برکه تصفیه فاضلاب ( لاگون تصفیه فاضلاب )- تصفیه طبیعی

برکه تصفیه فاضلاب ( لاگون تصفیه فاضلاب )- تصفیه طبیعی
لاگون تصفیه فاضلاب

در تصفیه فاضلاب علاوه بر حفظ بهداشت عمومی و در دسترس بودن بهره برداران متخصص، به حداقل رساندن سرمایه‌گذاری و هزینه‌های بهره‌برداری در انتخاب روش تصفیه در نظر گرفته می‌شود. لاگون به لحاظ سادگی روش مناسبی برای تصفیه فاضلاب می‌باشند و همچنین دارای راندمان تصفیه‌ی بالایی در مقایسه با روش‌های طبیعی تصفیه می‌باشند.

لاگون از ساده‌ترین و متداول‌ترین روش بیولوژیکی تصفیه فاضلاب بشمار می‌رود و فاضلاب تصفیه‌شده به کمک این روش مناسب برای تخلیه در آب‌های سطحی و مصارف کشاورزی می‌باشند.

این روش هم به لحاظ بهره‌برداری ساده می‌باشد و هم به لحاظ ساخت و طراحی نیز بسیار مناسب می‌باشد و به طور کلی روش مناسبی برای کشورهای در حال توسعه می‌باشد.

Related image

کاربرد

لاگون علاوه بر اینکه در تصفیه فاضلاب شهری مورد استفاده قرار می‌گیرند، در مواردی حتی برای تصفیه پساب لبنی و صنعتی و یا مخلوطی از فاضلاب شهری و صنعتی نیز به کار گرفته می‌شوند.

Related image

با توجه به مزایای ذکرشده برای این روش، نکته‌ی قابل تاملی که در مورد لاگون ها وجود دارد موضوع در دسترس نبودن زمین کافی و گران بودن زمین است که باعث شده این عامل به نوعی مانع از گسترش این روش در مناطقی با مشکل کمبود زمین بشود.

 

انواع لاگون ها

در لاگون ها همانند سایر روش‌های تصفیه فاضلاب وجود اکسیژن و فعالیت‌های بیولوژیکی از اهمیت بالایی در تصفیه برخوردار است.

لاگون ها درواقع همان برکه‌های تثبیت فاضلاب می‌باشند که در مقاله مربوط به برکه‌ها توضیحاتی پیرامون آنها داده شد. تفاوتی که لاگون ها با برکه دارند این است که در لاگون ها از هواده های مکانیکی برای هوادهی استفاده می‌شود که نتیجه‌ی این کار کم شدن محسوس سطح زمین اشغال‌شده به روش برکه می‌رود. با این کار اندازه لاگون ها به 10 الی 20 درصد اندازه برکه تبدیل می‌رود.

لاگون ها در سه گروه دسته‌بندی می شوند

  • لاگون هوادهی
  • لاگون بی هوازی
  •  لاگون اختیاری

لاگون های هوادهی تشابه بسیار زیادی به برکه‌های هوازی دارند که از هوادهی مکانیکی برای تسریع در فعالیت‌های بیولوژیکی استفاده می‌رود. دیواره‌ی این لاگون ها از بتن ساخته می‌رود و دلیل این کار افزایش مقاومت در برابر امواج ایجادشده است.

لاگون های هوادهی

لاگون هوادهی
لاگون هوادهی

معمولا عمق این نوع از لاگون ها 2 الی 5 متر است.

محاسن این روش

  •  نسبت به سایر روش‌های طبیعی به زمین کمتری نیاز دارد.
  •  با توجه به تشابه عملکرد با روش لجن فعال نیازی به برگشت لجن نیست.
  •  شوک پذیری بالا
  •  هزینه‌های ساخت و بهره‌برداری پایین

معایب

  •  مصرف انرژی
  •  تاثیر پذیری از آب‌وهوای منطقه
  •  مشکل تبخیر

لاگون های بی‌هوازی

در این نوع از لاگون ها افزایش عمق لاگون، شرایط بی‌هوازی در قسمت‌های زیرین لاگون به وجود می‌آید (دلیل این موضوع این است که نور خورشید حداکثر تا 1.5 متری سطح فاضلاب نفوذ می‌کند)؛ بنابراین در قسمت‌های زیرین گاز متان تولید می‌شود که تولید این گاز باعث می‌شود که مقداری از لجن در هنگام بالا رفتن گاز متان به سطح برود.

لاگون بی هوازی
لاگون بی هوازی
لاگون بی هوازی
لاگون بی هوازی

در این روش فرایندهای زیر همزمان انجام می‌گیرند:

  • ته نشینی اولیه
  • تغلیظ لجن
  • هضم بی هوازی
  •  خروج گاز متان و به عبارتی وقوع واکنش تخمیر

چنانچه در فاضلاب چربی، روغن و مواد پلاستیکی وجود داشته باشد این مواد در سطح لاگون قرارگرفته و مانع از نفوذ نور خورشید می‌شود لذا کمک زیادی در به وجود آمدن شرایط بی‌هوازی می‌کند.

ویژگی خوب این روش عدم نیاز به هواده ها می‌باشد که باعث کاهش مصرف انرژی در تصفیه‌خانه می‌شود.

حذف BOD در این لاگون ها 40 تا 60 درصد می‌باشد. در ساخت این مخازن باید توجه داشت که افزایش عمق لاگون باعث کم شدن سطح لاگون و کاهش هدر رفت حرارت و کاهش اختلاط ناشی از امواج سطح می‌شود. معمولاً عمق مناسب برای این روش 2.5 الی 5 متر است

لاگون های اختیاری

لاگون اختیاری
لاگون اختیاری

این لاگون ها تلفیقی از لاگون هوازی (برکه‌های هوازی) و لاگون های بی‌هوازی می‌باشد. به این صورت که در قسمت‌های بالایی که در مجاورت هوا و اکسیژن است، فعالیت‌های بیولوژیکی به صورت هوازی انجام می‌گیرند. در لایه‌های پایینی که دسترسی به اکسیژن وجود ندارد تصفیه به صورت بی‌هوازی انجام می‌گیرند.

لاگون اختیاری
لاگون اختیاری
لاگون اختیاری
لاگون اختیاری

درواقع این روش نوعی همزیستی بین جلبک و باکتری می‌باشد.

قسمت اعظم مواد جامد ته‌نشین شده در ته لاگون در اثر فعالیت‌های بی‌هوازی مورد تصفیه قرار می‌گیرند و در این بخش مقدار قابل توجهی از تخم انگل‌ها و پاتوژن ها تقلیل می‌یابد.

