دی اکسید تیتانیم ،Titanium Dioxide، تیتانیا، TiO2

دی اکسید تیتانیم ،Titanium Dioxide،  تیتانیا، TiO2
Related image

دی اکسید تیتانیم (Titanium Dioxide) یا تیتانیا با فرمول TiO2 دارای وزن مخصوص 2/4-9/3، نقطه ذوب 1854 درجه سانتی گراد و سختی 6/5-5/5 است. دی اکسید تیتانیم در آب و اسیدهای آلی و محلول‌های رقیق قلیایی حل نمی‌شود اما در اسید سولفوریک گرم و HF حل می‌شود. دی اکسید تیتانیم به صورت سنگ‌های ایلمینیت  (FeTiO3)، پروسکایت (CaTiO3) و تیتانیت ایلمینوروتیل در منابع معدنی یافت می‌شود.

دی اکسید تیتانیم در طبیعت به سه حالت مختلف روتیل، آناتاز و بروکیت یافت می شود. روتیل فراوان ترین و پایدارترین ماده معدنی است که حاوی 98 درصد TiO2 است و در تولید دی الکتریک‌ها و حسگرهای اکسیژن در دمای بالا به کار می رود. آناتاز و بروکیت در اثر حرارت به روتیل تبدیل می‌شوند. آناتاز یک ماده نیمه رسانا است که به دلیل هزینه کم و قدرت اکسیداسیون قوی در برابر اشعه UV و طبیعت آبدوستی آن عمدتا در پوشش های نوری، رنگ های حساس نوری و کاتالیز نوری مورد استفاده قرار می گیرد. از نظر فضایی، فازهای روتایل و آناتاز تتراگونال هستند و بروکیت اورتورومبیک است. در شکل 1 فازهای ساختاری آناتاز، روتایل و بروکیت مشاهده می‌شوند.

 

شکل 1: فازهای ساختاری (a) روتایل، (b) آناتاز و (c) بروکیت

 

طبق استاندارد ASTM این ماده به صورت رنگدانه در 4 نوع مختلف تولید می‌گردد:

نوع 1: دارای حداقل 94 درصد TiO2 و نوع گرید آناتاز است و این گرید دارای بیشترین مقاومت می‌باشد.

نوع 2: دارای حداقل 92 درصد TiO2 و نوع گرید روتایل است و این گرید دارای مقاومت متوسط می‌باشد.

نوع 3: دارای 90 درصد TiO2 و نوع گرید روتایل است و این گرید دارای مقاومت متوسط می‌باشد.

نوع 4: دارای 80 درصد TiO2 و نوع گرید روتایل است و این گرید دارای مقاومت بالایی می‌باشد.

 

فرآیند تولید تیتانیم دی اکسید

روش تولید دی اکسید تیتانیم بستگی به مواد خام موجود دارد. رایج ترین منبع دی اکسید تیتانیم ماده معدنی ایلمنیت با فرمول FeTiO3 است. بعد از این که سنگ معدن این ماده استخراج شد باید طی دو فرایند و روش ”سولفات” و “کلراید” به شکل خالص آن تبدیل شود.

فرآیند سولفات

در این فرایند لمینت (FeTiO3) یک منبع معمول برای تولید محصول مورد نظر است که با اسید سولفوریک غلیظ واکنش داده و ماده تیتانیوم اکسیژن سولفات (TiOSO4) استخراج می شود و در نهایت به TiO2 تبدیل می‌گردد.

فرایند کلراید

این فرایند نیاز به خالص ترین سنگ معدنی موجود و یا روتیل دارد که بسیار کمیاب است. مواد خام باید حاوی حداقل 70 درصد از روتیل باشند.تیتانیا در ابتدا بوسیله واکنش دادن با کربن دچار اکسایش می شود و در مرحله بعد این کار با کلر تکرار می شود . سپس مایع TiCl4 بدست آمده توسط تماس با شعله اکسیژن خالص یا پلاسما در دمای 1200 تا 1700 درجه سانتی گراد تقطیر می‌شود و به TiO2 تبدیل می‌گردد.

 

 

کاربرد تیتانیوم دی اکساید

رنگدانه

استفاده از این ماده به عنوان رنگدانه در فرم اناتاز برای اولین بار در سال 1923 در فرانسه گزارش شد. امروزه تیتانیوم دی اکسید مهم ترین رنگ دهنده یا رنگدانه سفیدی می باشد که علاوه بر رنگ کردن ذرات باعث ایجاد اثر حفاظتی در برابر UV نیز است.

سلول‌های خورشیدی

در سلول های خورشیدی این ماده به دلیل داشتن ذرات کوچک و بازتاب نور خورشید می‌تواند به عنوان بستر سلول های DSSC مورد استفاده قرار بگیرد.

محصولات آرایشی

بدلیل کوچک بودن اندازه نانوذرات این محصول و عدم جذب نور فرابنفش و بازتاب نور مرئی خورشید و در نتیجه به کمک به پیشگیری از سرطان پوست این ماده کاربردهای بسیاری در این محصولات دارد. این ماده در انواع محصولات شخصی از جمله کرم های ضد آفتاب، کرم پودر ها، کرم های سفید کننده و… به عنوان عامل سفید کننده و یا برای فیلتراسیون نور خورشید استفاده می‌شود.

کاتالیست‌ها

با توجه به اندازه کوچک سایز ذرات و بالا بودن سطح این ماده، TiO2 به عنوان یک نانو ماده اجازه می‌دهد تا کاتالیست های گوناگونی با فعالیت سطح بالا تولید گردد. به تازگی تحقیقات زیادی برای TiO2 به دلیل سطح بالا و تثبیت کاتالیزورها در ساختار مزوپور به عنوان یک ماده جایگزین برای کاتالیزورهای ناهمگن انجام شده است. به دلیل بازده کوانتومی کم و توانایی جذب کم، هزینه‌های بالا و مشکلات در جداسازی استفاده از این ماده در صنایع بزرگ به عنوان کاتالیزور و جایگزین مناسب برای کاتالیزورهای ناهمگن محدود گشته است و تحقیقات بر روی این ماده به عنوان  یک ماده ی حمایت کننده ی کاتالیست (مثلا به عنوان بستر) ادامه دارد.

کاستیک سودا، سود سوزآور، سود پرک، caustic soda, soda ash

کاستیک سودا، سود سوزآور، سود پرک، caustic soda, soda ash

هیدروکسید سدیم (سود سوزآور)، هیدروکسید سدیم (NaOH) یک ماده شیمیایی مناسب، قابل کنترل و معمول است.

هیدروکسید سدیم آسان ، ارزان و بسیار مفید است  که برای خنثی سازی اسید های قوی و یا ضعیف است. NaOH در غلظت های تا 50٪ در دسترس است ،  که بیشترین میزان غلظت را دارد. هیدروکسید سدیم همچنین برای رسوب هیدروکسید های فلزی و حفظ سطح بالای pH برای کنترل خوردگی در سیستم توزیع استفاده می شود.

هیدروکسید سدیم، NaOH (همچنین به عنوان سود سوزآور) شناخته می شود، جامد سفید و ملایم است. این آب و دی اکسید کربن را از هوا جذب می کند. این مواد شیمیایی به صورت جامد و یا مایع جامد یا مایع (معمولا 30٪ یا 46-50٪) عرضه می شود. وزن آن 1.33 (در 30٪) و 1.48 (در 46٪) است.مواد مصرف برای هیدروکسید سدیم شامل پوشش های لاستیکی و فولاد، فولاد ضد زنگ، پلی وینیل کلراید، پلی پروپیلن، پلاستیک تقویت شده از فایبر گلاس است.

در درمان نوشیدن آب، هیدروکسید سدیم اغلب به جای پودر های قلیایی مانند آهک یا خاکستر سودا استفاده می شود، زیرا سیستم های افزودن هیدروکسید سد کمتر پیچیده هستند و نیاز به نگهداری کمتر دارند. مواد شیمیایی نیز می تواند به جای آهک برای نرم کردن آب با حذف سختی کربنات و غیر کربنات استفاده شود. هیدروکسید سدیم همچنین می تواند بخشی از یا خاکستر سودا را جایگزین کند. هیدروکسید سدیم برای افزایش pH و تبدیل دی اکسید کربن اضافی به گونه های قلیایی استفاده می شود. غلظت های معمولی از 2-100 میلی گرم در لیتر (به عنوان سودا سودا) استفاده می شود اما غلظت های بالاتر ممکن است با آب های کم کیفیت استفاده شود . هیدروکسید سدیم تغییرات 1.55 میلی گرم در لیتر کربنات کلسیم (CaCO3) قلیایی در هر mg / L به عنوان NaOH می دهد. کنترل pH هنگامی که هیدروکسید سدیم به آب ضعیف بافر اضافه می شود دشوار است.

استفاده از سودسوزآور به جای آهک و سودا در کاهش سختی آب می تواند دارای مزایای زیر باشد:

استفاده از آهک معمولا پردردسرتر است.

سود در اثر نگهداری فاسد نمی شود.

حجم لجن تولید شده در کلاریفایر کمتر خواهد بود و در نتیجه آب کمتری همراه لجن هدر خواهد رفت.

حذف منیزیم کامل تر انجام می شود.

 

کاستیک سودا در مصارف زیادی کاربرد دارد ازجمله مصارف آن کاستیک سودا در تصفیه آب است.همچنین کاستیک سودا یک ماده قلیایی (باز بسیار قوی با PH  نزدیک به 14 )که می توان به عنوان خنثی کننده محیط اسیدی بکار برد.آب تصفیه نشده یک محیط اسیدی است که به علت ترکیبات سخت آن خاصیت خوردگی بسیار بالایی دارد .

این خاصیت خورندگی هم بر روی لوله ها هم تاثیر می گذارد.و باعث حل شدن آهن و سرب و مس در آب می شود ، در نتیجه  این فاجعه باعث بروز مشکلات  بهداشتی و سلامتی می شود.

سدیم هیدروکسید که با نام‌هایی چون کاستیک سودا، سود سوزآور یا سود پرک نیز شناخته می‌شود دارای فرمول شیمیایی NaOH است. کاستیک سودا ماده‌ای جامد و سفید رنگ به عنوان یک باز قوی، یکی از مواد شیمیایی صنعتی بسیار مهم به شمار می‌رود. هیدروکسید سدیم از نظر شکل ظاهری به چهار صورت تقسیم می‌شود:

  • سود مایع (در اثر انحلال سدیم هیدروکسید جامد در آب تولید می شود)
  • سود پرک (سود پرک به رنگ سفید و بدون بو بوده و به صورت پرک یا پولک است)
  • سود گرانول (سود گرانولی با حالت فیزیکی جامد و به رنگ سفید است)
  • سود پودری (به صورت دانه‌های سفید رنگ نسبتا ریز است)

تولید کاستیک در سال ۱۹۸۰ در آمریکا، ۱۲ میلیون تن بوده‌است. اولین واحد کلرو آلکالی ایران در سال 1342 شمسی در کنار رودخانه کارون در نزدکی آبادان با هدف تولید کلر مایع برای تصفیه آب و کاستیک برای صنایع کاغذ سازی و سایر صنایع کشور و با لیسانس شرکت دنورای ایتالیا راه اندازی گردید. در حال حاضر نیز، تعداد هفت واحد در حال تولید کاستیک در کشور بوده و ظرفیت اسمی نصب شده در حدود 978000 تن کاستیک و 868000 تن کلر است. در حال حاضر سهم ایران از تولید کلر و کاستیک دنیا براساس ظرفیت اسمی نصب شده، سالانه کمتر از یک میلیون تن براساس کاستیک بوده که این رقم در مقایسه با تولید کل دنیا 09/1 درصد و سهم واقعی ایران در تولید این محصولات کمتر از 337/0 درصد است.

در ابتدا به منظور تولید سدیم هیدروکسید از واکنش کربنات سدیم با هیدروکسید کلسیم که به واکنس سوزش آور نیز معروف است به‌دست آورد:

Ca(OH)2(aq) + Na2CO3(s) → CaCO3  + 2 NaOH(aq)

 

امروزه بیش از 95 درصد ظرفیت تولید کلر و تقریباً 100 درصد ظرفیت تولید کاستیک سود بر اساس فرایند هیدرولیز آب نمک می‌باشد. در این فرآیند محلول سدیم کلرید (آب نمک) به ‌صورت الکترولیزی به کلر عنصری و محلول سدیم هیدروکسید و هیدروژن عنصری، تجزیه می‌شود. روش تولید سود مایع با استفاده از سدیم کلرید به ‌عنوان ماده اولیه یک فرایند چند محصولی است، به صورتی که به ازای تولید هر 1000 کیلوگرم کلر، حدود 1126 کیلوگرم سدیم هیدروکسید و 28 کیلوگرم هیدروژن تولید می شود. امروزه به طور کلی سه روش مرسوم جهت تولید سود سوز آور وجود دارد:

  • استفاده از فرآیند غشایی
  • استفاده از فرآِند دیافراگم
  • استفاده از فرآیند جیوه‌ای

در فرآیند غشایی از بسیاری جهات شبیه به فرآیند دیافراگمی است با این تفاوت که در این فرآیند اطراف هر یک از الکترودهای قرار گرفته در محلول، به جای دیافراگم توسط غشا وجود دارد. بدین ترتیب غشا به صورت انتخابی عمل کرده و مانع از عبور یون‌های سدیم از بخش آند به سمت کاتد می‌گردد. در فرآیند دیافراگمی آب نمک اشباع به بخش آند سلول که گاز کلر آزاد می‌شود وارد می‌گردد و محلول آب نمک از سود مایع در قسمت کاتد که گاز هیدروژن در این قسمت آزاد می‌شود، توسط دیافراگم آزاد می‌گردد. در فرآیند جیوه‌ای که با نام مرکوری نیز شناخته می‌شود سود مایع عاری از کلر تولید می شود، اما استفاده از چندین تن جیوه در این فرایند منجر به بروز مشکلات زیست‌محیطی جدی می‌شود. شکل (1) نیز نشان دهنده میزان مصرف کاستیک در صنایع مختلف است.

شکل(1): کاربرد کاستیک در صنایع مختلف

استفاده ی کاستیک سودادر تصفیه آب

بدلیل آنکه کاستیک سودا (سدیم هیدروکسید ) یک ماده قلیایی است و خاصیت خنثی سازی دارد.

درصورتی‌که آب اسیدی باشد، یکی از راه‌هایی که به‌منظور تنظیم pH مورداستفاده قرار می‌گیرد،
استفاده از سود مایع (سدیم هیدروکسید | سوز آور) در فرایند تصفیه آب می‌باشد.
با افزودن سود مایع به آب، pH تا نزدیکی حالت خنثی افزایش پیدا می‌کند.
به منظور افزایش pH آب در چاه های آب ، سود کاستیک مایع به درون چاه تزریق می شود.
از آنجا که محلول سود مایع نیز خورنده است، یک پمپ خوراک دهنده مقاوم در برابر خوردگی
شیمیایی، سود مایع را برای افزایش pH به ابتدای جریان آب اضافه می‌کند.
سود مایع باید مستقیماً به چاه آب افزوده شود تا از خوردگی تجهیزات سر چاهی و پمپ مکش
آب نیز جلوگیری شود.

کابردهای عمومی کاستیک سودا در صنعت

کنترل PH، خنثی‌سازی اسید، گاز زدایی، ساخت خمیرسلولز و کاغذ، در صنایع گاز و نفت (برای زدایش آلاینده‌های اسیدی در فرایند گاز و نفت)، ساخت صابون و پاک کننده‌ها، صنایع ابریشم مصنوعی و سلوفان، تصفیه آب، فرایند مواد غذایی، زدایش گاز از دودکش، معدنکاری، ساخت شیشه، فرآیند نساجی، ضدعفونی سبزیجات، احیاء لاستیک، حکاکی و فلزکاری، فرآیند آلومینیوم‌سازی، آماده‌سازی چسب، زدایش رنگ، به عنوان ماده ضدعفونی کننده.

 

PAC یا پلی آلومینیوم کلراید (Polyaluminum Chloride) و کاربرد آن تصفیه آب

PAC یا پلی آلومینیوم کلراید (Polyaluminum Chloride) و کاربرد آن تصفیه آب

Polyaluminium ferrous chloride 30% PAFC from China Manufacturer ...

پلی آلومینیوم کلراید (PAC) یک منعقدکننده پلیمری غیرآلی با کارایی بالا می باشد. PAC با بکارگیری تکنولوژی ساخت بالا و با بهره گیری از مواد خام با کیفیت بالا در دهه های اخیر ساخته و تولید شده و به جمع مواد شیمایی افزوده شده است. از مزایای پلی آلومینیوم کلراید (PAC) می توان به خلوص بالای ماده، وزن مولکولی بالا و خاصیت منعقدکنندگی بالا اشاره نمود.

فرمول مولکولی PAC:

ALn(OH)m CL(3^n-m)

که در آن 3n > m > 0  مباشد.

محدوده ی عملکرد PAC در پ هاش 5-9 می باشد، اما بهترین محدوده ی کارایی پلی آلومینیوم کلراید در pH 6.5 الی 7.6 (پ هاش خنثی) می باشد. پلی آلومینیوم کلراید از طریق تولید یونهای هیدروکسیل و پلیمرهای آنیونی چندظرفیتی باعث تشکیل مولکولها و ماکرو مولکولهای غیرآلی الکتریکی بزرگ در آب می گردد.

29% High Purity Poly Aluminium Chloride In Water Treatment 3.5 ...

کاربردهای پلی آلومینیوم کلراید:

1) زلال سازی و ته نشینی آب رودخانه ها، دریاچه ها و منابع آب زیرزمینی
2) زلال سازی آب صنعتی و آب در چرخش (Recycling Water) صنایع
3) زلال سازی و تصفیه فاضلاب های بهداشتی و صنعتی
4) احیای زغال سنگ از پساب شستشوی زغال سنگ
5) احیای کائولینی (Kaolin) از پساب شستشوی شستشوی کارخانجات کاشی و سرامیک
6) ساخت خمیر / سریش صنایع کاغذسازی و محصولات بهداشتی و دستمال کاغذی (صنایع سلولزی)
7) تصفیه و زلال سازی فاضلاب در صنایع رنگرزی و چاپ، صنایع چرم سازی، صنایع نوشیدنی، صنایع فرآوری گوشت، صنایع ریخته گری، معدن، شستشوی زغال سنگ، داروسازی، ساخت کاغذ و صنایع سلولزی
8) جداسازی نفت و روغن و فلزات سنگین در صنایع نفت و گاز و پتروشیمی
9) زلال سازی و تصفیه آب و فاضلاب های حاوی فلوئور (Fluorine)
10) بازگشت و تصفیه آب در کارخانجات کاشی و سرامیک و سنگبری

جدول مقایسه مشخصات پک آشامیدنی، پک صنعتی، پک فاضلابی

ردیف

نوع PAC

مشخصات

شکل ظاهری

PAC

میزان خلوص پک

(Purity)

میزان آهن

(Fe Content)

میزان ناخالصی نامحلول

(Insoluble matter)

PAC – A

پک خوراکی  یا پک آشامیدنی

(Drinking PAC)

پودر سفید

حداقل 30 %

حداکثر 0.001 %

حداکثر 0.1 %

PAC – BI

پک صنعتی درجه 1

(Industrial PAC)

(پک آشامیدنی در ایران)

پودر زرد روشن

حداقل 29 %

حداکثر 0.2 %

حداکثر 0.5 %

PAC – BII

پک صنعتی

(Industrial PAC)

پودر زرد

29 – 28 %

حداکثر 0.1 %

حداکثر 1 %

PAC – C

پک صنعتی درجه 2

(پک فاضلابی)

(Low Grade PAC)

پودر زرد نخودی یا خرمالویی

28 %

2.5 %

حداکثر 2.5

در شکل زیر تفاوت ظاهری و رنگ ناشی از حل نمودن پودر پک خوراکی (پک آشامیدنی)، پک صنعتی و پک فاضلابی (پک صنعتی درجه 2) در آب نشان داده شده است.

Yellow Water Treatment Chemicals 28% 29% 30% Polyaluminium ...

پلی آلومینیوم کلراید (PAC) کاربرد موفقیت آمیزی در فرآیند تهیه آب آشامیدنی و تصفیه پساب و همچنین از اوایل دهه 70، در فرآیند ساخت کاغذ داشته است. جایگزینی PAC بجای آلومینیوم سولفات بعنوان کواگولانت در تصفیه آب آشامیدنی و پساب با لحاظ تکنیکی و اقتصادی کاملا ارجحیت داشته و دارد. به علت عدم شناخت کافی از PAC و امتیازات آن، استفاده از PAC در خارج از کشورهای پیشرفته فراگیر نشده و همچنان استفاده از آلومینیوم سولفات و کلرورفریک همراه آهک مرسوم است.

