‌توانند حوضچه‌هایی با ابعاد مناسب طراحی کنند تا ذرات معلق با سرعت کافی ته‌نشین شده و آب تصفیه شده با کیفیت مناسب حاصل شود. همچنین، در بررسی کارایی فرایندهای ته‌نشینی و بهینه‌سازی عملکرد واحدهای تصفیه، این قانون نقش مهمی ایفا می‌کند.
قانون استوکس چیست؟
قانون استوکس فرمولی است که نیروی پسا (مقاومت) وارده بر اجسام کروی کوچک را که با سرعت پایین در سیال لزج حرکت می‌کنند، توصیف می‌کند. این قانون بیان می‌دارد که نیروی پسا با ضریب لزجت سیال، شعاع جسم کروی و سرعت آن نسبت مستقیم دارد.
به طور دقیق، نیروی پسا برابر است با 6π مضروب در لزجت سیال، شعاع کره و سرعت آن. این قانون در بسیاری از زمینه‌ها کاربرد دارد، از جمله تعیین سرعت ته نشینی ذرات در سیالات و محاسبه نیروی مورد نیاز برای حرکت اجسام کوچک در مایعات. با این حال، قانون استوکس محدودیت‌هایی نیز دارد؛ به عنوان مثال، برای اجسام غیر کروی یا سرعت‌های بالا، دقت خود را از دست می‌دهد.
ته نشینی در تصفیه فاضلاب
ته نشینی، فرآیندی حیاتی در تصفیه فاضلاب است که به جدا سازی مواد جامد معلق از آب کمک می‌کند. در این روش، فاضلاب به مخازن ته نشینی هدایت شده و با کاهش سرعت جریان، ذرات سنگین تر تحت تأثیر نیروی گرانش به سمت پایین مخزن حرکت کرده و ته نشین می‌شوند.
لجن ته نشین شده در کف مخزن به صورت دوره ای جمع آوری و برای فرآوری بیشتر یا دفع به محل مناسب منتقل می‌شود. آب صاف شده در بالای مخزن نیز برای مراحل بعدی تصفیه، مانند فیلتراسیون و گند زدایی، آماده می‌شود. ته نشینی به عنوان یک روش کم هزینه و نسبتاً ساده، به طور گسترده در تصفیه خانه های فاضلاب به منظور کاهش بار آلودگی و بهبود کیفیت آب خروجی مورد استفاده قرار می‌گیرد.
کاربرد قانون استوکس در تصفیه آب و فاضلاب
قانون استوکس در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد اساسی در فرآیندهای رسوب‌گذاری دارد. این قانون که به شرح رابطه‌ای بین سرعت ته نشینی یک ذره کروی در یک سیال با ویسکوزیته و قطر ذره می‌پردازد، به مهندسان و متخصصان کمک می‌کند تا طراحی مناسبی برای حوضچه های رسوب گیری داشته باشند. با استفاده از قانون استوکس، می‌توان تخمین زد که ذرات معلق با چه سرعتی ته نشین می‌شوند و در نتیجه، زمان ماند مورد نیاز برای جدا سازی مؤثر ذرات جامد از آب یا فاضلاب را تعیین کرد.
این امر به بهبود کارایی تصفیه و کاهش آلودگی محیط زیست کمک می‌کند، زیرا با رسوب گذاری ذرات معلق، آب تمیز تر شده و بار آلودگی فاضلاب قبل از تخلیه به محیط کاهش می‌یابد. به علاوه، این قانون در انتخاب مواد منعقد کننده مناسب نیز کاربرد دارد، زیرا با در نظر گرفتن اندازه و ویژگی‌های ذرات معلق، می‌توان منعقد کننده ای انتخاب کرد که باعث تشکیل ذرات بزرگ تر و سنگین تر شود و در نتیجه سرعت رسوب گذاری را افزایش دهد.