طراحی لاگون ها

با توجه به اینکه در هریک از حالت‌های لاگون ها نقایصی وجود داشت لذا استفاده‌ی یکی از روش‌ها برای تصفیه تأثیر چندانی نخواهد داشت؛ بنابراین معمولا تلفیقی از روش‌های مذکور مورد استفاده قرار می‌گیرند.

چیدمان لا گون‌ها معمولا به صورت سری انجام می‌گیرند.

شماتیک چیدمان لاگون ها

چیدمان لاگون
چیدمان لاگون

نکات بهره برداری

در صورت ورود مواد سمی به داخل لاگون ها کارایی آنها با مشکل مواجه خواهد شد. از طرفی ورود فاضلاب با بار آلی زیاد باعث می‌شود تا اکسیژن بیش از حد موردنیاز باشد و در صورت عدم اکسیژن دهی راندمان به‌شدت کاهش خواهد یافت.

در صورت بروز هر یک از شرایط زیر در لاگون ها می‌توان به ناکارآمد بودن لاگون در آن شرایط شک کرد:

  •  نبودن اکسیژن محلول در فاضلاب خروجی
  •  حضور مواد معلق غیر جلبکی
  •  وضع نامناسب ظاهری بد فاضلاب خروجی

چگونگی تصفیه و حذف نیترات و روشهای آن

چگونگی تصفیه و حذف نیترات و روشهای آن

اشكال معمول نيتروژن در فاضلاب، نيتروژن آلي، آمونياك، نيتريت و نيترات هستند. تجزيه تركيبات آلي درون فاضلاب نيز منجر به افزايش غلظت آمونياك ميگردد. در شرايط بي هوازي، رشد باكتريهاي نيتريت ساز، منجر به مصرف آمونياك و توليد يون نيتريت و پس از آن نيترات خواهد شد. نيتروژن موجود در فاضلابها ناشي از فضولات انساني، شيرابه زباله و فاضلابهاي صنعتي خصوصا فاضلاب صنايع غذايي است.

به طور تقريبي، ميزان چهل درصد از نيتروژن فاضلات خام در قالب آمونياك و الباقي ماهيتي آلي دارد. متوسط غلظت نيتروژن در فاضلاب خام انساني در حدود ۳۵ ميليگرم بر ليتر است. حدود پانزده درصد از نيتروژن درون فاضلاب خام، با ته نشيني اوليه در قالب لجن اوليه از فاضلاب حذف ميگردد. با توجه به محتواي كربن و فسفر درون فاضلاب نیز حدود ده درصد از ميزان غلظت نيتروژن طي فرايند بيولوژيكي قابل حذف مي باشد.

ميزان باقيمانده نيتروژن كه بالغ بر ۲۵ ميلي گرم در ليتر است ميبايست طي فرايند نيتريفيكاسيون، از حالت آمونياكي به حالت نيتريت و متعاقب آن نيترات تبديل گردد.

حضور نيترات نيز در درون فاضلاب و متعاقب آن وارد شدن به آبهاي زيرزميني و منابع آّب شرب خطرات بهداشتي زيادي به دنبال دارد. در فرايند دنيتيريفيكاسيون با حضور باكتريهاي هتروتروفيك در يك راكتور قالبي بي هوازي داراي همزن در كف مخزن، نيترات موجود درون فاضلاب به گاز نيتروژن تبديل شده و دفع ميگردد. فرايند توليد گاز نيتروژن به صورت كنترل نشده درون كلاريفايرهاي ثانويه منجر به پديده معروف توده اي شدن و شناور شدن مجدد لجن ته نشين می شود كه يكي از مشكلات رايج در تصفيه خانه هاي فاضلاب به دلیل بهره برداري ضعيف و غير اصولي است و منجر به افزايش كدورت در خروجي است.

Benefits of Calcium Nitrate Dosing for Wastewater Facilities ...

مخاطرات نیتریت ونیترات در آبهای آشامیدنی وعوارض آن

سیار ی از مردم دررابطه با وجود نیترات در آب های آشامیدنی سؤالاتی را مطرح میکنند،نتایج پایش کیفی آبهای زیرزمینی پنسیلوانیا حاکی از غلظت کم نیترات درآبها میباشد، اما درمناطق کشاورزی غلظت نیتروژن –نیترات بیشتر از حد مجاز اعلام شده توسط EPA ،۱۰ ميلي گرم درليترمیباشد ( حد مجاز نيترات بر حسب نيتروژن- نيترات ۱۰ ميلي گرم درليتر و برحسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر ميباشد.). بعلاوه محل های دفع فاضلاب ، دفع مواد زائد جامد ، سپتیک ،دفن زباله ،‌میتواند از علل غلظت بالای نیتروژن – نیترات در آبهای آشامیدنی باشد.نیتروژن یکی از اجزاء اصلی پروتئین مورد نیاز موجودات زنده است ، در محیط زیست به فرم های مختلف درآب وجود دارد و فرم آن نیز در چرخه ازت تغییر می کند، به هر حال افزایش غلظت نیترات و نیتریت در آب های آشامیدنی خطراتی را از نظر سلامتی بالاخص برای کودکان و زنان بار دار دارد.

منابع نیترات در آبهای آشامیدنی :

نیتروژن بعنوان یک ماده مغذی ( کود) به مقدار زیاد در چمنزار وباغات و محصولات کشاورزی کاربرددارد علاوه بر کود، نیتروژن ،در خاک به فرم آلی از تجزیه گیاهان و حیوانات بوجود می آید . فرمهای مختلف نیتروژن درخاک توسط باکتریها به نیترات (یون NO۳)تبدیل میشود. مطلوب این است که نیتروژن به فرم نیترات جذب گیاهان شود.به هر حال نیترات ، به راحتی با عبور آب از لایه های خاک به زمين نفوذ پیدا کرده و در اثر بارش ياآبیاری های شدید ، به ریشه گیاهان و نهایتاً به آبهای زیر زمینی می رسد. نیترات در آبهای زیر زمینی يا از منابع نقطه ای مانند دفع فاضلاب ، دامداریها و یا منابع غیر نقطه ای مانند مصرف کود کشاورزی در پارک ها ، زمین های گلف ،‌چمن زارها و باغات نشا ت ميگيردو یا طبیعی اتفاق ميافتد. حفر چاه آب در محل مناسب و بهسازی آن میتواند در کاهش بار آلودگی به نیترات مؤثر باشد.