در ملکولهای PAC آلومینیوم بصورت پلیمری، شامل یونهای ئیدروکسید و کلراید و در بعضی از انواع آن محتوی یونهای سولفات است. برخلاف آلومینیوم سولفات که فقط بخش کوچکی از آلومینیوم بصورت Monomer مونومر ظاهر می شود در مولکول PAC بخش عمده آلومینیوم به شکل ساختمان الیگومری Oligomer ظاهر می شود. این اختلاف در ترکیب دلیل اصلی برتری PAC سبب کاهش ناچیز در PH می شود. ضمنا نسبت به آلومینیوم سولفات، ساختمان الیگومری و پلیمری PAC فلاک های پایدارتری را با ناخالصی های معلق در آب تشکیل می دهد. همچنین عموما فلاکهای بزرگتر باعث حجم کمتر رسوب می شوند. از طرف دیگر، بعلت بهبود فلوکولیشن، مقدار کمتری از آلومینیوم در آب تصفیه شده باقی می ماند. از طرف دیگر، بعلت کاهش کمتر در PH هزینه خنثی سازی بعد از فلوکولاسیون کاهش می یابد.

در عملیات منعقدسازی مقدار مصرف PAC در مقایسه با آلومینیوم سولفات حدودا 30 الی 60 درصد کاهش می یابد و به همین جهت مقدار لجن کمتری تولید می شود. در تصفیه خانه ها، برتری فعالیت رسوبگذاری و حجم کمتر لجن باعث افزایش راندمان در خروجی کل شده و در نتیجه سبب کاهش ابعاد حوضچه های جدید طراحی شده برای عملیات صاف کردن می گردد. لجن های تولیدی از فرآیند PAC نسبت به لجن های آلومینیوم سولفات راحت تر آبگیری شده و این مورد سبب صرفه جویی در استفاده از دستگاه آبگیری لجن می گردد.

فعالیت قویتر PAC باعث تسهیل فلوکولاسیون آب خام در درجه حرارت پایین گردیده به طوری که در دمای 5°C خاصیت فوق العاده ای در کدورت زدائی آب دارد. که برای مثال، عملکرد آلومینیوم سولفات در این دما نامناسب است. با مصرف PAC فلاکها بزرگتر و سنگین تر شده و در نتیجه راندمان شستشوی فیلترها back-Flushing (نظیر فیلترهای شنی e.g. gravel Filters) افزایش می یابد و مصرف آب شستشوی فیلترها را کاهش می دهد.

بعلاوه، مقادیر فلوکولانت ثانویه به کار رفته برای آب شستشوی فیلترها (Back-Flushing) کاهش می یابد. در حالیکه مصرف آلومینیوم سولفات، به دلیل تشکیل متوالی کلوئید آلومینیوم می تواند باعث کاهش کارائی عملیات شستشوی فیلتر Back-Flush و فلوکولانت ثانویه شود. مصرف PAC سبب کاهش ناخالصی های آلی آب شده و در نتیجه طول عمر فیلترهای کربن اکتیو افزایش می یابد.

بازده بالای PAC در فلوکولاسیون تولید آلودگی کمتری در مقایسه با آلومینیوم سولفات می کند. کاهش ناخالصی های آلی و میکروبیولوژیکی عمدتا کار اضافی را نه فقط در سیستم فیلتراسیون، بلکه در مراحل تصفیه نهایی (Down stream) نظیر میکروب زدائی و اکسیداسیون، تخفیف می دهد. با کاهش مقادیر عوامل اکسید کننده گران قیمت بکار رفته در مرحله اکسیداسیون هزینه کاهش می یابد، مخصوصا در میکروب زدائی، که عامل شیمیایی کلربن (Chlorins base chemicals)  مورد نیاز کمتر می شود. این مورد از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است چون میکروب زداهای آب آشامیدنی سبب تشکیل ترکیبات کلربن آلی می شود که با استفاده از PAC از تشکیل آن جلوگیری می گردد.

خواص PAC و آلومینیوم سولفات

از محاسن بکارگیری ماده منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید (PAC) بجای سولفات آلومینیوم می توان به این نکته اشاره نمود که میزان افزایش کلراید (یون کلر) در آب تصفیه شده بسیار کمتر از افزایش سولفات در زمان استفاده از سولفات آلومینیوم ( 3(SO4)Al2) می باشد و در نتیجه افزایش کل مواد جامد محلول (TDS) در هنگام بکارگیری محلول پلی آلومینیوم کلراید (صنعتی و آشامیدنی) بسیار کمتر خواهد بود.

بطور کلی PAC به شکل مایع، آماده برای مصرف تامین شده و به صورت مستقیم قابل تزریق و مصرف آن آسان است. در حال حاضر تولیدات جامد به شکل گرانول در دسترس است، اما در هر حال شکل جامد نیز باید با عملیات میکس در آب محلول شود.

امتیازات استفاده از PAC در بهسازی آب

  • باعث افزایش قدرت در حذف کدورت می شود.
  • کیفیت آب را بطور چشمگیری بهبود می دهد.
  • به میزان 30 الی 60 درصد نسبت به آلومینیوم سولفات مصرف را کاهش می دهد.
  • باعث کاهش بقایای آلومینیوم در آب تصفیه شده می شود.
  • تشکیل فلاکهای بزرگتر و پایدارتر
  • کاهش زمان ته نشینی
  • کاهش زمان Back-Flushing فیلتر و نیاز به مصرف آب شستشوی کمتر
  • افزایش طول عمر فیلتر کربن اکتیو
  • باعث کاهش کمتر در PH آب می شود.
  • استفاده از مواد برای خنثی سازی، آب شستشوی فیلتر، آبگیری لجن، اکسیداسیون و میکروب زدائی را کاهش می دهد.
  • حتی در دمای کم، مصرف آن حتی در دمای پائین نیز کارائی دارد.
  • حدودا باعث کاهش 30 درصدی لجن می شود.
  • هزینه لجن زدائی را کاهش می دهد.

همانگونه که در بالا ذکر گردید، از محاسن عمده بکارگیری ماده منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید (PAC) می توان به میزان بسیار پایین آلومینیوم باقی مانده در آب تصفیه شده در زمان بکارگیری پلی آلومینیوم کلراید خوراکی (Drinking PAC) (مقادیر حدود mg/l 0.05 – 0.01) اشاره نمود.

محلول پلی آلومینیوم کلراید 10% خوراکی و صنعتی (Al2O3 10%) در صورتی که در دمای زیر 50 درجه سانتی گراد نگهداری شود، برای 4 الی 5 ماه پایدار می ماند و این خاصیت برای ذخیره سازی مواد شیمیایی در تصفیه خانه های آب و فاضلاب و پکیج های تزریق مواد شیمیایی بسیار مفید می باشد.

شکل شماتیک تصفیه آب آشامیدنی با استفاده از PAC

شکل فوق، فرآیند جایگزین کردن PAC بجای سولفات آلومینیوم را در فرآیند بهینه سازی آب آشامیدنی نشان می دهد. بعنوان نتیجه کلی، روی هم رفته با مصرف PAC افزایش متنابهی در مقدار آب تصفیه شده نسبت به مصرف آلومینیوم سولفات داریم.

 

مدل های مناسب و غیرمناسب واکنش های مختلف لخته سازی با مواد منعقدکننده (پلی الکترولیت، PAC و سولفات آلومینیوم)

مدل های مناسب و غیرمناسب واکنش های مختلف لخته سازی با مواد منعقدکننده (پلی الکترولیت، PAC و سولفات آلومینیوم)

عیب یابی و تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور

عیب یابی و تعمیر و نگهداری ترانسفورماتور

Maintaining the stability of transformer oil - GlobeCore

ترانسفورماتورها از تجهیزات گران قیمت و اساسی در سیستم های قدرت وتغذیه برق می باشند. خارج شدن یک ترانسفورماتور از سرویس باعث توقف خط تولید می گردد این توقف در صنایعی همانند نفت و یا نیروگاه ها باعث ایجاد میلیون ها تومان ضرر خواهد گردید. در صورت پوشیده ماندن ضعف های جزیی ترانسفورماتور، این ضعف ها به تدریج تشدید یافته به گونه ای که باعث توقف سرویس دهی می گردد. لذا آشکار کردن این عیب ها و ضعف های جزیی و رفع آن ها با هزینه ناچیز باعث جلوگیری ازصرف هزینه های هنگفت می گردد. وضعیت و شرایط تجهیزات الکتریکی سیستم های قدرت از مهم ترین عوامل درکارکرد مناسب ،پایدار و با ضریب اطمینان بالا می باشد.در طی حمل و نقل، نصب و بهره برداری این امکان وجود دارد که این تجهیزات درمعرض شرایطی قرار بگیرند که باعث آسیب رسیدن به آن ها گردیده و یا سبب کاهش طول عمر مفید و ضریب اطمینان آن ها گردد. یکی از اهداف اساسی تعمیرات پیش گیرانه و نگهداری، ردیابی ضعف ها در مراحل اولیه پیدایش آن ها و اقدامات مناسب جهت برطرف کردن آنها می باشد. ردیابی اشکالات و ضعف ها در سایت های صنعتی معمولاً با استفاده از اندازه گیری ها و آزمایش های خاص دوره ای صورت می گیرد. البته باید در نظر داشت که آزمایشهای انجام شده درسایت تاحدی با آزمایشهای انجام شده در کارخانه های صنعتی متفاوت میباشد ولی به هرصورت این آزمایشها بخشی از آزمایشهای کارخانه های سازنده این تجهیزات می باشد. نتایج آزمایشهایی که دردوره گارانتی صورت میگیرد درصورتی که درشرایط یکسان بامحیط مکانی سازنده باشد بایستی با نتایج کارخانه سازنده مطابقت داشته باشد. در صورتی که آزمایشها واندازهگیری ها پس ازطی دوره گارانتی صورت گیرد نتایج حاصله با مقادیر کارخانه مقداری تفاوت خواهد داشت . تحلیل این نتایج بایستی بر پایه مقایسه با ترانسفورماتورهایی که از نظر نوع طول عمر و شرایط کارکرد همانند باشند صورت گیرد.

تصفیه فیزیکی روغن ترانسفورماتور

تصفیه فیزیکی روغن ترانسفورماتور

روش تصفیه روغن ترانس و سیرکوله ترانسفورماتور

بازدید و تصفیه روغن ترانس و سیرکوله ترانس یکی از عوامل اصلی و مهم در طولانی تر کردن عمر مفید آن می باشد. در صورتیکه بازدیدهای دوره ای قدرت عایقی روغن را ضعیف نشان دهد، تصفیه روغن، لجن زدایی و رطوبت گیری از روغن ضروری خواهد بود. با توجه به اینکه طول عمر بسیاری از ترانسفورماتورهای موجود در نقاط مرکزی و حساس شهرها زیاد بوده و روغن آنها دیگر از مرغوبیت و عایقی لازم واستاندارد برخوردار نمی باشند، خطری پنهان و خزنده در ایجاد خاموشی های پیش بینی نشده و طولانی وجود دارد و در صورتی که به آن توجه لازم نشود شرکتهای توزیع درسال های آتی با مشکلات زیادی از بابت سوختن ترانسفورماتور های خود روبرو خواهند شد.شرکتهای توزیع برق و مشترکین خصوصی با توجه به تبعات اقتصادی یا اجتماعی ناشی از خاموشی های لازم برای این کار همواره نگرانی های جدی از تصفیه روغن ترانس دارند چه بسا طفره رفتن و به تعویق انداختن تصفیه روغن، برای گذشتن از پیک بار تابستانی یا اخذ مجوزهای لازم برای خاموشی و یا فرصت یافتن برای خواباندن خط تولید، منجر به بروز حوادث پیش بینی نشده و بسیار پر هزینه ای بشود. این مقاله راهکاری نو را در انجام عمل تصفیه روغن ترانسفورماتور در محل نصب، بدون خاموشی و قطع نیروی برق و در شرایط باردار بودن کامل آن مطرح می نماید. این روش برتری های چشمگیری از جمله رطوبت گیری هسته و سیم پیچی های ترانسفورماتور در حین انجام تصفیه روغن، لجن زدایی از سطح داخلی مخزن، بوبین ها و هسته ترانسفورماتور، عدم نیاز به خاموشی و بی برق نمودن ترانس در حین انجام تصفیه و … را دارا می باشد.بخش عمده ای از تأسیسات فعلی شرکت های توزیع برق دارای عمر و قدمت قابل توجهی هستند. هر چند دستور العمل های لازم برای بازرسی، سرویس و نگهداری دوره ای این تأسیسات وجود دارد، ولی همواره مشکلات اجرایی، هزینه های نسبتاً بالای تعمیرات و مهمتر از همه مسئله محدودیت در اعمال خاموشی، در انجام صحیح این دستور العمل ها اخلال ایجاد می کند. در بین این تجهیزات، ترانسفورماتور بی شک حاد ترین وضعیت را دارد. ترانسفورماتورها با محدودیت های بیشتری از حیث خاموشی و تعمیر در محل مواجهند. به نحویکه گاهی علیرغم همه هزینه ها شرکت های توزیع ’’ تعویض ‘‘ آنها را بر تعمیرشان ترجیح می دهند.معمولترین بخش از بازرسی های ترانس، بازبینی کیفیت و قدرت عایقی روغن آن است. حیات ترانسفورماتور به شدت به کیفیت روغن آن وابسته است. یک روغن کثیف و ضعیف به سرعت ترانس را به آستانه سوختن هدایت می کند.در یک بررسی آماری مشخص شده است که در نزدیک به ٦٥ % موارد معیوب شدن ترانس ریشه در ضعف روغن آن داشته است.

 

بطور کلی دلایل اصلی بکار بردن روغنها در ترانسفورماتورها را می توان بصورت زیر خلاصه نمود:

١ – عایق کاری الکتریکی

٢ – کنترل درجه حرارت داخل ترانس و انتقال حرارت

٣ – جلوگیری از خوردگی مواد عایق و قسمتهای فلزی ترانسفورماتور

٤ – طول عمر زیادتر و تضمین پایداری شیمیایی برای ترانسفورماتور

٥ – آب بندی و جمع آوری و حمل مواد ناخالص ناشی از کاربرد به خارج از محیط سیستم

٦ – خاموش کردن جرقه الکتریکی

وظیفه یک روغن خوب به عنوان یک سیال عایق و یک ماده انتقال دهنده حرارت که به نحو احسن انجام وظیفه می کندعبارت است از :

١ – استقامت دی الکتریک ( یا ولتاژ شکست ) بالا

٢ – قابلیت انتقال حرارت خوب

٣ – ویسکوزیته کم

٤ – نقطه ریزش یا سیلان پائین

٥ – نقطه اشتغال بالا

٦ – تمایل به اکسیداسیون و تشکیل لجن کم کم

٧ – ضریب تلفات عایق پائین

٨ – میزان تغییرات خواص در درجه حرارت بالا کم

٩ – مقاومت مخصوص زیاد

 

عواملی که باعث فساد و خراب شدن روغن ترانس و در نتیجه عدول از خصوصیات استاندارد آن می شود عبارتند از:

١ – نفوذ رطوبت و آب

٢ – درجه حرارت بالا

٣ – اکسیداسیون و اسیدی شدن روغن

٤ – وارد شدن ذرات معلق و ناخالصی در روغن

معمول است که شرکت های توزیع در دوره های شش ماهه با نمونه گیری و تست روغن، در صورت لزوم اقدام به تصفیه روغن می نمایند. در برخی از شرکت های توزیع که دارای دستگاه سیار تصفیه روغن هستند پس از اعمال خاموشی روغن ترانس در محل نصب، تصفیه می شود.

برخی شرکت های دیگر که این امکانات را ندارند اقدام به تعویض ترانس و انتقال آن به محل تعمیرگاه و جایگزینی ترانس جدید می نمایند و یا کل روغن را در محل تعویض می کنند. همة این روشهای سنتی دارای عیوبی هستند. حتی در بهترین حالت که روغن در محل پست تصفیه می شود لزوم ایجاد خاموشی طولانی نقصی اساسی خواهد بود. این روش های تصفیه عیوب دیگری نیز دارند که در ادامه به آنها اشاره خواهد شد.

 

چنانچه امکان تصفیه در محل نبوده و روغن کلا عوض شود مشکلاتی به شرح زیر وجود خواهد داشت :

١ – لجن زدایی ترانس

لجن زدایی ترانس عملا در داخل ترانس انجام نمی شود. در ترانسفورماتورها درجه آلودگی ناشی از اکسیداسیون باعث ایجاد رسوب و لجن می شود. تشکیل رسوب بعلت کاهش هدایت حرارتی و پائین آوردن استقامت دی الکتریک روغن بسیار زیان بخش می باشد. بطوریکه یک ورق نازک رسوب، گرادیان درجه حرارت مس به روغن را افزایش داده و در شرایط بارداری مشخص، درجه حرارت سیم پیچ بیش از حالت عادی (بدون رسوب ) می گردد.

٢ – رطوبت گیری ترانس

هنگام تخلیه کامل روغن از داخل ترانس، رطوبت همچنان در بین هسته و سیم پیچها بجا می ماند و جدا نمی شود. هنگامی که روغن جدید به داخل ترانس پمپ می شود. رطوبت و گازهای باقی مانده از روغن قبلی با روغن جدید مخلوط شده و خواص روغن جدید را بسیار پائین می آورد و حتی هنگامی که با اتصال کوتاه کردن سیم پیچ های ثانویه اقدام به رطوبت زدایی می نماییم، به دلیل حرارت ایجاد شده در سیم پیچ ها رطوبت از آنها تبخیر شده ولی قسمتی از رطوبت جدا شده دوباره در خود روغن حل می شود و ترانس رطوبت گیری کامل نمی شود .

٣ – خاموشی نسبتاً طولانی ترانس

باید توجه داشت که تعویض روغن ترانس های هوایی ممکن است خیلی مشکل نباشد ولی همین کار در مورد یک ١٢٥٠ که دارای ١١٠٠ لیتر روغن است، آن هم در حال نصب در پست، کاری بسیار مشکل خواهد بود. kVA ترانس تعویض ترانس به دلیل نامناسب بودن روغن آن، احتمالاً آخرین و غیر اقتصادی ترین کاری است که میتوان انجام داد ولی برخی از شرکتهای توزیع که فاقد امکانات لازم هستند. به ناچار و قبل از اینکه در یک نیمه شب ترانس سوختگی غافلگیرشان کند، خاموشی لازم را اعمال کرده و ترانس را تعویض می نمایند!

٤ – اختلاط انواع روغن ترانس

در روش سنتی معمول که روغن های مختلف در مخزن واحدی جمع آوری شده و سپس تصفیه می شوند. اینکار بدلیل اینکه روغن های مختلف با ترکیبات متفاوت و خواص گوناگون با یکدیگر ترکیب می گردند، باعث می شود مخلوط حاصله پس از تصفیه، دیگر کیفیت قبلی را نداشته و بسرعت پیر و فرسوده و غیرقابل استفاده شود. در صورتیکه با استفاده از مکانیسم پیشنهادی توسط این دستگاه، روغن ترانس بدون ترکیب شدن با روغن های دیگر به تنهایی تصفیه شده و خواص خود را پس از تصفیه شدن کاملاً حفظ می کند.

شرح روش پیشنهادی :

دستگاهی که در این قسمت شرح خواهیم داد امکان تصفیه روغن را در حالت بارداری کامل ترانس و بدون هیچگونه خاموشی دارا بوده و مزایای متعددی می توان برای آن بر شمرد.

مزایای این مکانیسم که در عمل مشاهده شده است را بشرح زیر می توان فهرست نمود:

١ – حفاظت ترانسفورماتور در حین انجام عملیات تصفیه روغن

الف) جلوگیری از تخلیه روغن ترانس بیش از حد نرمال

ب) جلوگیری از ورود حباب های هوا ، همراه با روغن به داخل ترانس بواسطة استفاده از دو مخزن خلاء

ج) لجن زدایی به طریق آرام و جلوگیری از شناور شدن یک مرتبه لجن و رسوبات در روغن

 

٢ – لجن زدایی کامل ترانس

با گرم کردن تدریجی روغن و افزایش زمان تصفیه روغن ترانس ( که بدلیل عدم اعمال خاموشی نگرانی از آن نیست ) و با ایجاد حالتی مشابه با گردش طبیعی روغن که در بارداری عادی ترانس، در مجاورت سیم پیچ های تحت تنش الکتریکی و حرارتی قرار گرفته و مدام در حالت گردش از مرکز به جداره های داخلی ترانس حرکت میکند، برای لجن زدایی کامل استفاده می نمائیم.

