الکترو دیانیزاسیون (EDI)

الکترو دیانیزاسیون (EDI)
RO di water system
EDI Water Treatment System, EDI System, EDI Machine, EDI Equipment -  Guangzhou Qingqing Water Treatment Equipment Co., Ltd
EDI یک فرایند الکترو شیمیایی پیوسته برای تصفیه آب است که در آن یون ها از میان غشاء ها و بسترهای رزینی مختلط و نیز با استفاده از برق DC در ولتاژهای خاص عبور می کنند، این فرآیند جایگزینی برای عملیات احیای استاندارد با استفاده از مواد شیمیایی اسیدی و بازی است.

دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

دستگاه EDI شرکت Cal Water ، دارای 2 مدول با ظرفیت 20 GPM

در این شکل تصویری از یک دستگاه EDI ساده نشان داده شده است که دارای دو مدول بوده و در آن از سمت راست به ترتیب شیرهای ورودی و خروجی، دستگاه های فشارسنج، جریان سنج، شیرهای نمونه گیری و نیز یک عدد دستگاه اندازه گیری برای سنجش کیفیت آب نمایان است. این واحد EDI ، دستگاه ساده ای است که در قیاس با سیستم های بدون یون کننده (دمین) با بسترهای رزینی مختلط و اتوماتیک مشابه، فضای کمتری را اشغال می کند. با استفاده از این دستگاه، دیگر نیازی به استفاده از مواد شیمیایی قوی و مراحل خنثی سازی وجود ندارد.
Edi Electrodeionization Pure Water Purification System | Onelynn

فرآیند EDI

دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

یک واحد از دستگاه EDI ، دارای تعدادی محفظه باریک است که برای انجام فرآیند تصفیه آب، متناوباً از رزین پر می شوند و آب غلیظ که دارای ناخالصی هست از میان آنها عبور می کند. غشاهای مخصوص یونی که در آنها کاتیون ها در یک طرف و آنیون ها در طرف دیگر قرار گرفته اند، این محفظه ها را از یکدیگر جدا می کنند.
یک غشاء کاتیونی مخصوص، فقط اجازه می دهد که یون های دارای بار مثبت عبور کنند و از عبور یون هایی که دارای بار الکتریکی منفی هستند جلوگیری می نماید. غشای مخصوص آنیونی به صورت معکوس عمل می کند. هیچ کدام از این غشاها به آب اجازه عبور نمی دهند.
الکترودهایی که دارای برق DC با ولتاژ بالا هستند در هر دو طرف محفظه هایی که حاوی رزین و آب غلیظ هستند، قرار دارند. بر حسب سلیقه هر شرکت سازنده، در یک سلول EDI، بین 4 تا 10 محفظه ی رزین می تواند قرار بگیرد.
همچنانکه آب شروع به گذشتن از میان سلول می کند، یونهای باردار موجود در آب در داخل محفظه رزینی، توسط رزین تبادل کننده یونی به دام می افتند. زمانی که از برق با ولتاژ 200 تا 400 VDC در درون سلول استفاده می شود، ناخالصی های آنیونی (با بار منفی) و کاتیونی (با بار مثبت) که بدام افتاده اند، در سرتاسر بستر یونی به سمت الکترود مناسب شروع به حرکت می کنند. این یونها سپس از میان غشاهای مخصوص یونی عبور کرده و به سمت محفظه ی آب غلیظ حرکت می کنند. در محفظه آب غلیظ، این یونها بوسیله غشاهایی که دارای بار الکتریکی مخالف هستند و بر روی محفظه رزینی مجاور قرار دارند، نگه داشته می شوند و در نتیجه در جریان مربوط به آب غلیظ به دام می افتند.

استانداردهای لازم برای آب خوراک دستگاه EDI

•    کیفیت آب خوراک RO : 30 ppm یا بهتر
•    سختی آب : 0.1 ppm
•    آهن (Fe+++) : 0.05 ppm
•    کلر / کلرآمین آزاد :‌0.01 ppm
•    حداکثر فشار ورودی :‌80 psi
•    حداکثر دمای ورودی : 90°F

کیفیت آب تولید شده توسط دستگاه EDI معمولی

دستگاه های EDI آبی با کیفیت بالا، معمولاً بین 16 تا 18 Megohms/cm³ ، تولید می کنند.
توجه: مقدار سیلیس و کربنات موجود در آب خوراک، تعیین کننده کیفیت آب تولید شده می باشد.

پس تصفیه EDI

اگر از آبی با کیفیت 18.3 megohms بخواهیم آب با کیفیت بسیار بالا تولید کنیم، باید از سیستم میکس بد با توان خالص سازی زیاد، بالغ بر 500000 گالن در هر فوت مکعب رزین، قبل از مرحله تبادل استفاده کنیم.

خلاصه
استفاده از مبدلهای بدون یون کننده و قابل حمل که عملیات احیای آنها در خارج از محل انجام می شود، بهمراه دستگاه EDI بسیار جالب می باشد. مهم نیست که آب با چه کیفیتی منظور نظر باشد، و درصورت لزوم همراه با RO/EDI و PEDI ، استفاده کننده مجبور نخواهد بود که با مواد شیمیایی خطرناک سر و کار داشته باشد و با مشکل دورریز پساب حاصل از عملیات احیا مواجه نمی شود. ترکیب این فن آوری ها، روشی مطمئن و مقرون بصرفه می باشد.

کاربردهای EDI

•    نیروگاه / تاسیسات
•    بیوتکنولوژی / داروسازی
•    نیمه هادی ها / الکترونیک
•    پرداخت کردن سطوح ( صنایع خودرو سازی و غیره)
•    کالاهای مصرفی / وسایل تزئینی
•    صنایع معمولی

دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

سلول شرکت Electropure

  دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

سلول شرکت General Electric

گزینه های مربوط به طراحی سیستم
EDI یک جایگزین بسیار خوب برای دستگاه های بدون یون کننده ای است که در محل احیا می شوند، این دستگاه بدون استفاده از مواد شیمیایی، مواد جامد حل شده موجود در آب تصفیه شده توسط سیستم اسمز معکوس را جدا می کند. EDI هم دارای ایمنی بیشتر بوده و هم مصرف کننده ها رغبت بیشتری در استفاده از آن بجای دستگاه بدون یون کننده دارند، زیرا در این دستگاه ها برای انجام عملیات احیا باید مواد شیمیایی احیا کننده ی قوی همچون اسید سولفوریک و سود سوزآور را ذخیره کرده و مورد استفاده قرار داد.
در دستگاه EDI مقدار بازیابی معمولی 90 درصد است و کیفیت متوسط آب از 17 megohms فراتر است، که این هر دو برای یک دستگاه تصفیه آب بسیار عالی می باشد. اما در مورد کاربردهای خاص و معین، تلاش می شود که طرح اصلی بگونه ای تغییر کند که هر دوی این موارد بهبود یابند.
در ادامه فهرستی از طرح های موجود و طرح های اصلاح شده ای که با موفقیت اجرا شده اند، آورده شده است:
A.    سیستم اصلی
B.    تزریق آب نمک
C.    برگرداندن آب غلیظ
D.    بازیابی آب غلیظ
E.    ترکیب RO/EDI

سیستم اصلی

دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

پایین بودن هزینه و سادگی از ویژگی های طرح اصلی است. اتصالات آب، سیم کشی الکتریکی و بهره برداری از سیستم ساده می باشد. زمانی که اصول بهره برداری از EDI به کاربر تفهیم شود، عملکرد درست و طول عمر طولانی تجهیزات در EDI و اجزای آن تضمین می گردد.

تزریق آب نمک

دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

از محلول آب نمک رقیق بعنوان حلال انتقال دهنده آب غلیظ، برای جدا کردن یونها استفاده می شود. در این ایده از آب نمک کمک گرفته می شود تا به جدا شدن الکترولیتهای ضعیف تر کمک گردیده و کیفیت آب ارتقا یابد.

برگرداندن آب غلیظ

دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

برگرداندن آب غلیظ همانند تزریق آب نمک، موجب زیادتر شدن TDS محلولی می شود که بعنوان حلال انتقال دهنده آب غلیظ برای جدا شدن یونهای جابجا شده مورد استفاده قرار می گیرد. همچنین این ایده ای است که در آن با افزایش TDS به حذف الکترولیت های ضعیف تر کمک کرده و کیفیت آب را بهتر می کند.

بازیابی آب غلیظ

دستگاه تصفیه آب ممبران الکترو دیانیزاسیون (EDI)

از بازیابی آب غلیظ برای اصلاح آبی استفاده می شود که یونهای حذف شده در دستگاه EDI را حمل می کند. این آب غلیظ متناوباً از آبی که وارد دستگاه RO می شود و قبل از واحد EDI قرار دارد، بهتر می شود. بازیابی آب غلیظ برای دستگاه EDI این امکان را فراهم می کند که پساب تولید نکند و جریان الکترولیت خارج شده معمولاً 1 درصد آب خوراک یا کمتر از آن باشد.

ترکیب RO/EDI

 ترکیب ممبران RO و دستگاه تصفیه آب EDI

ترکیب سیستم RO و EDI بر روی یک پایه امری عادی است. در مواردی که آب تصفیه شده توسط سیستم RO کیفیت چندان مناسبی ندارد و نیز استفاده از سیستم دمین ضروری است، از این ترتیب قرار گیری بطور گسترده ای استفاده می شود.
ویژگی های استاندارد اخذ شده از بیشتر تولیدکنندگان به قرار زیر می باشد:
•    ظرفیتهای جریانی سلول EDI از 1 تا 20 GPM برای هر مدول
•    یکسو کننده های جریان برق 400 VDC با قابلیت تنظیم
•    اتصالات جوشی سیستم لوله کشی، جریان خوراک، آب تولید شده و حسگرها همگی از نوع Schedule 80 PVC می باشند، گزینه های دیگری نیز برای جنس آنها وجود دارد.
•    فشارسنج های SS آکنده از مایع
•    نمایشگر هدایت الکتریکی برای نشان دادن کیفیت آب خروجی
•    شیرهای کنترل کننده، فشارسنج ها و روتامتر برای نشان دادن شدت جریان برای مسیر مربوط به پساب و الکترولیت، برای هر سلول بصورت مجزا
•    قاب از جنس کربن استیل با پوشش اپوکسی
•    صفحه کنترل
گزینه های موجود اخذ شده از بیشتر تولیدکنندگان:
•    انتخاب هایی برای دستگاه های EDI به تعداد زیاد: سلول های صنعتی استاندارد، سلول هایی مناسب برای صنایع دارویی
•    یکسو کننده های هوشمند جریان برق 400 VDC
•    نمایشگرهای هدایت الکتریکی دو کاناله برای نشان دادن کیفیت آب ورودی و خروجی
•    کنترل PLC ، برنامه ریزی شده برای بهره برداری خودکار / w / اتصال Ethernet (یکی از فناوریهای مبتنی بر Frame در شبکه‌های رایانه برای شبکه‌های محلی (LAN) می‌باشد)
•    کنترل کننده ها با صفحات نمایشی لمسی
•    قاب و پایه از جنس استیل ضد زنگ یا کربن استیل با پوشش پودری
•    صفحه کنترل با پوشش اپوکسی سفید
•    نمایشگر الکترولیت با صفحه ای که از پشت به آن نور تابانده می شود و قابل روئیت می باشد.
•    جریان سنج های توربینی و پارویی (paddle wheel)
•    حسگرهای دما و فشار
•    چرخش جریان آب غلیظ با حسگرهایی برای هدایت الکتریکی و شدت جریان
•    اتصالات جوشی سیستم لوله کشی، جریان خوراک، آب تولید شده و حسگرها از جنس پلی پروپیلن یا PVDF هستند.
•    اتصالات بهداشتی از جنس استیل TriClover
•    فشارسنج های SS پر شده با مایع w/ محافظ اندازه گیرها

مزیت های دستگاه EDI

•    اگر دستگاه EDI پس از دستگاه RO قرار بگیرد، بطور مؤثری جایگزین سیستم های بدون یون کننده ای می شود که با استفاده از مواد شیمیایی احیا می شوند و اقدامات مرتبط با مواد شیمیایی و عملیات احیا و همچنین زحمت ناشی از اجرای آنها حذف می گردد.
•    غشاها و جریان الکتریسته جایگزینی برای استفاده از مواد شیمیایی و عملیات تکراری احیا می باشند.
•    در مقایسه با سیستم های معمولی تبادل کننده یونی با قابلیت احیا، دستگاه های EDI از نظر مکانیکی ساده تر هستند.
•    دستگاه های EDI می توانند بطور پیوسته هفت روز در هفته و 24 ساعته و بدون وقفه برای انجام عملیات احیا در سیستم بدون یون کننده، مورد استفاده قرار گیرند.
•     تمامی عملیات مربوط به خنثی سازی پساب اسیدی و قلیایی خطرناک که در اثر انجام مراحل احیای شیمایی سیستم بدون یون کننده تولید می شوند، توسط سیستم EDI حذف می گردد زیرا مقدار بسیار زیادی از نمک ها از سیستم تخلیه می گردند.
•    به عنوان یک نتیجه، بکارگیری قوانین مربوط به محل کار و ایمنی از طرف کارفرما، و نیز تقاضای بیشتر برای قوانین دقیقتر مرتبط با سلامت، امنیت و انجام کار، هزینه بهره برداری از دستگاه های بدون یون کننده مبتنی بر استفاده از مواد شیمیایی را بیشتر می کند. استفاده از دستگاه EDI این مشکل را مرتفع می سازد.

اسپری نازل (spray nozzle)

اسپری نازل (spray nozzle)

Spray Nozzles | Spray Nozzle Engineering Information | Spray | Nozzles

 

Dust Control Spray Pattern & Type - Monitor Spray Nozzles & Systems

افشانک یا نازل پاشش (spray nozzle) وسیله‌ای دقیق است که پراکندگی مایع و تبدیل شدن به اسپری را تسهیل می کند. از نازل ها به سه منظور استفاده می شود: توزیع مایع بر روی یک ناحیه، افزایش سطح تماس مایع و ایجاد نیروی ضربه روی یک سطح جامد. نازل های پاشش از چند ویژگی مختلف برای توصیف نوع پاشش استفاده می کنند.
اسپری نازل‌ها را می‌توان بر اساس انرژی ورودی مورد نیاز برای اتمیزه شدن، یا همان تجزیه سیال به قطرات، طبقه بندی کرد. اسپری نازل‌ها می‌توانند یک یا چند خروجی داشته باشند. یک نازل با چند خروجی به عنوان نازل شاخه‌ای شناخته می‌شود.

Spray Nozzles | PNR

انواع الگوهای پاشش
در نازل های میکس داخلی دو سیال در داخل افشانک با هم تماس پیدا می‌کنند. تلفیق گاز با سرعت بالا و مایع با سرعت کم جریان مایع را به قطرات ریز تجزیه می‌کند و یک اسپری با سرعت بالا تولید می‌کند. این نوع اسپری نازل‌ها نسبت به اتمایزر ترکیب خارجی از میزان گاز اتمیزه کمتری استفاده می‌کنند و برای جریان‌های دارای ویسکوزیته بالاتر مناسب‌تر هستند.

در نازل های میکس خارجی سیالات خارج از سطح نازل با هم تلفیق می‌شوند. این نوع نازل پاشش ممکن است به مقدار هوا و افت فشار هوای اتمیزه کردن بیشتری نیاز داشته باشد زیرا تلفیق و اتمیزه شدن مایع در خارج از نازل انجام می‌شود. افت فشار مایع برای این نوع افشانک‌ها کمتر است، که گاهی اوقات مایع به دلیل مکش ناشی از اتمیزه کننده‌های هوا به داخل نازل کشیده می‌شود. اگر مایعی که قرار است اتمیزه شود حاوی ذرات جامد باشد، اتمایزر میکس خارجی بیشتر مورد ترجیح خواهد بود.

فاکتورهای کارایی نازل

کاربرد افشانک ها

فرمول نازل

صنایع فولاد -صنایع غذایى -پتروشیمى -فرآورى سیمان -صنایع شیمیایى -صنایع آتش نشانى -شستشوى صنعتى -صنایع کاغذ سازى -خنک کارى هاى صنعتى صنایع مورد استفاده اسپرى نازل بر اساس شرایط و محیط کارى مى بایست به گونه ایى انتخاب گردد که بیشترین کارایى و طول عمر را داشته باشد. یک اسپرى نازل بر اساس 7 فاکتور کلیدى مهم انتخاب میگردد: انتخاب نوع پاشش – نوع مایع کارى – فشار – فلوریت – زاویه پاشش – اندازه قطرات و نوع اتصال. همچنین در بسیارى از صنایع نوع جنس اسپرى نازل مهم مى باشد که معمولا نازل ها از متریال استینلس استیل – برنجى یا پلاستیک متناسب با نوع و محیط کار متغیر مى باشند.

افشانک های تک سیاله یا هیدرولیک از انرژی جنبشی مایع برای تجزیه آن به قطرات ریز استفاده می‌کنند. این نوع نازل پاشش پر استفاده نسبت به دیگر انواع در تولید سطح تماس از لحاظ مصرف انرژی بازده بهتری دارد. با افزایش فشار سیال، جریان از طریق نازل افزایش می‌یابد و اندازه قطرات کاهش می‌یابد.

اسپری نازل های دو سیاله : قطرات مایع در اسپری نازل های دو سیاله با تعامل گاز سرعت بالا و مایع، اتمیزه می‌شوند. بیشتر مواقع از هوای فشرده به عنوان گاز اتمیزه کننده استفاده می‌شود، اما گاهی از بخار یا گازهای دیگر نیز استفاده می‌شود. بسته به نقطه‌ی ترکیب جریان گاز و مایع نسبت به سطح نازل، انواع مختلف نازل های دو سیاله را می‌توان در میکس داخلی یا میکس خارجی دسته بندی کرد.

 

نازل دوسیاله (Air Atomizing)

در نازل های Air Atomizing (یا نازل دو سیال) از هوای فشرده استفاده می شود تا سیال عبوری که عمدتا آب می باشد را به بهترین شکل ممکن اتومایزه کند. سایز قطرات تولیدی در این نوع نازل عموما بسیار کوچک می باشد ولی به دلیل نیاز به هوای فشرده، استفاده از آنها نیازمند تجهیزات جانبی خاصی می باشد. به دلیل استفاده از هوای فشرده نیازی به بالا بردن فشار سیال مایع نیست لذا می توان از پمپ های فشار پایین برای تامین فشار مورد نیاز در این نوع نازل نیز استفاده نمود.

این نوع نازل ها در انواع مختلفی موجود می باشند که مطابق کپ های انتهایی مایع و هوا که برای آنها انتخاب می شود می توانند الگوهای پاشش مختلفی  همچون Full cone, Hollow Cone, Flat Fan را ایجاد نمایند.

نازل دو سیال از بخش های مختلفی مطابق شکل زیر تشکیل شده است. بدنه اصلی (آیتم 5) در بر گیرنده دو پورت ورودی هوا و مایع می باشد. همچنین کپ های مختلف برای سیال هوا و مایع ( آیتم های 2 و 3) می توان برای این نازل تعبیه نمود تا الگوهای پاشش مختلف و نیز دبی و فشار متفاوتی را تامین نماید. علاوه بر این، می توان بعنوان آپشن، سوزن قطع کن، سوزن تمیز کاری و یا ترکیبی از این دو را نیز به نازل اضافه نمود.

این نازل ها معمولا در متریال استیل 303 موجود بوده و از متریال 304 و 316 بصورت سفارشی ساخته می شود.

نازل دو سیال

 

Air Atomizing Nozzles

 

Air Atomizing Nozzle

نازل پاشش مخروطی کامل (Full Cone)

نازل های با پاشش مخروطی کامل یا Full Cone پرکاربردترین نازلهای صنعتی می باشند. کنترل گرد و خاک، کنترل بو، تست نفوذ آب،  شستشوی محصولات بر روی کانوایر، خنک سازی گازها، عملیات پوشش دهی، اطفای حریق و … از جمله مهمترین کاربردهای Full Cone می باشند. توزیع یکنواخت آب در بازه وسیعی از دبی و فشار مهمترین ویژگی این نوع افشانک می باشد.  این افشانک ها عمدتا با متریال استینلس استیل و یا برنج ساخته می شوند.

 

دسته بندی نازل Full Cone از نظر زاویه پاشش:

  • زاویه پاشش استاندارد 60-90 درجه (Standard Spray Angle)
  • زاویه پاشش باریک 15-30 درجه (Narrow Spray Angle)
  • زاویه پاشش وسیع 120 درجه (Wide Spray Angle)

 

دسته بندی نازل Full Cone از نظر الگوی پاشش:

  • الگوی پاشش گرد (Round Spray Pattern)
  • الگوی پاشش مربعی (Square Spray Pattern)

 

 

نازل full cone دایره ای

 

 

نازل فول کن واید، full cone wide

 

 

نازل فول کن باریک

نازل پاشش مخروطی توخالی (Hollow Cone)

این نازل ها کاربردی مشابه نوع Full cone دارند با این تفاوت که توزیع آب بصورت یکنواخت و به شکل یک دایره تقریبا توخالی در بازه وسیعی از دبی و فشار صورت می پذیرد. این نازلها عمدتا با متریال استینلس استیل و یا برنج ساخته می شوند.

 

پاشش هالو کن، اسپری Hollow Cone

 

نازل هالو کن، hollow nozzles

چگونه اسپری نازل با پاشش خطی یا Flat Fan مناسب را انتخاب کنیم؟

 

کاربردهای متفاوت، شرایط محیطی و نیز شرایط عملکردی، نازل پاشش خطی (فلت فن) متفاوتی را می طلبد. در ادامه نکاتی تعیین کننده در انتخاب و به کارگیری این نوع اسپری نازل ها تشریح شده است.