Xylem Analytics | determine Nitrate, Nitrite and NOX with WTW

نشانه های نیترات :

نیترات بدون رنگ ،‌بدون بو و بدون طعم بوده و در آبهای آشامیدنی بدون آزمایش قابل تشخیص نميباشد لذاپیشنهاد می گردد، آب مصرفی گروه سنی کودکان ، زنان باردار،‌مادران شیرده و سالمندان آزمايش ونيترات آن محاسبه گردد.گروه ها ي مذكور جز ء گروه هاي در معرض خطرآلودگی آب به نیترات و نیتریت هستند.نیترات بطور طبیعی در حدغلظت کمتر از حد مجاز ، در آبهای آشامیدنی و آبهای زیرزمینی وجود دارد . آزمایش اولیه ، برای تعیین میزان نیترات منابع آب ضروری است ، بنا براین اگر تا کنون نیترات منابع آبی آزمايش نگردیده ، لازم است آزمایش اوليه انجام گیرد . هر نوع فعالیتی در نزدیک چاه هاي آب میتواند سبب آلودگي شود.در صورت وجود منابع نقطه ای آلوده کننده مانند محل زندگی دام ها، محل دفع فاضلاب درمجاورت چاه هاي خانگی ، لازم است حداقل سالی یک بار آزمایش نیترات انجام و با پایش کیفی آن تغییرات غلظت نیترات بررسی گرددودر صورتیکه چاه درمعرض منابع غیر نقطه ای مانند کاربرد کودهای کشاورزی قرار گرفته باشد ، پایش کیفی برای بررسی تغییرات غلظت نیترات کمتر مورد نیاز میباشد ، حداقل هر دو یا سه سال يكبار،‌بمنظور بررسی ضریب افزایش غلظت نیترات باید آزمایش شوند ( نیتریت،نیترات،آمونیاک،TKN) و اگر کودیا فضولات حیوانی در اطراف منابع آب پراکنده شده باشد باید هر چه سریعتر نسبت به جمع آوری و دفع آن اقـدام و آب چاه ( منبع آب) آزمایش گردد. متاسفانه ، نیترات ناشی از پراکندگی کود یا فضولات حیوانی دراطراف منابع آب ،ممکن است نتواند به سرعت در لایه های خاک حرکت و به آب نفوذ پیدا کند ، بنا بر این بمنظور بررسی اثرات آلوده کننده ها ، آزمایش سالیانه نیترات جهت پایش کیفی آن توصيه ميگردد.

Wastewater Is Key to Reducing Nitrogen Pollution - Scientific American

اثرات زیان بار بر سلامتی :

خطر اولیه نيترات در آبهای آشامیدنی زمانی اتفاق میافتد که در دستگاه گوارش فرم نیترات به نیتریت تبدیل شود .نیتریت باعث اكسيد شدن آهن موجود در هموگلوبين گلبولهاي قرمز شده ونهايتا نمي تواند اكسيژن را با خود حمل كند،به اين حالت متهموگلوبینميا گویند (بعضی آن را بعنوان سندرم کودکان آبی شناخته اند) در صورت عدم حضور اكسيژن ، سلولهای بدن ممکن است بميرند ويا‌ پوست کبود شود. در افراد بالای یکسال ،توانایی سریع تبدیل متهموگلوبین به هموگلوبین وجود دارد و علی رغم سطح بالای نیترات و نیتریت ، مقدار متهموگلوبین در سلولهای قرمز خون کمتر باقی می ماند، به هر حال در کودکان زیر شش ماه ، سیستم آنزیمی آنها به دلیل عدم تكامل ، توانایی کاهش متهموگلوبین به هموگلوبین را ندارند و متهموگلوبینميا اتفاق میافتد. همچنین در افراد سالمند که به دلایلی سیستم آنزیمی آنها صدمه دیده ممکن است ، همين اتفاق بیافتد.درسال ۱۹۶۲ ، انجمن بهداشت عمومی امریکا: حد مجاز نیترات درآب آشامیدنی را بر حسب نيتروژن ۱۰ ميلي گرم در ليتر( بر حسب نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر)توصیه نمود .این استاندارد بمنظور حفظ سلامت کودکان، براساس دانسته هاي قابل دسترس تعيین شد ، عامل بالقوه خطرناک دیگر برای سایر افراد بستگی به واکنش های فردی و دریافت نیتریت و نیترات از همه منابع دارد. در طی دوره سال های ۱۹۹۲-۱۹۷۰ ایالات متحده ، دربررسي زمین شناسی ، میزان نیتروژن – نیترات ۹% از چاههای خصوصی را بیشتر از حد مجاز ۱۰ ميلي گرم درليتر بر حسب نيتروژن اعلام نمود. از آن زمان به بعد سازمان حفاظت محیط زیست (EPA) حداکثر سطح مجاز نیترات در آب آشامیدنی را بر حسب نيتروژن نيترات ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر)و سطح مجاز نيتروژن- نیتریت ۱ ميلي گرم درليتر( بر حسب يون نيتريت ۳ ميلي گرم در ليتر) پذیرفت .در بررسي های بعدی برای تغییر استانداردها ، دلایلی برای تغییر آن وجود نداشت ، به هر حال تعیین سطح دقیق غلظت نیتروژن در آب برای اعلام سالم یا ناسالم بودن آن مشکل است. مسئله اي كه باید مورد توجه قرار گیرداين است كه نیتروژن ممکن است از غذا و یا سایر منابع دیگر نيز دریافت گردد .علي رغم اينكه حداکثر سطح مجاز ( MCL)) نیتروژن _ نیترات در آب آشامیدنی ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر)تعیین شده ، موارد ی از تماس كودكان با آبهاي آشاميدني بالاتر از حد مجاز وجود داشته كه متهموگلوبینميا در بين آنان مشاهده نشده است .راهنمای قطعی برای اینکه در يك محدوده خاص متهموگلوبینما رخ دهد ،تعیین نشده است. بنا بر این بهتر است در صورتیکه نیترات آب بیشتر از حدمجاز باشد ، برای تهیه غذا و شیر کودکان از سایر منابع آبی دیگر استفاده نمود، همچنین ، گزارشاتي مبنی بر نقص هایي در هنگام زایمان به دلیل مصرف آب آشاميدني آلوده به نيترات وجود دارد .بنابر این توصیه میگردد ، مادران باردار از آب آشامیدنی که نیترات آن بالاتر از حد مجاز است مصرف ننمایند. همچنین توصیه میگردد مادران شیر ده نیز به دلیل انتقال نیترات از راه شیر به بچه ، از آبهای دارای نیترات بالاتر از حد مجاز مصرف ننمایند.در افراد بزرگسال که در معرض محدوده بالاتر از میزان تعیین شده ،قرار گرفته اند اثرات سوء بر سلامت آنان کمتر مشاهده شده است و بدون اینکه اثرات سمی داشته باشند میتوانند آبهای آشامیدنی با غلظت بالاتر رامصرف نمایند .اما چون ممکن است درمدت زمان طولانی مصرف آبهای دارای نیترات بالا ، اثرات مزمن بر جای بگذارد ،توصیه می شود که کمتر مصرف شود .اگر به استناد نتایج آزمایشات ، سطح نیترات آب بالاتر از حدمجاز اعلام شدو فقط بزرگسالان يا بچه های بزرگتراز آن آب مصرف می کنند لازم است با پزشک محل مشورت وتوصیه های درمانی را مد نظر قرارداد.خطر بروز سرطان درآبها و یا غذاهایی که نیترات ونیتریت داشته اند ،گزارش شده است ،احتمالاً نیترات در بدن با آمین ها یا آمیدها واکنش نشان داده ونیتروز آمین تشکیل می شود که عامل شناخته شده سرطان میباشد. قبل از تشکیل نیتروز آمین ،نیترات باید به نیتریت تبدیل شود.اهمیت خطربروز سرطان به دلیل وجود نیترات در آبهای آشامینی شناخته شده نیست .آلودگی باکتریولوژیکی در آب ممکن است بطور خاصی به قابلیت حضور نیترات در آب کمک کند منابع آبهای آشامیدنی که نیترات آن بر حسب نيتروژن بالاتر از ۱۰ ميليگرم درليتر( برحسب نيترات ۵۰ ميلي گرم درليتر) می باشد ،باید از نظر آلودگی باکتریولوژیکی نیز آزمایش شوند .وجود هم نیترات و هم آلودگی باکتریولوژیکی ،در چاههای غير بهسازي، ممکن است به دلیل نفوذ آبهای سطحی، مواد زائد جامد، فاضلاب يا منابع دیگر باشد