لجن های رسوب کرده در بدنه، روی هسته خصوصاً در فضای بین کلاف های فشار ضعیف و فشار متوسط هنگامی که ویسکوزیته روغن با اعمال تدریجی حرارت به پائین ترین سطح ممکن رسیده و قابلیت نفوذ پذیری آن در قسمت های مختلف ترانس بالا برده شود، از جای خود کنده می شوند. پس با گرم کردن تدریجی روغن ترانس توسط هیتر های دستگاه، با فشار کمکی می توان لجن ها را به تدریج بهمراه روغن، از ترانس خارج و توسط فیلتر های دستگاه از روغن جدا کرد. میزان لجن های جدا شده از روغن، به این روش قابل ملاحظه می باشد و روغن پس از پایان عملیات تصفیه، کاملاً شفاف و فاقد هرگونه رسوب و لجن خواهد شد . ضمن آنکه انجام کار بصورت تدریجی مشکلات ناشی از کنده شدن ناگهانی لجنها از بدنه را نیز نخواهد داشت .

 

٣ – رطوبت گیری و جداسازی گازهای محلول

تصفیه روغن ترانس (سیرکوله ترانس) به این روش به هیچ عنوان نیاز به خشک کردن از طریق اتصال کوتاه سیم پیچ ها و تزریق جریان ندارد و بدین صورت انجام می پذیرد که دستگاه، روغن را پس از مکش از ترانس به آرامی گرم کرده و دوباره به داخل ترانس پمپ می کند. با افزایش تدریجی حرارت و طولانی کردن مدت انجام آن ویسکوزیته روغن به پائین ترین حد ممکن می رسد به گونه ای که قابلیت نفوذ پذیری آن در قسمت های مختلف سیم پیچ ها و هسته ترانس در حد لازم بالا می رود. روغن پس از طی هر بار گردش های کامل و متعدد در داخل ترانس و با نفوذ کامل در بخش های مختلف داخل ترانس رطوبت موجود را جذب کرده و سپس توسط سیستم پاشش و دو مخزن خلاء دستگاه که در یکی از آنها، روغن را بصورت پاششی و قطره ای بوده و در دیگری در حال سکون و آرامش قرار می گیرد، گازهای محلول و رطوبت تبخیر شده را بطور کامل از روغن جدا می کند.

 

٤ – حجم داخلی بسیار کم دستگاه

حجم روغنی که در قسمت های مختلف این دستگاه بگردش در می آید بسیار کم است. به نحوی که بدون کاهش یافتن سطح روغن ترانس از حد مجاز، می تواند به کار عادی خود ادامه دهد و ترانس با کمبود سطح روغن مواجه نمی شود. این امر تضمینی برای جلوگیری نمودن از سوختن ترانس در حین انجام تصفیه می باشد .

 

٥ – استفاده از دو مکانیسم فیلتر

فیلتر ورودی دستگاه از ورقه های سلولزی مخصوص و فیلتر خروجی دستگاه از فیلتر های کائوچویی فشرده اسفنجی استفاده می کند که توانایی جداسازی ذرات بسیار ریز معلق در روغن را دارا می باشد.

 

٦ – مزایای اقتصادی

با توجه به کار دستگاه بصورت خط گرم بارزترین مزیت اقتصادی آن، کاهش انرژی های توزیع نشده است. فرض ١٢٥٠ را با روش سنتی تصفیه کنیم و روغن ترانس کمی کثیف باشد این کار با احتسابkVAکنیم بخواهیم روغن یک ترانس مقدمات و باز و بست لوله ها حدود ٨ ساعت وقت می گیرد. اگر فرض کنیم این ترانس بطور میانگین در ٦٠ % بار نامی کار می کرده است، بهای انرژی توزیع نشدة آن عبارت خواهد بود از :

١٢٥٠ = صرفه جویی اقتصادی * ٠/٩ * %٦٠ * ١٦٠ * ٨ = ٨٦٤/ ریال ٠٠٠ ٠

و بهای هر کیلو وات ساعت انرژی را بطور متوسط ١٦٠ ریال فرض کرده، برای سهولت ضریب قدرت را ثابت و برابر ٩ ترانس را برابر بگیریم، هزینه انرژی توزیع نشده بر جمع هزینه های offline و online ایم. حال اگر هزینه تصفیه روغن ا ضافه می گردد. ضمن آنکه خاموشی های فوق نارضایتی مشترکین و در کارخانه های تولیدی از offline تصفیه شده بصورت مدار خارج شدن خط تولید را در بر دارد. برابر می باشد.

 

٧ – تبعات خاموشی برای مشترکین

تأمین انرژی مطمئن و ارزان و بدون قطعی همواره یکی از خواسته های مشترکین شرکت های توزیع می باشد. در این راستا یکی از عوامل اصلی در عدم رضایت مشترکین خاموشی های مکرر و طولانی مدت است که پیامدهای اقتصادی و اجتماعی زیادی را در بر دارد. با استفاده نمودن از روش مذکور هم از خاموشی های طولانی مدت جلوگیری بعمل می آید و هم پیشگیری مطمئن برای جلوگیری از خاموشی های بعدی ناشی از سوختن ترانس را به دنبال دارد. ٦٣٠ برابر ٥ ساعت و برای یک ترانس kVA زمان میانگین کارکرد دستگاه تصفیه پس از اتصال برای یک ترانسفورماتور  برابر ١٠ ساعت می باشد که بدلیل عدم اعمال خاموشی، نگرانی از بابت آن نیست. سیستم ارت حفاظتی kVA دستگاه نیز بصورت رینگ به سیستم ارت پست متصل می شود.

ابعاد دستگاه با عرض ١٤٠ ( با احتساب گلگیرهای جانبی برابر با ١٨٥ )، طول دستگاه ٢١٠ و ارتفاع آن برابر با ٢١٠ سانتیمتر می باشد. حمل و نقل دستگاه نیز توسط یک دستگاه وانت یدک کش به آسانی انجام پذیر می باشد و با وزن ٩٥٠ قابلیت جابجایی و بهره برداری توسط دو نفر پرسنل را دارد .

مطابق استاندارد IEC60422 (ویرایش سال ۲۰۱۳) تصفیه فیزیکی یا شیمیائی روغن در هنگام راه اندازی و در زمان بهره برداری ترانسفورماتور تنها زمانی لازم است که نتایج آزمونهای کنترل کیفی روغن مطابق جداول ذیل باشد. در صورت انجام عملیات تصفیه زودتر از موارد ذکر شده در این جداول، علاوه بر تحمیل هزینه غیر ضروری، سیستم عایقی ترانسفورماتور (شامل عایق کاغذی و روغن) نیز دچار تنشهای حرارتی و مکانیکی شده که خود سبب کاهش عمر روغن و ترانسفورماتور می شود. در صورت عدم امکان انجام تصفیه شیمیائی در سایت می توان روغن ترانسفورماتور را تعویض نمود. هرچند این گزینه هزینه بیشتری نسبت به تصفیه شیمیائی دارد.

 شرایط تصفیه فیزیکی و شیمیائی روغن هنگام راه اندازی ترانسفورماتورهای توزیع

نوع تصفیه ولتاژ شکست(KV) آب محلول در روغن(ppm) اسیدیته(mg KOH/g oil) ضریب تلفات عایقی(تانژانت دلتا) کشش سطحی(mN/m)
فیزیکی کمتر از ۵۵ بیشتراز ۲۰
شیمیائی بیشتر از ۰/۰۳ بیشتر از ۰/۰۱۵ کمتر از ۳۵

 شرایط تصفیه فیزیکی و شیمیائی روغن هنگام راه اندازی ترانسفورماتورهای قدرت

نوع تصفیه ولتاژ شکست(KV) آب محلول در روغن(ppm) اسیدیته(mg KOH/g oil) ضریب تلفات عایقی(تانژانت دلتا) کشش سطحی(mN/m)
فیزیکی کمتر از ۶۰ بیشتراز ۱۰
شیمیائی بیشتر از ۰/۰۳ بیشتر از ۰/۰۱ کمتر از ۳۵

 شرایط تصفیه فیزیکی و شیمیائی روغن ترانسفورماتورهای توزیع درحال بهره برداری

نوع تصفیه ولتاژ شکست(KV) آب محلول در روغن(ppm) اسیدیته(mg KOH/g oil) ضریب تلفات عایقی(تانژانت دلتا) کشش سطحی(mN/m)
فیزیکی کمتر از ۳۰ بیشتراز ۴۰
شیمیائی بیشتر از ۰/۳ بیشتر از ۰/۵ کمتر از ۲۰

 شرایط تصفیه فیزیکی و شیمیائی روغن ترانسفورماتورهای قدرت در حال بهره برداری

نوع تصفیه ولتاژ شکست(KV) آب محلول در روغن(ppm) اسیدیته(mg KOH/g oil) ضریب تلفات عایقی(تانژانت دلتا) کشش سطحی(mN/m)
فیزیکی کمتر از ۵۰ بیشتراز ۲۰
شیمیائی بیشتر از ۰/۱۵ بیشتر از ۰/۲ کمتر از ۲۰

تصفیه روغن ترانسفورماتور

پس از آنکه روغن مورد بهره برداری قرار می گیرد ، بر حسب نوع روغن و شرایط سرویس ، تغییراتی در آن مشاهده می شود که موجب تقلیل کیفیت و کاهش عمر مفید آن می شود . این تغییرات به سبب ورود ناخالصی ها و آلودگی به روغن و یا تغییرات شیمیایی ناشی از اکسیداسیون می باشد . در اثر اکسیداسیون روغن ، ویسکوزیتۀ آن افزایش یافته ، اسیدیتۀ آن بالا رفته ، رنگ روغن کدر و تیره می شود . اگر نتایج آزمایش های روغن نیاز به تصفیۀ روغن را اثبات نماید ، باید به منظور جداسازی ناخالصی ها و احیای خواصّ اصلی مورد نیاز روغن ، در مورد تصفیۀ آن اقدام نمود . روش های مختلفی برای تصفیۀ روغن وجود دارد . این روش ها به دو دستۀ عمدۀ تصفیۀ فیزیکی و تصفیۀ شیمیایی تقسیم بندی می شوند . در روش های تصفیۀ فیزیکی با روش های فیزیکی نظیر عبور روغن از صافی ها یا گرم کردن روغن و غیره ، ناخالصی های روغن را از آن جدا می کنند . در روش های تصفیۀ شیمیایی با افزودن مواد شیمیایی و ترکیب شیمیایی آن ها با روغن ، خواص از دست رفته روغن مجدداً احیا می شود.
روش های تصفیه فیزیکی
در این قسمت به چهار روش تصفیۀ فیزیکی روغن اشاره می شود :
▪ تصفیه از آب :
ساده ترین روش جداسازی آب از روغن این است که روغن را در ظرف بزرگی می ریزند و در ته ظرف ، دریچه ای تعبیه می کنند . پس از مدتی که روغن در ظرف بماند ، چون آب سنگین تر از روغن است ، در ته ظرف جمع می شود و می توان با باز کردن دریچه ، آب را تخلیه نمود . این روش نیاز به وقت زیادی دارد و دقت آن نیز کم است ؛ زیرا اگر دریچه زود بسته شود آب همچنان در روغن باقی خواهد ماند و اگر دریچه کمی دیر بسته شود ، مقداری از روغن به هدر می رود .
روش دیگر برای این کار ، حرارت دادن روغن است ؛ زیرا درجه حرارت تبخیر آب پایین تر از روغن است و در صورت حرارت دادن روغن ، آب به صورت بخار از روغن خارج می شود . حرارت دادن معمولاً در یک ظرف بسته و در خلاء انجام می گیرد تا سرعت عمل آن بیشتر شود . از پمپ های خلاء نیز برای گرفتن رطوبت روغن استفاده می شود .
▪ روش گریز از مرکز برای جداسازی ناخالصی های جامد :
در این روش ، روغن را در ظرف دوّار بزرگی می ریزند و پس از حرارت دادن تا حدّ دمای ۱۵ الی ۴۵ درجۀ سانتیگراد ، آن را به گردش در می آورند . جرم ناخالصی های جامد داخل روغنمعمولاً از جرم روغن بیشتر است ؛ از این رو ، در عمل گردش روغن ، ناخالصی های جامد در اطراف جدارۀ خارجی ظرف قرار گرفته و ته نشین می شوند و روغن خالص در وسط ظرف می ماند . این روش از نظر سرعت عمل و نحوۀ تصفیه مناسب است .
▪ استفاده از فیلترهای کاغذی :
با عبور روغن از فیلترهای کاغذی ، ذرّات جامد غوطه ور در روغن نمی توانند از این فیلترها عبور کنند . همچنین مقداری از آب موجود در روغن نیز ، توسط این فیلترها جذب می شود . هرچه منافذ این فیلترها ریزتر باشد ، کیفیت تصفیه بهتر است . برای سرعت عمل در این روش ، معمولاً روغن را با فشار وارد فیلترها می کنند .
▪ گاز زدایی برای جدا کردن گازهای محلول در روغن :
با استفاده از تکنیک خلاء ، عمل گاز زدایی روغن و جدا کردن گازهای حل شده در روغن انجام می گیرد . با پودر کردن روغن و پاشیدن آن به داخل محفظۀ خلاء ، علاوه بر گرفتن تمام آب غیر محلول در روغن ، مقدار آب محلول در آن نیز به حدّ ppm ۱۰ کاهش می یابد . همچنین با این عمل ، گازهای حل شده در روغن نیز به ۲۵ ۰ درصد حجم ، تقلیل می یابد .
● روش های تصفیه شیمیایی
زمانی که با افزایش میزان اکسیداسیون در روغن ، شرایط تشکیل لجن در آن فراهم گردد ، عمل تصفیۀ فیزیکی به تنهایی قادر به جبران و احیای فساد روغن نبوده و از این رو ، تصفیۀ شیمیایی روغن انجام می گیرد . در تصفیۀ شیمیایی ، از فیلترهای فعّال (اکتیو) استفاده شده و با استفاده از عملیات مختلف ، نظیر تصفیه با حلّال ها و تصفیه با اسید سولفوریک ، پالایش انجام می گیرد . تصفیۀ شیمیایی معمولاً با هزینۀ زیادی انجام می شود ؛ از این رو ، فقط برای مصرف کننده های بزرگ ، کارخانه های ترانسفورماتور سازی و مراکز بزرگ تعمیرترانسفورماتورها مقرون به صرفه می باشد.
عبور روغن از خاک رنگبر (Fullers Earth) ، یکی از مرسوم ترین روش ها در تصفیۀ شیمیایی است . در این روش ، خاک رنگبر در یک منبع قرار می گیرد و روغن گرم توسط پمپ ، با فشار زیاد از این خاک عبور داده می شود . با انجام این عمل ، عدد اسیدی روغن کاهش یافته و به حد مجاز خود می رسد . به علاوه دیگر خواص روغن ، از قبیل ضریب تلفات عایقی و مقاومت مخصوص آن نیز بهبود می یابد . مقدار خاک رنگبر مورد نیاز ، به میزان کهنگی روغن بستگی دارد و معمولاً بین یک تا هفت درصد وزن روغن می باشد . اضافه کردن مواد ضد اکسیداسیون در هنگام تصفیه فیزیکی در موقع گردش روغن نیز ، یکی دیگر از روش های تصفیۀ شیمیایی است .

نصب و راه اندازی سیستم های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

نصب و راه اندازی سیستم های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی
تصفیه ثانویه

فرآیندهای مربوط به تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (تصفیه ثانویه) غالبا در تصفیه خانه های فاضلاب شهری و برای کمک به انجام تصفیه ای با کیفیت و محافظت از منابع آبی صورت می گیرد. فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی دربرگیرنده ی سیستم های بیولوژیکی پیچیده ای می باشند که نیازمند توازن دقیقی میان غذا (مواد مغذی) و محیط (فضا) می باشند.

به دلیل آن که در خلال راه اندازی، برای تصفیه کارآمد نیاز به انبوه مناسبی از جمعیت میکروارگانیسم ها می باشد؛ لذا راه اندازی فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی نسبت به عملکرد آن ها در حالت عادی به دلیل نیاز به کنترل بیشتر فرآیندها، بسیار حساس‌تر و حیاتی تر می باشد. راه اندازی مناسب فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی موجب تضمین حداکثر بازدهی تصفیه در روزهای آغازین شروع به کار تصفیه خانه می گردد.

این بخش به بررسی ملاحظات و روش های راه اندازی فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی اختصاص یافته است. نکات و راهنمایی های ذکر شده در این بخش کلی بوده و برای هر نوع یا هراندازه از فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی قابل استفاده و تعمیم می باشد. مطالب مطرح شده در این بخش با فرض رعایت مسائل و نکات ذکر شده در مباحث “آماده سازی برای راه اندازی تصفیه خانه های فاضلاب ” و ” راه اندازی فرآیندهای پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی ” عنوان خواهد شد.

لجن فعال در تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

تصفیه ثانویه

لجن فعال یک فرآیند بیولوژیکی تصفیه فاضلاب می باشد. لجن فعال عمدتا از باکتری ها، پروتوزوآ ها(protozoa) و روتیفرهایی (rotifers) تشکیل شده است که در لجن و در حضور اکسیژن محلول زندگی می کنند. فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی به روش لجن فعال مواد آلی را از فرم های تقسیم شده بسیار ریز، کلوئیدی و محلول به محصولات اکسید شده و لخته های ته نشین شونده تبدیل می کند. با خروج این لخته ها از فاضلاب (به عنوان لجن فعال) بوسیله ته نشینی، پساب باقی مانده کیفیت بسیار بالایی خواهد داشت.

فعالیت بیولوژیکی در مخازن هوادهی صورت می گیرد که در آن ها ارگانسیم ها با وارد شدن اکسیژن به مخلوطی از لجن فعال و فاضلاب در یک محیط هوازی نگهداری می شوند. ته نشینی لخته ها نیز در مخازن ته نشینی ثانویه صورت می گیرد.

فاضلاب خام شامل مقادیر کافی ای از ارگانیسم ها برای انجام فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی بر روی مواد آلی موجود در فاضلاب نمی باشد؛ از این رو برای دست یابی به اهداف تعیین شده برای تصفیه فاضلاب (با فرآیند بیولوژیکی)، تامین مقدار کافی توده های میکروبی (لجن فعال) و توزیع و نگهداری آن در سراسر فاضلاب ضروری می باشد. با تغذیه میکروارگانیسم ها از مواد آلی و افزایش تعداد آن ها، از حوض هوادهی خارج می شوند و در زلال ساز ته نشین می شوند؛ همواره مقدار کافی از این میکروارگانیسم ها که برای تصفیه کارآمد مورد نیاز می باشد به حوضچه هوادهی بازگردانده خواهد شد.

اولین هدف در زمان راه اندازی، فراهم نمودن مقدار کافی از فلوک های میکروبی (لجن فعال) در کوتاه ترین زمان ممکن می باشد. این امر موجب کاهش میزان اکسیژن بیوشیمیایی مورد نیاز (BOD5) و کاهش بار در آب های پذیرنده به واسطه ته نشینی و حذف لخته های لجن فعال در مخزن ته نشینی می گردد.

بخشی از این لخته های ته نشین شده (لجن فعال) تا زمان رسیدن غلظت میکروارگانیسم ها به مقدار دلخواه، که از آن به عنوان جامدات معلق مایع مخلوط (MLSS) نیز یاد می کنند، به مخازن هوادهی بازگردانده می شود. با رسیدن به غلظت دلخواه، مازاد لخته‌های ته نشین شده (لجن فعال) به منظور تامین غلظت مناسب MLSS در فرآیند از سیستم حذف می شود.

فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی لجن فعال را می توان از جنبه های متنوعی مورد اصلاح و تغییر قرار داد که با توجه به ویژگی های فاضلاب مورد نظر می توان این تغییرات و اصلاحات را اعمال نمود و با رویکرد متناسب با این ویژگی اقدام به تصفیه فاضلاب کرد. جدول شماره یک برخی از این اصلاحات را نشان می دهد. (به تفاوت در غلظت های MLSS توجه کنید)

تصفیه ثانویه

استفاده از آنالیزهای آزمایشگاهی و جداول زمانی برای کنترل فرآیند در طول راه اندازی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. فرد یا افراد مسئول برای راه اندازی باید اطلاعات مربوط به طراحی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی مانند مقدار جریان ورودی، مقدار BOD5، سن لجن، مدت زمان سکون، دما و غلظت جامدات معلق مایع مخلوط (MLSS) را در اختیار داشته باشد. مشاوره در مورد نحوه ی استفاده از این پارامترهای کنترلی و اعمال تغییرات احتمالی مورد نیاز باید با مهندس طراح سیستم انجام شود. با اعمال اصلاحات احتمالی مورد نیاز می توان غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی را محاسبه کرد. با استفاده از اعداد در نظر گرفته شده در طراحی برای جریان و غلظت MLSS و اندازه مقدار واقعی جریان و محاسبه میزان بار BOD5 ورودی به حوض، مقدار غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی یک حوض هوادهی قابل محاسبه خواهد بود.