 

  • شدت برخورد (Impact):

شدت برخورد مهمترین عامل تعیین کننده در انتخاب اسپری نازل با پاشش خطی می باشد. فاکتور شدت برخورد از تقسیم نیروی برخورد بر سطح برخورد به دست می آید. در کاربردهای شستشوی صنعتی به این عامل بایستی توجه زیادی نمود.

 

چه پارامترهایی در تعیین شدت برخورد یا Impact تاثیرگذار هستند؟!

1-سطح برخورد (Impact Area):

محدوده ای است که قطرات سیال خروجی از اسپری نازل به آن برخورد می کنند. هرچه سطح برخورد کوچکتر باشد، شدت برخورد بیشتر خواهد بود. نازلهای فلت فن با زاویه کوچک، سطح برخورد کمتری داشته و بعنوان اسپری نازل با شدت برخورد بالا (High Impact) طبقه بندی می گردند.

در شکل زیر نحوه عملکرد سه اسپری نازل فلت فن با دبی و فشار یکسان ولی با زاویه پاشش متفاوت را مشاهده می کنید. نتیجه اینکه در صورت زیاد بودن ضخامت آلودگی (که بایستی شسته شود)، بهتر است از اسپری نازل با زاویه کم و شدت برخورد بالا استفاده گردد.

شدت برخورد نازل خطی

 

2- فشار و دبی سیال:

چنانچه فشار سیال افزایش یابد، شدت برخورد نیز افزایش می یابد بطوریکه با فرض ثابت بودن دبی، دو برابر شدن فشار، سبب دو برابر شدن شدت برخورد خواهد شد.  متعاقبا در خصوص افزایش دبی سیال نیز چنین بوده و شاهد افزایش برخورد خواهیم بود.

نازل خطی

 

 

3- سایز قطرات:

چنانچه فشار سیال افزایش یابد، به سرعت پرتاب قطرات نیز افزوده شده ولی از سایز قطرات کاسته خواهد شد. بدین معنی که افزایش بیش از حد فشار نازل (بالاتر از فشاری کاری نرمال) سبب افزایش شدت برخورد در فاصله کمی از نازل شده و برای فاصله های کمی دورتر، قطرات کوچکتر به شدت سرعت خود را از دست داده و نتیجتا شدت برخورد کم خواهد شد!

بنابراین توصیه میگردد چنانچه نیاز به شدت برخورد بسیار زیادی می باشد، از نازل با اوریفیس خروجی بزرگتر همراه با فشار بیشتر استفاده گردد تا در ضمن تولید قطرات بزرگتر و سرعت بیشتر، شدت برخورد نیز افزایش یابد.

نازل اسپری فلت فن

 

.

  • همپوشانی اسپری نازل های فلت فن:

توصیه می شود برای رسیدن به نتیجه مطلوب، سطح پوشش داده توسط هر یک از نازلها با نازل مجاور حدود 25 تا 35 درصد همپوشانی داشته باشد.

توزیع آب در اسپری نازل های پاشش خطی بدون همپوشانی

 

اسپری نازل فلت

توزیع آب در اسپری نازل های پاشش خطی با همپوشانی

 

 

همچنین جهت عدم تداخل پاشش ها، بایستی زاویه قرارگیری شکاف اوریفیس خروجی اسپری نازل را نسبت به محور خط لوله به اندازه 5 تا 15 درجه بچرخانید. در شکل زیر این زاویه با نام α نمایش داده شده است.

نازل پاشش فلت

 

  • متریال اسپری نازل:

انتخاب متریال اسپری نازل به عواملی همچون دمای کاری، سایش، خورندگی و … بستگی دارد.

 

نازل مارپیچ (Spiral)

در نازل های اسپیرال یا حلزونی سیال به وسیله یک مارپیچ نزولی به قطرات نسبتا کوچکی اتومایزه می شود، بطوریکه وارد یک مسیر عبور نسبتا وسیع  شده  بدون هیچگونه محدودیتی  از آن خارج می شود. معمولا این نازلها برای آب های با سختی بالا و دارای املاح زیاد  استفاده می شود چرا که امکان گرفتگی نازل کمتر است.

نازل اسپرال، نازل حلزونی

نازل Eductor

این نازل ها عموما درون سیال و در کف مخزن نصب می شوند تا نرخ چرخش سیال را تا پنج برابر برابر افزایش دهند. این نوع نازل با متریال استیل 316 و نیز پلی پروپلین مقاوم شده تولید می شوند.

نازل های eductor در موارد زیر کاربرد دارند:

  • وان های آبکاری و پرداخت فلزات
  • بهبود تمیز کنندگی و کاهش زمان در شستشوی فلزات
  • حذف مناطق کور مخزن در همزنی
  • جلوگیری از ته نشین شدن محلول های شیمیایی

 

 

….

اختلاط نسبتا کمی در سطح پایینتر از محل نصب این نازل اتفاق می افتد لذا این نازل بایستی حتی الامکان در کف مخزن نصب شده و جهت آن به سمت بالا باشد. اگر هیچگونه ته نشینی در مخزن نبایستی اتفاق بیفتد، لازم است تعدادی نازل نیز به سمت کف مخزن نصب شود.

نازل سیلیکون کاربید (SiSiC)

اسپری نازل از متریال سیلیکون کاربید (SiSiC) به دلیل ویژگی های ممتازی که دارد در فرآیندهای سولفور زدایی از گازهای داغ خروجی در نیروگاههای حرارتی، کوره ها و فرآیند ذوب فلزات و … استفاده می شود.

از جمله ویژگی های نازل های کاربید سیلیکون:

-مقاومت زیاد در برابر شوک حرارتی

-تحمل حداکثر دمای 1380  درجه سانتی گراد

– مقاومت زیاد در برابر سایش

-مقاومت زیاد در برابر خوردگی های شیمیایی و اسیدی

 

 

همچنین توزیع یکنواخت سیال، مجرای عبوری صاف و در نتیجه عدم گرفتگی (no blocking) از دیگر ویژگی های این نازل ها می باشد. این نازل ها در دو نوع اسپیرال (Spiral) و نیز ورتکس تو خالی (Vortex hollow cone) ساخته می شوند.

.

اسپری نازل سیلیکون کاربید

 

 

نازل سیلیکون کاربید اسپیرال

نازل SiC

نازل سیلیکون کاربید اسپیرال

 

 

 

 

نازل سیلیکون کاربید ورتکس توخالی

نازل کاربید سیلیکون ورتکس

نازل کاربید سیلیکون

Accessories

به منظور نصب نازل ها می توان از انواع کلمپ و فیتینگ استفاده نمود. در فیتینگ نوع Adjustable، امکان تنظیم زاویه پاشش نازل تا حد 45 درجه بدون نیاز به تغییر کانکشن لوله کشی نیز وجود دارد که انعطاف پذیری بسیار زیادی را فراهم می آورد.

0..

 

 

نمونه کلمپ اتصال تامین شده

 

تولیدکنندگان افشانک صنعتی در دنیا

اسپری نازل Spray system:

شرکت آمریکایی Spray system co با قدمتی بیش از 40 سال، یکی از پیشرفته ترین شرکتها در زمینه تولید انواع افشانک های صنعتی برای صنایع مختلف می باشد. محصولات این شرکت نیز به وفور در صنایع داخلی مورد استفاده قرار گرفته است، هرچند که تحریم های بین المللی سبب شده تامین این نازلها برای صنایع مختلف کشور به دشواری انجام شود.

عمده محصولات نازل های صنعتی رهاورد با برند RAHA بر اساس مشخصات فنی افشانک های S.S co. می باشد  تا بدینوسیله گامی در راستای تامین نیازهای صنعتگران داخلی برداشته شود.

 

 

اسپری نازل لخلر (Lechler):

وقتی صحبت از اسپری نازلها می شود، کمتر کسی است که نامی از اسپری نازلهای لخلر نشنیده باشد. شرکت لخلر در سال 1879 در آلمان تاسیس شده و بصورت کاملا تخصصی در زمینه تولید افشانک صنعتی فعالیت می کند.

تنوع بینظیر محصولات برای صنایع مختلف و نیز کیفیت و دقت بالای افشانک های لخلر، سبب شده که انتخاب اول بسیاری از طراحان کارخانجات صنعتی باشد. خاطرنشان می سازد بسیاری از خطوط تولید صنایع کشور بویژه کارخانجات فولاد براساس نازلهای لخلر طراحی شده اند.

در یک عبارت کلی می توان گفت “افشانک Lechler” رفرنس تمام مهندسان طراح برای انتخاب اسپری نازلهای صنعتی می باشد.  لازم به ذکر است “نازل های صنعتی رهاورد” توانایی ساخت و ارائه افشانک های آبپاش مشابه برندLechler  را نیز دارد.

 

افشانک لخلر

 

 

اسپری نازل PNR:

شرکت ایتالیایی PNR در سال 1968 تاسیس شد و ابتدا کار خود را با تولید افشانک های آتش نشانی آغاز نمود. در حال حاضر شرکت PNR توانسته است با نوآوری و ارائه محصولات مطابق با نیازهای روز صنایع، جایگاه خود را در بین تولید کنندگان مطرح اسپری نازل در دنیا ثبیت نماید. شرکت PNR در حال حاضر یکی از مدرنترین خطوط تولید انواع اسپری نازل صنعتی را در اختیار دارد. نازل های صنعتی رهاورد توانایی ساخت و ارائه افشانک های آبپاش مشابه برند PNR را نیز دارد.

افشانک pnr

 

اسپری نازل BETE:

شرکت آمریکایی/آلمانی  BETE Nozzle با قدمتی بیش از 65 سال، یکی از تولیدکنندگان مطرح انواع اسپری نازل در دنیا می باشد. نازل های فاگ (Fog) از جمله معروفترین محصولات این شرکت می باشند. نازل های صنعتی رهاورد، امکان تامین برخی از انواع این افشانک ها با برند RAHA را نیز دارد.

 

 

اسپری نازل Euspray:

این شرکت اسپانیایی با قدمتی 35 ساله، توانسته است افشانک های با کیفیت مناسب و نیز قیمت رقابتی برای کاربردهای گوناگون تولید نماید. دفتر اصلی شرکت در بارسلونای اسپانیاست ولی کارخانه های همکاری در ایتالیا نیز دارد.

 

افشانک euspray

 

اسپری نازل Jato:

شرکت سوئیسی Jato-Düsenbau AG با قدمتی 75 ساله، یکی از معتبرترین برندهای اروپایی در زمینه تولید انواع اسپری نازل با متریال و کاربری خاص می باشد. نازل های با متریال فسفر برنز جهت خطوط ریخته گری مداوم صنایع فولاد از جمله محصولات این شرکت می باشد.

افشانک Jato

 

اسپری نازل Spraytech:

شرکت هندی Spraytech تولید محصولات خود را از سال 2000 میلادی با تمرکز بر افشانک های آبپاش صنایع فولاد آغاز نمود و به تدریج با توسعه کارخانه خود، تولید سایر انواع افشانک های صنعتی را نیز در دستور کار قرار داده است.

 افشانک Spray tech

تئوری الگوی پاشش نازل

 

انتخاب اسپری نازل پاشش خطی

 

چگونه اسپری نازل با پاشش خطی یا Flat Fan مناسب را انتخاب کنیم؟

 

کاربردهای متفاوت، شرایط محیطی و نیز شرایط عملکردی، نازل پاشش خطی (فلت فن) متفاوتی را می طلبد. در ادامه نکاتی تعیین کننده در انتخاب و به کارگیری این نوع اسپری نازل ها تشریح شده است.

 

  • شدت برخورد (Impact):

شدت برخورد مهمترین عامل تعیین کننده در انتخاب اسپری نازل با پاشش خطی می باشد. فاکتور شدت برخورد از تقسیم نیروی برخورد بر سطح برخورد به دست می آید. در کاربردهای شستشوی صنعتی به این عامل بایستی توجه زیادی نمود.

 

چه پارامترهایی در تعیین شدت برخورد یا Impact تاثیرگذار هستند؟!

1-سطح برخورد (Impact Area):

محدوده ای است که قطرات سیال خروجی از اسپری نازل به آن برخورد می کنند. هرچه سطح برخورد کوچکتر باشد، شدت برخورد بیشتر خواهد بود. نازلهای فلت فن با زاویه کوچک، سطح برخورد کمتری داشته و بعنوان اسپری نازل با شدت برخورد بالا (High Impact) طبقه بندی می گردند.

در شکل زیر نحوه عملکرد سه اسپری نازل فلت فن با دبی و فشار یکسان ولی با زاویه پاشش متفاوت را مشاهده می کنید. نتیجه اینکه در صورت زیاد بودن ضخامت آلودگی (که بایستی شسته شود)، بهتر است از اسپری نازل با زاویه کم و شدت برخورد بالا استفاده گردد.

شدت برخورد نازل خطی

 

2- فشار و دبی سیال:

چنانچه فشار سیال افزایش یابد، شدت برخورد نیز افزایش می یابد بطوریکه با فرض ثابت بودن دبی، دو برابر شدن فشار، سبب دو برابر شدن شدت برخورد خواهد شد.  متعاقبا در خصوص افزایش دبی سیال نیز چنین بوده و شاهد افزایش برخورد خواهیم بود.

نازل خطی

 

 

3- سایز قطرات:

چنانچه فشار سیال افزایش یابد، به سرعت پرتاب قطرات نیز افزوده شده ولی از سایز قطرات کاسته خواهد شد. بدین معنی که افزایش بیش از حد فشار نازل (بالاتر از فشاری کاری نرمال) سبب افزایش شدت برخورد در فاصله کمی از نازل شده و برای فاصله های کمی دورتر، قطرات کوچکتر به شدت سرعت خود را از دست داده و نتیجتا شدت برخورد کم خواهد شد!

بنابراین توصیه میگردد چنانچه نیاز به شدت برخورد بسیار زیادی می باشد، از نازل با اوریفیس خروجی بزرگتر همراه با فشار بیشتر استفاده گردد تا در ضمن تولید قطرات بزرگتر و سرعت بیشتر، شدت برخورد نیز افزایش یابد.

نازل اسپری فلت فن

 

.

  • همپوشانی اسپری نازل های فلت فن:

توصیه می شود برای رسیدن به نتیجه مطلوب، سطح پوشش داده توسط هر یک از نازلها با نازل مجاور حدود 25 تا 35 درصد همپوشانی داشته باشد.

توزیع آب در اسپری نازل های پاشش خطی بدون همپوشانی

 

اسپری نازل فلت

توزیع آب در اسپری نازل های پاشش خطی با همپوشانی

 

 

همچنین جهت عدم تداخل پاشش ها، بایستی زاویه قرارگیری شکاف اوریفیس خروجی اسپری نازل را نسبت به محور خط لوله به اندازه 5 تا 15 درجه بچرخانید. در شکل زیر این زاویه با نام α نمایش داده شده است.

نازل پاشش فلت

 

  • متریال اسپری نازل:

انتخاب متریال اسپری نازل به عواملی همچون دمای کاری، سایش، خورندگی و … بستگی دارد.

تئوری محاسبه دبی و فشار کاری نازل

 

گروه رهاورد

تئوری زوایه پاشش اسپری نازل و محاسبه سطح پوشش دهی

یکی از نکاتی که در انتخاب اسپری نازلها بایستی به آن دقت نمود زاویه پاشش آن می باشد. این مشخصه بویژه در انتخاب اسپری نازلهای پاشش خطی (فلت) و یا مخروطی کامل (Full cone) اهمیت بالایی دارد. با توجه به زاویه پاشش می توان چیدمان نازلها برای همپوشانی لازم را تعیین نمود و سطحی که در نهایت توسط نازل پوشش داده می شود را محاسبه کرد.

محاسبات مربوط به سطح پوشش دهی بر اساس زاویه پاشش نازل قبلا تهیه شده و مطابق جدول زیر اختیار طراحان قرار گرفته است.  همانطور که در جدول زیر مشاهده می کنید، سطح پوشش دهی تئوری (Theoretical Coverage) براساس دو پارامتر فاصله از روزنه (اورفیس) خروجی نازل و نیز زاویه پاشش تعیین می گردد. بعنوان مثال برای اسپری نازل 65 درجه در فاصله 15 اینچی از روزنه خروجی، سطحی به طول  19.2 اینچ پوشش داده می شود. دقت شود که این عدد تئوری می باشد و سطح پوشش دهی واقعی هر چقدر که میزان فاصله از اوریفیس خروجی بیشتر می شود، کمتر خواهد بود.

در استفاده از این جدول دقت شود که مقادیر ارائه شده مربوط به سیال آب خالص می باشد و هر چقدر ویسکوزیته سیال مورد نظر از آب بیشتر باشد، ممکن است روی سطح پوشش دهی واقعی تاثیر گذاشته و نیاز باشد ضرایب بالاتری در همپوشانی نازلها مد نظر قرار گیرد.

 

 

زاویه پاشش اسپری نازل

 

زاویه پاشش اسپری نازل

 

 

Nut Shell Filter – فیلتر پوست گردو جهت جداسازی روغن از آب

Nut Shell Filter – فیلتر پوست گردو جهت جداسازی روغن از آب

Deep Bed Nutshell Filters — BLACKWALL PROCESS

 

Nutshell فیلترها اغلب بعنوان تصفیه ثالثیه مورد استفاده قرار می گیرند (یا برایWater Polishing یا Condensate Deoiling) و به همین علت در پایین دست جریان بعد از سایر تجهیزات از قبیل هیدروسیکلون های روغن زدا یا واحدهای فلوتاسیون گاز (IGF) قرار می گیرند.از فیلترهای Nut Shell برای جداسازی نفت خام از آب استفاده می‌کنند. این فیلترها به صورت امروزی در دهه 1970 طراحی شدند و همچنان نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها قادر هستند که بخش عمده‌ای از روغن و مواد جامد معلق را از آب حذف کنند و در فرآیند‌های تصفیه اولیه و ثانویه بکار برده می‌شوند. آب تصفیه شده خروجی از این فیلترها می‌تواند مجدداً استفاده شود و یا در داخل منابع آب‌های سطحی تخلیه گردد. از آن‌جا که کاربرد این فیلترها بیشتر مربوط به مناطق نفت‌خیز است، این فیلترها را می‌توانند هم در مناطق ساحلی و هم دور از ساحل نصب کنند.

Buy - Walnut Shell Media Filter 12/16

بستری از مواد پوست خشکبار در ستون فیلتر قرافر داده می‌شود. فیلترها معمولاً عمودی هستند ، اما ممکن است افقی نیز باشند. با عبور جریان از بستر فیلتر، ذرات معلق گرفتار می‌شوند. اگرچه استفاده از بسترهای دیگر نیز برای این منظور امکان پذیر است، اما معمولاً از پوست گردو استفاده می‌کنند چون برای حذف روغن مناسب است.  اگرچه این فیلترها را برای حذف مواد جامد معلق طراحی نکرده‌اند اما آن‌ها قادرند که ذرات جامد را نیز حذف کنند. با جمع شدن مواد جامد در بستر، فشار دیفرانسیلی در سرتاسر بستر افزایش پیدا می‌کند. بستر این فیلترها باید بصورت دوره‌ای تحت عملیات شستشوی معکوس قرار گیرند. اگر شستشوی معکوس به اندازه کافی انجام نشود، روغن جمع شده در بستر، باعث جمع شدن ذرات بستر به دور یکدیگر و تشکیل شدن گلوله‌هایی از جنس گل و لای در آن می‌شود.

توضیح فرآیند
آب حاوی روغن وارد وسل شده و توسط پخش کننده ها بگونه ای پخش می شود که مایع ورودی در تمام سطح وسل جریان یابد. در حین عبور مایع ورودی از میان محیط داخلی این فیلتر، روغن موجود جذب محیط داخلی فیلتر شده و آب تصفیه شده از فیلتر خارج می شود. این فیلترها همچنین این توانایی را دارند که ذرات جامد تا زیر 3 میکرون را حذف نمایند. با گذر زمان ذرات روغن و ذرات جامد ریز در داخل محیط فیلتر تجمع یافته و نیاز به شستشوی معکوس این فیلتر برای تخلیه محتوای روغن و ذرات جامد می باشد.

Buy - Walnut Shell Media Filter 12/16

عملکرد

به طور معمول این فیلترها را برای بارآلودگی زیر 100 میلی گرم در لیتر روغن و مواد جامد معلق 100 میلی گرم بر لیتر طراحی می‌کنند و می‌توانند با راندمان حذف 90 تا 95 درصد کار کنند. بار آلودگی زیاد روغن و مواد جامد باعث کاهش زمان بین دو شستشوی معکوس متوالی و همچنین کاهش کیفیت جریان خروجی شود.

شار معمولی این فیلترها بین 7 تا 27 gpm/ft2 است. نرخ شدت جریان آب در انواع تجاری این فیلترها اصلاح شده است و قطر آن‌ها گاهی به 14 فوت نیز می‌رسد. برای بهره‌برداری مداوم‌، از ستون‌های متعدد استفاده می‌شود، بنابراین جریان می‌تواند در حالی که یک ستون در حال شستشوی معکوس است، باز هم ادامه داشته باشد. برای شدت جریان‌های زیاد هم می‌توانند از چندین ستون استفاده کنند. برخلاف برخی از جداکننده‌های روغن / آب ، در این فیلترها از هیچ ماده شیمیایی برای حذف روغن استفاده نمی‌شود. اندازه معمولی ذرات بستر با مش 20/12 (0.8 تا 1.7 میلی‌متر) و 16/12 (1.2 تا 1.7 میلی‌متر) است.