Product Focus: New nitrification technology helps WWTP reduce ...

آزمایشات :

آزمایش آب برای تعیین میزان نیترات ، توسط يكي از مراکز پايش کیفی ادارات محیط زیست ، آزمایشگاههای مراكزبهداشت شهر یا استان يا آزمایشگاههای خصوصي ضروری است .آزمایشگاهی باید انتخاب گردد که کیت مناسب راجهت تعیین میزان نیترات داشته باشد ،اين کیت شامل بطری استریل نمونه برداری، فرم ثبت اطلاعات ،دستورالعمل نمونه برداری و جعبه ارسال نمونه می باشد. دستورالعمل نمونه برداری ، بمنظور نحوه نمونه گیری نيزباید تهیه شود.نمونه برداری بر اساس دستورالعمل مربوطه و با دقت کامل بنحویکه نمونه بدست آمده نماینده کل نمونه باشد، باید انجام گیردو سپس نمونه با مشخصات کامل، فوراً به آزمایشگاه ارسال گردد. از ارسال نمونه در آخر هفته یا تعطیلات اجتناب کنید ،اگر چه کیت های صحرایی برای اندازه گیری میزان غلظت نیترات دردسترس است اما دقت آنها به اندازه روش های آزمایشگاهی نیست چرا كه حضورمواد شیمیایی و یا تغییر درجه حرارت ممکن است در زمان استفاده از کیت ،بر روی نتایج آن تاثیر بگذارد .تستهای آزمایشگاهی ،نتایج دقیق و قابل اعتمادی راارائه میدهند.

A colorimetric method for use within portable test kits for ...

تفسيرنتایج آزمایشگاهی :

غلظت نیترات بر حسب میلی گرم در لیتر یا قسمت در میلیون (ppm) گزارش می گردد . بعضی از آزمایشگاهها نیترات رابر حسب نیتروژن –نیترات ( N-NO۳) بیان می کنند ،که منظور مقدار نیتروژن در نیترات می باشد و بعضی از آزمایشگاهها کل نیترات را (NO۳) گزارش می دهند. .برای اطمینان ،گزارشات را بر اساس میزان نيتروژن- نيترات یا يون نيترات کنترل کنید و آن را در سیستم گزارش دهی مقایسه کنید ، بر حسب نيتروژن –نيترات ۱۰ ميلي گرم درليتر وبر حسب يون نيترات ۵۰ ميلي گرم در ليتر تعيين شده است.سازمان حفاظت محیط زیست آزمایش منظم را برای تعیین نیترات و نیتریت در سیستم آبرسانی عمومی ضروری دانسته و نتایج بایستی در دسترس متوليان امر قرار گیرد .اگر نتایج تست، حاكي از افزایش غلظت نیترات بالاتر از حدمجاز استاندارد باشد، ،به معنی اعلام خطر بوده و تصفیه باید انجام گیرد .اغلب برای تصفیه، آب رابا منبع آب دیگر که میزان نیترات آن کمتر از حد مجاز است مخلوط نموده ( اختلاط) تا به حد متوسط و یا حد استاندارد EPA برسد.

 

روش های حذف نیترات

نیترات یک یون پایدار و محلول در آب است و پتانسیل کمتری برای جذب و یا ترکیب با گونه های دیگر را دارد.
این خصوصیات باعث می شود حذف نیترات از آب به روش سختی زدایی و با کمک آهک و یا فیلتر کردن، با مشکل مواجه شود.
روش هایی که مرسوم هستند، عبارتند از:

  • اسمز معکوس
  • مبادله یونی
  • نیترات زدایی بیولوژیک
  • نیترات زدایی با احیای کاتالیتیکی
  • نیترات زدایی شیمیایی 
  • الکترودیالیز
  • اکتیو کربن فعال بیولوژیکی  – Biological Active Carbon Filter – BACF

 

با توجه به متداول بودن روشهای ذکر شده ما تنها به معرفی روشهای زیر اکتفا می کنیم

اکتیو کربن فعال بیولوژیکی – Biological Active Carbon Filter – BACF

روش نوین دیگری نیز وجود دارد که از باکتری های اتوتروفیک استفاده می شود. این باکتری ها مانند نیترات زداینده های تیوباسیلیوس و نیترات زداینده های تیومیکروسپرا، توانایی احیای نیترات با گاز نیتروژن را دارند. در این شیوه، انرژی لازم برای میگروارگانیسم های زداینده تامین می گردد.
نیترات زداینده های اتوتروفیک به ترکیبات کربنی معدنی به عنوان منبع کربن نیاز دارند. بر خلاف آن ها برای نیترات زدایی هتروفیک هیچ منبع کربنی ای، نیاز نیست. نیترات زدایی اتوتروفیک نیز به 2 دسته برپایه سولفور و هیدروژن تقسیم می شود.
عمده ترین مزیت این روش استفاده از لجن به جای باکتری بی هوازی است که یک روش آسان، سریع و ارزان برای حذف نیترات، از آب های زیرزمینی است.