تصفیه ثانویه

معادله بالا برای یک حوض هوادهی می باشد. اگر بیش از یک حوض هوادهی در تصفیه خانه وجود داشته باشد، مقدار MLSS طراحی باید بر اساس آن تغییر یابد تا حداقل غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی هر حوض تامین شود. وجود این تناسب در جهت تامین غذای کافی برای میکروارگانیسم ها (F/M) و مناسب ماندن سن لجن، ضروری می باشد. با راه اندازی یک یا دو حوض می توان سایر حوض ها را با استفاده از لجن فعال موجود در این حوض ها (به عنوان لجن فعال تغذیه)، با سرعت و راندمان بیشتری راه اندازی نمود. (مثال ۱ و ۲)

کمترین غلظت MLSS مورد نیاز برای راه اندازی، غلظتی می باشد که برای جلوگیری از هدر رفتن لجن فعال در طول فرآیند راه اندازی مورد نیاز می باشد (اگر جریان ورودی به تصفیه خانه در طول فرآیند راه اندازی بیشتر از مقدار پیش بینی شده افزایش یابد، غلظت MLSS راه اندازی نیز بایستی متناسب با آن افزایش یابد)، اما نیازی به تغییر غلظت MLSS به دلیل وجود نوسانات دمایی یا تغییرات جزئی در جریان نیست و با تامین  %۱۰± از کمترین غلظت MLSS مورد نیاز می توان به راندمانی مناسب برای راه اندازی دست یافت.

مقدار بهینه برای غلظت MLSS را می‌توان با تنظیم مناسب میزان لجن برگشتی و دفعی (که موجب تغییر غلظت MLSS در حوض هوادهی می شود) و هم چنین با مقایسه میزان حذف BOD5 در فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی، تعیین نمود. مقدار بهینه ی غلظت MLSS زمانی حاصل می شود که BOD5 در پساب خروجی از زلال ساز نهایی کمترین مقدار ممکن را دارا باشد.

کلرید آهن یا پلیمرها می توانند با متمرکز نمودن (تغلیظ) جامدات مورد استفاده برای گردش مجدد، به تامین غلظت MLSS  مورد نیاز و هم چنین کاهش بار BOD5 در آب های پذیرنده کمک شایانی نمایند. میزان مواد شیمیایی یا پلیمر مورد نیاز برای افزودن به مخازن ته نشینی را می‌توان در آزمایشگاه ها و به کمک آزمایش “جار” (jar test) تعیین نمود.

در زمان اضافه نمودن این مواد شیمیایی باید بسیار دقیق و محتاط عمل نماییم، چراکه ممکن است این کار موجب افزایش مقدار کاتیون های سمی گردد. در برخی موارد افزایش مواد شیمیایی به عنوان منعقد کننده موجب تغییر غلظت MLSS می شود و دلیل آن لخته شدن بخشی از مواد جامد به صورت لخته های شیمیایی (به جای لخته های بیوژیکی) می باشد. انجام آزمایش برای اندازه گیری غلظت مواد جامد معلق فرار (MLVSS) از دو جهت مهم و ضروری می باشد : اندازه گیری مواد جامد معلق بیولوژیکی، پیشگیری یا برطرف نمودن مسئله ی لخته های شیمیایی.

بازرسی و تست های اولیه

تصفیه ثانویه

پیش از به کار بستن اطلاعات ارائه شده در پاراگراف های قبلی، شخصی باتجربه و مسئولیت‌پذیر باید به دلایل زیر اقدام به بازرسی و انجام تست های اولیه بر روی تجهیزات فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) نماید :

  1. اطمینان از تمیز بودن مخازن و سیستم های لوله کشی
  2. باز و بسته نمودن تمامی شیرها و دریچه ها (متناسب با وظیفه شان) و بررسی عملکرد روان و بدون مشکل آن ها و قرارگیریشان در حالت بسته
  3. بررسی سطوح سرریزهای پساب های خروجی
  4. اطمینان از باز بودن سر تمام نازل های سیستم کنترل کف
  5. بررسی سیستم هوا:
  • بررسی فیلترهای هوا و قطره گیر ها
  • بررسی عدم وجود نشتی در خطوط هوا
  • بررسی شیرها برای عملکرد مناسب و روان
  • بررسی مناسب بودن فواصل، روانکاری و حفاظ های ایمنی در بلوئرها
  • بررسی تنظیم بودن سیستم های کوپلینگ موتورها
  • بررسی نصب محکم و دقیق موتورها و بلوئرها
  • بررسی سنسورها و نمایشگرهای هوا برای عملکرد درست و تنظیم بودن
  1. بالا و پایین نمودن درپوش های هوا و بررسی عملکرد مناسب آن ها
  2. بررسی دیفیوزرها و اطمینان از عبور راحت هوا از آن ها

در صورت استفاده از هواده های مکانیکی باید با چرخاندن آن ها به صورت دستی از تنظیم بودن و عملکرد روان آن ها اطمینان حاصل نمود.

پس از بررسی نصب، عملکرد و تنظیم بودن سیستم طبق دفترچه های راهنمای موجود و ارائه شده از طرف سازنده و تامین کننده تجهیزات، تجهیزات آماده برای تست اولیه می باشند. در صورت امکان باید از آب خانگی برای تست تر تجهیزات استفاده نمود و

  1. سیستم های لوله کشی برای عدم وجود نشتی آب یا هوا مورد بررسی قرار گیرند.
  2. نحوه ی استقرار شیرها و دریچه ها نیز باید دوباره بررسی شود.
  3. سیستم کنترل کف برای بررسی نحوه ی صحیح پاشش نازل ها و ناحیه تحت پوشش باید بررسی شود.
  4. سیستم هوادهی و تجهیزات ایمنی آن برای عملکرد مناسب باید بررسی شوند (فشار هوا و آمپر مصرفی باید ثبت و بایگانی گردد).
  5. میزان لرزش، سروصدا و گرم شدن موتورها نیز باید بررسی شود و آمپر مصرفی آن ها نیز ثبت شود.

پس از بررسی عملکرد مناسب سیستم هوادهی، سیستم را برای ۳ الی ۴ ساعت در مدار قرار داده و برای جلوگیری از بروز مشکل به صورت منظم بازرسی نمایید.

بازرسی و تست اولیه مخازن ته نشینی نهایی به صورت کامل در بخش مربوط به راه اندازی سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

روند راه اندازی

تصفیه ثانویه

پیش از راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی، باید نمونه ای از فاضلاب خام مورد نظر را تهیه کرده و آزمایشات مربوط به مواد جامد قابل ته نشینی را روی آن انجام دهیم. برای انجام این آزمایش فاضلاب فیلتر شده را به دقت از مجموعه خارج نموده و مقادیر BOD5 واکسیژن شیمیایی مورد نیاز (COD ) را اندازه گیری نمایید. استفاده از فیلتراسیون به منظور ایجاد تقریبی ویژگی های پساب خروجی از زلال ساز اولیه صورت می گیرد. برای به دست آوردن رابطه ی میان BOD5 با COD آزمایش های BOD5 و COD باید بر روی چندین نمونه صورت گیرد.

این رابطه این امکان را برای ما فراهم می کند تا برای کنترل فرآیند در طول راه اندازی به جای تست BOD5 که مدت زمان بیشتری را نیاز دارد، از تست COD استفاده نماییم. این آزمایش باعث اندازه گیری سریع راندمان از طریق فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) شده و ابزاری سریع برای برآورد نسبت مواد آلی (BOD5) به جمعیت میکروبی (MLSS) که غالبا با عنوان نسبت غذا به میکروارگانسیم ها (F/M) نیز نامیده می شود، می باشد. یک تصفیه خانه ی عادی و معمول در اغلب مواقع نسبت F/M ای در بازه ی ۰/۲ تا ۰/۵ را دارا می باشد، به جز در مواردی که از هوادهی گسترده استفاده می شود و در این موارد این نسبت ۰/۱ یا کمتر می باشد.

رابطه ی بین BOD5 و COD بایستی به صورت اختیاری استفاده شود چرا که ممکن است به دلایل متفاوتی مانند افزایش مواد آلی غیرقابل تجزیه و یا انتقال مواد جامد این نسبت تغییر کند، که این امر موجب نادرستی و غیرقابل اتکا شدن این رابطه می گردد. برای کاهش خطا در محاسبه نسبت COD/BOD5، می توان از محاسبه این نسبت بوسیله انجام آزمایش بر روی بخش مایع یک آزمایش جامدات معلق برای اندازه گیری BOD5 و COD، استفاده نمود (که با عنوان BOD5 و COD محلول شناخته می شود).

رابطه ی COD/BOD5 محلول در مقایسه با نسبت COD/BOD5 دیگر قابل اعتمادتر (ثابت تر)  خواهد بود، اما به زمان بیشتری نیاز دارد. به خاطر داشته باشید که نسبت COD/BOD5 محلول ممکن است در تمام نقاط تصفیه خانه یا پکیج تصفیه فاضلاب یکسان نباشد؛ لذا بسته به شرایط راه اندازی، ممکن است برای کنترل دقیق راه اندازی نیاز به اندازه گیری نسبت COD/BOD5 در نقاط مختلفی از تصفیه خانه باشد (برای اطمینان از درستی رابطه ی COD/BOD5، انجام هر دو آزمایش COD و BOD5 در طول راه اندازی نیز باید ادامه داشته باشد).

هنگامی که راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی خاتمه یافت و فرآیند بهره برداری به روال عادی خود وارد شد، آزمایش COD باید به عنوان ابزاری مناسب برای کنترل فرآیند مورد استفاده قرار گیرد (با اینکه آزمایش BOD5 پارامتری استاندارد برای کنترل فرآیند بوده و نتایج مربوط به آن نیز از طرف بیشتر سازمان های نظارتی درخواست می شود).

در روزهای دوم و سوم بعد از ورود پساب زلال ساز اولیه به حوض هوادهی، مقادیر BOD5، COD، MLSS و شاخص حجم لجن (SVI) باید از نمونه های گرفته شده از حوض هوادهی و زلال ساز نهایی، اندازه گیری شود (ممکن است مقادیر عددی رابطه بین COD و BOD5 جریان ورودی و جریان خروجی یکسان نباشند، بنابراین آزمایش BOD5 باید به صورت روزانه انجام شود).

SVI نشان دهنده ی ویژگی های ته نشینی لخته ها در زلال ساز نهایی می باشد و احتمال وقوع پدیده بالکینگ شدن لجن را نیز نشان خواهد داد. در حالت کلی اگر SVI در بازه ی ۱۵۰ – ۵۰ باشد، یعنی ته نشینی لجن به خوبی صورت گرفته است. نظارت بصری بر روی آزمایشات مربوط به جامدات قابل ته نشینی برای به دست آوردن اطلاعات در خصوص ویژگی های ته نشینی لجن فعال در زلال ساز نهایی، بسیار مفید خواهد بود.

مثال های زیر در رابطه با روش های ذکر شده در بالا می باشد :

مثال ۱ : تعیین MLSS : یک حوض

تصفیه متداول

یک حوض هوادهی

شرایط طراحی

جریان = ۱ MGD

بار BOD5  به مقدار۳۷lb. BOD/DAY/1000 ft 3   در یک مخزن

دما = ۷۰F

MLSS = mg/l 1500

غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر

شرایط واقعی

جریان = MGD 0/75

بار BOD5 به مقدار ۲۸lb. BOD/DAY/1000 ft در یک مخزن

دما = ۶۵F

*غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر

* توسط آنالیز فاضلاب خام، آنالیز خروجی زلال ساز یا توسط رابطه BOD5/COD به دست آمده است.

کمترین غلظت MLSS مورد نیاز :

تصفیه ثانویه

مثال ۲ : تعیین MLSS : چندین حوض

تصفیه متداول

۱۰ حوض هوادهی با ظرفیت ۱۵۰۰    حوض/ft3

(۳ حوض راه اندازی می شود)

شرایط طراحی

جریان =MGD  ۱۶

بار BOD5 به مقدار ۳۷lb. BOD/DAY/1000 ft 3 در یک مخزن

دما = ۷۰F

MLSS = mg/l 1500

حجم کلی حوض ها =   ft3 540000  = ۱۰  × ft3 54000

غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر

شرایط واقعی

جریان = MGD 4

بار BOD5 به مقدار ۳۱lb. BOD/DAY/1000 ft 3 در یک مخزن

دما = ۶۵F

*غلظت BOD به مقدار ۱۵۰ میلی گرم در لیتر

کمترین غلظت MLSS مورد نیاز :

تصفیه ثانویه

تعداد حوض های مورد نیاز برای راه اندازی تحت شرایط موجود، توسط جریان تعیین می شود. جریان طراحی شده در مثال شماره دو برای ۱۰ حوض MGD 16 می باشد (یا ۱/۶ برای هر حوض به شرط مساوی بودن حجم آن ها). بنابراین MGD 4 نیاز به۲/۵ حوض دارد (MGD 4 تقسیم بر ۱/۶). از آنجا که این عدد رند نیست پس عدد بزرگتر بعدی (یعنی ۳ حوض) را مد نظر قرار می دهیم. در نتیجه راه اندازی ۳ حوض در ابتدا، نسبت غذا به میکروارگانیسم (F/M) بهتری را در مقایسه با راه اندازی هر ۱۰ حوض یا تنها یک حوض بوجود خواهد آورد و راه اندازی با راندمان بهتری صورت خواهد گرفت.

راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی به روش لجن فعال می تواند با استفاده از فاضلاب خام یا لجن تغذیه برای فراهم نمودن حجم مناسبی از میکروارگانیسم ها که جامدات معلق مایع مخلوط (MLSS) نیز شناخته می‌شوند، صورت گیرد.

  1. استفاده از بذر لجن فعال یکی از مطمئن ترین روش های راه اندازی می باشد. در صورت امکان باید به میزان کافی بذر لجن را درون حوض هوادهی قرار داد تا مقدار MLSS حداقل به ۵۰۰ میلی گرم در لیتر رسیده و بتوان جریان موجود در تصفیه خانه را تحت کنترل داشت. در زمان راه اندازی برای تامین حداقل میزان اکسیژن محلول (۲ میلی گرم در لیتر) و کمک به مخلوط نمودن، باید از حداکثر توان هوادهی استفاده نمود. با وجود بذر لجن هوادهی شده، در صورت امکان جریان ورودی به حوض هوادهی باید تقریبا چیزی در حدود ۱۰ درصد جریان تصفیه خانه باشد و در صورت نبود مشکل در سیستم و فرآیند، روزانه به مقدار ۱۰ درصد افزایش یابد. این امر موجب افزایش کیفیت خروجی فرآیند تصفیه همزمان با افزایش غلظت MLSS می شود.
  2. در صورت استفاده از فاضلاب خام، راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) را با پر کردن حوض هوادهی از فاضلاب خامی که وارد زلال ساز اولیه نشده است، آغاز نمایید. این کار موجب فراهم نمودن بیشترین مقدار بذر ارگانیسم های بدون نیاز به بذر لجن می شود. قبل از ورود فاضلاب خام به حوض برای جلوگیری از گرفتگی دیفیوزرها و فراهم نمودن شرایط مناسب اختلاط، تجهیزات هوادهی باید کار خود را آغاز کنند و کارکرد آن ها باید به گونه ای باشد که حداقل مقدار اکسیژن محلول برای سیستم (۲ میلی گرم در لیتر) را فراهم کنند. پس از این کار در صورت امکان حوض های هوادهی باید به مدت تقریبی ۸ ساعت بای پس شوند که در همین مدت فاضلاب خام نیز هوادهی می شود. بعد از گذشت زمانی در حدود ۷ ساعت هواده ها خاموش می شوند و مایع مخلوط درون حوض برای مدت ۳۰ تا ۶۰ دقیقه ته نشین خواهد شد، بعد از گذشت این زمان فاضلاب خام جدید وارد حوض خواهد شد. مخلوط مایع جدید دوباره هوادهی خواهد شد و به شکل قبل ته نشینی صورت خواهد گرفت. این عمل تا زمانی که MLSS به حداقل مقدار خود، یعنی  ۵۰۰ میلی گرم در لیتر برسد ادامه خواهد داشت. پس از حصول این شرایط بایستی حوض ها را در معرض جریان پیوسته فاضلاب قرار دهیم و MLSS موجود اجازه خواهد داشت تا به حداقل غلظت MLSS محاسبه شده برسد. با بالا رفتن MLSS، در صورتی که مقدار DO بیش از  ۲ میلی گرم در لیتر باشد، میزان هوادهی باید کاهش یابد. آزمایش DO معمولا در زمان راه اندازی به صورت مرتب و هر ۲ ساعت یکبار، برای اطمینان از وجود اکسیژن برای میکروارگانیسم‌ها صورت می گیرد.

با صرف نظر از اینکه کدام یک از روش های فوق مورد استفاده قرار می گیرد، هیچ فاضلاب برگشتی ای در طول زمان راه اندازی نباید هدر برود (دور ریخته شود)؛ پمپ های برگشت لجن باید به گونه ای عمل کنند که از تشکیل هر گونه پتوی لجن در مخازن ته نشینی جلوگیری شود. این روند موجب اطمینان از وجود حداکثر تعداد میکروارگانیسم های موجود در زمان برگشت لجن فعال به حوض هوادهی می شود.

زمانی که برای جریان کامل فاضلاب به مقدار غلظت مناسب MLSS دست یافتیم، بایستی اقدام به تنظیم نرخ پمپاژ لجن فعال برگشتی نماییم. میزان پمپاژ لجن برگشتی را می توان با آنالیز مواد جامد قابل ته نشینی محاسبه نمود :

درصد MLSS در آزمایش ۶۰ دقیقه ای جامدات قابل ته نشینی که به صورت اعشاری بیان می‌شود × (مجموع جریان ورودی و جریان لجن برگشتی) = میزان پمپاژ لجن فعال برگشتی

مثال ۳ : محاسبه میزان پمپاژ لجن برگشتی

جریان ورودی به حوض هوادهی : MGD 4

جریان برگشت لجن : MGD 2

حجم MLSS در یک آزمایش ته نشینی ۶۰ دقیقه ای : ml 400 در ۲ لیتر : ۲۰% : ۰/۲

بنابراین

MGD 1/2 = MGD (2+4) × ۰/۲= میزان فاضلاب برگشتی

گالن بر دقیقه ۸۳۵ = GPM/MGD 695 × MGD 1/2 = میزان فاضلاب برگشتی

بنابراین مقدار پمپاژ لجن فعال برگشتی باید از MGD 2 به MGD 1/2 یا ۸۳۵ گالن در روز کاهش یابد. تنظیم این مقدار برای تامین MLSS مناسب در حوض هوادهی ضروری می باشد.

پس از تعیین مقدار پمپاژ لجن فعال برگشتی، لجن بایستی شروع به تشکیل لایه ای (پتویی) در مخزن ته نشینی نماید. پس از آنکه قطر لایه (پتو) لجن به اندازه تقریبی ۳۰ سانتی متر رسید، می توان میزان پمپاژ لجن فعال مازاد را محاسبه نمود. میزان پمپاژ لجن فعال مازاد نیز باعث تغییر میزان پمپاژ لجن برگشتی می شود.

مثال ۴ : محاسبه میزان پمپاژ لجن فعال مازاد

این کار به یکی از دو روش زیر انجام می شود:

  1. تصفیه بوسیله لجن فعال در حالی که تمام حوض ها در مدار می باشند.

فرض کنید مقادیر زیر بوسیله آنالیزهای آزمایشگاهی به دست آمده است:

MLSS: mg/l 2800 (استفاده در مرحله ۱)

جامدات معلق، لجن برگشتی: mg/l 5600 (استفاده در مرحله ۶)

جامدات معلق، فاضلاب ورودی: mg/l 60 (استفاده در مرحله ۲)

میانگین جریان روزانه: MGD 4 (استفاده در مرحله ۲)

حجم حوض هوادهی: MG 0/55 (استفاده در مرحله ۱)

سن طراحی شده برای لجن: میانگین زمان اقامت سلولی: ۵ روز (استفاده در مرحله ۴)

میزان پمپاژ لجن برگشتی: GPM 835

محاسبه:

مرحله ۱: مقدار جامدات موجود در حوض هوادهی بر حسب lbs :

=  lbs/MG/mg/l 8/34 × MG حجم حوض هوادهی × mg/l MLSS

حجم جامدات موجود در حوض هوادهی lbs 12700 = 8/34 × ۰/۵۵ × ۲۸۰۰

مرحله ۲: جامدات اضافه شده توسط جریان خروجی از زلال ساز اولیه بر حسب lbs/day :

: lbs/MG/mg/l 8/34 × (MGD) میانگین جریان در روز × (mg/l) جامدات معلق جریان ورودی

=  lbs/MG/mg/l 8.34 × MGD 4 × mg/l 60

جامدات اضافه شده توسط پساب زلال ساز اولیه lbs/day  ۲۰۰۰

مرحله ۳ : عمر لجن (روز) :

تصفیه ثانویه

مرحله ۴: اگر سن محاسبه شده برای لجن کمتر از مقدار در نظرگرفته شده (۵ روز) در طراحی باشد، نیاز به هیچ گونه دفعی (تخلیه ای) نمی باشد. در شرایط معمولی، سن لجن نشان دهنده‌ی زمان کم یا زیاد کردن نرخ دفع (تخلیه) می باشد.