Nutfilter® | Eden Products Ltd

تجهیزات

ستون فیلتر – پوست گردو با مش مناسب – سیستم شستشوی معکوس

Walnut Shell Filter Nutshell Filter For Wastewater Treatment - Buy Walnut  Shell Filter,Nutshell Filter For Wastewater Treatment,Sewage Treatment  Plant Filter Product on Alibaba.com

مزایا

عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی

کیفیت بالای جریان خروجی

بهره‌برداری آسان

 

به این نکته توجه شود که در زمان احیای فیلتر، فیلتر از شرایط عملیاتی خارج شده و در این حالت برای داشتن سیکل کاری پیوسته توصیه می شود که یک بستر جانشین (Standby) برای فیلتر در نظر گرفته شود. طراحی بهینه کاملاً وابسته به نیازهای کارفرما و سایت مربوطه می باشد.

Multi-media or walnut shell pressure filter for O&G/TSS removal... |  Download Scientific Diagram

الف) فیلتراسیون
در طول سیکل فیلتراسیون، خوراک ورودی از شیر A وارد شده و وارد قسمت بالایی وسل می گردد. جریان ورودی از میان محیط داخل فیلتر عبور کرده و روغن وذرات جامد آن حذف می گردند. آب تصفیه شده از طریق شیر E خارج می گردد. شیر مجرایی به اتمسفر (F) در طول عملیات فیلتراسیون باز می ماند تا هرگونه گاز یا بخارات روغن را از بالای وسل خارج کند.

ب) تمیز کردن محیط فیلتر

**********************************************

1.سیال سازی بستر (Fluidization)
در گام اول شیرهای E و F باید بسته شوند. بعد از 10 ثانیه شیر A بسته شده و شیر B باز می شود. و Power Head بالای وسل روشن می گردد. مایع داخل وسل از میان سیال ساز Power Head عبور کرده و پس از عبور از Scrubber از طریق نازل به داخل وسل باز می گردد. سیال از میان نازل تزریق شده و داخل بستر محیط شده و یک مخلوط یکنواختی از آب، جامدات و هیدروکربن ها و محیط می سازد. این مخلوط سپس از میان سیال ساز Power Head عبور کرده و در اثر تنش برشی ایجاد شده ذرات جامد و روغن از محیط فیلتر جدا می شوند.

2.تخلیه (Discharge):
زمانیکه بستر به حالت سیال در می آید، شیر C باز می شود و اجازه می دهد تا آب آلوده از میان غربال اسکرابر عبور کرده و وارد خط تخلیه گردد. این آب به وسیله آب ورودی از میان شیر B جایگزین شده و از پایین وسل (بخش Bottom Screens) بالا می رود. مخلوط آب-محیط بستر در ادامه از میان سیال ساز عبور کرده و به داخل وسل باز می گردد و آب آلوده پس از گذر از غربال از طریق خط تخلیه و شیر C خارج می شود.
این فرآیند مقدار زمانی بطول می انجامد (بطور معمول 10 دقیقه) که این مدت زمان بر روی PLC تعبیه شده در جعبه کنترل سِت می شود. پس از اینکه سطح آلودگی در داخل وسل تا میزان تقریبی 75% کاهش یافت، عملیات تخلیه تکمیل شده و شیر C بسته می شود. در گام بعدی Power Head خاموش می شود.

3.ته نشینی (Settling):
گام بعدی در احیای بستر فیلتر، سیکل ته نشینی می باشد که اجازه می دهد تا ذرات بستر ته نشین شوند. پس از خاموش شدن سیال ساز Power Head، محیط بستر به وسیله نیروی ثقلی ته نشین می شود. این امر تقریباً 1 دقیقه بطول می انجامد.

4.پاکسازی (Purge):
آخرین گام در سیکل تمیز سازی، پاکسازی خطوط و مستقر نمودن بستر در جای خود می باشد. لازم می باشد تا بستر به حالت فشرده در آمده و با پیکربندی مناسبی برای عملیات فیلتراسیون آماده گردد و سایر آلودگی های باقیمانده نیز از پایین وسل خارج گردند.

5.سیکل دوم فیلتراسیون:
پس از تکمیل عملیات احیاء، واحد برای قرارگیری در سیکل کاری آماده می گردد. و این امر با باز کردن شیر E و F و بستن شیر D صورت می گیرد.

تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF

تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF

اولترافیلتراسیون UF یکی از جدیدترین روش های تصفیه آب می باشد که در بخش های صنعتی، خانگی و کشاورزی کاربرد گسترده ای دارد. طراحی اولترافیلتراسیون Ultra Filtration UF بر پایه استفاده از فیلتر (ممبران) میان تهی انجام شده است که بخاطر قطر بسیار کم حفره های موجود بر روی فیلتر، قابلیت حذف مواد ذائد و آلودگی های موجود در آب تا 99% را دارا می باشد. در ادامه نگاهی کامل به تصفیه آب با روش اولترافیلتراسیون و مزایا و نکات مهم در استفاده از این تجهیزات خواهیم داشت.

دستگاه تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون یا UF - تصفیه آب ثمین

اولترافیلتراسیون UF چیست؟

با توجه به کاستی هایی که در روش های تصفیه آب از قبیل sand filter و bag filter وجود دارد و عدم توانایی آنها در حذف کامل میکروب و ویروس های موجود در آب، روی جدیدی با نام اولترافیلترسیون معرفی شد. در این روش با کمک فیلترهای میان تهی از جنس پلی پروپیلن ذرات معلق در آب با اندازه کمتر از 0.02 میکرون به طور کامل قابل حذف می باشند. به عبارت دیگر، استفاده از فیلتر یا ممبران با حفره هایی به قطر 0.01 میکرون باعث میشود تا در حین عبور آب از آن تمام ذرات با اندازه کمتر از 0.02 میکرون امکان عبور پیدا نکرده و در نتیجه آب تا 99.99% تصفیه گردد.

اولترافیلتراسیون

دلایل ضرورت استفاده از پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون UF

مصرف بسیار زیاد در مصارف صنعتی، خانگی و کشاورزی و همچنین کاهش بارش باران در سالهای اخیر، نگرانی های زیادی را در تمام دنیا بوجود آورده است. علاوه براین، در بسیاری از مناطق و شهرها آب شرب و تصفیه شده به سختی در دسترس بوده و حتی ممکن است آب شامل املاح بسیار زیادی باشد. به همین منظور، روش های مختلفی برای تصفیه آب معرفی شده است که یکی از بهترین آنها، اولترافیلتراسیون می باشد. با این روش نه تنها آبهای صنعتی، بلکه در تولید آب شرب نیز می توان از آبهای ناخالص، آب خالص و بدور از هرگونه آلودگی و ویروس و میکروب های خطرناک تولید کرد

روش کار اولترافیلتراسیون در تصفیه آب

با توجه به سیستمی که در طراحی و تولید اولترافیلتراسیون در نظر گرفته شده است، مراحل تصفیه آب در روش UF شامل دو گام میباشد که عبارتند از پیش تصفیه و تصفیه کامل. در مرحله پیش تصفیه بعد از به جریان درآمدن آب بخاطر فشار وارد شده توسط پمپ خوراک (feed pump) ذرات درشت شناور در آب توسط فیلترهای میکرونی از بین میروند. بعد از این مرحله آب از غشا و ممبران هایی با قطر 0.01 عبور می کنند. بخاطر کوچک بودن قطر حفره های روی این فیلتر تمام ذرات از قبیل گل و لای، ویروس، میکروب، یون های دو ظرفیتی و سایر مواد ذائد امکان عبور پیدا نمی کنند. در نتیجه می توان گفت آبی که از فیلتر عبور می کند، تا 99/99% خالص و بدون هرگونه آلودگی می باشد.

روش کار اولترافیلتراسیون

با توجه به میزان آلودگی موجود در آب، بعد از حدود یک ساعت از انجام عملیات تصفیه آب، لازم است فیلتر کاملا تمیز شود. شستشوی معکوس و هوادهی دو فرآیند بسیار کاربردی در این گام می باشند که باعث میشوند تا تمام ذرات به جای مانده بر روی فیلتر از بین بروند و ممبران کاملا تمیز شود. در برخی از مواقع نیز ممکن است نیاز به شستشوی ممبران با مواد شیمیایی باشد تا تمام رسوبات موجود بر روی فیلتر برطرف گردند.

کیفیت آب ورودی به UF چقدر است؟

به منظور بهره وری بهتر از روش اولترافیلتراسیون لازم است به ویژگی های در نظر گرفته شده در طراحی و تولید فیلتر و ممبران ها استانداردها و کیفیت آب ورودی به دستگاه مورد توجه قرار گیرد. در حالت کلی و بر اساس یک استاندراد همیشگی کیفیت آب ورودی به UF به صورت زیر می باشد:

  • میزان COD یا اکسیژن خواهی کمتر از 60 mg/lit
  • حداکثر ph در بازه 2 الی 11 واحد
  • روغن موجود در آب کمتر از 2 mg/lit
  • حداکثر کدورت یا turbidity آب 300 NTU
  • حداکثر TSS یا ذرات معلق جامد در آب کمتر از 100 mg/lit

عدم توجه به کیفیت آب ورودی به UF باعث میشود تا خیلی زود ممبران یا فلیتر کثیف شده و کارایی خود را از دست داده و طول عمر آن کاهش پیدا کند.

تصفیه آب به روش UF

کاربرد اولترافیلتراسیون

همان طور که اشاره شد، تصفیه آب باعث میشود تا ذرات معلق در آن، گل و لال، فلزات سنگین و حتی موجودات ریز و ویروس و میکروب از آب حذف شود. با توجه به روال کار و همچنین نحوه عملکرد اولترافیلتراسیون در محیط های متفاوت  و با اهداف مختلف مورد استفاده قرار میگیرد که از مهم ترین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

اولترافیلتراسیون UF در مصارف صنعتی

یکی از اصلی ترین کاربردهای اولترافیلتراسیون در بخش صنعتی و تصفیه پساب کارخانجات و کارگاه های تولیدی می باشد. با توجه به داشتن قابلیت حذف مواد آلی، روغن، گریس، ذرات کلوئیدی و همچنین پروتئین ها از پکیج تصفیه آب اولترافیلتراسیون می توان در صنایع غذایی و دارویی و همچنین کارخانجات مختلف استفاده نمود. علاوه براین، این روش تصفیه برای حذف آلودگی های موجود در آب برکه، رودخانه ها و پساب های صنعتی بسیار مفید بوده و باعث به چرخش درآمدن آب میشود.

البته لازم به ذکر است که روش اولترافیلتراسیون نه تنها در تصفیه آب، بلکه در کارخانجات نساجی، شیر و پروتئین و مواد غذایی و همچنین داروسازی نیز بسیار مفید بوده و قابلیت حذف آنزیم ها، آمینو اسیدها و رنگ های موجود در پساب ها را دارد.

اولترافیلتراسیون در مصارف خانگی

وجود املاح و مواد معدنی در آب های شرب یکی از بزرگترین مشکلاتی می باشد که در اغلب مناطق کشورمان با آن مواجه هستیم. علاوه براین، در برخی از مناطق ممکن است امکان دسترسی به آب آشامیدنی و تصفیه شده وجود نداشته باشد و امکان بروز بیماری های مختلف در این شرایط وجود دارد. با استفاده از پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون می توان براحتی به آب کاملا خالص و بدون هیچگونه آلودگی دست پیدا کرد.

استفاده از اولترافیلتراسیون UF در اسمز معکوس

اسمز معکوس که یکی از روش های بسیار کاربردی در تصفیه آب می باشد، با غشای نیمه تراوا عمل میکند. در بسیاری از مواقع می توان از اولترافیلتراسیون در مرحله پیش تصفیه استفاده نمود تا حجم زیادی از آلودگی ها، مواد آلی و مواد ذائد از آب حذف شده و در نتیجه فیلتر و ممبران اسمز معکوس عمر بیشتری پیدا خواهد کرد. علاوه براین، استفاده از UF باعث میشود تا نیازی به اضافه کردن کلر یا ازن به آب نباشد و در نتیجه از سوراخ شدگی فیلتر RO جلوگیری میشود.

اولرتافیلتراسیون در اسمز معکوس

مزایای اولترافیلتراسیون UF

علیرغم وجود روش های متعدد برای تصفیه آب، اولترافیلتراسیون با استقبال بسیار خوبی در مصارف صنعتی و خانگی مواجه شده است که اصلی ترین دلیل این محبوبیت مزایای زیاد آن می باشد. از مهم ترین مزایای UF عبارتند از:

  • تولید آب خالص بدون ذرات ریز، ویرویس، میکروب و مواد آلی
  • بهره مندی از مقاومت بسیار بالا در برابر اکسیداسیون
  • بهره مندی از مقاومت بالا حرارتی و شیمیایی
  • نرخ بسیار پایین گرفتگی ممبران و عدم نیاز به سرویس و شستشوهای متوالی
  • SDI پایین در فرآیند اولترافیلتراسیون
  • دقت بسیار بالا در برابر جداسازی
  • عدم محدودیت در مقدار آب تصفیه شده بخاطر نداشتن مخزن ذخیره سازی آب
  • کاربرد گسترده در صنعت و کشاورزی
  • تعمیر و نگهداری آسان دستگاه
  • صرفه جویی در مصرف انرژی بخاطر نیاز به فشار کم پمپ برای ورود آب به دستگاه
  • مقاومت بالای غشاهای اولترافیلتراسیون در برابر مواد شیمیایی و مکانیکی

مزایای اولترافیلتراسیون UF

چطور کارکرد دستگاه اولترافیلتراسیون را افزایش دهیم؟

با توجه به ارزش مادی نسبتا زیاد پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون مخصوصا در نوع صنعتی، لازم است در نحوه استفاده از دستگاه دقت داشته باشید. به طوریکه با توجه به میزان مواد ذائد موجود در آب و نوع آنها، نسبت به شستشوی فیلترها با مواد شیمیایی، سیستم های هوای دهی و شستشوی معکوس اقدام کنید. علاوه براین، نباید فیلترهای دستگاه برای مدت طولانی در محیط خشک قرار داشته باشند. در شرایطی که لازم است دستگاه برای مدت طولانی خاموش باشد، بهتر است از مواد شیمیایی مخصوص برای قرار دادن فیلتر در آن استفاده شود.

شستشوی پکیج تصفیه آب به روش اولترافیلتراسیون با روش شستشوی معکوس انجام میشود، به طوریکه در جهت عکس مسیر ورود آب لازم است این فرآیند انجام شود. لازم به ذکر است که در بسیاری از دستگاه های اولترافیلتراسیون عملیات شستشو توسط دستگاه های PLC و به مدت 45 دقیقه به صوت خود به خود صورت می گیرد.

تفاوت کربن اکتیو گرانول GAC و کربن اکتیو پودری PAC و میله ای EAC

تفاوت کربن اکتیو گرانول  GAC و کربن اکتیو پودری  PAC و میله ای EAC

What is activated carbon or activated charcoal - Tehran Times

کربن فعال (activated carbon) معمولا برای جذب ترکیبات آلی طبیعی، ترکیبات بو ، مزه نامطبوع و مواد شیمیایی ارگانیک مصنوعی در تصفیه آب آشامیدنی استفاده می شود. جذب هم در فرآیند فیزیکی و هم شیمیایی تجمع یک ماده در رابط بین فازهای مایع و جامدات است. کربن فعال یک جاذب موثر است زیرا ماده ای بسیار متخلخل بوده و مساحت بزرگی را فراهم می کند تا آلودگی ها در آن جذب شوند.

دو نوع اصلی کربن فعال شده مورد استفاده در تصفیه آب ، کربن اکتیو گرانول (GAC) و کربن اکتیو پودری (PAC) است.

GAC از مواد آلی با محتویات کربن بالا مانند چوب، لیگنیت (نوعی زغال سنگ) و زغال سنگ ساخته می شود. ویژگی اصلی که کربن اکتیو گرانول را با کربن اکتیو پودری متمایز می کند اندازه ذرات آن است. کربن اکتیو گرانول به طور معمول بسته به متریال مورد استفاده و فرآیند تولید، قطری بین ۱٫۲ تا ۱٫۶ میلی متر و تراکم ظاهری بین  ۲۵-۳۱ lb/ft3 دارد. تراکم بستر در حدود ۱۰ درصد کمتر از تراکم ظاهری است و برای تعیین مقدار GAC مورد نیاز برای پر کردن یک فیلتر اندازه مشخص استفاده می شود.

در واقع کربن اکتیو گرانول دارای ذراتی با ابعاد و اشکال متفاوت است و دوام بیشتر و سخت تری نسبت به کربن اکتیو پودری دارد. این نوع کربن را می توان احیاء و بازسازی کرد و در دو فاز مایع و گاز و سیستم های ثابت و متحرک مورد استفاده قرار می گیرد.

PAC از مواد آلی با محتوای کربن بالا مانند چوب ، لیگنیت و زغال سنگ ساخته می شود. کربن اکتیو پودری به طور معمول بسته به متریال مورد استفاده و فرآیند تولید، قطری کمتر از ۰٫۱ میلی متر و تراکم ظاهری بین  ۲۳-۴۶ lb/ft3 دارد. PAC توسط کارخانه های تصفیه آب به صورت تمام وقت یا در صورت نیاز برای کنترل طعم، بو و یا از بین بردن مواد شیمیایی آلی مورد استفاده قرار می گیرد. کربن اکتیو پودری را می توان به عنوان پودر با استفاده از تجهیزات خوراک خشک یا به عنوان دوغاب با استفاده از پمپ های اندازه گیری تغذیه کرد.

کربن فعال گرانول (GAC) کربن فعالیست که اندازه آن طوریست که از 80 mesh عبور نمی کند. بر خلاف کربن فعال پودری (PAC)، کربن فعال گرانول  می تواند به تنهایی به جای تنها در یک فرایند  مشابه فیلتر جاذب عمل کند. کربن فعال گرانول GAC همچنین می تواند با یک اتصال دهنده، اکسترود شده  و کربن فعال اکسترود را تشکیل دهد.

هر دو نوع کربن فعال گرانول GAC و میله ای EAC، در گستره ای از اندازه های مختلف  طراحی شده، و  برای کاربردهای مختلف مورد استفاده قرار می گیرند. انتخاب مناسب نوع کربن فعال مورد استفاده بین کربن فعال گرانولی GAC و کربن فعال میله ای EAC برای هر پروژه به عوامل مختلفی مانند سایز، سطح مخصوص، افت جریان(کاهش فشار جریان به دلیل اصطکاک عبور از یک فیلتر) و ….  بستگی دارد.

اندازه مش این نوع از کربن GAC ممکن است بر عملکرد آن در جذب نهایی تاثیر نگذارد، اما بر عملکرد هیدرولیکی و کینتیک پروژه ممکن است تاثیرگذار باشد. کربن فعال گرانول با مش  8 × 30 ، ذرات با قطر حدود 2 میلی متر است. مش 12 در 40 ذرات با قطر حدود 5/1 میلیمتر و  مش 20در 50 ذرات با قطر حدود 0.5 میلی متر می باشد.

ذرات ریزتر می توانند افت فشار بیشتری را ایجاد نمایند. به عنوان مثال نرخ واکنش در محصولی با اندازه ذرات مش 20 در 50 حدود دوبرابر همان محصول با اندازه ذرات مش 12 در 40 می باشد. در صفحات عمیق(1.8 تا 3 متر عمق) ممکن است محصول با اندازه ذرات مش 8 در 30 انتخاب مناسبی باشد.  برای کارتریج ها مش 20 در 50 و 12 در 40 انتخاب خوبی است. به طور کلی برای مصارف عمومی و پروژه های جنرال کربن فعال گرانول با مش 12 در 40 و 8 در 30 مناسب می باشند.

از کربن فعال گرانولی می توان در طیف گسترده ای از مسائل استفاده کرد، بسته به اندازه ی ذرات کربن مورد استفاده و نوع گرانول یا میله ای آن می توان از این نوع کربن در پروژه های مختلف استفاده کرد. هر دو فرم گرانول و میله ای داراي سرعت انتشار بالا هستند و به خصوص در جذب بخار و گاز بسيار خوب عمل می کنند. کربن فعال گرانول  GAC معمولا در پروژه های مربوط به تصفیه آب و فاضلاب و گندزدایی مورد استفاده قرار می گیرد. در حالی که به دلیل محتوای گرد و خاک کم کربن فعال میله ای EAC ، این نوع کربن فعال در پروژه های فاز گازی ایده آل است.

 

Activated Carbon MEEN 3344 By Favio Rodriguez. - ppt download

 

کربن فعال گرانول می تواند اکثر ترکیبات آلی(نه به طور کامل) را حذف کند. با این حال، کربن فعال گرانول انتخاب مناسبی برای آلاینده های معدنی که در آب یونیزه شده اند و باعث ایجاد پیوندهای قوی می شوند نیست و حذف این مواد برای کربن فعال گرانول دشوار است. روش های مختلفی جهت بارورسازی کربن فعال به منظور تقویت توانایی جذب این آلاینده ها توسط کربن فعال گرانول GAC یا کربن فعال میله ای EAC وجود دارد.

به طور کلی

  • کربن فعال با پایه چوب به شکل پودری برای رنگ زدایی مناسب است.
  • کربن فعال با پایه ذغال سنگ برای حذف بوی نامطبوع مناسب است.
  • کربن فعال با پایه نارگیل برای کلرزدایی مناسب است.

قیمت کربن فعال پایه نارگیل در مقایسه با کربن فعال پایه ذغال و چوب کمی گرانتر است. “اگر قرار باشد حجم مشخصی را از سه نوع کربن فعال پر نماییم، حجم پر شده با کربن فعال پایه نارگیل جرم بالاتری را دارا می باشد”.

اما در عین حال در طول بک-واش به دلیل سختی بالای کربن فعال با پایه نارگیل، مقدار ناچیزی از مواد از بین می روند. برای کربن فعال پایه نارگیل مقدار خاکستر(Ash Content) بسیار کم است.

از آنجا که نارگیل یک منبع تجدید پذیر است، برای تصفیه آب آشامیدنی و فاضلاب گزینه مناسبی است. بررسی ها نشان میدهند برای تصفیه آب آشامیدنی، کربن فعال پایه نارگیل مناسبترین گزینه باشد.