HUBER Active Carbon Filter CONTIFLOW® GAK - HUBER SE

Biological Activated Carbon Treatment Process for Advanced Water ...

مبادله یونی

مبادله یون، بهترین انتخاب برای حذف نیترات از آب های زیرزمینی که حاوی مقادیر اندکی از ترکیبات آلی محلول هستند، در مقیاس کوچک یا متوسط است. مقادیر بالای ترکیبات آلی محلول در آب باعث پُرشدن ظرفیت مبادله می شود. این مشکل در اسمز معکوس نیز وجود دارد. همچنین اسمز معکوس نیازمند مصرف انرژی بالایی برای غلبه بر جریان طبیعی است و بنابراین هزینه فرآیند در مقایسه با دیگر پروژه ها بیشتر است.

اساس روش تبادل یونی، جایگزین کردن آنیون‌های کلرید با اجزای غیر مطلوب آب مثل آلاینده‌ها، ذرات جامد حل شده و … است. فرایند حذف نیترات به روش تبادل یونی شبیه به روش کاهش سختی آب است و تفاوت اصلی آن در نوع رزین پلیمری مورد استفاده است.

در این روش کلرید جایگزین نیترات آب می‌شود. برای احیاء مجدد رزین کافی است آن را چندین بار با آب نمک (حاوی NaCl) شست و شو دهند تا کلرید دوباره احیاء شود.

پارامترهای مختلفی همچون غلظت نیترات اولیه، میزان TDS، نوع رزین و غلظت سایر یون‌ها مثل سولفات بر روی بازده این روش موثر هستند.

بعنوان مثال بازده روش زمانی که غلظت نیترات ۲۵ میلی گرم بر لیتر بوده و میزان TDS 400 میلی گرم بر لیتر باشد، حدود ۸/۹۹% است. در حالیکه اگر غلظت نیترات بین ۱۸ تا ۲۵ میلی گرم بر لیتر بوده و مقدار TDS در حدود ۵۳۰ میلی گرم بر لیتر و غلظت سولفات ۴۳ میلی گرم بر لیتر باشد، بازده بین ۴۵ تا ۶۶% خواهد بود.

Related image

 

حذف بیولوژیکی

حذف بیولوژیکی نیترات به صورت بسیار گسترده در اروپا به کار گرفته شده است. سرعت حذف نیترات در این روش بسیار بالا است و استفاده گسترده ای دارد.
این روش در مقایسه با مبادله کننده های یونی، قابلیت حفظ کیفیت آب را دارد. روش پیشنهادی بر اساس استفاده از لجن به جای کشت نیترات زدا، یک روش بسیار ارزان، مفید و سریع و همچنین غیرآلوده کننده بوده و می تواند برای حذف نیترات از آب های آشامیدنی به کار گرفته شود.

فرايند بيولوژيكي به تنهايي قادر به حذف كامل نيتروژن از پساب نبوده و جهت جداسازي صد در صد اين عنصر، لازم است پساب تصفيه شده پس از پيش تصفيه مناسب، توسط واحد اسمز معكوس و يا در صورت لزوم فرايندهاي تبادل يون مورد تصفيه نهايي قرار گيرد.

اساس روش‌های بیولوژیکی تبدیل نیترات به نیتروژن در شرایط عدم حضور اکسیژن است. در عدم حضور اکسیژن، نیترات بعنوان ترمینال دریافت الکترون توسط باکتری عمل کرده و باعث تشکیل نیتروژن می‌شود.

سرعت کاهش نیترات بسته به نوع و غلظت کربن موجود در سیستم (نسبت C/N) است. بازده حذف نیترات گزارش شده برای روش‌های بیولوژیکی برای نیترات اولیه ۵۰۰ و ۴۶۰ میلی گرم بر لیتر، به ترتیب ۸۶ و ۸۹% است.

Related image

 

اسمز معکوس

روش اسمز معکوس یکی از روش‌های اصلی کاهش مقدار نیترات در آب آشامیدنی شناخته می‌شود. این روش می‌تواند برای حذف انواع آلاینده‌ها به صورت همزمان، استفاده شود. اساس کار اسمز معکوس عبور انتخابی مواد است، به گونه‌ای که در این روش منافذ غشاء اسمز معکوس به گونه‌ای انتخاب می‌شود که فقط اجازه عبور آب را می‌دهد.

میزان بازده روش اسمز معکوس وابسته به مقدار اولیه آلاینده‌های محلول در آب است. مقدار بازده بهینه در حذف نیترات در این روش حدود ۹۳% است. علاوه بر مقدار نیترات اولیه، نوع غشاء مورد استفاده نیز می‌تواند در بازده حذف نیترات موثر باشد. بعنوان مثال افزایش مقدار نیترات اولیه از ۲۵ به ۲۰۰ میلی گرم بر لیتر باعث کاهش بازده حذف از ۵/۹۳ به ۵/۸۲ می‌شود.

Seawater Desalination System, जल उपचार प्रणाली ...

 

الکترودیالیز

اساس حذف نیترات و سایر آلاینده‌های آب در روش الکترودیالیز استفاده از جریان الکتریکی است. در این سیستم از دو غشاء نیمه تراوا کاتدی و آنیونی به همراه دو الکترود استفاده می‌شود. از این روش می‌توان برای کاهش یا حذف آلاینده‌های غیرآلی آب آشامیدنی مثل رادیوم، پرکلرات، بورومید، فلوراید، آهن، منگنز و نیترات استفاده کرد.

بازده این روش بین ۵۰ تا ۹۹% درصد متغیر است که وابسته به مقدار اولیه آلاینده دارد. بعنوان مثال بازده کاهش مقدار نیترات از ۴۲ میلی گرم بر لیتر به کمتر از ۱۰ میلی گرم بر لیتر با استفاده از فرایند الکترودیالیز در حدود ۷۶% است.