سن طراحی شده برای لجن: ۵ روز؛ بنابراین نیاز به اصلاح مرحله ۳ می باشد:

= MLSS مورد نیاز بر حسب lbs

= جامدات اضافه شده توسط جریان خروجی از زلال ساز × سن لجن

lbs 10000 = lbs/day 2000 × day 5

مرحله ۵ : در نتیجه مقدار MLSS مورد نیاز برای دفع (تخلیه) برابر است با :

lbs 2700 = lbs 1000 – lbs 12700

مرحله ۶ : میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد :

تصفیه ثانویه

بنابراین این میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی)، میزان (نرخ) پمپاژ لجن برگشتی را از GPM 835 به GPM 794/5 خواهد رساند. (GPM 40/5 – ۸۳۵)

دلیل انتخاب بازه ی ۲۴ ساعته برای میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی)، حذف نمودن تغییرات ناگهانی برای فرآیندهای بیولوژیکی حساس می باشد.

  1. روش دیگری که برای محاسبه میزان (نرخ) دفع (تخلیه) مورد استفاده قرار می گیرد، استفاده از غلظت دلخواه MLSS می باشد که از قبل و در زمان اقدامات مربوط به راه اندازی به دست آمده است.

فرض کنید مقادیر زیر توسط آزمایشات انجام گرفته در آزمایشگاه به دست آمده است:

MLSS: mg/l 2800

جامدات معلق، فاضلاب برگشتی : mg/l 5600

جامدات معلق، پساب اولیه: mg/l 60

میانگین جریان روزانه : MGD 4

حجم حوض هوادهی : MG 0.55

میزان MLSS دلخواه : mg/l 2720

مرحله ۱: میزان جامداتی که باید دفع (تخلیه) شوند بر حسب lbs/day :

= ۸/۳۴ × میانگین جریان روزانه × (MLSS دلخواه – MLSS آزمایشگاهی)

lbs/day 2670 = 8/34 × MGD 4 × ( mg/l 2720 – ۲۸۰۰)

مرحله ۲: نرخ (میزان) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی):

تصفیه ثانویه

بنابراین نرخ (میزان) پمپاژ لجن برگشتی GPM 795.4 خواهد بود (GPM 39/6 – 835).

در صورت تغییر خصوصیات فاضلاب و به دنبال آن تغییر غلظت MLSS دلخواه، ممکن است نیاز به تنظیم مجدد نرخ (میزان) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی) و نرخ (میزان) پمپاژ لجن برگشتی باشد. لذا برای ایجاد بهترین شرایط تصفیه فاضلاب و تامین بهینه ترین مقدار ممکن برای MLSS در حوض هوادهی، میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال مازاد (دفعی) بسته به شرایط ایجاد شده باید افزایش یا کاهش یابد.

زمانی که تصفیه خانه به حالت پایدار رسید، لجن فعالی با کیفیت مناسب به سرعت ته نشین خواهد شد و مایعی تمیز، بی بو و پایدار را بر روی سطح باقی خواهد گذاشت. هم چنین لخته‌هایی دانه شکل نیز ظاهر خواهند شد که دارای لبه هایی کاملا مشخص، رنگی متمایل به قهوه ای طلایی و دارای بویی نامطبوع خواهد بود. با این حال ممکن است شرایطی در طول راه اندازی بوجود بیاید که نشان دهنده ی عملکرد ضعیف سیستم و فرآیندها باشد و اپراتور نیز نباید توقع نتیجه گیری سریع از روندهای کنترلی بیان شده داشته باشد. ارزشمندترین عنصر موجود در تصفیه خانه هنگام بروز مشکلات این چنینی در فرآیندهای تصفیه (فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی)، وجود اپراتوری متخصص و باتجربه می باشد.

وجود پساب ناپایدار در طول فرآیند راه اندازی غالبا به دلیل تصفیه بیولوژیکی ناکافی روی می‌دهد. معمولا برای کاهش خطرات بهداشتی بر روی آب های پذیرنده از کلرزنی استفاده می‌شود. برای اطمینان از صدمه ندیدن حیات وحش و جانداران آبی موجود در آب های پذیرنده به دلیل کلرزنی بیش از حد پساب خروجی تصفیه خانه، باید هماهنگی های لازم را با سازمان محیط زیست و سایر ارگان های مربوطه انجام داد.

استفاده از آلوم، کلرید آهن (کلروفریک) و پلیمرها برای کمک به روند ته نشینی در مخازن ته نشینی نهایی موجب کاهش بار BOD5 روی آب های پذیرنده می شود. قبل از تخلیه محتویات حوض های هوادهی به مخازن ته نشینی نهایی، باید آن ها را به طور کامل با لخته سازها (coagulants) مخلوط نمود.

در طول راه اندازی، زمانی که مقدار MLSS پایین است، ممکن است کف زیادی در حوض های هوادهی تشکیل شود. تشکیل کف به خاطر وجود شوینده های مصنوعی و سایر سورفاکتانت ها در شرایطی که هوادهی زیاد و MLSS پایین است، اتفاق می افتد. این کف حاوی ذرات جامد لجن، چربی و باکتری است که در اسرع وقت باید تحت کنترل قرار گیرد. یکی از روش های موثر برای کنترل این پدیده به کارگیری نازل های آب و استفاده از فاضلاب آشغال گیری شده یا آب شرب در آن ها می باشد.

روش دیگر برای کنترل کف در فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی، استفاده از عوامل کف زدا (ضد عفونی کننده) به صورت مستقل یا همراه با نازل های آب است. هم چنین اپراتور می تواند برای تسریع روند کنترل کف و تامین MLSS مورد نیاز برای این امر، میزان هوادهی را کاهش دهد. با ادامه‌ی روند صعودی تشکیل MLSS در حوض های هوادهی، میزان کف کاهش خواهد یافت و فرآیند به سمت پایدار شدن حرکت خواهد کرد.

اتفاق دیگری که در طول فرآیند راه اندازی سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی ممکن است رخ دهد، وقوع پدیده بالکینگ لجن به دلیل بارگذاری بیش از حد حوض می باشد. از نشانه های وقوع این پدیده می توان به ته نشینی لجن و تراکم بسیار پایین لجن اشاره نمود. با وقوع این پدیده، لایه (پتوی) لجن در زلال ساز نهایی عمیق تر (ضخیم تر) شده و با بالا آمدن بیش از حد سریز خواهد شد. در این حالت میزان ته نشینی لجن به شدت کاهش می یابد و مقدار SVI به شدت افزایش یافته و لجن سبک و کرکی شکل خواهد شد.

پدیده بالکینگ لجن، همراه با رشد ارگانیسم های رشته ای می باشد که با چسبیدن به یکدیگر از لخته ای به لخته ی دیگر موجب جلوگیری از تراکم ذرات لجن و ته‌نشینی ضعیف می گردد. علت دیگر وقوع پدیده بالکینگ لجن وجود آب محبوس است که در این حالت به دلیل زیاد شدن مقدار آب و کاهش چگالی، باکتری هایی که لخته ها را تشکیل می‌دهند متراکم می شوند.

معمولا به دنبال پدیده بالینگ لجن مواردی از قبیل pH پایین، DO پایین، کاهش غلظت نیتروژن، افزایش F/M و سپتیک شدن فاضلاب رخ می دهد. اولین هدف برای کنترل این پدیده افزایش سن لجن یا کاهش نرخ (میزان) F/M می باشد.

پایین بودن DO – یکی از ابتدایی ترین مواردی که باید مورد بررسی قرار گیرد مقدار DO می‌باشد. این مقدار بایستی حداقل  ۲ میلی گرم در لیتر باشد و در صورت کمتر بودن آن از این مقدار باید اقدام به بررسی تجهیزات هوادهی و اطمینان از عملکرد صحیح آن ها و افرایش میزان هوادهی نمود. در صورتی که هواده ها و بلوئرها در حداکثر ظرفیت خود قرار دارند، نیاز به اضافه نمودن هواده ها، دیفیوزرها و بلوئرهای جدید به سیستم می باشد که طراحی صحیح و اصولی ای برای انجام دادن این کار لازم است.

پایین بودن pH – معمولا در زمان انجام اقدامات اصلاحی در سیستم، برای کنترل پدیده بالکینگ لجن و افزایش pH از طریق تقویت ویژگی های ته نشینی لجن از آهک استفاده می شود. (غالبا همراه با عوامل کمک کننده به لخته سازی)

بالا بودن F/M (پایین بودن سن لجن) – معمولا برای کاهش مقدار F/M، بار آلی (F) موجود در حوض را با کم کردن جریان ورودی به آن کاهش می دهند و یا مقدار M را با افزایش مقدار لجن برگشتی یا کاهش میزان دفع، افزایش می دهند. هر دوی این موارد منجر به افزایش سن لجن خواهد شد.

اهمیت بازبینی و بررسی اطلاعات بایگانی شده ی تصفیه، زمانی مشخص می شود که می توان بوسیله آن ها علل بوجود آمدن چنین مشکلاتی را ریشه یابی نموده و از بروز مجدد آن ها جلوگیری نمود.

یکی از مواردی مهمی که باید به آن دقت کرد، اشتباه نگرفتن پدیده بالکینگ لجن با بالا آمدن لجن می باشد. در پدیده بالا آمدن لجن خصوصیات مربوط به ته نشینی و تراکم به مقدار کافی می باشد. بالا آمدن لجن نتیجه ی طولانی شدن بیش از حد مدت زمان ماندن لجن در زلال ساز می باشد. در این حالت لجن با رشد بیش از حد لجن (از اندازه ای در حدود یک نخود تا بزرگی یک توپ بسکتبال) که غالبا همراه با تشکیل کفی قهوه ای رنگ بر روی سطح مخزن ته نشینی است، مواجه می شویم.

لجن با وارد شدن به فرآیند دینیتریفیکاسیون باعث آزاد سازی گاز نیتروژن می شود که این گاز با افتادن در لجن موجب بالا آمدن لجن بر روی سطح می شود. برای رفع این مشکل می توان از افزایش میزان (نرخ) پمپاژ لجن فعال برگشتی یا افزایش میزان (نرخ) دفع لجن مازاد و کاهش سن لجن استفاده نمود.

راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی با استفاده از روش لجن فعال در زمستان، به زمان بیشتری برای شکل گیری ذرات جامد معلق در مایع مخلوط نیاز دارد که این امر ممکن است بر روی عملکرد سایر قسمت های تصفیه خانه نیز تاثیر نامطلوبی داشته باشد. در زمستان میزان بارگذاری و نرخ هوادهی دست خوش تغییرات زیادی می شود. فاضلاب برای رسیدن به تصفیه ای با بازدهی مناسب نیاز به هوای کمتر و ذرات جامد بیشتری دارد. معمولا تغییرات دمایی در محیط از اهمیت چندانی برخوردار نمی باشد مگر در مواردی که موجب تغییرات دمایی زیادی در سیال گردد. (۱۲± درجه سانتیگراد)

چک لیست فرآیند لجن فعال

تصفیه ثانویه

چک لیست زیر در راستای تکمیل نکات ذکر شده برای راه اندازی فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لجن فعال) می باشد:

  1. بررسی دستورالعمل های ارائه شده توسط سازنده و تامین کننده قطعات
  2. آماده سازی برای راه اندازی

الف) ملاقات با مهندسین مشاور و متخصصان راه اندازی.

-دریافت مقادیر مربوط به پارامترهای طراحی

. جریان ورودی به حوض هوادهی

. بارگذاری و غلظت BOD5

. دما

. حجم مخازن (کلی و جزئی)

. MLSS

. ظرفیت پمپ های لجن (برگشت و دفع لجن)

-محاسبه رابطه میان COD و BOD5

                                        . انجام آزمایش های مربوط به BOD5 و COD حداقل یک هفته پیش از راه اندازی

. محاسبه میزان COD به BOD5

ب) برآورد شرایط واقعی راه اندازی

-جریان ورودی به حوض (ها) در زمان شروع

-میزان بارگذاری و غلظت BOD5

-دما

-حجم حوض (ها) در زمان شروع

ج) محاسبه حداقل غلظت مقدار مورد نیاز MLSS برای راه اندازی

  1. روند راه اندازی

الف) با بذر لجن

-هواده ها را روشن نموده و حداقل مقدار DO (mg/l 2) را تامین کنید

-حوض(های) هوادهی را با فاضلاب خام با پر نمایید

-با اضافه نمودن بذر لجن به حوض (های) هوادهی مقدار MLSS را برای راه اندازی به حداقل مقدار mg/l 500 برسانید.

-جریان ورودی به حوض (های) هوادهی را به مقدار تقریبی ۱۰ درصد طراحی تنظیم نموده و روزانه به اندازه ۱۰ درصد                           افزایش دهید.

-تمام لجن فعال موجود در مخزن ته نشینی نهایی را برگردانید.

ب) بدون بذر لجن

– هواده ها را روشن نموده و حداقل مقدار DO ( دو میلی گرم در لیتر) را تامین کنید

– حوض (ها) را با فاضلاب خام پر کنید.

– جریان را وارد حوض هوادهی نمایید

– جریان را برای مدت ۸ ساعت بای پس نموده و مایع مخلوط درون حوض را به مدت ۷ ساعت هوادهی کنید

-هواده ها را خاموش کرده و به مایع مخلوط زمانی بین ۳۰ تا ۶۰ برای ته نشینی بدهید

– دوباره جریان را وارد حوض هوادهی کرده، جریان را برای ۸ ساعت بای پس نموده، مایع  مخلوط را دوباره هوادهی کرده و                      به  آن اجازه ته نشینی بدهید؛ این روند را تا زمانی که  MLSS به حداقل مقدار خود یعنی mg/l 500 برسد، ادامه دهید.

-جریان را به صورت پیوسته وارد حوض نمایید

– تمام لجن فعال موجود در مخزن ته نشینی نهایی را برگردانید

  1. کنترل فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی در خلال راه اندازی

الف) تمامی مقادیر کنترل عملکرد و پارامترهای استاندارد پساب را که شامل موارد زیر می‌باشند، اندازه گیری کنید :

-MLSS در حوض های هوادهی

-DO در حوض های هوادهی

-COD و BOD5 جریان ورودی و خروجی

-SS در زلال ساز ثانویه

-SVI در زلال ساز ثانویه

-محاسبه F/M

ب) محاسبه نرخ (میزان) پمپاژ لجن فعال برگشتی زمانی که غلظت MLSS در حوض هوادهی به کمترین مقدار غلظت مورد نیاز                 می رسد.

ج) اجازه تشکیل پتو (لایه) لجن در در مخزن ته نشینی نهایی زمانی به عمق تقریبی ۳۰ سانت

د) محاسبه نرخ (میزان) دفع  (تخلیه) لجن فعال و آغاز دفع لجن فعال.

  1. عملکرد عادی

الف) نظارت بر عملکرد فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی را با اندازه گیری پارامترهای کنترل کننده ی عملکرد و                                    استاندارد پساب را که شامل موارد زیر است ادامه دهید:

-غلظت BOD5 جریان ورودی و خروجی

-MLSS در حوض هوادهی

-SS در زلال ساز ثانویه

-SVI در زلال ساز ثانویه

-DO در حوض هوادهی

-محاسبه F/M

ب) تنظیم فرآیند

-نرخ (میزان) لجن برگشتی

-نرخ (میزان) دفع (تخلیه)

-تامین هوا

فیلترهای چکنده در تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

تصفیه ثانویه

فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی موجود در صافی چکنده کاملا مشابه با فرآیند موجود در لجن فعال می باشد. در حالت کلی، صافی چکنده مواد جامد آلی محلول و رقیق شده را از فاضلاب حذف می کند و مواد جامد را به صورت بیولوژیکی به مواد پایدارتر دیگری اکسید می کند. مدیای فیلترهایی که شامل سنگ، تکه های چوب یا مواد مصنوعی هستند، فضای مورد نیاز برای رشد لجن یا توده‌های زئوگلایی را که حاوی باکتری، پروتوزوئید، جلبک، قارچ، کرم ها و لاروهای حشرات هستند، را فراهم می کند.

با عبور پساب زلال ساز اولیه از فیلتر، رشد ژله ای بیشتر مواد معلق، کلوئیدی و محلول در فاضلاب را حفظ می کند. این مواد به عنوان غذا توسط ارگانیسم ها مصرف می شود و در نتیجه موجب کاهش غلظت مواد آلی در فاضلاب می شود. لایه (فیلم) اضافی تشکیل شده به خاطر رشد ارگانیسم های جدید، به صورت دوره ای یا مداوم از فیلتر خارج شده و در مخازن ته نشینی نهایی جدا می گردد. به این ترتیب حجم زیادی از بار BOD5 از فاضلاب خارج خواهد شد.

هدف اصلی در طول فرآیند راه اندازی تشکیل مناسب فرآیند رشد لجن به منظور دستیابی هرچه سریع تر به بازدهی پیش بینی شده می باشد.

فیلترهای چکنده به دو دسته ی با جریان استاندارد (پایین) و با جریان بالا تقسیم می شوند. میزان بارگذاری مناسب برای فیلترهای جریان استاندارد gpd/ft2 25 – 100 واحد سطح و lbs BOD5/day/1000ft3 5 – 25 ازمدیا می باشد. فیلترهای جریان استاندارد معمولا عمقی در حدود ۱/۸ الی ۲/۴ متر داشته و دایراه ای یا مستطیلی شکل می باشند. جریان از درون تانک های دوزینگ پمپ های اتوماتیک یا متناوب به فیلترها تزریق می شود. میزان این تزریق به گونه ای است که از خشک شدن مدیای فیلتر جلوگیری کند.

مواد خارج یا شسته شده از مدیا فیلتر پایدار بوده و به سادگی ته نشین می گردد. این مواد غالبا شامل کرم ها، حلزون ها و لاروهای حشرات می باشند. پساب خروجی از مخزن ته نشینی نهایی معمولا دارای BOD5 ای در محدوده ی mg/l 20 – ۲۵ می باشد.

میزان بارگذاری مناسب برای فیلترهای جریان بالا gpd/ft2 100 – ۱۰۰۰ واحد سطح و lbs BOD5/day/1000ft3 25 – ۳۰۰ ازمدیا می باشد. فیلترهای جریان بالا معمولا عمقی در حدود ۰/۹ الی ۲/۴ متر داشته و دایراه ای یا مستطیلی شکل می باشند. این نوع فیلترها به دلیل گردش خروجی (پساب) فیلتر غالبا دارای بارگذاری پیوسته می باشند. به علت بارگذاری بیشتر خروج مواد از این فیلترها نیز بیشتر صورت می گیرد؛ بنابراین مواد خارج شده از این فیلترها در مقایسه با فیلترهای جریان استاندارد سبکتر و از پایداری کمتری  برخوردار بوده و ته نشینی آن ها نیز مشکل تر می باشد. پساب خروجی از مخزن ته نشینی نهایی معمولا دارای BOD5 ای در محدوده ی mg/l 20 – ۲۵ می باشد.

در صورتی که فیلتری با جریان بالا بارگذاری ای بیش از BOD5/day/1000ft3 25 – ۳۰۰ از مدیا را داشته باشد، نیاز به استفاده از فیلترهای میانی و فیلترهای ریزشی به دلیل کاهش راندمان حذف BOD5  می باشد. استفاده از این روش تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی بیشتر در مواقعی مرسوم می‌باشد که انتظار می رود میزان بار مواد آلی بالا باشد و تصفیه ای مختصر در این مرحله کافی باشد.