کربن فعال با پایه ذغال سنگ نیز در پروژه های تصفیه آب آشامیدنی استفاده می شود. به غیر از این، دیگر پروژه های صنعتی مانند تصفیه فاضلاب و تصفیه پساب وجود دارد.

این نوع کربن بهترین گزینه برای حذف بوی نامطبوع با هزینه ای مناسب می باشد. کربن فعال با پایه چوب عمدتا به شکل پودر استفاده می شود که تاثیرگذاری مناسبی بر “رنگ بری” ایفا می کند. هم چنین در پروژه هایی که قرار است تعداد آلاینده های زیادی حذف شوند، کربن فعال پایه چوب گزینه مناسبی به نظر می رسد.

تصفیه فاضلاب کاغذ سازی و مقوا سازی

تصفیه فاضلاب کاغذ سازی و مقوا سازی

تصفیه فاضلاب کاغذسازی

فرایند تولید کاغذ دارای مراحل زیاد و متنوعی است که این مسئله باعث شده این صنایع در كنار صنايع خودروسازي، نفت و پتروشيمي و صنايع فولادسازي به عنوان بزرگ ترین صنايع مصرف کننده آب و طبعاً تولیدکننده فاضلاب در بين صنايع موجود در جهان باشد. اين فاضلاب ها در كنار حجم زيادشان، داراي غلظت بالايي از BOD ، COD ، PH  مواد معلق ، رنگ و كدورت می باشند. آلاینده های اصلي فاضلاب صنايع کاغذ سازی را می توان به سه دسته تقسيم کرد : مواد آلي معلق ، رنگ و جامدات غير آلي.

جدا از تنوع زياد آلاینده ها و ساختمان پيچيده آن ها، بسياري از تركيبات موجود در فاضلاب كم محلول در آب هستند و مقاومت آن ها در برابر روش های تصفيه خصوصاً تصفيه بيولوژيكي و رنگ تند قرمز مايل به قهوه ای آن ها مشكلات زيادي را براي فرآيندهاي تصفيه پديد آورده است. در اين ميان تركيبات كلردار و مواد رنگ زا به عنوان نگرانی های اصلي در تصفيه اين فاضلاب ­ها است. همچنين تأثیر سوء تخليه اين فاضلاب­ ها بر زيبايي و مسایل زیست محیطی را هم بايد در نظر داشت. مجموع اين عوامل باعث شده تا فاضلاب صنايع كاغذسازي يكي از مشکل ترین فرایند های تصفیه صنعتي را داراست كه با پيچيدگي در فرايندهاي مربوطه همراه است.

ساختمان رنگ دانه ها و تركيبات رنگ زای موجود در فاضلاب­ ها

عمده رنگ موجود در فاضلاب صنايع كاغذسازي، در فرآيند توليد خمير از چيپس و در فرآيند رنگ بری از ليكور سياه به وجود می آید و بخش ديگر از تجزيه کربوهیدرات های موجود در ساختمان چوب است.

همچنين مطالعات متعدد نشان می دهد كه بخش كوچكي از مواد موجود در فاضلاب صنايع كاغذسازي، شامل تركيبات آلي طبيعي، تركيبات آلي سنتزي، مواد هيوميك و به صورت مواد معلق كلوئيدي است كه توسط تصفيه فيزيكي و با روش های ته نشیني در كلاريفايرها قابل حذف است. اما بخش بزرگ تری از اين فاضلاب ­ها به صورت محلول در آب و محتوي موادي با ساختاري حلقوي ليگنين و مشتقات آن است كه به صورت تركيبات پليمري با مقاومت زياد و ابعاد اجرام مولكولي مختلف است.

بعضي از اين اجزا داراي بار آنيوني بالايي هستند. اين رنگ دانه ها در برابر تکنیک های معمول تصفيه مانند تجزيه بيولوژيكي و اكسيداسيون شيميايي مقاوم هستند و از بين سامانه های تصفيه عبور كرده و رنگ اضافي بر جاي می گذارند به همين جهت حذف اين بخش از پساب بسيار مشكل و هزینه بر است و مشكل اصلي، حذف رنگ از اين فاضلاب هاست.

عوامل عمده رنگ زایی در فاضلاب صنايع کاغذسازی را به گروه های زير نسبت می دهند:

  • ساختمان كوئينون
  • رادیکال های آزاد
  • کمپلکس های آلي – فلزي
  • گروه های -CH=CH-
  • گروه های كربنيل (C=O) متصل به حلقه آروماتيك

از بين موارد فوق، گروه های با باند دوگانه متصل به حلقه آروماتيكي و گروه های كوئينوني، عوامل اصلي رنگ زایی در فاضلاب ها اعلام شدند.

فاضلاب صنايع كاغذسازي يكي از منابع اصلي ليگنين موجود در آب های عمومي است. اين ماده تقريباً داراي قابليت تصفيه بيولوژيكي متوسط به پائين است. اين عنصر به طور تدريجي و در فواصل زماني طولاني به صورت بيولوژيكي تجزیه شده و باعث تخليه اكسيژن می شود.

بررسي رفتار و منابع تركيبات آلاینده های موجود در پساب صنايع کاغذ سازی

تركيبات تشکیل دهنده رنگ و آلودگي فاضلاب های صنايع کاغذسازی از تنوع بسيار زيادي برخوردارند. همچنين منابع مختلفي براي توليد اين آلاینده ها و تركيبات رنگ زا در حين پروسه توليد وجود دارد كه پس از جمع شدن فاضلاب هر يك از اين واحدها، حجم بسيار زيادي از فاضلاب براي تصفيه شدن در انتظار می ماند.

تفاوت در غلظت، اجزاء تشکیل دهنده و بار آلودگي موجود در فاضلاب خروجي هر يك از واحدهاي پروسه توليد نيز ازجمله عواملي است كه باعث بروز مشكلاتي در امر تصفيه اين فاضلاب ها می شود.

به طورکلی قسمت اعظم اين آلودگی ها را تركيبات استخراجي از چوب كه ماهيت طبيعي دارند تشكيل می دهند. اين قسمت، شامل مواد و تركيباتي از قبيل: کربوهیدرات ها، اسيدهاي چرب، رزین ها و مواد آلي و غیر آلی ناشي از آن ها، ليگنين و مشتقات آن، تانن ها (جوهر مازو) و اسیدهای آروماتيك و… است.

بخش ديگر اين آلودگی ها را، تركيبات شيميايي و مواد افزودني كه در حين پروسه توليد، استفاده می شوند تشكيل می دهد. مانند تركيبات فلزي، تركيبات آلي سنتزي، پيگمنت ها، پرکن ها و پكينگ ها، آهار، چسب، صمغ، ضدکف ها، اسيدها و بازها، ضدزنگ، مواد شيميايي مصرفي براي پخت خمير و سایر مواد شيميايي كه در خلال فرآيندهاي صنعتي، توليد و مصرف می شوند.

بعضي از اين تركيبات داراي ساختمان پيچيده و بعضي ساختاري ناشناخته دارند. بعضي از اجزا سازنده چوب مانند اسيدهاي رزيني، چربی ها، تركيبات فنولي در حلال های آلي مانند اتانول حل می شوند و برخي ديگر مانند کربوهیدرات ها، تانن ها، نمک های معدني موجود در چوب توسط آب نيز قابل حل هستند.

رنگ، مواد آلي معلق و جامدات غير آلي، آلاینده های اصلي صنايع چوب و كاغذ به حساب می آیند.

مكرراً از ليگنين به عنوان يكي از آلاینده های اين صنعت نام برده شده است. ولي حالا بايد كامل كرد كه ليگنين، تانن ها كه تركيباتي فنولي هستند و مشتقات آن ها كه داراي مقاومت زياد و وزن مولكولي بالا هستند، به عنوان آلاینده های درجه یک در آلودگي، كدورت رنگ و سميت فاضلاب صنايع كاغذسازي به شمار می آیند و حجم زيادي از فاضلاب های توليدي، شامل اين مواد می شود.

از سویي، موادي كه براي تصفيه آب و فاضلاب واحدها مصرف می شود مانند آب موردنیاز براي واحد بويلر كه داراي سختي در حد صفر است، سبب افزايش آلودگي فاضلاب های کاغذسازی می شود.

مانند آهك، نمک های فلزي، پلي الکترولیت های مختلف، سیلیکات ها، اسيد و باز و…

به طورکلی مواد موجود در لجن فاضلاب ها به دو دسته دسته بندي می شوند:

  • مواد معلق شامل مواد قابل ته نشین شدن و مواد غیرقابل ته نشین شدن
  • مواد قابل فيلتر شدن شامل مواد كلوئيدي و حل شده

از مطالب فوق می توان استنباط كرد كه قسمت اعظم حجم فاضلاب را تركيبات آلي تشكيل می دهند كه از چوب يا در طي فرايندهاي توليد به وجود آمده اند.

در كل، مواد آلي آلاینده فاضلاب های صنايع کاغذ سازی به سه دسته تقسيم می شوند:

  • مواد آلي طبيعي: شامل مواد هيوميك، موجودات ميكروبي و ديگر مواد آلي حل شده ناشي از صنايع كوچك و…
  • مواد شيميايي آلي سنتزي: شامل مواد آلي شيميايي فرار، مواد فرار سطحي و…
  • محصولات جانبي شيميايي : مانند مواد افزودني واردشده به سيستم و نيز موادي كه در خلال فرايند تصفيه آب و ديگر فرايندها تشكيل می شوند.

منابع آلاینده های موجود در فاضلاب صنايع کاغذسازی

همان طور كه ذكر شد منابع مختلفي می توان براي فاضلاب های صنايع كاغذسازي برشمرد اما منابع اصلي آلودگي در ميان واحدهاي مختلف صنايع کاغذ سازی ، واحدهای توليد خمیرکاغذ و رنگ بری آن می باشند.

فاضلاب واحد توليد خمیر کاغذ

مجموعه فعل وانفعالاتی که بر روي خرده های چوب (چيپس) انجام می شود و آن را به خمیرکاغذ تبديل می کند را در اصطلاح ” فرايند توليد خمیرکاغذ” می نامند. اين واحد درواقع به جهت توليد مواد خام اوليه از اصلی ترین واحدهاي شرکت های كاغذسازي محسوب شده و عمليات آن مجموعه ای از فرآيندهاي فيزيكي و شيميايي پيچيده است كه بر روي خرده های چوب انجام می شود.

اين واحد سهم عمده ای در توليد فاضلاب صنايع كاغذسازي دارد كه داراي بار آلودگي آلي بسيار زيادي است و نقش مهمي در بار آلودگي نهايي فاضلاب كارخانه دارد.

طي فرايند توليد خمیرکاغذ ، خرده چوب ها در يک مايع پخت شيميايي ، پخته می شوند و به اجزا غير سلولزي حل شده ، تجزيه می گردند فيبرهاي سلولزي آزادشده چندين بار شسته می شوند و نتيجه اين فرايندها فاضلابی است كه شامل مجموعه ای از آلاینده های چوب مانند پلي ساکاريد ها، ليگنين ها، اسيدهاي آلي، چربی ها و کربوهیدرات ها و … است.

فاضلاب واحد رنگ بری خمیر کاغذ

اين واحد با دارا بودن ميزان بسيار بالاي ليگنين در پساب خروجي آن که در طي عمليات رنگ زدائي از خمیرکاغذ بجا می ماند، به عنوان منبع اصلي توليد رنگ در فاضلاب های صنايع كاغذسازي محسوب می شود كه به همراه آن ميزان زيادي نيز آلاینده های آلي وارد پساب می کند.

اين عمليات اغلب به دو صورت ممكن است كه اجرا شود :

  • كلريناسيون خمیرکاغذ براي ليگنين زدايي کامل .
  • استفاده از پر اکسید هيدروژن باکمک موادي مانند آب اکسیژنه.

در مرحله اول ترکيبات ليگنين کلره می شوند ولي هنوز حلاليت آن ها در آب کم است به همين دليل در مرحله دوم يک محلول کاستيک مانند سود را به خمير اضافه می کنند تا با افزايش PH اين ترکيبات را قابل حل در آب می سازد. و درنتیجه اين ترکيبات به همراه آب از خمير جدا می شوند.

آلودگی هایي كه از مرحله كلريناسيون خمیرکاغذ حاصل می شوند عمدتاً ماهيت آلي دارند و اغلب شامل كلروليگنين ها، فنل ها، اسيدهاي چرب، کربوهیدرات ها و … است و پارامترهاي آلودگي در بعضي از آن ها مانند رنگ و ميزان سميت بسيار بالاست كه اين شدت بيشتر از كلروليگنين توليدي است كه عامل اصلي آلودگي در فاضلاب هاست.

همان طور كه گفته شد، اين واحد قسمت اعظم رنگ و COD فاضلاب را توليد می کند. علت اين امر حجم بالاي ليگنين موجود در فاضلاب آن است.

آلودگی هاي ناشي از مواد افزودني

جهت بالا بردن بازده و افزايش کيفيت نهايي محصول، از يکسري مواد شيميايي افزودني استفاده می شود كه در خلال فرايند توليد کاغذ به چرخه توليد اضافه می شوند اين دسته نيز هرچند اندك بر آلودگي فاضلاب صنايع چوب و کاغذ تأثیر می گذارند.

يك دسته از اين مواد پيگمنت ها هستند كه كاربردهاي متنوعي در صنعت دارند. در صنايع کاغذسازی براي اثرگذاری روي رنگ از اين مواد خام معدني استفاده می شود .

از ديگر مواد افزودني در طي فرايند توليد می توان به مواد آهاري ، چسب ها ، رزین ها ، منعقد کننده ها، مواد ضد باکتري و ضدکف ها اشاره کرد.

ساير منابع آلودگي فاضلاب ها

علاوه بر موارد ذکرشده در فوق كه به عنوان منابع اصلي توليد آلودگي محسوب می شوند، منابع ديگري نيز وجود دارند که موجب افزایش آلودگی می شوند. شامل :

  • آب مورداستفاده در مرحله پوست کنی و شستشوي چوب و توليد چيپس
  • مايعات حاصل از بخارات خروجي از دايجستر ها
  • مايعات حاصل از بخارات خروجي از تبخیرکننده های واحد بازيافت
  • آب سفيد خروجي از غربال ها و شوینده ها
  • آب سفيد ماشین های کاغذ سازی

پارامترها مؤثر در انتخاب يك سيستم تصفيه مناسب

هرروزه با پيشرفت روزافزون تكنولوژي ، تکنیک های پیشرفته ای براي تصفيه فاضلاب های صنعتي ارائه می شود كه اكثر اين روش ها امروزه به صورت تركيبي از روش های فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي است كه در اين صورت به ترتيب به آن ها تصفيه مقدماتي، ثانويه و نهايي اطلاق می شود.

براي انتخاب سيستم تصفيه مناسب، پس از بررسي كامل مقررات زیست محیطی و شناسایی نوع و ميزان آلاينده و مشخصات فاضلاب ورودي و پساب خروجي، اهداف تصفيه مشخص می شود و با توجه به آن روش مناسب يا تركيبي مطلوب از آن ها برگزيده می شود. بديهي است كه كليه واحدهای تصفيه پساب، جهت كاهش ميزان آلودگي طراحي می شوند.

اما آنچه مهم است انتخاب بهترين روش و مناسب ترین سيستم براي هر واحد صنعتي با در نظر گرفتن كليه شرايط پساب، فرايندهاي واحد و مشخصات محيط دریافت کننده فاضلاب است.

شرايط اقليمي، موقعيت جغرافيايي، پارامترهاي كمي- كيفي فاضلاب و ميزان تصفيه موردنظر بر اساس ملاک های زیست محیطی محلي، از ديگر عوامل انتخاب يك سيستم تصفيه محسوب می شود. اين معیارها براي تصفيه فقط محدود به تركيبات آلي نمی شوند، بلكه حذف فلزات و كاهش نمک های حل نشده و ديگر مواد آلاينده نيز مدنظر است.

روش های تصفيه اغلب شامل بيش از يك فرايند است و ترتيب آن ها در فرايندهاي چندگانه بسيار بااهمیت است و معمولاً تركيبي از روش های مذكور براي انجام عمليات تصفيه استفاده می شود.

در پساب با PH بالا ، احتياج به مرحله خنثی سازی مقدم بر مثلاً تصفيه بيولوژيكي است چون PH بالا در جهت عكس بر رشد باکتری ها اثر می کند و اين مطلوب نيست .

همچنين ترتيب فرايندهاي تصفيه بر هزینه های عملياتي نيز تأثیرگذار است. مثلاً به دلايل متعدد، ته نشین سازي اوليه مقدم بر تصفيه بيولوژيكي است. به دلیل :

  • حذف بعضي BOD با روش های عملياتي کم هزینه.
  • حذف اجسام هرز و ضايعاتي كه بر عمليات تصفيه بيولوژيكي اثرگذار است.
  • ايجاد جريان همسان سازی شده پيش از ورود فاضلاب به قسمت مربوط به فرايند تصفيه بيولوژيكي.

به طورکلی هر فرايند تصفيه، اهداف ذيل را دنبال می کند :

  • حذف مواد معلق و شناور
  • حذف مواد آلي و قابل تجزیه
  • كاهش كدورت و رنگ تا حد قابل قبول
  • از بين بردن عوامل بیماری زا و ناسازگار با محیط زیست

به طورکلی هر فرايند تصفيه ، زماني مناسب خواهد بود كه:

  • بازده فرايند در نيل به اهداف مدنظر، به ميزان قابل قبولي باشد.
  • محصولات تصفيه غیر سمی و فاقد اثرات جانبي خصوصاً بر محیط زیست باشد.
  • غلظت آلاینده ها جهت متقاعد كردن قوانين زیست محیطی، در حد كافي، پایين باشند.
  • ازلحاظ اقتصادي قابل توجيه باشند.

بعضي از روش های تصفيه متداول عبارت اند از:

تصفيه بيولوژيكي- اكسيداسيون با اكسيدانت هاي شيميايي- انعقاد- روش های الكتروشيميايي- فرايندهاي تبادل يوني- استفاده از كمك منعقدکننده ها مانند خاك رس در كنار آلوم- فرايندهاي جذب سطحي- فرايندهاي غشايي- واکنش های احياي شيميايي و …

با توجه به شدت آلودگی ها در فاضلاب های کاغذسازی، روش های فيزيكي  موسوم به  “پیش تصفیه” ، به تنهایی براي كاهش ميزان آلودگي و رنگ فاضلاب های صنعتي كافي نیستند.

همچنين هرچند تركيباتي مانند اسيدهاي آلي، الکل های با وزن مولكولي پایين و… طي تصفيه بيولوژيكي حذف می شوند اما بعضي ديگر از آلاینده ها توسط اين روش قابل حذف نيستند.

لذا جهت رساندن كيفيت فاضلاب ها به حد مناسب و مطابق با قوانين زیست محیطی، استفاده از روش های ديگر تصفيه، ازجمله روش های شيميايي ضروري است.

مهم ترین روش های تصفيه شيميايي عبارت اند از :

  • فرايند انعقاد و لخته سازي شامل :
  • منعقد کننده آلومينيوم آلوم
  • منعقد کننده های پليمري پلي الكتروليت
  • كمك منعقد کننده ها شامل خاك رس، اسيد، باز، بنتونيت و …
  • فرايندهاي اكسيداسيون شامل :
  • كلريناسيون
  • پر اکسید هیدروژن
  • روش های فتوكاتاليستي
  • ازناسيون
  • روش های اكسيداسيون تركيبي و …
  • احياي شيميايی (الکتروشیمیایی)

بررسي مکانیسم های فرايند انعقاد و لخته سازي شيميايي

فاضلاب های بعضي صنايع مانند کاغذ سازی حاوي ذرات ریز کلوئیدی می باشند كه داراي بار الكتريكي منفي هستند. وجود چنين نيروي دافعه ای بين اين ذرات كلوئيدي ، مانع از اتصال آن ها و تشكيل ذرات درشت تر و سنگین تر می گردد. همچنين اين ذرات (در حدود 0/1 تا 1 نانومتر) به قدری کوچک اند كه از ميان حفره های فيلترهاي معمولي عبور می کنند و براي ته نشیني به صورت طبيعي نيز به زمان بسيار طولانی تری نياز دارند كه ازنظر مهندسي قابل قبول نيست. به همين دليل جمع شدن و به هم پيوستن كلوئيدها بسيار مشكل است زيرا علاوه بر كوچك بودن اندازه ذرات كلوئيدي، نيروهاي دافعه بين ذرات، آن ها را از هم جدا كرده و از برخوردهايي كه براي به هم پیوستگی آن ها لازم است جلوگيري می نماید.

به هم پیوستگی كلوئيدها می تواند از طريق كاهش ميزان نيروهايي كه ذرات كلوئيدي را ناپايدار می سازند صورت گيرد. براي اين منظور، از مواد شيميايي استفاده می شود كه اين مواد قادر هستند تحت فعل وانفعالات شيمي- فيزيكي، ذرات كلوئيدي را بی بار نمايند و موجبات به هم پیوستگی و تشكيل ذرات درشت و سنگین تر و قابل ته نشین شدن را فراهم سازند كه درنهایت حذف آن ها با استفاده از روش های مختلف مانند ته نشیني، فيلتراسيون يا شناورسازی ممكن می شود.

اين مواد به نام منعقد کننده شناخته شده هستند. درواقع فرايند بی بار كردن و نابودسازی نيروهاي پايداركننده كلوئيدها و مواد نيمه محلول و نيز به هم پيوستن آن ها را انعقاد شيميايي و درهم رفتن و اجتماع ذرات براي تشكيل واحدهاي بزرگ تر را لخته سازي گويند.

به كمك فرايند انعقاد و لخته سازي می توان رنگ ،20 تا 40 درصدBOD ، 30 تا 60 درصد COD و 80تا 90 درصد مواد معلق و ساير باکتری ها و تركيبات موجود در فاضلاب را به ميزان قابل توجهی كاهش داد.