حذف نیترات به روش شیمیایی

از مواد شیمیایی مختلفی برای حذف نیترات از آب استفاده می‌شود. در بین این مواد، ترکیبات شیمیایی مثل آهن صفر ظرفیتی، نانو آلومینا و منیزم بیشتر از همه رایج هستند.

اساس روش‌های شیمیایی، انجام واکنش شیمیایی بین عامل شیمیایی و نیترات موجود در آب است. در نتیجه این واکنش، نیترات مضر (NO3) تبدیل به عوامل بی خطری مثل N2، هیدروکسید و NH3 می‌شود.

مقدار بازده روش‌های شیمیایی وابسته به عوامل مختلفی همچون نوع و اندازه ذرات ماده شیمیایی اولیه، pH، مورفولوژی و ساختار مواد نانومتری و زمان واکنش است.

بعنوان مثال میزان بازده حذف نیترات بوسیله آهن صفر ظرفیتی با مقدار نیترات اولیه ۵۰ میلی گرم بر لیتر، زمان تماس ۶۰ دقیقه، با غلظت مواد نانومتری ۱۵ گرم بر لیتر در pH آب ۴، در حدود ۹۵% است.

 

خلاصه عملکرد روش‌های رایج حذف نیترات

 

روشهای حذف فلزات سنگین از فاضلاب صنایع

روشهای حذف فلزات سنگین از فاضلاب صنایع

1- حذف فلز سنگین کروم:

احیاء کروم شش ظرفیتی از مجموع ظرفیت های شش و سه و در نتیجه ترکیب هردوکسیدی یون کروم سه ظرفیتی روش رایج کنترل کروم شش ظرفیتی می باشد. تکنیک تصفیه احیاء استاندارد، کاهش PH زائدات به حدود 3-2 با استفاده از اسیدلولفوریک می باشد و سپس تبدیل کروم شش ظرفیتی به سه ظرفیتی با عوامل احیاء کننده نظیر دی اکسید سولفور، بی سولفیت سدیم، متابی سولفیت یا هیدروسولفیت یا سولفات فرو است. پس از آن کروم سه ظرفیتی با استفاده از ترتیب هیدروکسیدی حذب می شود. استفاده از دی اکسید سولفور به عنوان یک عامل احیاء کننده در حذف ضایعات حاوی کروم رایج ترمی باشد.کروم سه ظرفیتی به شکل هیدروکسید کرومیک با استفاده از آهک یا سودسوزآور یا روش تبادل یونی حذف می شود.

2- حذف فلز سنگین کادمیوم:

روشهای مرسوم حذف این فلز سنگین ، ترسیب به شکل هیدروکسید یا سولفید ، ترسیب کربناتی و تبادل یونی می باشد. ترکیبات مختلف کادمیوم از حلالیت پائینی برخوردار بوده به نحوی که رسوبات بسیار پایداری حتی در حدوده PH قلیایی تشکیل میدهند. موثرترین ترسیب هیدروکسیدی در PH بالا 10 بوجود می آید. مطالعات صورت گرفته حاکی از آن است که رسوب توام با هیدروکسید آهن در PH مساوی 5/8 موجب توسعه حذف کادمیوم می شود، ضمن آنکه ترسیب هم زمان با هیدروکسید آلومینیوم نیز در حذف کادمیوم موثر است.

3- حذف فلز سنگین مس:

فرآیند تصفیه مورد استفاده به منظور حذف یا کاهش فلز سنگین مس محلول در فاضلاب شامل ترسیب و دفع لجن تولیدی و یا استفاده از فرایند تبادل یونی ، تبخیر و الکترولیز است. در تصفیه ترسیبی ، لجن غنی از مس ممکن است مقادیر زیادی مس برای بازیافت داشته باشد. روش تصفیه استاندارد برای مس و اکثر فلزات سنگین ترسیب به شکل هیدروکسید نسبتاً نامحلول در pH قلیائی است.

4- حذف فلز سنگین روی:

فرآیندهای تصفیه مورد استفاده برای حذف فلز سنگین روی از فاضلاب شامل ترسیب شیمیایی یا بازیافت می باشد. بازیافت شامل تبادل یونی، بازیافت تبخیری و فرآیندی دیگر می باشد. فرآیندی های ترسیبی رایج شامل تعدیل PH با آهک یا سود سوزآور جهت تهیه شرایط قلیایی و ترسیب هیدروکسید روی است افزودن آهک روشی است که بطور وسیعی جهت تعدیل PH استفاده می شود.

5-  حذف فلز سنگین نیکل:

تشکیل و رسوب هیدروکسید نیکل روش اولیه برای تصفیه زائدات حاوی نیکل است . ترسیب با کربنات عموماً جهت سیستم های بازیابی نیکل استفاده می شود.

6- حذف فلز سنگین نقره:

روشهای پایه برای حذف فلز سنگین نقره شامل ترسیب، تبادل یونی، تعویض احیائی و بازیافت الکترولیتیکی است. فلز سنگین نقره در آب شستشوی صنایع آبکاری الکتریکی عمدتاً بوسیله روش تبادل یونی، تبخیر و یا ته نشست بر روی الکترود بازیافت می شود. ترسیب هیدروکسیدی نقره روشی موثر برای حذف نقره است، هر چند از کاربرد بالایی برخوردار نیست. حدقل حلالیت هیدروکسید نقره در pH مساوی 1/11 است.

7- حذف فلز سنگین سرب:

تصفیه سرب محلول شامل واکنش هایی جهت ترسیب سرب و حذف جامدات است. مواد شیمیایی مورد استفاده جهت ترسیب سرب شامل آهک یا سودسوزآور جهت ترسیب به شکل هیدروکسید سرب، کربنات سدیم جهت ترسیب به شکل فسفات سرب است. کواگولاسیون با آلوم و سولفات فرو و فریک نیز جهت تصفیه سرب گزارش شده است.

کلر زنی – Chlorination

کلر زنی – Chlorination

استفاده از کلر ارزان ترین روش گندزدایی آب و فاضلاب است. کلر برای از بین بردن باکتری ها و سایر میکروب های موجود در ذخایر آب آشامیدنی بکار می‌رود. امروزه حتی به ذخایر کوچک آب همواره کلر افزوده می شود. اولین کاربرد کلر در تصفیه آب آشامیدنی، کنترل طعم و بو بوده است. سایر کاربرد های کلر شامل کنترل جلبک‌ها، حذف آهن و منگنز، حذف سولفید هیدروژن و حذف رنگ می‌باشد. کلر به اشکال مختلف از جمله : ترکیبات جامد هیپو کلریت سدیم و پتاسیم و دی‌اکسید کلر گازی در صنعت آب موجود است.