بازرسی و تست اولیه

تصفیه ثانویه

فردی مسئولیت پذیر و معتمد می بایست از موارد زیر اطمینان حاصل نماید:

  • تمیز بودن حوض ها و سیستم های زهکشی از هر گونه آشغال
  • باز و بسته نمودن تمام شیرها و دریچه ها و اطمینان از عملکرد و استقرار مناسب آن ها
  • مناسب بودن دهانه اوریفیس
  • روانکاری مکفی سیستم و بایگانی اطلاعات مربوط برای استفاده های آتی
  • محافظت شدن از تمام بخش های فلزی در دسترس سیستم

پس از اطمینان از موارد بالا، برای بررسی لرزش یا استحکام محور فیلتر (در صورت وجود درام فیلتر) باید آن را با دست چرخاند. سپس در صورت امکان بهتر است فیلتر را زیر بار هیدرولیکی قرار داده و نحوه ی گردش و دهانه های اریفیس و جریان نیز چک شوند.

اگر فیلتر دارای نازل های ثابت می باشد، پس از بازرسی های بالا، فیلتر را برای بررسی گرفتگی نازل ها بوسیله آشغال های باقی مانده از فرآیند ساخت و نحوه ی اسپری نمودن آب برای کامل خیس نمودن مدیاها، باید زیر بار هیدرولیکی قرار داد.

بازرسی و تست های اولیه ی مربوط به مخزن زلال ساز نهایی مشابه بازرسی و تست های اولیه مخزن زلال ساز می باشد که در بخش های گذشته (راه اندازی پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی) توضیح داده شده است.

روند (فرآیند) راه اندازی

تصفیه ثانویه

پس از انجام تست های اولیه بر روی فیلتر، جریان فاضلاب را وارد بازوهای توزیع کننده نموده و نحوه ی گردش آن را برای اطمینان از کارکرد روان و بدون مشکل و توزیع یکسان فاضلاب بر روی مدیای فیلتر تحت نظر بگیرید و تعداد دور بر دقیقه ی آن ثبت شود. اگر فیلتر از نوع نازل ثابت باشد، پس از بازرسی، جریان فاضلاب را وارد نازل ها نمایید. نحوه ی توزیع جریان بر روی مدیا را بررسی نموده و هرگونه گرفتگی را در سریع ترین زمان ممکن برطرف نمایید.

در فیلترهای جریان بالا، گردش جریان خروجی از زلال ساز نهایی با عبور دادن پرفشار آب از مدیای فیلتر به جلوگیری از تولید بو و گرفتگی فیلتر کمک شایانی می کند. هم چنین این کار موجب کاهش زمان ماند و قرار گرفتن بار ثابت بر روی فیلتر می گردد. در راه اندازی فیلترهای با جریان استاندارد، خیس ماندن مدیای فیلتر یکی از مهم ترین نکات می باشد.

با وجود آنکه در فیلترهای استاندارد برای تنظیم جریان از یک سیفون (لوله گلویی شکل) استفاده می شود، در طول فرآیند راه اندازی، جریان ورودی به تصفیه خانه ممکن است به قدری باشد که فواصل زمانی مورد استفاده در سیفون خودکار به قدری طولانی باشد که موجب خشک شدن فیلتر شود. استفاده از برخی ابزارهای گردش جریان مانند پمپ های قابل حمل برای اطمینان از خیس ماندن فیلتر و اضافه نمودن پساب زلال ساز نهایی به فیلتر بسیار ضروری می باشد. استفاده از سیستم گردش جریان در فیلترهای جریان استاندارد (در صورت امکان) و جریان بالا موجب کاهش زمان مورد نیاز برای رشد بر روی مدیای فیلتر می شود.

بسته به زمان سال، وضعیت جوی، خصوصیات و میزان آلودگی فاضلاب، رشد و گسترش بر روی مدیا ممکن است چندین روز به طول بیانجامد که در طول این مدت ممکن است کیفیت پساب خروجی افت کند. معمولا برای کاهش خطرات سلامتی و بهداشتی و کاهش بار آلودگی بر روی آب‌های پذیرنده از کلرزنی و منعقد کننده ها استفاده می شود.

آزمایشات کنترلی ای که معمولا بر روی جریان ورودی و خروجی این روش تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی صورت می گیرد شامل COD یا BOD5، جامدات معلق و جامدات کلی می باشد. این آزمایش ها نشان دهنده ی بازدهی حذف توسط فیلتر و مخزن ته نشینی می باشد؛ برای کمک به اطلاع دقیق تر از وضعیت فیلتر می توان از آزمایشات DO و pH استفاده نمود.

یکی از بی دردسرترین و راحترین بخش های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی برای راه اندازی و راهبری، فیلتر چکنده می باشد. در طول راه اندازی اغلب مشکلاتی که ممکن است برای فیلترهای چکنده مشکل ساز باشند، مانند گرفتگی، بو و تجمع حشرات، رخ نخواهد داد. سرد بودن آب تا حدی موجب ایجاد اختلال در رشد بیولوژیکی شده و بنابراین ممکن است زمان بیشتری برای رشد بیولوژیکی بر روی فیلتر نیاز باشد.

بیشتر اوقات سردی هوا مشکل ساز نخواهد بود، اما گاها موجب یخ زدگی فیلتر می شود، به خصوص در فیلترهای جریان استاندارد که عملکردی متناوب دارند. بهتر است در صورت امکان فیلترهای جریان بالا را به صورت موازی و بدون گردش یا مقدار ناچیز راهبری نمود. فیلترهای جریان استاندارد را نیز در صورت امکان باید با بارگذاری مداوم بهره برداری نمود. این کار موجب کاهش زمان ماند فاضلاب در فیلتر در دماهای پایین می شود. نصب صفحه های باد نیز کمک شایانی به کاهش مشکلات مربوط به یخ زدگی در این دسته از فرآیندهای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی می کند.

فیلتر به هیچ وجه نباید از مدار خارج شود مگر در مواقعی که خطری تجهیزات مکانیکی را تهدید کند. مخزن دوزینگ نیز برای کاهش اثرات یخ زدگی باید خوب پوشانده شود. اگر تکیه گاه های (ساپورت های) نازل های چرخان در هوای گرم تنظیم شده اند، به دلیل تاثیر دما بر روی انبساط و انقباض میله های آن، نیاز به تنظیم مجدد آن ها می باشد.

حوض تثبیت و لاگون هوادهی در تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی

تصفیه ثانویه

حوض تثبیت یا حوض اکسیداسیون در حالت کلی آبی کم عمق می باشد که در حوضچه ای زمینی قرار دارد که برای تصفیه فاضلاب طراحی شده است. از موارد استفاده حوض های تثبیت می‌توان به فرآیند تصفیه کامل، تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی برای فاضلاب ته نشین شده یا تصفیه پساب فرآیندهای ثانویه اشاره نمود. از این حوض بیشتر برای تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی استفاده می شود و به ۳ گروه تقسیم می شوند : هوازی، بی هوازی و ترکیبی (هوازی و بی هوازی).

۱٫تصفیه ثفاضلاب با فرآیند بیولوژیکی با استفاده از حوض تثبیت هوازی : یک حوض هوادهی عمدتا حاوی جلبک و باکتری به صورت معلق می باشد و شرایط هوازی در تمام طول (عمق) آن برقرار است. نوعی از حوض های هوازی برای تامین اکسیژن کافی برای بار BOD5 موجود در حوض، متکی به جلبک ها می باشد. این حوض ها برای مهیا نمودن شرایط مناسب برای رشد جلبک ها معمولا عمقی در بازه ی ۱۵ تا ۴۵ سانتی متر دارند. به دلیل فضای مورد نیاز در این حوض های هوازی، بیشتر در مقیاس های کوچک مورداستفاده قرار می گیرند.

نوع دیگری از حوض های هوازی برای تامین بیشتر هوای مورد نیاز خود از تجهیزات مکانیکی یا دیفیوزرهای هوادهی استفاده می کنند. عمق این حوض ها غالبا ۸ تا ۱۵سانتی متر است. هر دوی این حوض های هوازی از طریق هوادهی سطحی اکسیژن بیشتری به سیال وارد می کنند.

تثبیت مواد آلی در حوض های هوازی طی دو مرحله اتفاق می افتد. مرحله ی اول، مواد کربنی موجود در فاضلاب با تشکیل کربن دی اکسید، بوسیله ارگانیسم های هوازی موجود شکسته (تجزیه) می شوند. کربن دی اکسید تولید شده، طی فرآیند فتوسنتز با آزاد نمودن اکسیژن، بوسیله جلبک مصرف می شود. در نتیجه بخشی از کربن آلی موجود در فاضلاب به سلول های جلبکی ای تبدیل می شود که برای تجزیه هوازی بیشتر فاضلاب، اکسیژن تامین می کند. جدا نمودن لخته های میکروبی و جلبکی از پساب حوض برای کاهش بار آلودگی در آب های پذیرنده بسیار مهم می باشد. حذف این لخته ها معمولا در مخزن ته نشینی ثانویه انجام می شود.

لاگون های هوادهی نیز مشابه حوض های هوازی می باشند، به جز آنکه به جای رشد جلبکی از هواده های مکانیکی یا دیفیوزرها استفاده می شود و عمق لاگون ها نیز غالبا ۱۵ تا ۳۰ سانتی متر می باشد. با وجود آنکه اختلاط بوسیله هوادهی بیشتر محتویات لاگون را در حالت معلق نگه می دارد، معمولا بخشی از مواد جامد موجود ته نشین می شوند و تجزیه بی هوازی رخ می دهد. بنابراین لاگون های هوادهی را باید در دسته ی حوض های ترکیبی (هوازی و بی هوازی) قرار داد که با استفاده از هواده های مکانیکی یا دیفیوزرهای هوادهی به جای رشد جلبکی، اکسیژن مورد نیاز باکتری ها را فراهم می کنند.

۲٫تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی با استفاده از حوض تثبیت بی هوازی : حوض های تثبیت بی هوازی تا حدی بارگذاری می شوند که شرایط بی هوازی در بیشتر حجم سیال ایجاد گردد. برای این نوع از حوض ها تا عمق ۶ متری نیز مورد استفاده قرار می گیرد. تثبیت بوسیله تجزیه بی هوازی مواد جامد آلی به اسیدهای آلی، بافت های سلولی، کربن دی اکسید، متان و سایر محصولات گازی شبیه به هاضم های بی هوازی بدون حرارت خارجی، اتفاق می افتد.

۳٫تصفیه فاضلاب با استفاده از فرآیند بیولوژیکی با حوض تثبیت ترکیبی : حوض های ترکیبی، مخلوطی از دو حوض تثبیت ذکر شده در بالا می باشد. این حوض ها از مرسوم ترین و پرکاربردترین حوض های تثبیت می باشند که عمق آن ها نیز در بازه ی ۰/۶ تا ۱/۸ متر می باشد. حوض دارای لایه ای هوازی در بالا و لایه ای بی هوازی در پایین می باشد. تثبیت نیز به واسطه ی تجزیه هوازی لایه بالایی و تجزیه بی هوازی لایه زیرین اتفاق می افتد. لایه ی بالایی که لایه ی هوازی نیز نامیده می شود، نیاز به منبعی از اکسیژن مانند هواده های مکانیکی سطحی یا رشد جلبکی دارد. نگهداری صحیح از لایه ی هوازی بالایی مشکلات مرتبط با بوی ناخوشایند را که در حوض های بی هوازی وجود دارد، به حداقل می رساند.

بازرسی و تست های اولیه

تصفیه ثانویه

خاکریزهای زمین که به عنوان حوض در این روش تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی استفاده می شوند، باید در مواردی مانند میزان نفوذپذیری، فرسایش، میزان آلودگی و سم های گیاهی مورد بررسی دقیق قرار گیرند. پوشش گیاهی و نوع گیاه های محل نیز بایستی برای تطابق با نیازهای تصفیه خانه مورد مطالعه قرار گیرد. در صورت استفاده از هواده های مکانیکی، سرپرست باید از نصب، روانکاری و عملکرد آن ها مطابق با دستورالعمل های سازنده اطمینان حاصل کند.

سیستم های دیفیوزرهای هوادهی نیز برای اطمینان از توزیع یکسان اکسیژن در سراسر سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی (لاگون) باید بازدید شوند، که این به صورت بصری یا بوسیله آزمایش های DO قابل انجام است. بلوئرهای هوادهی و همه ی موتورهای بکار رفته در سیستم نیز از این قاعده مستثنا نبوده و باید برای اطمینان از نصب و روانکاری مناسب، نبود لرزش و صداهای غیرعادی و تنظیم بودن فواصل مورد بررسی قرار گیرند.

راه اندازی

تصفیه ثانویه

از آنجا که حوض های ترکیبی پرکاربردترین نوع حوض های تثبیت در فرآیند تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی می باشند، در این بخش به فرآیند راه اندازی این نوع از حوض ها که از جلبک به عنوان منبع اصلی اکسیژن استفاده می‌کنند، می پردازیم.

در صورت امکان راه اندازی حوض تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی را به بخش های گرم سال موکول کنید. در حالت کلی هرچه محتویات داخل گرم تر باشند فرآیند تصفیه ثانویه (تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی) بازدهی بالاتری خواهد داشت. برای جلوگیری از تولید بوی ناخوشایند و رشد علف های هرز در ابتدای بهره برداری از سیستم، قبل از ورود فاضلاب باید ۳۰ الی ۶۰ متر آب درون حوض قرار داشته باشد.

رشد جلبک ها معمولا ۷ تا ۱۲ روز بعد از ورود فاضلاب آغاز خواهد شد. سبز رنگ شدن محوطه‌ی حوض نشانه ی رشد جمعیت جلبک ها می باشد. تجزیه بی هوازی لجن های موجود در کف حوض موجب بالا آمدن حباب هایی در نزدیکی ورودی حوض می شود.

برای جلوگیری از بارگذاری بیش از حد بر روی حوض در زمان راه اندازی اولیه، فاضلاب باید به صورت متناوب وارد حوض شود. pH حوض باید به طور مستمر بررسی شود و در صورت امکان بالای ۷/۵ نگه داشته شود. وجود pH بالا برای حفظ توازن تجزیه بی هوازی لجن های کف استخر ضروری می باشد. این امر هم چنین نشان دهنده ی فعالیت مناسب جلبک ها می باشد، چرا که جلبک با حذف کربن دی اکسید موجود در سیال در حین سوخت و ساز، تمایل به بالا نگه داشتن pH دارد.

آزمایش های مربوط به اکسیژن محلول (DO) نیز بر روی محتویات حوض انجام خواهد گرفت. برای کمک به ارزیابی وضعیت حوض مقادیر pH و DO بایستی ثبت و بایگانی شود. اپراتور باید باید با کمک گرفتن از نتایج این آزمایشات به دنبال بهبود تشخیص بصری خود از وضعیت حوض باشد تا اقدامات مورد نیاز برای راهبری و نگهداری بهتر از سیستم را در کوتاهترین زمان ممکن انجام دهد.

مشکلات معمول در حوض ها (تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی)نصب و راه اندازی سیستم های تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی مانند تولید کف و بوی نامطبوع نباید در زمان راه اندازی رخ دهد. رشد علف های هرز در مدت فرآیند راه اندازی از مشکلات محتمل می باشد که باید در اسرع وقت مرتفع گردد. علف های هرز مانع گردش سیال در سیستم می شوند و بسترهای مناسبی برای رشد و پرورش حشراتی مانند پشه ها می باشند و در صورت حذف نشدن در اسرع وقت، به سرعت تکثیر خواهند کرد. در صورت جلوگیری از رشد علف های هرز و سایر گیاهان و حذف به موقع آن ها مشکلات مربوط به حشرات به طرز چشمگیری کاهش خواهد یافت.

برای رفع مشکلات مربوط به سایر حیوانات که باعث بروز اختلال در عملکرد حوض می شوند، می توان از حشره کش ها یا سایر مواد شیمیایی استفاده نمود. استفاده از مواد شیمیایی در اطراف حوض، همیشه باید با احتیاط خاصی صورت بگیرد چرا که ممکن است برای عملکرد سیستم تصفیه فاضلاب با فرآیند بیولوژیکی مضر باشند. مشکل دیگری که ممکن است در زمان راه اندازی رخ دهد یخ زدگی می باشد. استفاده از بادبزن‌ها و مخلوط نمودن محتویات درون حوض، یکی از روش های کاهش مشکلات مربوط به یخ زدگی می باشد.

راه اندازی سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی

راه اندازی سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی

تجهیزات و فرآیندهای مربوط به پیش تصفیه و تصفیه اولیه و راه اندازی صحیح آنها عاملی کلیدی برای عملکرد مناسب فرآیندهای معمول تصفیه ثانویه و تجهیزات مربوط به مدیریت لجن تولیدی می باشد. یکی از کارکردهای اصلی این تجهیزات جدا نمودن آشغال ها و حذف دانه ها (شن و ماسه)، چربی ها، مواد جامد حل شده و سایر موارد مضر برای فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی و آسیب رسان به تجهیزات تصفیه خانه می باشد.

با وجود آن که راه اندازی اغلب این تجهیزات تنها توسط یک دکمه صورت می گیرد، انجام تست های اولیه و بازرسی های دقیق و مناسب این واحد ها موجب پیشگیری از بروز مشکلات متعدد در زمان راه اندازی تصفیه خانه فاضلاب می شود. راه اندازی مناسب و مطلوب سیستم های پیش تصفیه، تصفیه اولیه و تجهیزات کلرزنی کمک شایانی به اطمینان از بالا رفتن راندمان راه اندازی و کلی سیستم خواهد کرد.

در اینجا راه اندازی این تجهیزات را با توجه به اهداف کلی تعیین شده برای تصفیه خانه را مورد بررسی قرار می دهیم. اصول ذکر شده در این دفترچه راهنما به صورت کلی بوده و فارغ از ویژگی ها و خصوصیات منحصر به فرد موجود در هر تصفیه خانه، برای تمامی این واحدها قابل استفاده می باشد. برای درک بهتر مطالب و حصول نتیجه بهتر، مطالعه و فراهم نمودن شرایط ذکر شده در دفترچه راهنمای” آماده سازی برای راه اندازی یک تصفیه خانه فاضلاب ” ضروری می باشد.

آشغال گیرها

آشغال گیر

هدف اصلی استفاده از آشغال گیرها حذف و خارج نمودن ضایعات بزرگ موجود در فاضلاب که باعث ایجاد اختلال در عملکرد پمپ ها و سایر تجهیزات مکانیکی می گردند، می باشد.

آشغال گیرها به دو صورت دستی و مکانیکی تمیز می شوند که در هر دو مورد آشغال های جمع‌آوری شده در نهایت به روش های مختلفی مانند دفن یا سوزاندن از سیستم دفع می شوند. در برخی موارد آشغال جمع آوری شده پس از قرار گرفتن در دستگاه های خردکن به جریان ورودی فاضلاب بازگردانده می شوند. زباله های ریخته شده در اطراف آشغال گیرها باید به صورت منظم و دوره ای برای جلوگیری از بروز حوادث و کاهش مشکلات مربوط به حشرات موذی و بوی نامطبوع، جمع آوری شوند.

بازرسی و تست های اولیه

دو عمل بسیار مهم در رابطه با آشغال گیرهای میله ای که به صورت دستی تمیز می شوند عبارتند از انجام بازرسی های دقیق و اطمینان از نصب صحیح آن و تعیین جدول زمان بندی دوره ای و منظم برای تمیز نمودن آن.

بازرسی آشغال گیرهای میله ای که به صورت مکانیکی تمیز می شوند نیز برای حصول اطمینان از نصب صحیح و عملکرد مناسب، مناسب بودن بازه زمانی عملکرد آن با توجه به دفترچه راهبری ارائه شده از سوی تامین کننده تجهیز و روانکاری مناسب بخش های دوار لازم می باشد.

زمانی که سیستم آشغال گیر آماده ی انجام تست های اولیه شد، باید بوسیله دست یا در صورت امکان توسط نیروی الکتریکی یک سیکل کامل را طی کند تا نحوه عملکرد کلی و تمیز نمودن آن به طور کامل بررسی گردد. هم چنین چک نمودن کلید اضافه بار (Overload Switch) آشغال‌گیر برای جلوگیری از صدمه رسیدن به سیستم در زمان های بحرانی، بسیار مهم می باشد. سپس تجهیز باید برای مدت ۳ تا ۴ ساعت در مدار قرار گیرد تا نحوه ی عملکرد و آمپر مصرفی آن به صورت کامل مشاهده و ثبت شود.

راه اندازی

در هنگام راه اندازی تصفیه خانه، آشغال گیرهایی که به صورت دستی تمیز می شوند نیاز به مراقبت و بررسی بیشتری دارند، چرا که ممکن است در این زمان حجم بسیار زیادی از آشغال در سیستم جمع آوری انباشته شود. گرفتگی در آشغال گیرها موجب انباشته شدن و در نتیجه  بی هوازی شدن فاضلاب در سیستم جمع آوری می گردد. با رفع گرفتگی به دلیل ورود ناگهانی این بار آلودگی به سیستم، شوک بزرگی به تصفیه خانه وارد خواهد شد. در صورتی که پیش‌بینی می شود در زمان های خاصی میزان این آشغال ها از حد معمول بیشتر باشد، برای جلوگیری از بروز چنین مشکلاتی نیاز به افراد بیشتری برای تمیز نمودن آشغال گیرها خواهد بود.