مهم ترین مواد منعقد کننده مصرفي عبارت اند از:

نمک هایي آهن و آلومينيوم، سولفات مس، آهك، هيدروكسيل منيزيم ، آلومينات سديم و …

بررسي مکانیسم های فرايند انعقاد الکتروشیمیایی (الکتروکواگولاسیون-Electrocoagulation)

کاربرد فن آوری های الکتروشیمیایی در صنعت آب و فاضلاب بسیار متنوع است. این تکنیک در موقعیت ها و صنایع مختلف در حذف دامنه وسیعی از آلاینده ها به کار گرفته شده است. ازجمله موارد کاربرد این تکنیک در صنعت آب و فاضلاب می توان به تصفیه آب، شکستن امولسیون های چربی و نفت در آب، حذف مواد آلی طبیعی از آب، فلوئورزدایی، حذف ترکیبات سولفاته، تصفیه فاضلاب های شهری و رستوران، حذف فلزات سنگین، حذف آرسنیک، حذف ترکیبات فنلی، تصفیه فاضلاب صنایع لبنی و تولید چیپس، تصفیه فاضلاب صنایع تولید مخمر و خمیرترش، تصفیه فاضلاب صنایع پرداخت فلزی، فاضلاب های رخشویخانه ها و صنایع نساجی و همچنین تصفیه فاضلاب های رادیواکتیو اشاره نمود. روش های الکتروشیمیایی شامل: الکتروکواگولاسیون، الکتروفلوکولاسیون و الکتروفلوتاسیون است. روش الکتروشیمیایی الکتروکواگولاسیون عوامل ناپایدار کننده­ای که باعث خنثی سازی لازم جهت جداسازی آلاینده ­ها می شود را تأمین می­ نماید. الکتروفلوکولاسیون نیز تولیدکننده عواملی است که پل­ سازی ذرات یا انعقاد را به پیش می ­برند. الکتروفلوتاسیون روشی است که طی آن آلاینده ­هایی نظیر چربی­ و روغن با حباب­ های گاز که در سطح الکترود تشکیل شده­ اند” (H2,O2) موردحمله قرارگرفته و همراه با این حباب ­ها به سطح محلول منتقل می شوند. بدین ترتیب حذف آلاینده ­ها از سیستم با انجام کفاب گیری قابل حصول خواهد بود.

انعقاد و شناورسازی الکتریکی با استفاده از آند قربانی شونده به طور گسترده ای برای حذف ذرات معلق، ترکیبات آلی، رنگ، یون های فلزی و آنیون های غیر آلی و انواع ترکیبات مختلف از آب و فاضلاب موردبررسی قرارگرفته است.

فرآیند شامل 3 مرحله است که عبارت اند از:

  • تشکیل کوآگولانت از طریق انحلال یون های فلزی از الکترود واکنش دهنده آند؛
  • ناپایدارسازی آلاینده ها، ذرات معلق و شکستن امولسیون ها؛
  • تجمع فازهای ناپایدار و تشکیل لخته.
    فاضلاب کاغذ و مقواسازی - نتایج پکیج انعقاد وشناورسازی الکتریکی شمیم شریف

    فاضلاب کاغذ و مقواسازی – نتایج پکیج انعقاد وشناورسازی الکتریکی

     

    شناخت فاضلاب صنایع کاغذ سازی و مقوا و روش های تصفیه آن

    صنایع کاغذسازی یکی از بزرگترین مصرف کنندگان منابع آب شیرین (جزو ۵ مصرف کننده اول) در تمام جهان می باشند که بخش عمده ی این مصارف مربوط به فرآیندهای آماده سازی خمیر و رنگ زدایی (سفید کردن) است. این حجم از مصرف آب منجر به تولید مقدار بسیار زیادی فاضلاب و لجن می گردد. مهمترین آلاینده های موجود در فاضلاب این صنایع شامل رسوبات، جامدات، آلدئیدهای آلی قابل جذب (AOX)، ترکیبات آلی کلرید شده، COD، BOD، رنگ و … می‌باشد. بر اساس مطالعات صورت گرفته بر روی فاضلاب این صنایع، در حدود ۸۵ درصد از آب مصرفی در این صنعت، قابل تصفیه و استفاده مجدد می باشد. استفاده از سیستم ها و فرآیندهای تصفیه مناسب موجب کاهش مصرف آب، کاهش گسترش آلودگی و همچنین پایین آمدن هزینه های صاحبان این صنایع می شود.

    سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی معمول مورد استفاده در این صنایع غالبا شامل پیش تصفیه (آشغال‌گیری و دانه گیری)، تصفیه اولیه (مانند زلال سازی) برای جداسازی ذرات و جامدات، فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی ثانویه (مانند لجن فعال، لاگون های هوادهی، تصفیه بی هوازی و …) برای حذف مواد آلی زیست تخریب پذیر و کاهش سمیت پساب و تصفیه تکمیلی (مانند فیلتراسیون ممبرانی، انعقاد/ترسیب، ازن زنی، تبادل یونی، RO و …) برای افزایش کیفیت آب تولیدی می‌باشند.

    اما تصفیه فاضلاب این بخش از صنعت همواره کار دشواری بوده است، تنوع مواد خام ورودی، استفاده از فرآیندها و مواد شیمیایی مختلف و همچنین تنوع محصول تولیدی موجب شده است تا روش و سیستم یکسانی برای تصفیه فاضلاب تولید شده توسط صنایع کاغذسازی وجود نداشته باشد و طراحی و استفاده از سیستم های تصفیه، کاملا وابسته به ویژگی های فاضلاب گردد.

    معیارهای یک تصفیه موفق

    میزان ته نشینی یا شناورسازی (سرعت فرآیند)

    سرعت جداسازی جامدات موجود در فاضلاب می تواند عامل محدود کننده ای برای توان عملیاتی تصفیه خانه باشد. از طرف دیگر در صورتی که روش مناسب و بهینه ای برای جداسازی انتخاب گردد، ممکن است اندازه و هزینه های تصفیه خانه نیز کاهش یابد. نتایج بسیاری از تحقیقات نشان دهنده ی افزایش سرعت جداسازی با به کارگیری روش های شیمیایی است. همچنین استفاده از برخی مواد شیمیایی به صورت هیبریدی می تواند موجب بهبود حذف مواد آلی یا برخی مواد غیرآلی به خصوص شود. شرایط بهره برداری از تصفیه خانه های بیولوژیکی نیز تاثیر فراوانی بر میزان ته نشینی دارد.

    مقدار لجن

    در سال های اخیر اهمیت تولید کمترین میزان لجن و مواد زائد جامد به عنوان محصولات جانبی فرآیند تصفیه در کنار حذف آلاینده ها از اهمیت ویژه ای برخوردار شده است و درک بهتری از تاثیر آن بر روی پایین آمدن هزینه های تصفیه و کاهش آلودگی های زیست محیطی پیدا شده است. مهمترین راه های دستیابی به این هدف، استفاده از فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی بی‌هوازی، تصفیه بیولوژیکی در دماهای بالا، آبگیری کافی لجن و … می باشند.

    انتشار گازهای گلخانه ای

    با وجود آنکه هدف اصلی در فرآیند تصفیه فاضلاب حذف آلاینده ها از آب است، اما توجه به عدم تولید سایر آلایندها (گازهای گلخانه ای) در خلال این فرآیندها نیز بسیار مهم است. یکی از راه های مناسب برای کاهش انتشار این گازها استفاده از فرآیندهای بی هوازی و مصرف گاز تولید شده به عنوان منبع انرژی می باشد. روش دیگر، استفاده از فرآیندهای جایگزین حذف مواد مغذی مانند فرآیند بی هوازی Anammox (حذف نیتروژن با مصرف انرژی کمتر) است.

    هزینه های بهره برداری سیستم

    یکی از چالش های اصلی در تصفیه فاضلاب صنایع مختلف میزان مصرف انرژی و به دنبال آن هزینه های مربوط  به بهره برداری می باشد. اغلب فرآیندهایی که توانایی حذف آلاینده های آلی زیست تخریب پذیر را دارا هستند، معمولا هزینه ی بهره برداری زیادی دارند. با وجود آنکه روش های تصفیه بیولوژیکی هوازی دارای راندمان و ضریب اطمینان مناسبی برای تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی می باشند، اما پمپاژ هوا موجب تحمیل هزینه های زیادی به این قبیل از سیستم ها می شود.

    سیستم های اکسیداسیون تکمیلی (پیشرفته) نیز که از توانایی قابل قبولی برای حذف ترکیبات رنگی و سمی برخوردار می باشند، به دلیل هزینه های بالای بهره‌برداری همواره مورد نقد صاحبین صنایع قرار گرفته اند. لذا امروزه استفاده از روش های دیگری مانند فرآیندهای ممبرانی و الکتروکواگولاسیون که نسبت بازدهی و هزینه در آنها بسیار مناسب می باشد، از محبوبیت بیشتری برخوردار شده اند.

    مهم ترین پارامترهای فاضلاب در تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    پیش از بررسی روش های مختلف تصفیه فاضلاب برای این صنایع، نگاهی به برخی از مهمترین پارامترها برای ارزیابی فاضلاب تصفیه شده خواهیم داشت. یکی از اصلی ترین شاخصه ها، اکسیژن بیولوژیکی مورد نیاز یا همان  BOD و اکسیژن شیمیایی مورد نیاز یا COD می باشد. ورود فاضلاب تصفیه شده ای که BOD و COD موجود در آن بیش از حد استاندارد باشد، به رودخانه ها، چشمه ها و سایر پیکره های آبی موجب مصرف اکسیژن محلول موجود در آب شده و در نتیجه حیات حیوانات و گیاهان آبزی به خطر خواهد افتاد. عامل مهم بعدی رنگ است.

    به دلیل استفاده از فرآیندهای مختلف رنگ دهی و رنگ زدایی در صنعت کاغذ سازی، یکی از آلاینده های معمول موجود در فاضلاب این صنایع رنگ ها و حلال های آن می باشند. این ترکیبات شیمیایی و آلی می توانند به شدت سمی باشند و موجب تخریب محیط زیست و به خطر افتادن سلامت انسان ها و سایر جانداران گردند. دیگر شاخصه ی مهم که نیاز به توجه ویژه دارد کدورت و TSS است. وجود مواد معلق در فاضلاب موجب بروز اختلال در عبور نور از آب و تنفس موجودات آبزی می شود. روش های حذف این آلاینده ها از فاضلاب معمولا ساده بوده و با استفاده از فرآیندهای مناسب (ته نشینی، شناورسازی، روش های ممبرانی و …) می توان آنها را حذف نمود.

    سایر پارامترها پر اهمیت

    یکی از بزرگترین نگرانی ها در تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی ترکیبات پایدار و مقاوم می باشند. این ترکیبات آلی، زیست تخریب پذیر نبوده و حتی پس از انجام فرآیندهای مختلف بیولوژیکی هوازی یا حتی بی هوازی در فاضلاب باقی می مانند. حذف این مواد با به کارگیری فرآیندهای تصفیه تکمیلی مناسب (مانند اکسیداسیون تکمیلی یا الکتروکواگولاسیون) امکان پذیر خواهد بود. پارامتر بعدی ترکیبات حاوی سولفور است. مشکل اصلی در ارتباط با این ترکیبات احتمال واکنش باکتری های کاهنده سولفور موجود در محیط می باشد. شرایط بی‌هوازی می تواند منجر به تولید گاز سمی H2S و سایر ترکیبات حاوی سولفور با بوی نامطبوع گردد. عامل مهم دیگر نمک ها و ترکیبات یونی هستند. وجود نمک های غیرآلی و ترکیبات یونی مانند سدیم کلرید در فاضلاب های صنعتی موجب شور شدن و افزایش رسانایی آب های پذیرنده می گردد.

    منابع و ویژگی های فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    اولین نکته ی مهم در رابطه با فاضلاب صنایع کاغذسازی توجه به متنوع و مختلف بودن آنها در مقایسه با یکدیگر می باشد. به دلیل تنوع بالای فرآیندها، مواد و تجهیزات مورد استفاده و همچنین محصولات تولیدی، خواص پساب تولیدی در این بخش از صنعت بسیار گسترده و متفاوت می باشد. شکل زیر نشان دهنده ی اصلی ترین منابع و آلاینده های معمول موجود در فاضلاب این صنایع است.

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    یکی از اولین مراحل فرآیند تولید کاغذ عمل خیساندن چوب و کندن پوست آن است. پساب تولید شده در این گام در مقایسه با سایر مراحل از آلودگی بسیار کمتری برخودار است. کاربرد اصلی مرحله ی خمیرسازی مکانیکی برای تولید کاغذهایی می باشد که جداسازی فیبرهای چوب در آنها به صورت مکانیکی انجام می شود (مجلات و روزنامه ها).

    آلاینده های اصلی موجود در این مرحله، مواد معلق و محلول وارد شده به آب و همچنین مقادیر کمی BOD و COD است. در طی فرآیند خمیرسازی به روش شیمیایی حجم بسیار زیادی از مواد شیمیایی (سدیم سولفات، صابون های رزینی، اسیدهای چرب)، جامدات معلق و محلول وارد جریان فاضلاب شده و بخش عمده ای از فاضلاب تولیدی مربوط به این مرحله می باشد. مراحل بازیابی و سفید سازی نیز موجب ورود حجم بسیار زیادی از مواد شیمیایی مانند حلال ها و شوینده ها، مواد معلق و محلول (مانند تکه‌های کاغذ) به جریان فاضلاب می شود.

    روش های اصلی تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی و مقوا

    هدف اصلی اغلب سیستم های تصفیه دستیابی به ۳ هدف زیر است: حذف مواد معلق موجود، حذف آلاینده های محلول و رفع مشکل مربوط به سمیت فاضلاب و پساب تولیدی. معمولا این کار در دو مرحله صورت می پذیرد. در ابتدا با استفاده از جداسازی ثقلی برخی آلاینده ها حذف شده و سپس تصفیه اولیه انجام می شود (استفاده از زلال سازها و در برخی مواقع شناورسازی). مرحله ی دوم (تصفیه ثانویه) نیز معمولا تصفیه فاضلاب به روش بیولوژیکی می‌باشد.

    تصفیه اولیه: زلال سازی با استفاده از ته نشینی

    سیستم های جداسازی ثقلی نه تنها به اختلاف چگالی آلاینده و مایع، بلکه به اندازه ی ذرات جامد (بزرگ بودن به اندازه کافی) نیز وابسته می باشند. معمولا مورد دوم را بوسیله ایجاد توده‌های بزرگ و افزایش سرعت ته نشینی مرتفع می کنند. حوضچه های ته نشینی می توانند به صورت کاملا ساده و هم به صورت مخازنی مجهز به اسکیمر و تجهیزات جمع آوری لجن باشند. وظیفه ی اسکیمرها جمع آوری کف و سایر مواد سبک موجود بر روی سطح آب است.

    تجهیزات جمع آوری لجن نیز به صورت مداوم مواد ته نشین شده در کف مخزن را به سیستم جمع آوری لجن هدایت می کنند. در برخی سیستم های ته نشینی از بافل هایی برای هدایت جریان و فراهم آوردن شرایط آرام برای عبور جریان از واحد استفاده می شود. همانطور که انتظار می‌رود لجن اولیه حاصل از فرآیندهای تولید کاغذ، حاوی مقادیر زیادی از مواد سلولزی و معدنی کلسیم‌کربنات و گل می باشد.

    واحدهای شناورسازی با هوای محلول

    علاوه بر ته نشینی، شناورسازی نیز روش دیگری برای زلال سازی پساب صنایع کاغذسازی است. سیستم معمول مورد استفاده، واحدهای شناورسازی با هوای محلول یا همان DAF می باشند. همانطور که در شکل زیر نشان داده شده است این تجهیز، جریانی آب اشباع شده از هوا را وارد آب حاصل از فرآیند تولید کاغذ می کند. با ورود این جریان به داخل مخزن، حباب های بسیار کوچک هوا از حالت محلول خارج شده وشروع به آمدن بر روی سطح می نمایند. این حباب‌ها به همراه خود مواد جامدی که به آنها می چسبند را نیز به روی سطح می آورند. سپس این مواد جامد توسط اسکیمرها از سیستم خارج می شوند.

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    سیستم های DAF یکی از اقتصادی ترین روش ها برای تصفیه فاضلاب هایی می باشند که حاوی مقادیر بسیار زیادی از مواد جامد هستند ( ۵۰۰۰ – ۳۰۰ میلی گرم بر لیتر). با استفاده صحیح و درست از سیستم های DAF و همچنین به کار گیری منعقدکننده ها و لخته سازهای مناسب می توان ۸۰ تا ۹۵ درصد از جامدات معلق و همچنین آلاینده های دیگری مانند ذرات جوهر، لیپوفیل ها، ذرات کلوئیدی و … را از فاضلاب صنایع کاغذ سازی حذف نمود.

    تصفیه ثانویه: لجن فعال

    رایج ترین روش برای حذف مواد آلی از فاضلاب (با قدمتی بیش از ۱۰۰ سال) که شامل هوادهی و برگشت بخشی از لجن به ابتدای فرآیند (ورودی سیستم) است، سیستم لجن فعال می باشد. شکل زیر شماتیکی از واحد زلال سازی می باشد که ممکن است در این روش مورد استفاده قرار گیرد.

    در مواقعی نیاز به راندمان بالاتر باشد یا فضای مورد نیاز برای زلال سازهای ثقلی در دسترس نباشد، بیوراکتورهای ممبرانی (MBR) یا سایر بیوراکتورهای دارای بستر متحرک یا ثابت، قابل جایگزینی می باشند. همچنین در مواردی که برای جداسازی لجن از فیلتر شنی ، میکروفیلتراسیون (MF) یا الترافیلتراسیون (UF) استفاده شود، سیستم های MBR مشکلات مربوط به bulking را نخواهند داشت. علاوه بر این، استفاده از روش های ممبرانی در فرآیندهای بیولوژیکی موجب عملکرد راکتورها با غلظت بالاتری از جامدات خشک شده و در نتیجه لجن بیولوژیکی کمتری تولید شده و تجزیه مواد آلی بهبود خواهد یافت. این عوامل منجر به کاهش زمان ماند هیدرولیکی می شود.

    تغلیظ لجن

    لجن ثانویه ای که در خلال فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی تولید می گردد، عمدتا از سلول های بیولوژیکی و محصولات حاصل از تجزیه آنها تشکیل شده است، به همین علت جداسازی آن از آب بسیار مشکل می باشد. در این گونه از لجن ها هر سلول بیولوژیکی مانند بالونی از آب عمل می کند. یکی از معمول ترین روش ها برای جبران عدم توانایی آبگیری مناسب در این لجن ها، اختلاط لجن ثانویه با لجن اولیه که بیشتر از مواد فیبری تشکیل شده است، می باشد. این کار موجب می شود تا به مایع مخلوطی با قابلیت آبگیری بیشتر دست پیدا کنیم.

    روش های مختلفی برای افزایش میزان جامدات در لجن ثانویه مورد استفاده قرار می گیرد. این کار موجب راحت‌تر شدن حمل و نقل، استفاده کارآمد یا دفع راحت تر آن می شود. این روش ها شامل جمع آوری لجن از کف مخزن زلال ساز (توسط اسکراپرها)، استفاده از تجهیزات فشرده کننده مختلف و سانتریفیوژها می باشد که یکی از پر مصرف ترین آنها بلت فیلتر است.

    تصفیه تکمیلی

    در بسیاری از موارد برای دستیابی به استانداردهای تخلیه تعیین شده توسط سازمان محیط زیست، نیاز به استفاده از روش های تصفیه تکمیلی می باشد. به طور خاص می توان گفت ترکیبات رنگی و مقاوم در برابر تجزیه بیولوژیکی موجود در فاضلاب تولیدی در بخش رنگ زدایی و سفید کردن در صنایع کاغذ سازی، به سلامت از دو مرحله ی قبلی تصفیه عبور نموده و از فاضلاب حذف نمی شوند. برخی از مهم ترین روش های تصفیه تکمیلی مورد استفاده در این بخش شامل انعقاد، جذب توسط کربن فعال، سیستم های اکسیداسیون پیشرفته (تکمیلی)، تکنولوژی های ممبرانی، الکتروکواگولاسیون و … می باشند.

    الکتروکواگولاسیون در تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    الکتروکواگولاسیون یا انعقاد الکتریکی روشی کارآمد و مقرون به صرفه برای تصفیه بازه گسترده ای از فاضلاب های صنعتی و غیرصنعتی می باشد. قاعده ی اصلی مورد استفاده در این روش، اکسیداسیون صفحات فلزی یا همان آندها در زمان تماس با فاضلاب است.

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شماتیک کلی و ساده ای از یک سیستم الکتروکواگولاسیون

    استفاده از روش الکتروکواگولاسیون در تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی موجب جلوگیری از ورود یون های اضافی به فاضلاب تصفیه شده می گردد (در مقایسه با روش های انعقاد و لخته سازی شیمیایی). در صورتی که سیستم به درستی طراحی و بهره برداری گردد، یون های فلزی تولید شده توسط آندها  به طور کامل با یون های موجود در فاضلاب (OH) واکنش داده و لجن تولید شده از لحاظ بار الکتریکی خنثی خواهد بود. علاوه بر آن، این فرآیند مانند روش‌های شیمیایی نیازی به استفاده از آلوم یا کلرید آهن نداشته و در نتیجه یون های کلرید یا سولفات در آب وجود نخواهد داشت. عدم وجود یون های سولفات در فاضلاب تحت تصفیه از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد، چرا که هم موجب رفع مشکلات مربوط به باکتری کاهنده سولفات می شود و هم از بروز اختلال در عملکرد سایر یون های منعقد کننده (مانند +Al3) جلوگیری می‌کند.