Related image

ویژگی های استفاده کلر عبارت است از:

  1.  ارزان
  2.  به جای گذاشتن کلر باقیمانده در آب
  3.  کارایی در غلظت‌های پایین
  4.  در دسترس بودن به سه صورت:
  • گاز (گاز کلر)
  • مایع (هیپو کلرت سدیم)
  • جامد (هیپو کلرت کلسیم)
  • Related image

کلر، علاوه براثر میکروب کشی چند ویژگی مهم دیگر ازنظر تصفیه آب دارد، ازجمله : آهن، منیزیم و هیدروژن سولفید را اکسید می کند، بعضی اجزاء مولد بو و طعم بد را از بین می برد، از رشد جلبک‌ها و زیست مندهای مولد لجن لزج جلوگیری می کند و بالاخره به انعقاد آب هم کمک می کند.

طرز کار کلر

پس از افزودن کلر به آب، اسید هیدروکلریک و هیپوکلرو تشکیل می شود. اسید هیدروکلریک به وسیله‌ی قلیایی ‌بودن آب خنثی می شود و اسید هیپوکلرو یون ساز، تبدیل به یون های هیدروژن و هیپوکلریت می شود:

H2O+ Cl2 → HCl + HOCl

HOCl → H+ + OCl-s

اثر گندزدایی کلر عمدتاً به علت اسید هیپوکلرو و به مقدار کمتر مربوط به یون های هیپوکلریت است. اسید هيپوکلرو کار آمد ترین شکل کلر برای گندزدایی آب و از یون های هيپوکلريت بسیار (هفتاد تا هشتاد برابر) موثرتر است. اگر pH آب در حدود هفت باشد بیشترین اثر گندزدایی کلر آشکار می شود زیرا اسید هيپو کلرو بیشتر تولید می شود و اگر مقدار pH از 8.5 بیشتر باشد اثر گندزدایی کلر نامطمئن است زیرا نزدیک به نود درصد اسید هیپو کلرو به یون های هيپوکلريت تبدیل می شود. خوشبختانه بیشتر آب ها pH بین 7.5 – 6 دارند.

اصول کلر زنی

پیش از هر چیز آبی که قرار است کلر زنی شود باید صاف و بدون کدورت باشد، زیرا کدورت از کارایی کلر زنی جلوگیری می کند.
دیگر آنکه باید کلر موردنیاز برای آب برآورد شود. زیرا کلر موردنیاز آب با مقدار کلر که به آب‌زده می شود متفاوت است، مقدار کلر باقی مانده در پایان یک مدت معین (به‌طور معین شصت دقیقه) در یک حرارت معین و pH معین آب هم تفاوت می کند.
زمان تماس با کلر می‌بایست رعایت شود. لازم است حداقل به مدت یک ساعت کلر باقی مانده با میکروب ها و ویروس ها در تماس باشد تا کشته شوند.
حداقل غلظت توصیه شده کلر باقی مانده نیم میلی گرم در لیتر پس از یک ساعت است.


مجموع کلر لازم برای یک نوع آب به اضافه کلر باقی مانده آزاد به مقدار 0.5 میلی گرم در لیتر، مقدار کلری را که باید به کار برود تشکیل می  دهد.
کلر ممکن است به یکی از اشکال زیر در دسترس باشد:

  • الف) گاز کلر Cl2
    کلرامین NH2Cl و NHCl2
    کلر امین NH2Cl و NHCl2

کلر ممکن است به یکی از اشکال زیر در دسترس باشد

  • ب) کلر امین NH2Clو NHCl2

کلر امین NH2Clو NHCl2

  • ج) پر کلرین High Test Hypochlorit) H.T.H)

پر کلرین High Test Hypochlorit) H.T.H)

پرکلرین H.T.H
پرکلرین H.T.H
  • د) دی‌اکسید کلر ClO2
    دی‌ اکسید کلر ClO2
    دی اکسید کلر ClO2

نقطه‌ی شکست کلر

اصطلاح کلر زنی تا نقطه‌ی شکست روشی است که آن‌قدر کلر به آب افزوده می شود تا همه‌ی مواد آلی آب به‌طور کامل اکسید شوند و مقدار ناچیزی کلر آزاد در آب باقی بماند. نقطه‌ی شروع پیدا شدن کلر آزاد نقطه‌ی شکست نامیده می شود و اگر بازهم کلر به آب افزوده شود تنها کلر باقی مانده آزاد در آب زیاد می شود. مقدار کلر آزاد باقی مانده را می توان به وسیله‌ی آزمون اورتولوییدین آرسنیت (OTA) برآورد کرد. کلر زنی تا نقطه شکست یا کلر زنی تا باقی مانده آزاد تنها روش مطمئن کلر زنی است.

نقطه شکست کلر Break point chlorination

قسمت A-B: ترکیب کلر با مواد معدنی که در آب وجود دارد

قسمت B-C: ترکیب کلر با آمونیاک و تشکیل NHCl2 و ياکلروآمين

قسمت C-D: تجزیه کلروآمین ها و آزاد شدن گاز ازت

نقطه D: نقطه شکست، از این به بعد هر چه که کلر اضافه شود

به عنوان کلر باقیمانده محسوب می‌شود.

اصطلاح کلر زنی تا نقطه‌ی شکست روشی است که آن‌قدر کلر به آب افزوده می شود تا همه‌ی مواد آلی آب به طور کامل اکسید شوند و مقدار ناچیزی کلر آزاد در آب باقی بماند. نقطه‌ی شروع پیدا شدن کلر آزاد نقطه شکست نامیده می شود و اگر بازهم کلر به آب افزوده شود تنها کلر باقی مانده‌ی آزاد در آب زیاد می شود.

نقطه شكست كلر
نقطه شکست کلر

چگونگي اثر گندزدايي كلر

كلر افزوده شده به آب، منجر به تشكيل اسيد كلريدريك و اسيد هيپوكلرو مي‌شود. اسيد هيپوكلرو موثرترين تركيب كلردار براي گندزدايي آب مي‌باشد. هرچه قدر PH آب پايين باشد اثر گندزدايي آن بيشتر مي‌شود، زيرا در PH نزديك 7 اسيدهيپوكلرو بيشتر توليد مي‌گردد و در PH حدود 5/8 اثر گندزدايي كلر، ضعيف خواهند شد. خوشبختانه بيشتر آب‌ها داراي PH = 5/7-6  هستند.