آشغال گیرهایی که به صورت مکانیکی تمیز می شوند کمتر دچار گرفتگی می شوند. اما ممکن است در برخی مواقع آشغال هایی به همراه فاضلاب وارد سیستم شود که این آشغال گیرها نیز قادر به دفع آن ها نباشند، لذا انجام بازرسی های دوره ای و مدون برای رفع این قبیل مشکلات باید به صورت از پیش تعیین شده در دستور کار اپراتورها یا سایر اشخاص مربوطه قرار گیرد. بسته به جهت چرخش مکانیسم تمیزکننده آشغال گیر، شیارهای موجود در آشغال گیر ممکن است به دلیل جمع شدن آشغال ها در کف آشغال گیر دچار گرفتگی شوند.

با وجود آن که احتمال رخ دادن این اتفاق بسیار پایین می باشد اما انجام بازرسی های پیشگیرانه، به خصوص در زمان راه اندازی لازم است. بررسی عملکرد صحیح اسکرابر که وظیفه جمع آوری آشغال ها از شیارها را بر عهده دارد نیز از دیگر نکات کلیدی مربوط به راه اندازی آشغال گیرهای مکانیکی می باشد. اگر اسکرابر وظیفه خود را به درستی انجام ندهد آشغال ها مجددا به فاضلاب برگردانده خواهند شد. در طول زمان راه اندازی برای اطمینان از تمیز شدن صحیح آشغال گیر، هماهنگی مناسب بین اجزا، سفت بودن تمام اتصالات و پیچ ها و نبود لرزش در سیستم، آشغال گیر باید به صورت مرتب مورد بازرسی قرار گیرد.

 تجهیزات خردکن

آشغال های بزرگ باقی مانده در آَشغال گیر تا زمانی که برای عبور از دهانه ی آشغال گیر و ورود به تصفیه خانه به اندازه کافی کوچک نشده باشند، توسط این تجهیزات خرد می شوند. خردکن‌ها آشغال های موجود را به قدری ریز می کنند که مشکلی را برای پمپ ها و سایر تجهیزات مکانیکی به وجود نیاورند. از دیگر مزایای خردکن ها می توان به کاهش بو در آشغال گیرها و کاهش کف ناشی از برگشت مواد جامد در هاضم های بی هوازی اشاره نمود.

بازرسی و تست های اولیه

خردکن ها نیز همانند آشغال گیرها بایستی مطابق با دستورالعمل های ارائه شده توسط تامین کننده ی تجهیز نصب شوند. روانکاری صحیح، تنظیم و تراز نمودن مناسب و تمیزکاری کافی از موارد مهمی می باشند که برای یک خردکن باید مورد بررسی قرار بگیرند. قبل از راه اندازی باید از کافی بودن میزان روان کننده ها و سالم بودن آژیرهای هشدار خطر و اضافه بار سیستم اطمینان حاصل نماییم.

پس از بازرسی و اطمینان از مناسب بودن نحوه ی نصب سیستم، برای بررسی تنظیم بودن و تمیز شدن کامل، تجهیز باید یک سیکل کامل را توسط چرخانده شدن به وسیله دست یا نیروی الکتریکی طی کند. در انتها، خردکن به مدت ۳ تا ۴ ساعت و برای انجام بررسی های دیگری از قبیل میزان لرزش، گرم شدن، سر و صدا و اندازه گیری آمپر مصرفی و ثبت آن ها، در مدار قرار خواهد گرفت.

راه اندازی

در حین راه اندازی بازرسی مداوم تجهیزات خردکن کمک شایانی به محافظت از تیغه های آن‌ها می نماید. برای این منظور اکثر واحدها دارای بخش هایی برای جدا کردن سنگ ها، فلزات و سایر مواد سخت می باشند. این واحدها نیز باید به صورت منظم و در فواصل زمانی مناسب تمیز و تخلیه شوند. برای کاهش حوادث و خطرات احتمالی منطقه قرارگیری خردکن ها باید همواره تمیز نگه داشته شود.

مخازن دانه گیری

هدف اصلی استفاده از مخازن دانه گیری حذف شن و ماسه، سنگریزه ها و مواد غیرآلی سنگین می باشد. مخازن دانه گیری موجب حذف سریع این مواد شده و در نتیجه از تجهیزات مکانیکی در مقابل سایش محافظت می کند، از ایجاد رسوب در لوله ها، کانال ها و مجاری آب جلوگیری می‌کند و باعث کاهش میزان ورود مواد غیرآلی به واحدهای فرآیندهای بیولوژیکی می شوند.

دانه گیرهای ثقلی غالبا مستطیلی شکل هستند و برای حذف دانه ها متکی به سرعت فاضلاب عبوری از مخزن می باشند. سرعت این جریان معمولا با استفاده از آبراه های مناسب، اوریفیس‌ها و ناودانی در ۰۱/۰ متر بر ثانیه نگه داشته می شود. این سرعت به مواد غیرآلی سنگین تر اجازه ته نشینی و خروج از سیستم به صورت دستی یا مکانیکی را می دهد و حجم مواد آلی معلق نیز کاهش می یابد.

اکثر دانه گیرهای معمول از دیفیوزرها یا پروانه ها برای ایجاد جریانی چرخشی با سرعت کنترل شده ای در سیال استفاده می کنند که این کار باعث می شود تا مواد غیرآلی سنگین تر پایین این جریان چرخشی ته نشین شده و مواد آلی به صورت معلق باقی بمانند. سرعت این جریان چرخشی توسط دبی و سرعت انتشار هوای دیفیوزرها، پروانه ها یا شکل مخزن دانه گیری کنترل می شود. برخی از دانه گیرها به جای سرعت کنترل شده، وابسته به ابزار مکانیکی حذف کننده می باشند.

برخی از آن ها از یک چنگک شیب دار مستغرق برای جداسازی و  معلق نمودن مجدد مواد آلی سبک تر از مواد غیرآلی استفاده می کنند. نوع دیگر آن ها با بهره گیری از اصول مربوط به نیروی گریز از مرکز اقدام به جداسازی مواد می کنند. هر دوی این مخازن دانه گیری، عمل جداسازی و دسته بندی مواد ته نشین شده را با راندمان بهتری نسبت به دانه گیرهای کنترل کننده سرعت انجام می دهند.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و انجام تست های اولیه برای مخازن دانه گیری با توجه به تجهیزات مکانیکی به کار رفته در آن ها، متفاوت می باشد.

بازرسی دانه گیرهای ثقلی شامل بررسی نوع و کیفیت ساخت مخزن و چک نمودن تجهیزات اندازه گیری جریان و نصب صحیح آن ها می باشد.

دانه گیرهای دارای جریان چرخشی باید از حیث نوع و کیفیت ساخت و باقی نماندن آشغال و زباله در مخزن پس از ساخت، مورد بررسی قرار گیرند. تجهیزات چرخان نیز مانند بلوئرها (دمنده ها) و موتورها نیز از لحاظ نصب صحیح، استقرار درست و محکم و روانکاری به اندازه کافی مورد بررسی قرار بگیرند.

دانه گیرهای مکانیکی بایستی کاملا مطابق با دستورالعمل های سازنده یا تامین کننده آن نصب شوند. دستورالعمل ارائه شده از سازنده یا تامین کننده نیز باید دارای چک لیستی برای بررسی تجهیزات باشد. در حالت کلی بررسی مناسب بودن میزان و نوع روانکار بسیار حائز اهمیت می‌باشد. تمامی فواصل و ترازهای سیستم باید به دقت بررسی شده و دستگاه بوسیله دست یا نیروی الکتریکی چرخانده شود تا یک سیکل کامل را چک کند. سپس واحد باید برای مدت زمان ۳ الی ۴ ساعت در مدار قرار گرفته شود تا مواردی همچون داغ شدن بیش از حد موتور، تجهیزات ایمنی، نصب صحیح حفاظ ها، میزان لرزش و صدای سیستم و نصب مورد بررسی قرار گیرد.

بخش دیگر دانه گیر که نیاز به بازرسی و تست اولیه دارد، مکانیزم حذف دانه ها می باشد. این مکانیزم نیاز به بررسی در بخش های نحوه ی استقرار و نصب، نوع روانکار و نحوه ی روانکاری، رعایت فواصل و ترازها دارد. قبل از بهره برداری از این بخش باید تست اولیه ای از موتور الکتریکی آن (روانکاری صحیح، سالم بودن خود موتور و آمپر مصرفی) صورت گیرد.

راه اندازی

در طول مرحله راه اندازی دانه گیر باید به صورت منظم برای اطمینان از عملکرد صحیح حذف کننده دانه ها، مورد بازرسی قرار بگیرد. ممکن است نیاز باشد تا در زمان راه اندازی تناوب عملیات حذف دانه ها به دلیل انباشتگی بیش از حد آن ها در سیستم جمع آوری، در حالتی بیشتر از حد معمول قرار داده شود.

واحد شناوری

شناوری واحدی می باشد که در آن ذرات معلق و محلول بر روی سطح آب شناور می شوند و سپس به صورت دستی یا مکانیکی از سیستم حذف می شوند. ذرات  موجود در آب بوسیله حباب های آب شناور می شوند و سپس با چسبیدن به ذرات معلق و محلول دیگر باعث شناور شدن آن ها در سطح آب می شوند. از واحدهای شناوری برای تغلیظ لجن نیز استفاده می شود.

مخازن شناورسازی به سه دسته ی شناور سازی با هوا، شناور سازی با هوای محلول و شناورسازی با خلا طبقه بندی می شوند. نتیجه نهایی در هر سه سیستم یکسان می باشد و شامل وارد کردن حباب های هوا به درون سیال، برای تشکیل لایه ی شناوری از کف می باشد. در تانک‌های شناورسازی با هوا برای وارد نمودن حباب های هوا به سیال و تشکیل لایه ی شناور کف، از دیفیوزرهای هوادهی یا پروانه ها استفاده می شود.

در واحدهای شناورسازی با هوای محلول، هوا زمانی به فاضلاب اضافه می شود که فاضلاب تحت فشار می باشد. در اینجا سیال بوسیله هوا فوق اشباع می شود و سپس به مخزن دیگری با فشار اتمسفریک وارد می گردد. کاهش سطح فشار موجب می شود تا حباب هایی در طول حجم مایع تولید شود و تشکیل لایه شناور کف کمک کند.

اصول مورد استفاده در واحدهای شناورسازی خلا نیز مانند واحدهای هوای محلول می باشد. اما در این واحدها هوا در یک مخزن با فشار اتمسفریک به فاضلاب اضافه می شود و بوسیله هوا فوق اشباع می گردد. سپس فاضلاب به مخزن دیگری که خلا در آن وجود دارد برده می شود و در نتیجه با کاهش فشار حباب ها تشکیل می شوند و این امر منتج به تشکیل لایه شناور کف می گردد.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و تمیز نمودن مخازن شناورسازی پس از اتمام مراحل ساخت از نکات مهم در مورد این تجهیز می باشد. مواردی که بایستی مورد بررسی دقیق گیرند عبارتند از بازرسی نصب صحیح خطوط هوا، شیرها و پمپ ها در صورتی که واحد شناورسازی از نوع مخازن خلا یا تحت فشار باشد. موارد مورد بررسی در مخازن شناورسازی با هوا عبارتند از نصب صحیح پروانه و موتور یا خطوط هوا، دیفیوزرها و بلوئرها.

فارغ از نوع مخازن شناورسازی، مکانیزم های دفع لجن می بایست برای مواردی مانند مناسب بودن فواصل و تراز بودن آن ها و روانکاری مناسب و مطابق با دستورالعمل های سازنده، مورد بررسی قرار گیرد.

قبل از در مدار قرار دادن شناور ساز برای مدت زمان ۳ الی ۴ ساعت، واحد دفع لجن می بایست یک سیکل کامل را طی نموده و از تنظیم بودن و عملکرد صحیح آن (تنظیم بودن فواصل، تنظیم بودن بخش های دوار و مناسب بودن عمق مستغرق چنگک ها) اطمینان حاصل نمود. پمپ های فشار یا خلا نیز باید برای نصب محکم و صحیح، عملکرد روان، داغ نشدن بیش از حد، لرزه و صدای غیرطبیعی و … مورد بازرسی قرار گیرند. آمپر مصرفی و فشار پمپ ها نیز باید به دقت بررسی و ثبت شود.

راه اندازی

در خلال راه اندازی واحد، برای اطمینان از عملکرد درست مکانیزم جمع آوری (Skimming) و بیش از حد بزرگ یا قطور نشدن لایه ی کف تشکیل شده، باید به صورت منظم بازرسی صورت پذیرد.

مخازن ته نشینی

مخازن ته نشینی غالبا تنها برای تصفیه اولیه فاضلاب مورد استفاده قرار نمی گیرند و از دیگر کاربردهای آن ها می توان به فرآیندهای تصفیه ثانویه مانند لجن فعال و صافی های چکنده اشاره نمود. هدف استفاده از مخازن ته نشینی اولیه حذف ذرات جامد بزرگ معلق و مواد شناور از فاضلاب، پیش از تخلیه به واحدهای تصفیه ثانویه یا آب های سطحی می باشد. مخازن ته‌نشینی اولیه به طور موثری ۶۵-۵۰ درصد از ذرات جامد معلق و ۴۰-۲۵ درصد BOD5 را از فاضلاب های خانگی حذف می کند.

نوع ثانویه مخازن ته نشینی، وظیفه تصفیه پساب های بیولوژیکی واحد را بر عهده دارد. عملکرد این مخازن مانند مخازن نوع اولیه می باشد با این تفاوت که بارگذاری سطحی و حجم لجن در آن ها معمولا کمتر از نوع اولیه می باشد. مخازن ته‌نشینی میانی در میان صافی چکنده و برای افزایش بازدهی مورد استفاده قرار می گیرند و عملکردی مشابه با مخازن اولیه و ثانویه دارا می باشند.

بازرسی و تست های اولیه

بازرسی و انجام تست های اولیه برای زلال سازهای اولیه بسیار مهم می باشد چرا که این تجهیز یک واحد اصلی در تصفیه خانه می باشد و دارای بخش های مکانیکی زیادی می باشد که در طول عملکرد خود به صورت مستغرق می باشند. خطوط لوله و مخزن آن باید عاری از هرگونه جسم خارجی و آشغال باشد. عملکرد روان تمام دریچه های کنترلی و شیرها، استقرار صحیح آن ها و مکانیزم جمع آوری لجن (تراز بودن، مناسب بودن فواصل و روانکاری مناسب) باید مورد بررسی قرار بگیرد. بررسی تجهیزات دوار (نصب محکم و مناسب، تنظیم بودن بخش دوار، فواصل، تجهیزات ایمنی و روانکاری) و سطح سرریزها از دیگر نکات مهم است.

سیستم برای مدت زمانی در حدود ۳ الی ۴ ساعت باید در مدار قرار گیرد تا فاضلاب به طور کامل وارد آن شود. در این زمان موتورها باید از نظر داغ نشدن بیش از حد، داشتن سروصدا و لرزش های غیرعادی و اندازه گیری و ثبت آمپر مصرفی مورد بررسی قرار گیرند. عملکرد تجهیزات مربوط به جمع آوری و حذف کف موجود نیز باید به دقت بررسی شود.

 

راه اندازی

در زمان راه اندازی زلال ساز اولیه، لجن خامی که بر اساس نتایج آزمایش های مربوط به جامدات کلی یا معلق دارای ۴ تا ۸ درصد ذرات جامد خشک باشد، باید از زلال ساز (مخزن ته نشینی) خارج شود. معمولا نمونه برداری لجن خام از مخزن (گودال) لجن و قبل از پمپاژ صورت می‌گیرد. لجن در مخزن (گودال) مخلوط می شود و نمونه مستقیما از چاه برداشته می شود. در بعضی موارد نمونه برداری از دریچه های لوله ها در نزدیکی پمپ های لجن یا از خود پمپ صورت می‌گیرد.

در زمان انجام پمپاژ به هاضم ها، لجن باید تا جای ممکن غلیظ باشد و سرعت برداشت (پمپاژ) لجن نیز برای جلوگیری از ورود آب به لجن، تا جای ممکن باید پایین باشد. پس از حذف نمودن لجن موجود، میزان دانه های در آن نیز باید مورد بررسی قرار بگیرد. در صورتی که مقدار آن ها قابل توجه باشد، حذف بیشتر آن ها (دانه گیری بیشتر) و بررسی تجهیزات دانه‌گیری ضروری می باشد.

پرسنل بهره بردار در زمان عملکرد زلال ساز باید آموزش ببینند و با برنامه زمانی مناسبی اقدام به پمپاژ لجن در زمان راه اندازی و عملکرد عادی سیستم نمایند. زمانی که با بازرسی بصری صورت گرفته، لجن رقیق به نظر رسید (زیاد بودن مقدار آب) پمپاژ باید متوقف شود. با وجود آن که آزمایش ذرات جامد تنها ابزار دقیق برای برای اندازه گیری چگالی لجن می باشد، اما برای کنترل و نظارت بر روی عملکردهای معمول پمپاژ بسیار کند و زمان بر می باشد.

بسیاری از اپراتورها برای بررسی سریع از آزمایش گریز از مرکز استفاده می کنند در حالی که اغلب اپراتورهای با تجربه به صورت چشمی عمق لجن می توانند تشخیص بدهند که چگالی لجن برای پمپاژ مناسب است یا خیر. عمق ظاهری لجن به اپراتور برای تخمین حجم لجن و زمان مورد نیاز برای پمپاژ آن کمک می کند. نمونه برداری و انجام آزمایشات در آزمایشگاه درستی تشخیص اپراتور را نشان می دهد و هم چنین برای ثبت اطلاعات عملکرد تصفیه خانه ضروری می باشد. سایر آزمایشات مورد نیاز برای تصفیه خانه عبارت است از DO، BOD، ذرات جامد معلق و ذرات قابل ته نشینی. دفترچه راهنمای بهره برداری و تعمیر و نگه داری تصفیه خانه باید شامل لیستی از آزمایش های مورد نیاز برای زلال ساز باشد.

سه مشکل اساسی در بهره برداری که بر روی عملکرد مخازن ته نشینی تاثیر گذار است، تغلیظ بیش از حد لجن، بی هوازی شدن لجن و اتصال کوتاه (SHORT CIRCUITING) می باشند.

  1. یکی از دلایل عملکرد نامنظم تجهیزات دفع (حذف) لجن، تغلیظ بیش از حد لجن می باشد. پس از انجام بازرسی های لازم و اطمینان از نبود نقص در عملکرد سیستم‌های مکانیکی، باید شروع به انجام مراحل دفع لجن غلیظ شده نمود. برای جلوگیری از بروز و حل این مشکل باید دفع لجن و نظارت بر آن در فواصل زمانی کوتاه تری صورت گیرد. در صورت وجود امکان آسیب رسیدن به تجهیزات، خالی کردن آب مخازن و دفع لجن باید به صورت دستی انجام شود.
  2. اگر لجن به صورت منظم و مناسب از سیستم دفع نشود، بی هوازی خواهد شد که از نشانه های آن بویی شبیه به تخم مرغ فاسد و رشد پتوی لجن می باشد. در چنین مواقعی یکی از راه حل ها، کلرزنی محتویات زلال ساز برای کاهش بو و به تعویق انداختن فرآیند تجزیه فاضلاب در زمان انجام اقدامات اصلاحی برای رفع مشکل می باشد. کلرزنی محتویات زلال ساز باید با دقت فراوانی صورت گیرد، چرا که ممکن است بر روی فرآیندهای بیولوژیکی پیش رو تاثیرگذار باشد. در صورت عدم وجود اشکال در تجهیزات مکانیکی باعث رفع و پیشگیری از بروز چنین مشکلاتی خواهد شد.
  3. اتصال کوتاه از دیگر مشکلاتی می باشد که ممکن است در زمان راه اندازی رخ دهد. این اتفاق زمانی مشاهده می شود که ناحیه ای با سرعت زیاد در مخزن وجود داشته باشد و از نشانه های آن می توان به بالا آمدن لجن، وجود ذرات لجن در پساب خروجی و فاضلاب بی هوازی اشاره نمود. معمولا استفاده از بافل های مناسب، نوع و ارتفاع سرریز و نوع طراحی ورودی، بوسیله ایجاد تغییر در رژیم جریان زلال ساز باعث پیشگیری یا کاهش این مورد می شود.