    سایر مزیت های الکتروکواگولاسیون

    دیگر مزیت روش انعقاد الکتریکی (EC) کاهش چشمگیر میزان تولید لجن است. از مهم ترین نکاتی که در استفاده از این روش باید توجه ویژه ای به آن داشت، میزان رسانایی یا هدایت الکتریکی محلول مورد نظر می باشد (این عامل تاثیر مستقیمی بر روی عملکرد سیستم دارد). نکته ی مهم بعدی چگالی جریان مورد استفاده است که این پارامتر بر روی بازدهی سیستم، عمر صفحات مورد استفاده، میزان مصرف انرژی، افزایش دمای فاضلاب و تشکیل رسوب بر روی صفحات تاثیر گذار می باشد.

    به طور کلی روش های مختلف دیگری نیز برای تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی وجود دارد که حتی در برخی مواقع نیاز به ترکیب و استفاده همزمان از چندین روش برای تصفیه مناسب فاضلاب مورد نظر می باشد، اما نکته مهم در ارتباط با فاضلاب این صنایع، متنوع بودن آن و الزام طراحی سیستم تصفیه مناسب با توجه به ویژگی های منحصر به فرد هر فاضلاب است.

    تصاویر

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۱: شماتیک سیستم تصفیه Fenton

     

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۲: نمایی از دو نوع بیوراکتور تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

     

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۳: تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی به روش لجن فعال

     

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۴: اندازه تقریبی میکروارگانیسم های دخیل در تجزیه بیولوژیکی فاضلاب صنایع کاغذسازی

     

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۵: نمودار شماتیک مراحل تجزیه بی هوازی ترکیبات آلی زیست تخریب پذیر

     

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۶: طرح شماتیک تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی به روش بی هوازی در یک مخزن ایزوله به همراه ایجاد آشفتگی در ورودی فاضلاب. پتوی لجن بالارونده و منطقه راکد مایع که در آن ذرات لجن ته نشین شده و بیوگاز تولیدی  از بخش بالایی خارج می شود.

     

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۷: نمایی از یک سیستم قدیمی و ساده تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

     

    تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

    شکل ۸: نمودار شماتیک گزینه های بهبود سیستم های تصفیه فاضلاب صنایع کاغذ سازی

شناورسازی با هوای محلول در تصفیه فاضلاب – Flotation – IGF – DGF – DAF

شناورسازی با هوای محلول در تصفیه فاضلاب – Flotation – IGF – DGF – DAF
Autoflot®: Mechanical Induced Gas Flotation Separator

تصفیه فاضلاب با استفاده از شناورسازی با هوای محلول یا فشرده: در هر صنعت انواع مختلفی از فاضلاب ها با مشخصات و مشکلات منحصر به خود تولید می شوند و در نتیجه محصولات متنوعی برای حل این مسائل فرایندی و تصفیه فاضلاب مربوطه وجود دارد. یکی از این محصولات، دستگاه جداکننده و شناورساز ذرات آلودگی با استفاده از روش شناورسازی با هوای محلول است که برای تصفیه انواع فاضلاب ها شامل غذا و لبنیات، گوشت، ماهی، مرغداری، دامداری، صنایع نفت و پتروشیمی و روغنی برای حذف مواد جامد معلق، چربی ها، روغن ها و گریس استفاده می شود. راندمان فرایندی بالا و انعطاف پذیری عملیاتی از نکات قوت این تجهیزات می باشند. در این دستگاه، حذف آلاینده با استفاده از تزریق هوا در آب یا فاضلاب تحت فشار و سپس آزاد شدن هوا در فشار اتمسفر در مخزن انجام می شود. سیستم شناورساز هوای محلول، میکروحباب ها را به بخار تبدیل کرده که به مواد جامد متصل می شود و آنها را در سطح شناور می کند. پس از آن کف یا لجن تشکیل شده توسط پاروها از سطح مخزن روبیده می شوند. این محصول گاها در پکیج انعقاد و شناوری سازی الکتریکی یا پکیج تصفیه فاضلاب به عنوان روش کمکی پس تصفیه یا پیش تصفیه جهت بهبود راندمان حذف یا کاهش بار ذرات چربی و روغن به کار می رود.

شناور سازی با هوای محلول Dissolved Air Floatation

غالباً به آب یا فاضلاب ورودی به مخزن شناورسازی شناورسازی با هوای فشرده یا به بیانی دیگر شماروسازی با هوای محلول مواد منعقدکننده نظیر کلرید آهن یا سولفات آلومینیوم افزوده می شود تا ذرات کلوئیدی منعقد شده و به لخته های بزرگتری تبدیل شوند. بخشی از فاضلاب تصفیه شده خروجی از DAF به یک مخزن تحت فشار کوچک پمپاژ می شود و در این تانک هوای فشرده تزریق می شود. این موضوع منجر به اشباع سازی فاضلاب تحت فشار با هوا می شود. جریان اشباع شده با هوا به قسمت جلویی تانک شناورسازی بازگردانده می شود و از یک شیر فشارشکن عبور می کند در نتیجه هوای آزاد شده در فاضلاب به حالت حباب های ریز در می آید. حباب ها در محل هسته سازی در سطح ذرات جامد معلق به وجود آمده و به این سطوح می چسبند. با تشکیل هر چه بیشتر حباب ها، نیروی بالابرنده حباب ها بر نیروی گرانش غلبه کرده و باعث شناورسازی ذرات معلق بر سطح می شود که تولید یک لایه کف و لجن می کند. سپس این لایه توسط پارو (Skimmer) از سطح روبیده می شود. درنهایت آب بدون لجن از تانک شناورسازی خارج می شود. در برخی طراحی ها، صفحات پکینگ موازی (لاملا) برای ایجاد سطح جدایش بیشتر و بهبود راندمان واحد استفاده می شود. سیستم های شناورسازی با هوای محلول می توانند بصورت دایره ای (راندمان حذف بالاتر) یا مستطیلی (زمان ماند بیشتر) طراحی و ساخته شوند. در نوع دایره ای حرکات مارپیچی در جریان رخ می دهد و زمان ماند می تواند 3 دقیقه باشد در حالی که در نوع مستطیلی زمان ماند حداقل 20 تا 30 دقیقه است.

نکته کلیدی درتصفیه فاضلاب صنعتی به روش  شناورسازی با هوای محلول، گرانش و تولید میلیون ها حباب خیلی ریز است. براساس قانون استوکس، اندازه قطره روغن و دانسیته آن روی میزان شناور شدن آن روی سطح تأثیر دارد. قطرات بزرگتر و سبک تر با سرعت بیشتری به سمت سطح بالا می روند. چسبیدن یک حباب کوچک به یک قطره روغن چگالی قطره را کاهش داده و سرعت حرکت آن به سمت سطح مخزن را افزایش می دهد. بنابراین حباب های کوچک تر موجب تشکیل قطرات روغن شناور کوچکتری روی سطح می شوند. یک سیستم شناورسازی کارآمد نیازمند تولید مقدار کافی و ممکن حباب است که این عمل را موجب شود. اندازه حباب ها در این روش معمولاً در بازه 1 تا 50 میکرومتر است. تنها عیب فرایند شناورسازی با هوای محلول را می توان هزینه بالای اجرا و نگهداری و تعمیرات آن دانست؛ به عبارت دیگر در این روش هزینه اولیه و جاری بالا می باشد.

در صنایعی که مقدار چربی و روغن در فاضلاب آنها زیاد است مانند صنایع تولید روغن به جای هوای محلول از نیتروژن محلول استفاده می شود تا از خطر انفجار جلوگیری شود. این روش، شناورسازی با گاز محلول (Dissolved gas flotation)  نامیده می شود. پروانه پمپ در این نوع از فرایند شناورسازی به صورت دوطرفه طراحی می شود. یک سمت طوری طراحی می شود که مانند یک پمپ سانتریفیوژ معمولی جهت انتقال مایع عمل کند و طرف دیگر به گونه ای است که بخار را به پمپ رسانده و با مایع مخلوط کند و به این ترتیب مانند شناورسازی با هوای محلول حباب های ریز گاز در مایع رها می شود. علاوه بر این، یک نوع عایق بندی خاص نیز جهت افزایش طول عمر پمپ ها در پمپ های فرایند شناورسازی با گاز محلول اعمال می شود.

Veolia AutoFlot | Tundra

مزایای روش شناورسازی با هوای محلول:

  • سرعت شفاف شدن در DAF بیشتر از ته نشینی است که باعث کاهش ابعاد مخزن لخته سازی می شود.
  • لجن تشکیل شده در DAF غلیظ تر و فشرده تر از ته نشینی است.
  • مقدار منعقدکننده و کمک منعقدکننده مصرفی در این روش کم است.
  • اثرات اکسیدکنندگی موجود در DAF باعث کاهش بو می شود.
  • در این روش ذرات ریز و جلبک ها نیز حذف می شوند که این موضوع از گرفتگی لوله ها و فیلترها جلوگیری می کند.

شناورسازی با گاز القا شده (IGF)

شناورسازی با گاز القاشده (Induced Gas Flotation) فرایندی مشابه شناورسازی با هوای محلول جهت حذف مواد معلق مانند روغن و جامدات معلق است. در این روش نیز حذف توسط تزریق حباب های گاز به آب یا فاضلاب در یک مخزن شناورسازی انجام می شود. در این فرآیند به منظور تولید حباب در مخزن شناورسازی، گاز به داخل مخزن کشیده می شود که برای انجام این امر دو روش وجود دارد:
1)هیدرولیکی: در این روش، بخشی از فاضلاب تصفیه شده  از مخزن شناورسازی خارج شده سپس به وسیله پمپ دوباره به مخزن بازمی گردد و پیش از ورود به مخزن در لوله با گاز مخلوط می شود تا حباب ها در مخزن شناورسازی ایجاد شوند.
2)مکانیکی: در این روش، یک پروانه چرخشی درون مخزن شناورسازی تعبیه می شود و توسط تشکیل گرداب، گاز را به داخل مخزن کشیده و با فاضلاب مخلوط می کند تا حباب داخل مخزن شناورسازی ایجاد شود. گاز داخل این سلول بطور مداوم در حال سیرکوله شدن است.
روش هیدرولیکی معمولا ارزان تر است، هزینه های عملیاتی کمتری دارد و نیاز به نگهداری کمتری نسبت به نوع مکانیکی دارد. فرایند شناورسازی با استفاده از گاز القاشده به طور گسترده ای برای تصفیه فاضلاب از تاسیسات تولید نفت و گاز دریایی استفاده می شود زیرا در این تاسیسات، گاز خام بطور طبیعی تولید می شود که از آن به عنوان گاز القاشده می توان استفاده کرد. در این روش نیز مانند شناورسازی با هوای محلول در صورت لزوم از مواد منعقدکننده جهت جداسازی بهتر استفاده می شود و وجود اسکیمر روی سطح مخزن نیز امری ضروری است.

حذف آمونیاک

حذف آمونیاک

Ammonia Stripping Systems for Leachate

حذف آمونیاک

آمونیاک ترکیبی بسیار خطرناک است زیرا موجب اختلال در تنفس آبزیان می شود. این ترکیب به راحتی داخل سلول ها نفوذ کرده و موجب افزایش pH و اختلال در عوامل حیاتی می گردد. یون آمونیوم منشأ نیتروژنی برای گیاهان آبی است بنابراین موجب افزایش رشد جلبک ها می گردد.

آمونیاک را می‌توان بوسیله روش‌های فیزیکی، شیمیایی یا بیولوژیکی از سیستم حذف نمود.

حذف فیزیکی:

واحدهای عملیاتی فیزیکی که برای حذف آمونیاک از فاضلاب‌ها کاربرد دارند عبارتند از برج‌های عریان سازی و حوض‌های پاششی. در عریان سازی آمونیاک از فاضلاب باید آمونیاک به شکل گاز محلول (NH3) باشد که مستلزم pH مساوی یا بالاتر از 10.8 می باشد.

برج‌های عریان‌سازی(Stripping):

این برج ها شامل یک بسته حاوی پرانه جهت برقراری تماس تنگاتنگ آب و هوا، یک سینی یا سیستم توزیع یکنواخت مایع بر بستر، یک صفحه مشبک جهت محافظت بستر و توزیع هوای ورودی، یک سیستم جداکننده جهت جمع آوری قطرات مایع در هوای خروجی و ساختمان برج است. با گذشت زمان پوسته‌های کربنات کلسیم توسعه یافتند اما در این سیستم‌ها هیچگونه مکانیسمی برای تمیز کردن تعبیه نشده بود . اغلب اوقات مشکل گرفتگی و انسداد داشتند. برای حل این مشکل پوسته پرانه از جنس پلاستیک طراحی شد که دریچه‌های دسترسی جهت تمیز شدن در محل تعبیه شده است. همچنین بصورت مدونی ساخته می‌شوند که بتوان آن را در صورت نیاز از بستر خارج نمود. وقتی حلالیت آمونیاک، فشار اتمسفری و فشار جزیی در حال تعادل مشخص باشد امکان تعیین مختصات منحنی تعادل غلظتهای در حال تعادل آمونیاک در آب و هوا وجود دارد. از آنجا که فشار جزیی آمونیاک در هوا تقریباً صفر است، عریان سازی آمونیاک در pH خنثی اتفاق می‌افتد، گرچه بهره برداری از این سیستم راندمان پایینی دارد.، چون اکثر آمونیاک به شکل یون آمونیوم می‌باشد.

 

افزایش pH به حدود 10.8 موجب تبدیل بخش مهمی از آمونیاک به شکل مولکولهای گاز می‌شود، بدین طریق عمل عریان سازی به سرعت انجام شده و برج های عریان‌سازی راندمان بالایی خوهند داشت. دمای فاضلاب و هوا به علت داشتن دو اثر مهم در بهره برداری برج حائز اهمیت است. اولین اثر آن این است که اگر دمای Wet bulb به صفر درجه تنزل پیدا کند، حالت یخ زدگی در برج پیش می‌آید و متوسط دمای آب خروجی نزدیک متوسط درجه حرارت هوای خروجی آزاد است. دومین اثر آن این است که چون حلالیت آمونیاک با کاهش دما افزایش می‌یابد، در مواقعی که دمای هوا پایین می‌آید، هوای بیشتری برای عریان‌سازی مورد نیاز است. بنابراین شرایط بهره‌برداری از برج بایستی در درجه حرارتهای ملایم شود. در مناطق سرد بهتر است از برج عریان‌سازی در ماه‌های گرم سال استفاده و در ماههای سرد از استخرهای پاششی استفاده گردد.

استخرها:

تعدادی از پارامترهای موثر بر بهره‌برداری از این استخرها شامل آب، دمای هوا، غلظت گاز محلول در ورودی و خروجی آب استخر، غلظت گاز محلول در هوا، حرکت هوا، pH ، زمان ماند، عمق استخر، سطح استخر، زمان هوادهی (ارتفاع اسپری)، اندازه قطرات آب، فاصله بین نازلهای اسپری، طرز قرار گیری نازلها و تعداد دورهای گردش آب می‌باشد. علیرغم اینکه این استخرها در مقایسه با برجهای عریان‌سازی برای حذف آمونیاک دارای بازدهی خوبی نیستند، اما در مناطق سردسیر که با یخ زدگی مواجه هستیم مناسب هستند. بر این اساس استخرهای پاششی با pH بالا بعنوان یک روش رایج برای حذف آمونیاک د رمناطق سردسیر کاربرد دارد.

 

حذف شیمیایی:

کلرزنی نقطه شکست (breakpoint) و تبادل یونی (ion exchange) دو فرآیندی هستند که براساس فرآیند شیمیایی آمونیاک را حذف می‌کنند.

 

کلرزنی نقطه شکست: کلرزنی بوسیله گاز کلر یا نمکهای هیپوکلریت باعث اکسیداسیون آمونیاک و تشکیل فرآورده میانی کلرآمین و در نهایت گاز نیتروژن و اسید هیدروکلریک می‌شود. اسید هیپوکلریت در فاضلاب با آمونیاک واکنش داده و مونوکلروآمین،دی  کلروآمین و تری کلروآمین را تشکیل می‌دهد.

این واکنش ها به pH، دما، زمان واکنش و نسبت اولیه کلر به آمونیاک بستگی دارد. مونوکلرآمین و دی کلرآمین از

pH= 4.5 -8.5 تشکیل می‌شود. در pHهای بالاتر از 8.5 شکل عمده مونوکلرآمین و در pHهای پائینتر از 4.5 شکل تری کلرآمین غالب است. اگر مقدار کلر اضافه شده بیش از حد مورد نیاز برای رسیدن به نقطه شکست بوده و pH حدود 7 تا 8 باشد، فرآورده میانی مونوکلرآمین اکسید شده و گاز نیتروژن حاصله از سیستم متصاعد می‌شود. تحقیقات نشان داده که برای فاضلابهای شهری خام، خروجی‌های ثانویه و حاصل زلال سازی توسط آهک و فیلتر شده، میزان کلر موردنیاز به ازای هر کیلوگرم نیتروژن آمونیاکی به ترتیب برابر 1 به 10، 1 به 9، 1 به 8 می باشد. مقدار کلر مورنیاز از دمای 4.4 تا 37.8 درجه سلسیوس مستقل از دما بوده و 95 تا 99 درصد آمونیاک به گاز نیتروژن اکسید خواهد شد که می تواند سبب تولید دی کلرآمین، تری کلرآمین و یونهای نیترات گردد. در عین حال اگر pH در محدوده 7 تا 8 نگهداری شود میزان واکنش های جانبی به حداقل خواهد رسید. اگر قلیائیت برای نگهداری این محدوده pH کافی نباشد ماده قلیایی مانند NaOH جهت خنثی کرردن اسید هیدروکلریک تشکیل شده اضافه می‌گردد. از معایب روش نامناسب کلرزنی نقطه شکست این است که جامدات محلول آب افزایش یافته و این فرآیند دو برابر روش عریان سازی آمونیاک هزینه بر است. همچنین ترکیبات کلرآمین تشکیل شده در حین کلرزنی دارای آثار سوئی بر سلامتی انسانها می می باشد و به همین دلیل امکان دارد که در آینده دیگر از این روش برای حذف آمونیاک استفاده نگردد.

تبادل یونی: تبادل کاتیونی توسط زئولیت طبیعی نیز قادر به حذف آمونیاک می‌باشد. در این فرآیند خروجی ثانویه بوسیله فیلتراسیون چند بستری، ستون جاذب کربن و سپس تبادل یونی بستر ثابت حاوی Clinoptilolite انجام می‌گردد. ستون

Clinoptilolite بوسیله محلول آب نمک 2درصد که بوسیله الکترولیز احیاء می‌شود. مایع حاصل از تماس آب نمک و بستر

Clinoptilolite حاوی یونهای 2+Mg+2 ،Na+ ،Cl ،NH+ ،Ca است. قبل از الکترولیز،Na2CO3 و NaOH  به سیستم اضافه می‌شود تا آنقدر که مقدوراست CaCO3 و 2(Mg(OH رسوب کند. ماده احیاکننده از میان سلولهای الکترولیز عبورکرده و گاز Cl2 در آند و Hدر کاتد تولید می‌شود. کلر با آمونیاک واکنش داده و گاز نیتروژن را تولید می‌کند و گازهای Nو H2 بعنوان گازهای خروجی از سیستم خارج می‌شود، پس از تصفیه بوسیله الکترولیز مواد احیاکننده جهت استفاده مجدد، بازیافت شده است.

 

 

حذف بیولوژیکی:

برای حذف آمونیاک (یا بطور کلی نیتروژن) توسط فرآیندهای بیولوژیکی نیتروژن باید به شکل آمونیاک آمونیوم یا نیترات باشد تا نهایتاً بصورت گاز نیتروژن از جریان فاضلاب متصاعد شود. حذف نیتروژن به روش فیزیکی شیمیایی مشروح ایجاب می‌کند که فاضلاب دارای غلظت بالایی از نیتروژن آمونیاکی باشد. بدین طریق در فرآیندهای فیزیکی شیمیایی قبل از حذف نهایی نیتروژن و متصاعد شدن گاز نیتروژن، نیترات سازی نباید صورت گیرد در فرآیند بیولوژیکی حذف نیتروژن فاضلاب باید حاوی غلظت بالایی از نیتروژن نیتراتی باشد. بنابراین باید به طریقی از فرآیندهای بیولوژیکی بهره برداری کرد که نیترات سازی تقویت شود. تبدیل نیتروژن به فرم مناسب برای فرآیند حذف نیتروژن انتخاب شده از طریق چندین واکنش بیوشیمیایی کنترل می‌شود. فرآیندهای بیوشیمیایی هوازی نیتروژن کربنی و آلی را به آمونیاک (NH3) یا یون آمونیوم (NH+4) تبدیل می کنند. شکل نیتروژن به pH محیط بستگی دارد. در فرآیندهای بیوشیمیایی هوازی نیتریفیکاسیون آمونیاک یا آمونیوم به نیتریت و نیترات تبدیل می شود. در فرآیندهای بیوشیمیایی در غیاب اکسیژن (دی نیتریفیکاسیون) نیترات و نیتریت به گاز نیتروژن تبدیل می‌شود. نیتریفیکاسیون عمدتاً توسط دو سری از باکتریهای اتوتروف هوازی به نامهای نیتروزوموناس و نیتروباکتر انجام میگیرد.نیتروزوموناس یونهای آمونیوم را به یون نیتریت تبدیل می‌کند در حالیکه نیتروباکتر عمل تبدیل یون نیتریت به نیترات را انجام می‌دهد. میزان اکسیژن موردنیاز برای نیتریفیکاسیون قابل توجه است. دی نیتریفیکاسیون فرآیند تبدیل بیوشیمیایی یون نیترات به گاز نیتروژن است که توسط یک سری از باکتری های هتروتروف اختیاری انجام می‌شود. حذف نهایی نیتروژن از طریق این فرآیندها به یک منبع کربن مانند متانول نیاز دارد که جهت انجام واکنش دی نیتریفیکاسیون به محیط اضافه گردد.