کلرزنی

کلر گازی سنگین تر از هوا، به شدت سمی و خورنده در فضای مرطوب می باشد. این گاز باعث تحریک غشاهای مخاطی بینی، حلق، ریه ها شده و قرار گرفتن بیش از حد در معرض آن می تواند منجر به مرگ شود. تمام افرادی که به نوعی با کلر سروکار دارند باید از این نکات آگاه باشند. آموزش اپراتور باید شامل آگاه سازی آن ها از این خطرات، استفاده از تجهیزات اضطراری و کیت های تعمیر کننده، جعبه کمک های اولیه و روش ها و رویه های کار با ظروف حاوی کلر باشد.

با وجود آن که از کلر در تصفیه خانه های فاضلاب اغلب به عنوان گندزدا استفاده می شود، اما این ماده کاربردهای گسترده ی دیگری را نیز دارا می باشد. در واحدهای پیش کلرزنی، از کلر به عنوان گندزدا و عامل کنترل کننده بو استفاده می شود، اما این کار برای کاهش بار BOD تصفیه خانه، کمک به ته نشینی، کنترل کف کردن و حذف روغن نیز موثر است.

در قسمت های مختلف تصفیه خانه ممکن است از اضافه کردن کلر به فاضلاب برای اهداف دیگری همچون کنترل و جلوگیری از ایجاد بو، کنترل خورندگی، کنترل کف در هاضم ها، کمک به تغلیظ لجن، جلوگیری از پدیده بالکینگ لجن، جلوگیری از جمع شدن آب بر روی فیلتر بر اثر گرفتگی و دفع حشرات موذی و جلوگیری از ازدیاد آن ها بر روی فیلترها استفاده نمود.

گندزدایی به معنای تخریب و از بین بردن تمام ارگانیسم های بیماری زا می باشد. با از بین بردن ارگانیسم های بیماری زا و غیربیماری زا، کلر به جلوگیری از ایجاد بوهای ناخوشایند و محافظت از منابع آب شهری، سواحل و سایر مناطق تفریحی در مقابل بیماری های ناشی از آب آلوده کمک شایانی می کند.

بازرسی و تست های اولیه

همانطور که گفته شد در هنگام آموزش در محل اپراتورها، وجود فردی متخصص و با تجربه در محل (در زمینه کار و استفاده از کلر) پیش از راه اندازی برای آموزش پرسنل و انجام بازرسی و تست های اولیه ی تجهیزات کلرزنی لازم و ضروری می باشد. در حالت کلی بازرسی از تجهیزات کلرزنی شامل بررسی نصب صحیح و دقیق، تنظیم بودن آن ها و ثبت فشار نشانگرها می باشد. اتصالات باید بوسیله آب آمونیاک در حالتی که کلرزن نیمه باز می باشد، چک شود. نیمه باز گذاشتن کلرزن به دلیل کاهش خطرات و کمک به تسریع خروج کلرزن از مدار کاری در صورت نیاز، توسط اپراتور می باشد. و

ضعیت و نحوه ی استقرار تمام شیرها باید چک شود. کامل بودن و دسترسی به تجهیزات ایمنی و ابزارآلات تعمیر و نگهداری نیز باید به دقت بررسی شود. کتابچه ی راهنمای کلرزنی که توسط جورج کلیفورد وایت نوشته شده است، جزئیات کامل و شرایط مورد نیاز برای راه اندازی تجهیزات کلرزنی را به طور مفصل مورد بررسی قرار داده است.

راه اندازی

در اغلب مواقع با وجود صورت گرفتن بازرسی ها و تست های اولیه، راه اندازی منجر به ایجاد برخی مشکلات مکانیکی می گردد. اپراتور می بایست با اندازه گیری میزان کلر مصرفی سیستم و مقدار کلر باقی مانده، حالت بهینه را برای فرآیند و سیستم با توجه به استانداردهای موجود فراهم کند.

روش و مراحل نصب ممبران – Membrane Installation

روش و مراحل نصب ممبران – Membrane Installation

شستشوی شیمیایی ممبرانها – (CIP)

شستشوی شیمیایی ممبرانها – (CIP)

 

شستشوی ممبران های اسمز معکوس – الزام، تجهیزات مورد نیاز و مراحل آن

شستشوی ممبران های اسمز معکوس – الزام، تجهیزات مورد نیاز و مراحل آن

شستشوی بموقع و صحیح ممبرانهای اسمز معکوس (RO) در یک دستگاه تصفیه آب صنعتی، یکی از مهمترین فعالیت هایی است که باعث افزایش طول عمر کارکرد و سطح عملکرد دستگاه تصفیه آب دارد. در این مقاله، نکات و پیشنهادات مهمی در مورد شستشوی ممبرانها که توسط شرکت DOW در خصوص ممبرانهای تولید این شرکت که با برند FILMTEC در بازار وجود داشته و از پرمصرف ترین ممبرانهای صنعت هستند، ارائه خواهد شد. البته این موارد، برای ممبرانهای سایر برندها نیز می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

نکاتی مهم در مورد شستشوی ممبران های اسمز معکوس

 

الزامات شستشوی ممبرانها

ممبرانهای اسمز معکوس، در طول زمان کارکرد، به تدریج توسط رسوبات معدنی، مواد بیولوژیکی، ذرات کلوئیدی و مواد آلی غیر محلول، دچار گرفتگی می شوند. با جمع شدن لایه های رسوب روی سطح ممبران، شاهد کاهش جریان نرمال شده آب تصفیه شده، کاهش میزان نرمال دفع املاح و یا هر دو مورد خواهیم بود.

المانهای ممبران اسمز معکوس، با تحقق هر کدام از شرایط زیر، می بایست توسط مواد شیمیایی مناسب شستشو شوند:

– کاهش جریان نرمال شده آب تصفیه شده (Normalized Permeate Flow) به میزان 10%

– افزایش مقدار نرمال عبور نمک (Normalized Salt Passage) به میزان 5% تا 10%

– افزایش میزان افت فشار (تفاضل فشار آب ورودی و فشار پساب) نرمال شده (Normalized Pressure Drop) به میزان 10% تا 15%

در صورت بوجود آمدن هر کدام از شرایط فوق و تعلل در شستشوی ممبرانها، احتمال این موضوع وجود خواهد داشت که دیگر ممبران به عملکرد اولیه خود برنگشته و ضمناً مدت زمان بین شستشوها کوتاه شده و میزان گرفتگی ممبرانها نیز سرعت بیشتری پیدا کند.

میزان افت فشار هر مرحله (Stage) از سیستم تصفیه آب اسمز معکوس، می بایست بصورت منظم اندازه گیری و ثبت شود. در صورت وجود گرفتگی منافذ ورودی ممبران، مقدار این افت فشار، افزایش پیدا خواهد کرد.

نکته ای که می بایست در نظر داشت، این است که جریان آب تصفیه شده خروجی دستگاه در صورت کاهش دمای آب ورودی، افت می کند. در این شرایط، این یک پدیده طبیعی است و الزاماً نشان دهنده نیاز ممبران به شستشو نیست.

پیش تصفیه نامناسب سیستم، عدم کنترل فشار و یا افزایش بازیافت، عواملی هستند که می توانند باعث کاهش جریان آب تصفیه شده و یا افزایش عبور نمک شوند. لذا با مشاهده این علائم، پیش از اقدام به شستشوی ممبران، می بایست ابتدا علل فوق را بررسی نمود. چه بسا با بررسی و رفع مشکلات فوق الذکر، نیازی به شستشوی ممبران نباشد.

نکاتی مهم در خصوص شستشوی ممبرانها

1- از هر ماده شیمیایی که برای شستشوی ممبرانها استفاده می کنید، به نکات ایمنی بیان شده توسط شرکت سازنده آن در زمان حمل، نگهداری، استفاده و حتی دور ریز توجه کرده و آنها را به دقت رعایت کنید.

2- پیش از شروع شستشوی ممبران ها و سیرکوله شدن مواد شیمیایی در سیستم، اطمینان حاصل کنید که ماده شیمیایی مورد استفاده به صورت کاملاً محلول در آمده باشد.

3- توصیه می شود که ممبرانها، پس از شستشو با مواد شیمیایی، با آب با کیفیت بالا و عاری از کلر و با دمای بالاتر از 20 درجه سانتیگراد شسته شوند. برای این منظور، می توان از آب تصفیه شده شده سیستم (Permeate) و یا آب مقطر استفاد نمود. برای انجام این کار، ممبرانها پس از شستشو با مواد شیمیایی، ابتدا با دبی و فشار کم با آب تمیز شستشو داده شوند تا در این بخش، عمده مواد شیمیایی از سیستم خارج شود. سپس با جریان و فشار نرمال، این فلاشینگ ادامه پیدا کند. لازم به ذکر است حتی با انجام عملیات فلاشینگ، باز هم احتمال حضور مواد شیمیایی در بخش آب تصفیه شده (Permeate) دستگاه RO وجود خواهد داشت. لذا، پس از شستشوی ممبرانها با مواد شیمیایی، آب تصفیه شده تولیدی (Permeate) دستگاه به مدت زمان حداقل 30 دقیقه می بایست به مجرای تخلیه فاضلاب (Drain) هدایت شده و سپس دستگاه RO در مدار قرار گیرد.

4- در طول سیرکولاسیون مواد شیمیایی در دستگاه اسمز معکوس، باید از عدم افزایش دما از حد مجاز مراقبت نمود. حداکثر دمای مجاز، بستگی به PH و نوع ممبران دارد. جدول زیر، اطلاعات لازم را در این خصوص ارائه می دهد:

بازه دما و PH قابل قبول در زمان شستشوی ممبرانها

جدول شماره (1) – بازه دما و PH قابل قبول در زمان شستشوی ممبرانها

5- برای المنت های با قطر بیش از 6 اینچ، جهت جریان شستشوی ممبران می بایست با جهت جریان در حالت نرمال کارکرد دستگاه یکسان باشد. این قاعده، به جهت جلوگیری از تلسکوپی شدن ممبران تعیین شده است. حتی برای ممبرانهای با قطر کمتر از 6 اینچ هم رعایت این نکته توصیه شده است.

تجهیزات سیستم شستشوی ممبرانهای RO

تجهیزات مختلف برای سیستم شستشوی دستگاه تصفیه آب اسمز معکوس (RO) در شکل زیر نشان داده شده اند:

شستشوی ممبرانهای اسمز معکوس

نکاتی در مورد انتخاب و طراحی تجهیزات سیستم شستشو را در نظر داشته باشید:

– مخزن محلول ماده شیمیایی می بایست از جنس پلی پروپیلن و یا FRP باشد.

– در نظر گرفتن درب و یا کاور متحرک و نیز گیج دما برای این مخزن از الزامات است.

– شستشوی ممبرانها در دمای بالاتر، اثربخشی آن را افزایش می دهد. توصیه می شود که میزان PH و دمای محلول شستشو مطابق معیارهای راهنمای جدول شماره (1) رعایت شود. از استفاده از محلول شستشو در دمای زیر 20 درجه سانتیگراد اجتناب شود. زیرا در این دما، اثربخشی محلول شستشو کاهش می یابد. ضمن اینکه برخی مواد شوینده با فرمولهای شیمیایی مشخص (مانند Sodium Lauryl Sulfate) در دمای پایین ممکن است رسوب کنند.

– در برخی مناطق جغرافیایی، ممکن است نیاز به سرمایش محلول شستشو داشته باشیم. بنابراین برای طراحی کامل سیستم شستشوی ممبرانها، می بایست هم الزامات گرمایش و هم الزامات سرمایش را در صورت نیاز در نظر داشته باشیم.

– به عنوان یک قاعده سرانگشتی برای تخمین حجم مخزن ذخیره محلول شستشو، می بایست حجم کل محفظه های تحت فشار ممبران (Pressure Vessel) ها را با کل حجم داخلی لوله و اتصالات مسیر رفت و برگشت سیستم شستشو جمع کنیم. به عنوان مثال، فرض کنید که یک سیستم RO شامل 10 پرشر وسل 8 اینچ که 6 المنت در هر کدام از آنها جای می گیرد، بوده و طول کل مسیر لوله کشی حدود 50 فوت و با سایز 4 اینچ یاشد. محاسبه تخمین حجم مخزن محلول شستشو به شرح زیر خواهد بود:

شستشوی ممبرانهای اسمز معکوس

بنابراین برای مثال ذکر شده، حجم مخزن محلول شستشو را حدود 550 گالن (2.1 متر مکعب) در نظر می گیریم.

– سایز پمپ شستشوی ممبرانها می بایست بر اساس دبی و فشارهای مشخص شده در جدول شماره (2) تعیین شود. فشارهای مشخص شده، با در نظر گرفتن فشار لازم برای غلبه بر افت فشارهای ناشی از لوله کشی و کارتریج فیلترها محاسبه شده اند. جنس قطعات به کار رفته شده در پمپ می بایست از جنس استنلس استیل 316 و یا جنس کامپوزیت پلی استر غیر فلزی باشد.

شستشوی ممبرانهای اسمز معکوس

جدول شماره (2) – دبی جریان توصیه شده برای هر پرشر وسل در زمان شستشوی ممبرانها

– شیرالات، فلومتر و گیج فشار به تعداد مناسب و در محلهای مورد نیاز می بایست در نظر گرفته شده و نصب شوند. خطوط سیستم شستشوی RO می توانند از جنس لوله و یا شیلنگ باشد. اما به هر صورت، دبی جریان شستشو می بایست حداکثر 10 فوت بر ثانیه (3 متر بر ثانیه) باشد.

شش مرحله شستشوی ممبران های اسمز معکوس

1- آماده کردن محلول شستشو

2- پمپاژ با جریان کم (Low flow pumping)

محلول شستشوی ممبران را ضمن انجام گرمایش، با نرخ جریان کم (حدود نصف مقادیر مشخص شده در جدول شماره 1) و فشار پایین به داخل پرشر وسل ها پمپاژ کرده تا این محلول جایگزین آب موجود در آنها شود. فشار پمپ باید تنها به اندازه افت فشار آب ورودی (Feed) نسبت به آب تغلیظ شده (Concentrate) باشد. عملاً در این فشار، محلول تغلیظ شده بسیار ناچیزی تولید خواهد شد. در این حالت، محلول تغلیظ شده خروجی را به فاضلاب هدایت کرده و از برگشت آن به مخزن محلول شوینده جلوگیری کنید.

شستشوی ممبرانهای اسمز معکوس

جدول شماره (1) – دبی جریان توصیه شده برای هر پرشر وسل در زمان شستشوی ممبرانها

3- سیرکولاسیون (Recycle)

بعد از اینکه محلول شستشو بصورت کامل، جایگزین آب داخل سیستم شد، محلول غلیظ شده در جریان Concentrate وارد شده و قابل مشاهده خواهد بود. پس از رسیدن به این وضعیت، اجازه دهید تا خروجی محلول شستشو در هر دو جریان Permeate و Concentrate مجداً به سمت مخزن محلول سیرکوله شود. در این پروسه، اقدامات لازم برای کنترل دما و PH محلول شستشوی ممبران را انجام دهید.

4- غوطه ور سازی (Soak)

پمپ را خاموش کرده و اجازه دهید تا ممبرانها در محلول شستشوی موجود در پرشر وسل ها بصورت غوطه ور باقی بمانند. در شرایط عادی، مدت زمان یک ساعت برای این مرحله مناسب است. اما در صورتی که میزان و نوع رسوب و گرفتگی بالا باشد، این مدت زمان می تواند به 10 تا 15 ساعت هم برسد. در این صورت، این کار را در نیمه شب انجام دهید. برای پایدار نگه داشتن دمای محلول شستشو، این جریان را با سرعت بسیار کم (حدود 10 درصد مقادیر نشان داده شده در جدول شماره 1) در مدار شستشو سیرکوله کنید.

5- پمپاژ با جریان بالا (High flow pumping)

محلول شستشو را با فشار مشخص شده در جدول شماره (1) به مدت 30 – 60 دقیقه در داخل سیستم پمپاژ کنید. جریان و فشار بالای محلول در این حالت باعث می شود تا رسوبات جدا شده از سطوح ممبران، شسته شده و از سیستم خارج شوند. در صورت گرفتگی شدید ممبرانها، شاید لازم باشد تا نرخ شستشو را تا 50% بیش از مقادیر جدول شماره (1) هم افزایش داد. البته در صورت شستشو با این دبی های بالا، باید مراقب افت فشار جریان محلول شستشو در سیستم بود. در این حالت، حداکثر افت فشار مجاز برای هر ممبران 15 psi و برای هر پرشر وسل چند المانه 50 psi (هر کدام زودتر محقق شد) می باشد. افت فشار بیش از این مقادیر، احتمال صدمه دیدگی ممبران ها را در پی خواهد داشت.

6- فلاشینگ (Flash out)

توصیه می شود برای فلاشینگ سیستم، از آب مقطر یا آب تصفیه شده خروجی دستگاه اسمز معکوس استفاده شود. از آب خام تصفیه نشده برای انجام فلاشینگ می بایست اجتناب شود. زیرا املاح موجود در آب خام ممکن است با محلول شستشو واکنش شیمیایی داده و باعث رسوب گذاری مجدد روی ممبرانها شود. حداقل دمای آب مورد استفاده در فلاشینگ، 20 درجه سانتیگراد می باشد.

چند نکته مهم در مورد شستشوی ممبرانهای RO

– توصیه جدی می شود که هر مرحله (Stage) دستگاه اسمز معکوس (و یا دستگاه نانو فیلتراسیون)، بصورت جداگانه شستشو شود. این توصیه، به جهت جلوگیری از ورود رسوبات جدا شده از ممبران در هر مرحله به مرحله بعد و کاهش عملکرد شستشو می باشد. البته برای دستگاه های دارای چند مرحله، می توان عملیات “غوطه ور ساختن” و “فلاشینگ” را بصورت همزمان برای تمامی Stage ها انجام داد. در صورت کدر شدن و یا تغییر رنگ محلول شستشو، لازم است تا محلول جدید آماده و مورد استفاده قرار گیرد. عملیات پمپاژ با فشار بالا می بایست حتماً برای هر مرحله دستگاه بصورت جداگانه انجام شود. برای انجام این کار، می توان با یک پمپ شستشو هر مرحله را شستشو داده و سپس به سراغ مرحله بعد رفت و یا با چند پمپ جداگانه برای هر Stage، این کار را همزمان برای همه مراحل انجام داد.

– توصیه Filmtec برای شستشو این است که ممبران ها ابتدا با شوینده های قلیایی شسته شوند. تنها در مواقعی ممبران ها ابتدا با مواد شوینده اسیدی شسته می شود که مطمئن باشیم که گرفتگی ممبران ها به دلیل رسوب کربنات کلسیم یا اکسید / هیدروکسید آهن باشد.

در صورتیکه گرفتگی ممبرانها ناشی از ترکیب عوامل مختلفی از جمله عوامل کلوئیدی، مواد آلی، میکروارگانیسم ها به همراه رسوب کربنات کلسیم باشد، می بایست از شستشوی دو مرحله ای استفاده کرد. در این حالت، می بایست ابتدا شستشو با شوینده قلیایی و سپس با شوینده اسیدی انجام گیرد. شستشو با شوینده قلیایی باعث حذف رسوبات آلی، کلوئیدی و بیوفیلم شده و در ادامه، شوینده اسیدی، رسوبات کربنات کلسیم را از روی ممبرانها شسته و از سیستم خارج خواهد نمود.

– همواره PH را در طول فرآیند شستشو اندازه گیری کنید. در صورت افزایش PH بیش از 0.5 واحد، از اسید و در صورت کاهش PH بیش از 0.5 واحد، از هیدروکسید سدیم استفاده و به محلول شوینده اضافه شوند.

– در صورت طولانی شدن بیش از حد زمان “غوطه ور سازی” و ثابت ماندن محلول شستشو، احتمال اشباع محلول شوینده و رسوب کردن مجدد مواد محلول در آن روی سطح ممبران و نیز کاهش دما وجود خواهد داشت. به همین دلیل، توصیه شده است که محلول شستشو در طول زمان غوطه ور سازی، با سرعت کم سیرکوله شده و مواد شیمیایی لازم برای تنظیم PH در طول فرآیند شستشو به محلول اضافه شود.

– محلول شستشو در صورت کدر و یا تیره شدن، می بایست با محلول شستشوی تازه جایگزین شده و عملیات شستشو با محلول شوینده تازه تکرار شود.

– در صورتیکه به هر دلیل لازم باشد تا سیستم به مدت بیش از 24 ساعت خاموش ( در حالت Shut down) باشد، می بایست ممبرانها را در محلول 1% متا بی سولفیت سدیم نگهداری نمود.

error: Content is protected !!