 

Abstract

It is noteworthy to highlight that ammonia nitrogen contamination in wastewater has been reported to pose a great threat to the environment. This conventional method of remediating ammonia nitrogen contamination in wastewater applies the packed bed tower technology. Nevertheless, this technology appears to pose several application issues. Over the years, researchers have tested various types of ammonia stripping process to overcome the shortcomings of the conventional ammonia stripping technology. Along this line, the present study highlights the recent development of ammonia stripping process for industrial wastewater treatment. In addition, this study reviews ammonia stripping application for varied types of industrial wastewater and several significant operating parameters. Furthermore, this paper discusses some issues related to the conventional ammonia stripper for industrial treatment application. Finally, this study explicates the future prospects of the ammonia stripping method. This review, hence, contributes by enhancing the ammonia stripping treatment efficiency and its application for industrial wastewater treatment.

1. Introduction

Human activities appear to be the major contributor to water pollution, for instance, agricultural, industrial, and municipal activities. Nitrogen surplus released into the environment has been proven to cause negative impacts on water qualities, human health, and ecosystems [1]. Nonetheless, a wide range of technologies is available to reduce the release of ammonia nitrogen into the environment, such as ammonia stripping [2], breakpoint chlorination [3], ion exchange [4], electrodialysis [5], and biological nitrification [6]. The ammonia stripping method has several plus points as it is a relatively simple process and cost-effective to remove ammonia in wastewater [7]. Besides, the valuable ammonia stripped from wastewater can be recovered from the stripping process. Due to the stability of this process, the ammonia stripping process has been deemed as an appropriate method in remediating wastewater that contains high concentration of ammonia and toxic compounds [8]. Consequently, ammonia stripping has emerged as a strong interest research area among researchers and industrial community. As such, numerous lab-scale and pilot-scale studies have been performed, especially for the wide range of industrial wastewater that demands cost-effective remediation.

This paper looks into several emerging issues pertaining to remediating ammonia nitrogen by using the ammonia stripper technique, along with some significant operating parameters. In addition, this paper reviews the recent progress in ammonia stripping method with advanced gas-liquid contactors, as conducted by some researchers. Next, a comparison was made between the advanced liquid contactors and the conventional packed tower. Finally, this paper explores the future prospects of this ammonia stripping process.

2. Ammonia Stripping Process

The ammonia stripping process is based on the principle of mass transfer. It is a process, by which wastewater is contacted with air to strip the ammonia gas present in the wastewater. The presence of ammonia in wastewater can be found in two forms, namely, ammonium ions and ammonia gas. The relative concentrations of ammonia gas and ammonium ions are subjected to the pH and the temperature of wastewater [9]. The formation of ammonia gas is favored by increasing the pH, which shifts the chemical equilibrium to the right, thus inducing the formation of ammonia gas. Since high pH is required for effective ammonia stripping, lime is used to increase the pH values of wastewater prior to ammonia stripping [9]. In fact, various types of configurations for ammonia stripping process have been applied to remediate the varied types of wastewater containing ammonia nitrogen. For instance, O’Farell et al. conducted a study on nitrogen removal by stripping on a secondary effluent of a municipal wastewater treatment plant [10]. Figure 1 illustrates a schematic diagram of lime precipitation process and ammonia stripping process. Lime is incorporated to hike the pH of the influent prior to stripping, and this is followed by a recarbonation process for neutralization. Aside from raising the wastewater pH, calcium oxide (lime) generates calcium carbonate in the wastewater and serves as a coagulant for hard and particulate matters. Additionally, O’Farell et al. discovered that the ammonia stripping method could remove as much as 90% of ammonia from the secondary effluent [10].

Meanwhile, Raboni et al. investigated the efficiency of the ammonia stripping technique for remediation of groundwater polluted with leachate [11] (Figure 2). In the study, polyelectrolyte, sodium hydroxide, and iron (iii) chloride were added for the coagulation-flocculation and sedimentation processes at pH higher than 11 [11]. The system also comprised of a heater to heat the wastewater at 38°C and ammonia recovery via absorption with sulphuric acid. Lastly, the effluent was neutralized after adding sulphuric acid. As a result, they found that the ammonia stripping system for groundwater polluted with leachate displayed removal efficiency of 95.4% with initial ammonia concentration at 199.0 mg/L.

Next, Saracco and Genon investigated the performance of air-stripping system to treat ammonia nitrogen from industrial effluent (Figure 3) [12]. They suggested this route as feasible only if the industrial effluent was characterized by relatively high temperature and ammonia concentration. The stripping process was followed by absorption and crystallization processes. Saracco and Genon concluded that the ammonia stripping and the recovery system, along with its internal air recycle, had been technically feasible and easy to control [12].

3. Ammonia Stripping Application in Industrial Wastewater Treatment

To date, ammonia stripping pilot-plants have been employed to treat various types of wastewater containing high concentrations of ammonia and toxic compounds, such as that derived from secondary effluent of municipal wastewater treatment plant [10], animal manure [13], and landfill leachate [14]. Most recently, ammonia stripping was applied to anaerobic-digested effluent as this method offers both economic and environmental advantages. The biogas produced in the anaerobic digestion was used for ammonia removal to prevent inhibition of methanogenesis in the anaerobic reactor [15–17]. Meanwhile, Bonmati and Flotats revealed that no pH modification was required for stripping of ammonia from pig slurry [18]. On the other hand, Limoli et al. investigated ammonia removal from raw manure digestate by employing the turbulent mixing stripping process. They found that the ammonia stripping process via turbulent mixing was indeed feasible for raw manure digestate [19].

Table 1 shows that the ammonia stripping technique is indeed highly efficient in treating wastewater that contains ammonia nitrogen with toxic compounds. Besides, ammonia stripping combined with anaerobic digestion seemed to enhance the performance of anaerobic digestion process, apart from being cost-effective for ammonia removal. Nonetheless, Serna-Maza et al. revealed that in-situ ammonia stripping in mesophilic condition was unlikely to have any commercial application for wastes with intermediate total ammonia nitrogen concentrations as only high total ammonia nitrogen concentration stripping had managed to reduce the total ammonia nitrogen concentration below the higher inhibition threshold of approximately 8 g·N·L−1 [29]. Thus, stripping coupled with dilution may offer the best means of controlling total ammoniacal nitrogen concentrations. Next, Collivignarelli et al. found that ammonia stripping without dosage of basificant had been feasible when the initial alkalinity of the leachate was equal to or greater than the acidity of ammonium ions for removal [30]. Notably, this can potentially minimize chemical usage and slash operational cost in removing ammonia nitrogen from leachate. Ammonia stripping also appears to be effective and suitable in agriculture due to its simple process and cost-effectiveness in removing ammonia efficiently.

4. Process Condition

Numerous studies have highlighted the impacts of varying operational parameters upon the performance of ammonia stripping process. Some important parameters that have been reported to influence the performance of ammonia stripping are temperature, pH, and air to water ratio.

4.1. Temperature

Temperature has been proven to have a significant impact on the performance of ammonia stripper. This is because the solubility of ammonia in water is governed by Henry’s law. In Henry’s law, the constant of gas relies on solute, solvent, and temperature [31]. For example, Campos et al. discovered that the removal of ammonia from landfill leachate at 60°C was relatively significant over a period of 7 hours than at 25°C [32]. Generally, higher efficiency ammonia removal can be obtained at higher temperature. Saracco and Genon also found that the capital cost of ammonia stripper at a stripping temperature of 80°C was less by half than that at 40°C. Nevertheless, from the economic stance, increment in temperature may lead to a hike in the cost of preheating [12].

4.2. pH

Ammonia nitrogen in water exists in equilibrium between the molecular (NH3) and ionic form (NH4+) according to the following reaction:

The distribution between molecular ammonia and ammonium ions in water can be defined by (2) [16] and (3) [18]:

 

where is the molecular ammonia concentration, is the total ammonia concentration, is the hydrogen ion concentration, and is the acid ionization constant. Besides that, can be expressed in terms of temperature as shown in (3). Higher pH favors the formation of ammonia gas whereas lower pH favors the formation of ammonium ions. Hence, raising the pH level of the wastewater prior ammonia stripping is crucial to favor the formation of molecular ammonia nitrogen for stripping. However, according to Hidalgo et al., excessive rise of pH poses extra cost of lime that is nonfeasible in terms of cost. Hence, an optimum pH is required to strike a balance between process efficiency and economic cost. They found that when the pH exceeded 10.5, the removal efficiency was insignificant because pH no longer the affected the ionization balance between molecular ammonia and ionic ammonium but the cost incurred rose significantly due to the additional lime consumption required to increase the pH levels [33]. Meanwhile, Markou et al. revealed insignificant effect for the types of alkali (potassium hydroxide, sodium hydroxide, and calcium hydroxide) used on the ammonia removal efficiency [34]. However, calcium alkali was preferable due to reduction of solids, heavy metal concentrations, and color of wastewater [35].

4.3. Air to Water Ratio

Air to water ratio is an important parameter that has an impact on the removal rates of ammonia in water. Mass transfer of ammonia into the air is affected by the variance between ammonia concentration level in liquid form and air phase [18]. Lei et al. discovered that the ammonia stripping efficiency of anaerobic effluent was influenced by air/water ratios. The study found that higher ammonia removal rate was achieved after 12 h at an airflow rate of 10 L/min, in comparison to airflow rates at 3 L/min and 5 L/min [16]. Nevertheless, from the engineering stance, Lei et al. concluded that 5 L/min for 1 L of anaerobic effluent should be feasible due to the expensive method of using an airflow rate of 10 L/min for 1 L of wastewater with only 5% increment in removal efficiencies, as compared to airflow rates from 5 L/min until 10 L/min [16]. Next, Campos et al. revealed that the influence of air to water ratio on ammonia stripping performance at higher temperature was less significant as it resulted in ammonia removal greater than 91% at 60°C with an airflow rate between 73 L/h and 120 L/h [32].

The ammonia stripping process has been successfully employed for many types of high-strength ammonia wastewater (Table 1). The method refers to one that is controlled and unaltered by toxic compounds. Nevertheless, the ammonia stripping process has several drawbacks. Among the issues involving the implementation of ammonia stripper to remove ammonia nitrogen in wastewater are fouling problems, sludge production, and release of ammonia gas.

5.1. Fouling Problems

The fouling problems in an ammonia stripper tower are caused by the formation of calcium carbonate scale on the surface of the packing materials. Scale builds up on the packing materials, thus leading to lower stripping performance [32]. Viotti and Gavasci found that the progressive scaling of the packing reduced stripper efficiency from 98% to 80% after 6 months of operation. The formation of calcium carbonate scale on the packing material is due to the absorption of carbon dioxide from the air stream used for stripping. Moreover, the nature of calcium carbonate varies from soft to hard. Viotti and Gavasci, thus, suggested chemical cleaning to attain higher removal of ammonia from wastewater [36]. The high operation and maintenance cost for air stripping can be attributed to the formation of calcium carbonate scale [37].

5.2. Sludge Production

The stripped effluent of ammonia stripping often fails in meeting the discharge standards. High sludge production and high alkalinity effluent associated with ammonia stripping generate additional treatment cost to this process. However, the calcium carbonate from the ammonia stripper sludge can be recovered. Maree and Zvinowanda, for example, used the flotation technique to recover calcium carbonate from wastewater treatment sludge [38]. As a result, they discovered that floatation technique can potentially recover commercial grade limestone from wastewater sludge [38]. Meanwhile, He et al. assessed the feasibility and performance enhancement for treatment of alkaline-stripped effluent in aerated constructed wetlands [39]. The constructed wetland was relatively simple and was empowered with eco-friendly technology so that it can withstand extreme pH wastewater. He et al. also found that the remediation of alkaline effluent was feasible due to the high buffering capacity of the wetlands [39].

5.3. Ammonia Gas

The ammonia stripping process results in ammonia release into the environment, thus causing additional environmental issues. Ammonia recovery by absorption is generally employed to prevent ammonia gas from being directly released into the environment. Ferraz et al. used sulphuric acid to recover the stripped ammonia from landfill leachate and revealed that 87% of the stripped ammonia was recovered [22]. Next, Zhu et al. discovered that under optimal condition of pH 12, airflow rate of 0.50 m3/h, temperature of 60°C, and stripping time of 120 min; 0.2 mol/L of sulphuric acid can absorb approximately 93% of the ammonia stripped per volume of the acetylene purification wastewater [25]. Meanwhile, Laureni et al. concluded that ammonia stripping coupled with absorption proved to be a feasible option for valorization of nitrogen found in pig slurry. The by-product of this process was ammonium sulphate, which is a marketable product in the agriculture arena as fertilizers [15].

6. Advances in Ammonia Stripping Process

Research on ammonia stripping enhancement has continued unabated. Recent development of ammonia removal by ammonia stripping fall into the following: ammonia stripping reactor modifications, membrane contactor, membrane distillation, ion exchange-stripping loop, and microwave-assisted ammonia stripping.

6.1. Ammonia Stripping Reactor Modifications

The construction of a particular ammonia stripping reactor is crucial as it has a strong impact on the whole treatment efficiency and the capital cost. The conventional ammonia stripper reactor employs the packed column technology, in which the packing materials are used to enhance mass transfer between the two phases. The countercurrent-packed tower draws air through its openings at the bottom as the wastewater is pumped to the top of the packed tower. Nonetheless, this process generates carbonate scales on the surface of the packing materials, which can affect ammonia removal efficiencies over time. Apart from that, the average depth of the packed bed tower can range from 6.1 until 7.6 meters, hence consuming a considerably large amount of space. Therefore, some researchers have suggested the use of innovative ammonia stripper reactors as a solution for efficient removal of ammonia. Among the innovative ammonia stripping reactors proposed were rotating packed bed [40], water-sparged aerocyclone reactor [41], and semibatch jet loop reactor [42].

6.1.1. Semibatch Jet Loop Reactor

Removal of ammonia via air stripping in a semibatch jet loop reactor was initiated by Degermenci et al., in which ammonia is removed by a jet loop reactor so as to reduce the construction and operational costs of the conventional ammonia stripping process. It also has a higher mass transfer coefficient and easier adaption from the pilot scale to the industrial-scale [42]. The jet loop reactor was conventionally applied for chemical or biochemical catalyzed reactions [43]. The jet loop reactor offers exceptional mixing performance at relatively low energy consumption for application that involves mass transfer [44].

An overall overview of the jet loop reactor is illustrated in Figure 4. In general, the jet loop reactors were constructed in many designs in terms of apparatus, nozzle dimensions, draft tube, and entry position of the jet stream [45]. The principle of the jet loop reactor is the utilization of the kinetic energy of high-velocity liquid jet to entrain the gas phase, besides producing fine dispersion between the gas and the liquid phases [46].

Degermenci et al. have developed (4) to model the rate of ammonia removal via air-stripping technique in a jet loop reactor [42].

 

As a result, the temperature and the gas flow rate exhibited significant impacts on the ammonia removal rate by using the jet loop reactor. Besides, the jet loop appeared to be more effective than the conventional ammonia stripper packed tower. The jet loop reactors can also be used for the conversion processes in treating biochemical wastewater. Farizoglu et al. studied the treatment of cheese whey in a jet loop membrane reactor and achieved 84–94% of chemical oxygen demand removal, which possessed the capability to operate at high biomass concentrations [47]. Next, Eusebio et al. investigated the treatment of winery wastewater by using jet loop reactor and found that 80% of COD removal efficiencies had been achieved within 24 hours [48].

6.1.2. Water-Sparged Aerocyclone Reactor

Removal of ammonia via water-sparged aerocyclone reactor was first designed by Quan et al. The basic motivation for the innovation was to increase the mass transfer rate and its applicability to treat wastewater with suspended solids [41]. The water-sparged aerocyclone gas-liquid contactor can be used to address two major drawbacks of the conventional packed tower, which are the process performance and the fouling problems in long operations.

The water-sparged aerocyclone reactor is illustrated schematically in Figure 5. The water-sparged reactor is comprised of two concentric right-vertical tubes and a cyclone header on the upper section. Wastewater is pumped into the porous section of the inner tube and sprayed into the centerline of the water-sparged aerocyclone reactor. After that, air is drawn into the aerocyclone at the top header of the inner tube.

Quan et al. adopted (5) developed by Matter-Muller et al. to model the ammonia removal rate via air-stripping technique using the water-sparged aerocyclone [49].

 

It was found that the water-sparged aerocyclone removed ammoniacal nitrogen, total phosphorus, and COD from wastewater at 91.0%, 99.2%, and 52.0%, respectively. Due to the promising ammonia removal efficiency by the water-sparged aerocyclone reactor, the structure of the water-sparged aerocylone reactor was improvised by Quan et al. to maximize the mass transfer efficiency of the reactor [50]. Quan et al. also investigated the arrangement and the diameter of the jet holes in water-sparged aerocyclone reactor, thus concluding that the spray holes should be arranged in a square mode with 1.28

of optimum distance between two adjacent spray holes [50].

6.1.3. Rotating Packed Bed Reactors

Ammonia removal via air-stripping technique in the rotating packed bed reactor was conducted by Yuan et al. to enhance the high volumetric gas-liquid mass transfer coefficients, as well as to reduce the fouling problem, the equipment size, and the cost incurred, as an attempt to overcome the shortcomings detected in the conventional ammonia stripping technique. The rotating packed bed reactor appeared to be highly efficient in process intensification as it maximized the gas-liquid mass transfer efficiency via strong centrifugal acceleration [51].

In fact, this particular method have been employed in a number of industrial applications, namely, absorption [52], synthesis of biodiesel [53], hydrogen sulfide removal [54], and synthesis of nanoparticles [55].

The rotating packed bed is illustrated schematically in Figure 6. The rotating packed bed consists of a rotating packed bed, gas and influent controls, effluent analyzer, and effluent gas neutralizer [40].

Yuan et al. used (6) to model the ammonia removal rate via air stripping using the rotating packed bed reactor [40]:

 

It was found that the rotating packed bed displayed higher mass transfer efficiency (12.3–18.41/h), when compared to other conventional and advanced gas-liquid contactors. Nonetheless, information concerning economic feasibility of the operating conditions seemed scarce for packed bed reactors in industrial wastewater treatment [40].

6.2. Membrane Contactors

Ammonia stripping by using membrane contactor is another alternative that has lower tendency to fouling and requires no post effluent treatment [56]. Relatively, ammonia stripping by membrane contactor has a higher rate of mass transfer than the conventional ammonia stripping due to its large contact surface area between the wastewater and stripping solution [57]. Semmens et al. have derived (7) to model the ammonia removal rate by ammonia stripping by using membrane contactor [56]:

 

Ahn et al. have founded that the highest mass transfer coefficient by using PTFE membrane was at 11 × 10−3 m/h at the operating condition of 1000 mg/L of ammonia initial concentration with no suspended solids and temperature difference [57]. Hasanoglu et al. investigated the ammonia removal by using flat sheet and hollow fiber membrane contactors and founded that the circulation configuration solution has a strong impact on the efficiency of the process [58]. Tan et al. studied the ammonia removal by using polyvinylidene fluoride (PVDF) hollow membranes and founded that mass transfer rate is higher at higher feed velocity, but only up to 0.59 m/s [59]. The ammonia stripping by using membrane contactor is illustrated schematically in Figure 7.

6.3. Membrane Distillation

In recent years, there has been an increasing research on ammonia removal using membrane distillation. Membrane distillation is driven by the temperature difference across the permeable membrane. It offers prospective recycling and reuse of industrial wastewater and higher process efficiency. Membrane distillation can be grouped into four basic configurations, namely, direct contact membrane distillation [60], vacuum membrane distillation [61], air gap membrane distillation [62], and sweep gas membrane distillation [63]. Liu et al. reported that direct contact membrane distillation process ammonia removal rate was more than 85% at ammonia concentration higher than 400 mg/L, but the removal rate decreased as the ammonia concentration was above 1200 mg/L [60]. El-Bourawi et al. addressed that the most important operating parameters that affect the ammonia removal efficiency of the vacuum membrane distillation are feed temperature, feed flow velocity, and downstream pressure. They reported that ammonia removal efficiencies higher than 90% were achieved by using vacuum distillation [61]. Eykens et al. conducted a lab scale and pilot scale on ammonia stripping by direct contact and air gap membrane distillation. It was founded that air gap membrane distillation has better performance and lower energy requirement than direct contact membrane distillation for larger scale applications [62]. Xie et al. investigated the ammonia removal by sweep gas membrane distillation. The efficiency of the process was affected by the feed temperature, feed flow rate, and gas flow rate. It was founded that sweep gas membrane distillation showed promising result with regards to high-efficiency industrial process water recycling [63]. The removal efficiency of the sweep gas membrane distillation was reported to be up to 97%. Liu et al. reported that the asymmetric PVDF membrane possesses excellent antifouling and sustainable flux in relative with the commercial PTFE (polytetrafluoroethylene) membrane [64]. It was founded that the PVDF membrane has less than 8% flux decline in 15 hours continuous operation [64].

6.4. Ion Exchange Loop Stripping

Due to the problems associated with operating and maintenance costs of air stripping [65] and the economic viability of the resins used for ion exchange [66], ion exchange and air stripping are combined and called ion exchange loop-stripping. The ion exchange loop stripping offers relatively lower operating and investment cost due to the reduced energy demands and equipment size reductions [67]. The ion exchange loop stripping is illustrated schematically in Figure 8. Ion exchange loop stripping is made up of the zeolite bed, stripping column, and a scrubber.

Ellersdorfer suggested that sodium hydroxide solution may be an alternative to sodium chloride to reduce chemical consumption [27]. Ellersdorfer has investigated the technical feasibility of ammonium recovery by using ion exchange loop stripping for sludge liquor from municipal wastewater treatment plants and founded that it can be a feasible option for recovering ammonium from sludge liquor wastewater treatment plants at above 900 mg/L [27].

6.5. Microwave-Assisted Air Stripping

Reports on microwave radiation that could be used to reduce ammonia nitrogen in wastewater have opened the door for research in the field of ammonia stripping by microwave radiation. Li Lin et al. implemented a pilot-scale study of ammonia removal by using microwave radiation and founded that 80% ammonia removal from coke-plant wastewater can be achieved [26]. Ata et al. carried out studies on optimization of ammonia removal microwave-assisted air stripping and founded that the optimum conditions were at 1800 mg/L of initial concentrations, 7.5 L·min−1 of airflow rate, 60°C of temperature, 500 rpm of stirring speed, and 200 W microwave output with 60 minutes of radiation. The removal efficiency of microwave-assisted ammonia stripping was able to achieve 94.2% under optimized conditions [68]. La et al. evaluated the efficiencies of microwave-assisted ammonia removal from swine wastewater. The highest removal efficiency was obtained at 83.1%. Ammonia removal by microwave radiation offers high ammonia removal rate and lower reaction time [28]. However, more research is needed for optimizing the power consumption of this wastewater treatment system.

7. Comparisons between Different Ammonia Stripping Processes

A comparison of various parameters related to the different ammonia stripping processes based on literature was tabulated in Table 2.

Table 2 shows that among the processes evaluated, the packed tower displayed a higher tendency towards fouling, which decreased its efficiency and increased the operational cost of the whole process. Besides, the packed tower also required higher air consumption, when compared to the other ammonia stripper processes. Besides that, the packed tower also requires higher air consumption in relation with other ammonia stripper processes. However, the newer ammonia stripping processes such as, the semibatch jet loop reactor, water-sparged aerocyclone reactor, and rotating packed bed reactor, have lower tendency towards fouling problems. Since the rotating packed bed reactor operates in continuous flow, Yuan et al. suggested that larger rotating packed bed reactor has to be used to ensure higher process efficiency [40]. The water-sparged aerocyclone also offered simultaneous removal of other contaminants, such as total phosphorus and COD. In addition, the conventional packed tower displayed lower tolerance to total suspended solids. Hence, this technique is limited to applications with lower suspended solids present in wastewater. In this case, the ammonia stripping processes via semibatch jet loop reactor, water-sparged aerocyclone reactor, and rotating packed bed reactor are deemed suitable for wastewater that contains higher total suspended solids. It can also be seen that the implementation membrane technologies in ammonia stripping process have been receiving considerable attention in recent years. Separation technologies using membrane incorporated into the ammonia stripping has higher process efficiency and offers prospective wastewater reclamation and reuse [72]. However, the membrane technologies are subjected to membrane fouling which results in a substantial increase in hydraulic resistance [73]. Hence, future research should emphasize on the membrane fouling control and the performance on a larger scale. The microwave-assisted ammonia stripping also showed higher process efficiency at 94.2%. Nonetheless, higher power consumption and running costs posed a serious challenge for the microwave-assisted ammonia stripping process [69].

8. Summary of Review and Future Research Perspectives

This review paper has revealed the inherent benefits of the ammonia stripping process, in comparison to the conventional packed tower. Nevertheless, pilot-scale investigation and economic evaluations are required before applying full scale of the ammonia stripping process. Moreover, future researches can specifically focus on the following three aspects.

First, the structure optimization for the each of the ammonia stripping process reactors deserves further research. Since most of the new advanced ammonia stripping reactors were first designed for various types of applications, it is important that these reactors are tailor-made for ammonia stripping processes. One of the most important aspects of ammonia stripping reactor’s development refers to the higher air-stripping efficiency at a lower operational cost. Hence, structure optimization can illustrate a detailed design guide for optimized gas-liquid contactors.

Second, more studies are needed to evaluate the capital and operational costs for advanced liquid-gas contactors in ammonia stripping. Since studies regarding these important aspects are in scarcity, and such information is vital to engineers and decision-makers in-charge of devising new technologies, more evaluations are required to look into the full cost analysis of the advanced gas-liquid contactors so as to determine its economic feasibility for specific wastewater treatment scenario. Additionally, a detailed pilot study on the advanced gas-liquid contactors is also crucial to identify potential hiccups and allay investor concerns.

Third, two of the advanced gas-liquid contactors (rotating packed bed and water-sparged aerocyclone) utilize vortex to induce gas-liquid mass transfer. Hence, there is a possibility of harvesting energy from these water vortexes. As such, it has been proposed that the advanced gas-liquid contactors have to be integrated with water vortex generator. This may be a possible strategy to promote energy self-sufficient ammonia stripping process. Nishi and Inagaki investigated the vortex-type water turbine to generate electricity and discovered its ability in generating electricity by using a low head and a low flow rate using a simple structure [74]. This ammonia stripping reactor liquid, coupled with water vortex generator, seems to be a promising technology for energy self-sufficient wastewater treatment and demands further research.

9. Conclusion

Ammonia stripping process is suitable for treating wastewater that contains high concentration of ammonia and toxic compounds with the merits of simpler operation, high efficiency, and excellent treatment stability, thus displaying an exceptional application potential for industrial wastewater treatment. The success of an ammonia stripping process is greatly dependent on temperature, pH, and air to water ratio. As such, the selection of optimized operating parameter is vital for the ammonia stripper to achieve higher efficiency. The different types of ammonia stripping reactors for ammonia stripping are presented in this review article. Its outstanding mass transfer performance and higher total suspended solids tolerance discriminate the conventional packed tower for ammonia stripping method. The following directions are proposed for further research. First, the structure optimization should be done for each of the ammonia stripping processes for higher air-stripping efficiency at a lower operational cost. Secondly, full cost analysis of the advanced ammonia stripper processes is needed to evaluate its economic feasibility for specific wastewater treatment scenario. Lastly, the integration of advanced gas-liquid contactors with vortex power generator for an energy self-sufficient wastewater treatment is proposed.

Conflicts of Interest

The authors declare that they have no conflicts of interest regarding the publication of this paper.

References

  1. S. R. M. Kutty, S. N. I. Ngatenah, M. H. Isa, and A. Malakahmad, “Nutrients removal from municipal wastewater treatment plant effluent using Eichhornia crassipes,” Engineering and Technology, vol. 3, no. 12, pp. 826–831, 2009. View at: Google Scholar
  2. V. D. Leite, S. Prasad, W. S. Lopes, J. T. Sousa, and A. J. M. Barros, “Study on ammonia stripping process of leachate from the packed tower,” Journal of Urban and Environmental, vol. 7, no. 2, pp. 21–222, 2013. View at: Publisher Site | Google Scholar
  3. T. A. Pressley, D. F. Bishop, A. P. Pinto, and A. F. Cassel, “Ammonia-nitrogen removal by breakpoint chlorination,” 1973, https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi/91020N8G.PDF?Dockey=91020N8G.PDF. View at: Google Scholar
  4. Batelle–Northwest Richland, “Wastewater ammonia removal by ion exchange,” 1971, https://nepis.epa.gov/Exe/tiff2png.cgi/9100GI2R.PNG?-r+75+g+7+D%3A%5CZYFILES%5CINDEX%20DATA%5C70THRU75%5CTIFF%5C00001708%5C9100GI2R.TIF. View at: Google Scholar
  5. M. Mondor, L. Masse, D. Ippersiel, F. Lamarche, and D. I. Masse, “Use of electrodialysis and reverse osmosis for the recovery and concentration of ammonia from swine manure,” Bioresource Technology, vol. 99, no. 15, pp. 7363–7368, 2008. View at: Publisher Site | Google Scholar
  6. R. G. Rice, C. M. Robson, G. W. G. Miller, J. C. Clark, and W. Kohn, “Biological processes in the treatment of municipal water supplies,” 1982, https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi/9100LYD1.PDF?Dockey=9100LYD1.PDF. View at: Google Scholar
  7. I. Ozturk, M. Altinbas, I. Koyuncu, and Y. C. Gomec, “Advanced physico-chemical treatment experiences on young municipal landfill leachates,” Waste Management, vol. 23, no. 5, pp. 441–446, 2003. View at: Publisher Site | Google Scholar
  8. USEPA, “Wastewater technology fact sheet: ammonia stripping,” 2000, https://nepis.epa.gov/Exe/ZyPDF.cgi/P10099PH.PDF?Dockey=P10099PH.PDF. View at: Google Scholar
  9. L. K. Wang, Y.-T. Hung, and N. K. Shammas, Advanced Physicochemical Treatment Processes: Handbook of Environmental Engineering, vol. 4, The Humana Press Inc., Totowa, NJ, USA, 2006.

 

 

 

 

نرم افزارهای تصفیه آب

نرم افزارهای تصفیه آب
نرم افزار های تصفیه آب
نیاز به آب ومحدودیت منابع آب شیرین در دسترس ، استفاده از آب شور را در راس نیاز های ما قرار می دهد. با توجه به همین مساله، انتخاب روش های بهینه جهت نمک زدایی از آب های شور یک امر بسیار مهم می باشد .رشد روزافزون استفاده از سیستم های اسمز معکوس یا روش RO و روش های از این دست، استفاده از نرم افزارهای تصفیه آب  جهت طراحی بهینه سیستم های تصفیه آب و فاضلاب را دارای اهمیت می کند.

نرم افزار ROSA

این نرم افزار ساخت کمپانی DOW برای طراحی سیستم های تصفیه آب به روش اسمز معکوس RO و نانوفیلتراسیون NF میباشد.
ROSA به شما کمک می کند تا یک سیستم اسمز معکوس را طراحی کنید . در این نرم افزار کافیست مشخصات آب مورد نظر خود را وارد کنید تا فرآیند تصفیه برای شما طراحی شود.
نرم افزار های تصفیه آب

نرم افزار CADIX

ساخت کمپانی DOW برای طراحی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به روش IX.
CADIX موجب صرفه جویی در وقت در مرحله طراحی می شود . همچنین کمک می کند تا نظارت کاملی بر سلامت سیستم های demineralization یا نرم کننده با استفاده از رزین های تبادل یونی داشته باشید.  این نرم افزار برای طراحی ستون های سختی گیر رزینی کاربرد دارد.
نرم افزار های تصفیه آب

نرم افزار WAVE

این نرم افزار ساخت کمپانی DOW برای طراحی سیستم های تصفیه آب فاضلاب یه روش RO  و UF وIX  می باشد.
به عبارت دیگر در این نرم افزار سه فن آوری در یک پکیج جمع آوری شده است.
تصفیه آب اغلب نیاز به بیش از یک فن آوری برای دستیابی به کیفیت آب مورد نظر برای یک برنامه خاص دارد.  جمع آوری ابزارهای طراحی سیستم های تصفیه آب با فناوری های مختلف ممکن است دشوار باشد. بهینه سازی سیستم های با تکنولوژی چندگانه برای تولید آب به طور قابل اعتماد و با کمترین هزینه به این موضوع وابسته می باشد. نرم افزار طراحی  WAVE  سه فناوری پیشرو در صنعت – اولترافیلتراسیون UF، اسمز معکوس ROو مبادله یونIX  – را به یک ابزار جامع با استفاده از یک رابط مشترک متصل می کند.همین امر  فرایند طراحی با تکنولوژی چندگانه را ساده کرده و در نهایت به کاهش زمان طراحی سیستم های تصفیه آب کمک می کند.
WAVE بهترین ویژگی های نرم افزارهای قدیمی کمپانی DOWE FILMTEC   مثل ، ROSA، UFLOW، IXCALC و CADIX را ارتقا داده. تکنولوژی های مختلف را با هم در یک رابط کاربری مشترک باعث شده تا این نرم افزار  به عنوان پر کاربرد ترین نرم افزار استفاده می شود.

WINFLOWS

ساخت کمپانی GE   آمریکا و به دو روش RO  و UF به تصفیه آب می پردازد
این نرم افزار طراحی سیستم اسمز معکوس و شبیه سازی پیشرفته روش RO را به یک سطح کاملا جدید ارائه می دهد. همچنین با یک شبیه سازی بصری و کاربر پسند ، باعث می شود از ساده ترین تا پیچیده ترین سیستم ها به راحتی طراحی شود. Winflows  اولین برنامه ای است که با ترکیب سایر بسته های شبیه سازی، می تواند مواد شیمیایی را  قبل ازتصفیه و میزان مصرف آنها را در صورت نیاز توصیه نماید.
از خصوصیات این برنامه می توان به موارد زیر اشاره کرد:
سیستم های ۳ گانه
نفوذ و تقسیم و بازیافت
تعیین دوز آنتی اسکالانت
دستگاه بازیابی انرژی
توانایی ترکیب مراحل
استفاده آسان
نرم افزار های تصفیه آب

INGE

این نرم افزار ساخت کمپانی آلمانی برای طراحی سیستم های تصفیه آب به روش UF  به صورت تخصصی    می باشد.
نرم افزار های تصفیه آب

IMS DESIGN

این نرم افزار ساخت کمپانی هایدروناتیک امریکا می باشد که برای طراحی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به روش RO  استفاده می شود.
HYDRAcap MAX  یک سیستم شبیه ساز غشایی فوق العاده تصفیه شده است.
 IMS DESIGN اولین برنامه مبتنی بر وب شرکت Hydranautics است که توسط صدها مشتری در سراسر جهان استفاده می شود. این بسیار مورد پسند کاربران است که با وارد کردن  فقط چند ورودی، شبیه سازی تمام پارامترهای سیستم HYDRAcap MAX انجام می شود. همچنین اجازه می دهد تا کاربر به راحتی طرح های خود را متناسب با شرایط مورد نیاز تغییر دهد.این موضوع نتایج دقیقی را در طراحی در اختیار کاربر قرار می دهد.
اما  بهترین ویژگی این نرم افزار شبیه ساز  این است که نمودار دنباله فرایند را طراحی می کند. این ویژگی موجب صرفه جویی زیادی در زمان کار یک مهندس فرایند می شود.
نرم افزار های تصفیه آب

HYD-RO-DOSE

نرم افزار مدل سازی هیدرو- دوز ، یک ابزار کاربردی برای مهندسان صنعت تصفیه آب و فاضلاب می باشد.
این نرم افزار به صورت مستقیم  یک مقیاس کامل از سختی نمونه های آب را در اختیار کاربر قرار می دهد.
همچنین یک ابزار مدل سازی قوی و مناسب برای طراحی سیستم های اسمز معکوس ارائه کرده است.
این نرم افزار از پارامتر های مختلف در ارزیابی کیفی آب در زمینه سختی سنجی پشتیبانی می کند.
همین امر باعث شده تا محدوده عملکرد آن در بیش از بیست مقیاس مختلف کارایی داشته باشد.
این گستردگی در تحلیل ، نرم افزار هیدرو-دوز را به یک ابزار مناسب برای طراحی سیستم های اسمز معکوس تبدیل کرده است.
نرم افزار های تصفیه آب

TORAY DESIGN

این نرم افزار ساخت کمپانی ژاپنی TORAY بوده که ازبزرگترین تولید کنندگان ممبران می باشند. هدف از توسعه این نرم افزار، طراحی سیستم های تصفیه آب و فاضلاب به روش RO  می باشد.
نرم افزار های تصفیه آب

مقایسه کلی نرم افزار های تصفیه آب در قالب جدول

ردیف نام نرم افزار کاربری توضیحات
۱ ROSA RO-NF ✓      اولین نرم افزار طراحی RO شرکت DOW✓      آنالیز اقتصادی

✓      User Friendly

–      عدم وجود پیش تصفیه و پس تصفیه شیمیایی

–      عدم طراحی فیلتر کارتریجی وUF

–      خروجی excel ندارد

 

۲ CADIX IX ✓      نرم افزار تخصصی تبادل یونی✓      وجود پارامترهای پیش فرض قوی

–      مشکل تأمین رزین های موجود در بازار

۳ WAVE RO-NF-UF ✓      نرم افزار بسیار قوی در زمینه RO، UF، NF✓      آخرین و کامل ترین نرم افزار شرکت DOW

✓      آنالیز اقتصادی

✓      طراحی UF به صورت کامل

✓      طراحی بسیار دقیق

–      سخت بودن خروجی گرفتن بدون warning

۴ WINFLOWS RO-UF ✓      آخرین و کامل ترین نرم افزار شرکت GE✓      طراحی کارتریج فیلتر

✓      پیش تصفیه و پس تصفیه قوی شامل تزریق آنتی اسکالانت و سختی گیر و دیگازور

–         طراحی UF ضعیف

۵ INGE UF ✓           طراحی UF با ممبران های شرکت Hydranautics
۶ IMS DESIGN RO ✓     طراحی RO با ممبران های شرکت Hydranautics
۷ TORAY DESIGN RO ✓     طراحی RO با ممبران های شرکت Toray
۸ PURE DESIGN IX ✓      نرم افزار تخصصی تبادل یونی برای رزین های برند Purolite– مشکل Register شدن نرم افزار

محاسبات فنی سپتیک تانک

محاسبات فنی سپتیک تانک

قیمت سپتیک تانک - استعلام قیمت سپتیک آماده | پایپ گستر

سپتیک تانک معمولا مخزنی است که به صورت دو قسمت جدا از هم ساخته شده و حجم قسمت اول  سپتیک تانک تقریبا دو برابر قسمت دوم سپتیک تانک  است .

سپتیک تانک ساده ترین روش تصفیه فاضلاب می باشد که با تجزیه بیولوژیکی فاضلاب باعث تصفیه فاضلاب می گردد . راندمان تصفیه در سپتیک تانک در محدوده 10 تا 30 % می باشد و به عنوان یک روش پیش تصفیه فاضلاب شناخته می گردد .

طراحی سپتیک

عمق  فاضلاب در سپتیک تانک 1 تا 2 متر و متوسط 1.5 متر خواهد بود . نسبت طول به عرض در سپتیک تانک هم 3-2 به 1توصیه شده است .

ممکن است شیب سپتیک تانک مخصوصا قسمت اول آن شیبی حدود 1 به 4 داشته باشد ، ممکن است این شیب در تمام کف سپتیک تانک به میزان بسیار جزئی اعمال گردد .

سپتیک تانک پلی اتیلن

 محاسبه حجم سپتیک تانک

حجم سپتیک تانک را می توان از رابطه زیر محاسبه نمود :

(t= (1.3-0.3 log PQ

که در این فرمول

t : زمان ماند فاضلاب در سپتیک تانک

P : جمعیت که برای تصفیه فاضلاب ناشی از فعالیت آنها سپتیک ساخته می شود .

Q : فاضلاب سرانه  تولیدی به گالن در روز است .

اگر حجم سپتیک تانک بین 60-6 متر مکعب باشد حداقل حجم آن از فرمول زیر قابل محاسبه است .

V=4500+0.75 Q

در این فرمول Q فاضلاب ، کل بر حسب لیتر در روز است و V حجم سپتیک تانک بر حسب لیتر تعیین خواهد نمود .

 

باید توجه داشت که حجم سپتیک تانک برابر مقدار فاضلابی است که در زمان توقف داخل آن می شود و لجن هایی که در آن ته نشین می گردند .

طراحی سپتیک تانک

میزان لجن تولیدی سپتیک تانک

Fair Imhaf میزان لجن برای هر نفر در سپتیک تانک را 0.36 لیتر در روز تعیین نموده است و در برخی کتب دیگر مقدار لجن را 0.04-0.03 متر مکعب در سال نوشته اند . ولی در اغلب دنیا 0.04 متر مکعب را برای هر نفر در سال در نظر می گیرند .

تخلیه لجن سپتیک تانک

معمولا سپتیک تانک را وقتی 1.3 آن از لجن پر باشد تخلیه می کنند ، زمان تخلیه از فرمول زیر بدست می آید :

(حجم سپتیک تانک به متر مکعب )1.3

تعداد جمعیت * میزان لجن جمع شده در سپتیک تانک بر متر مکعب برای هر نفر در سال

 

چون حجم سپتیک تانک از رابطه زیر محاسبه خواهد شد :

3 روز زمان توقف * تعداد جمعیت * سرانه فاضلاب متر مکعب در روز

از ادغام دو فرمول فوق الذکر زمان تخلیه به این طریق محاسبه می گردد :

میزان جریان متر مکعب برای هر نفر در روز

                                            میزان لجن دائمی هر نفر به متر مکعب در سال
طرح سپتیک

دفع فاضلاب تصفیه شده سپتیک تانک

مهمترین روش های دفع فاضلاب تصفیه شده به وسیله سپتیک تانک یکی از سه روش زیر است :

1-  در زمین های با نفوذ پذیری زیاد با ایجاد ترانشه ای به عمق 45 سانتی متر فاضلاب تصفیه شده را در آن وارد می سازند ، این نحوه دفع فاضلاب را پخش به سطح زمین گویند

2- اگر قابلیت نفوذ در زمین کم باشد با حفر چاه فاضلاب را به مرو رزمان در زمین دفع می نمایند .

3- اگر قابلیت نفوذ در زمین خیلی مک باشد ولی در نزدیکی سپتیک تانک رودخانه یا جریان آبی موجود باشد از صافیهای شنی برای دفع فاضلاب تصفیه شده استفاده می کنند

محاسبات فنی چاه جاذب 

بنا به تعریف نفوذپذیری مدت زمانی است که طی آن سطح آب در داخل چاله ای به ابعاد 30 سانتی متر  و عمق 45 سانتی متر ، 2.5 سانتی متر پایین می رود . اگز زمان جذب معلوم باشد مقدار فاضلابی که در هر متر مربع می توان وارد ساخت از فرمول زیر محاسبه خواهد شد :

Q=1.3/t+7.5

در این فرمول Q مقدار فاضلاب جذب شده به متر مکعب در هر متر مربع از کف ترانشه و t زمان جذب به دقیقه است .

error: Content is protected !!