مباني كلرزني

براي حصول اطمينان از درستي كلرزني قواعد زير بايستي رعايت شود:

1 ـ  آب مورد گندزدايي، صاف و بدون كدورت باشد.

2 ـ  كلر مورد نياز آب مشخص گردد، نقطه شكست كلر و كلر باقي مانده آزاد حائز اهميت است.

3 ـ  در هر حال زمان تماس حدود يك ساعت براي ازبين بردن زيستوارك‌هاي حساس در مقابل كلر منظور گردد.

4 ـ  حداقل كلر باقيمانده پس از يك ساعت 5/0 ميلي گرم در ليتر پيشنهاد مي‌شود. اين مقدار در همه گيري‌هاي بيماري‌هاي روده تا 1 ميلي گرم در ليتر نيز توصيه شده است.

5 ـ  مقدار كلر مورد نياز هر نوع آب برابر خواهد بود با مقدار كلري كه به آب اضافه مي‌شود تا پس از يك ساعت مقدار 5/0 ميلي گرم در ليتر كلر باقي مانده داشته باشد.

Related image

روش كلرزني

با توجه به حجم آب مورد گندزدايي و وسعت پروژه، روش كلرزني تعيين مي‌گردد. كلر ممكن است به يكي از اشكال زير در دسترس باشد:

الف) گازكلر    Cl2

ب) كلرامين    NH2 Cl  و NHCl2

ج) پركلرين     High Test Hypochlorit) H.T.H)

د) دي اكسيد كلر Clo2

كلر اولين ماده انتخابي در گندزدايي آب است زيرا ارزان، موثر و كاربرد آن بسيار ساده است. براي جلوگيري از آثار سمي آن توسط دستگاه كلرزني به آب اضافه مي‌شود. تركيب آمونياكي كلر نيز براي گندزدايي آب به كار مي‌رود ليكن اثر آن كندتر از اثر كلر است اين امر باعث محدوديت استفاده از آن شده است.

پركلرين يا  H.T.H  يا هيپوكلريت پر قدرت، يكي از تركيبات كلسيم است كه 70ـ60 درصد كلر دارد. محلول ساخته شده از  H.T.H  و تركيبات ديگر كلردار براي گندزدايي آب بكار مي‌رود.

ـ  پركلرين  Ca(OCL)2  به صورت پودر يا كريستال ريز در بسته هايي با وزن مشخص تهيه و توزيع مي‌گردد.

ـ  گرد سفيد كلر CaOCL2 كه كلر قابل استفاده آن 39ـ5/33% است.

ـ  محلول هيپوكلريت سديم  Naocl  كه داراي 5ـ3 و 16ـ10 درصد وزني كلر قابل استفاده است.

به دلیل مزایای متعدد کلرزنی در تحقق سلامت میکروبی آب، سازمان جهانی بهداشت به صراحت اعلام کرده است که”پیامدهای بهداشتی ناشی از فرآورده‌های جانبی کلرزنی، در مقایسه با عدم کفایت انجام آن، بسیار جزیی است و کلرزنی آب بدون توجه به کنترل فرآورده‌های جانبی حاصل از آن باید انجام ‌شود”. مطالعه‌‌های اپیدمیولوژی محققان نیز نشان می‌دهد که احتمال ابتلا به سرطان ناشی از فرآورده‌های جانبی کلرزنی در استخرهای شنا 25 و در آب آشامیدنی، 6 در میلیون است.
در کلرزنی فاضلاب نیز هر چند به اعتقاد سازمان جهانی بهداشت، کلرزنی پساب فاضلاب‌ها به دلایل متعدد دشوار بوده و دستیابی به کیفیتی از پساب کلرینه شده که همواره شاخص‌های بهداشتی را تأمین کند، به تقریب ناممکن و غیراقتصادی است، اما با این حال، در شرایط خاص، موفقیت در کلرزنی پساب فاضلاب را منوط به نیل به شاخص‌های BOD کمتر از 20 و به ترجیح کمتر از 10، COD کمتر از 40 و TSS کمتر از 10 میلی‌گرم بر لیتر دانسته است.
نگاه اجمالی
برای اینکه آبی قابل استفاده باشد، علاوه بر حذف انواع آلاینده‌ها از آب و خارج کردن یونها و مواد رسوبی و کلوئیدی ، باید برای مصارف خانگی و بهداشتی ، عاری از باکتریها و ویروسها‌ی مضر باشد. برای پاک کردن آب از اینگونه آلودگی‌ها معمولاً به یک اکسید کننده قویتر از نیاز داریم.
فرآیند حذف باکتریها و ویروسها از آب توسط یک اکسید کننده را گندزدایی می‌نامند. برای اینکار معمولا از ازن یا ترکیبات کلردار استفاده می‌شود.

 

بازرسی و نگهداری دیفیوزر هوادهی

بازرسی و نگهداری دیفیوزر هوادهی

بازرسی و نگهداری دیفیوزر

بازرسی و نگهداری دیفیوزر هوادهی یکی از مهم ترین وظایف بهره برداران و کارشناسان در تصفیه خانه های فاضلاب است. دیفیوزرهای هوادهی یکی از تجهیزات بسیار حائز اهمیت در سیستم های تصفیه فاضلاب به خصوص فرایندهای بیولوژیکی آن هستند که نقش غیر قابل انکاری در رسیدن به حداکثر راندمان در فرایندهای تصفیه را دارا می باشند. با گذر زمان مناقذ ریز این دیفیوزر ها به دلایل مختلفی دچار گرفتگی شده که این امر باعث کاهش چشمگیر کارایی دیفیوزرها و در نتیجه سیستم تصفیه خواهد شد.

از این رو بازرسی و نگهداری دیفیوزر و آزمون های دوره ای تست انتشار هوا تاثیر چشمگیری در ثبات عملکرد و افزایش ضریب اطمینان در این تجهیزات را داراست. با این حال کاهش میزان انتقال اکسیژن در دیفیوزر ها طی گذشت زمان امری غیر قابل اجتناب می باشد. به همین سبب، فشار متقابل(فشار مرطوب دینامیک یا DWP) به دلیل گرفتگی منافذ غالبا افزایش یافته که در برخی موارد بسیار شدید است. این عوامل باعث کاهش در بازده کلی فرایند و هدررفت انرژی می گردند.

یکی از اصلی ترین روش های بازرسی و نگهداری دیفیوزر شستشو است. معمولاً شستشوی دیفیوزرهای حباب ریز باعث بازیابی کارایی فرایند و کاهش مربوط به هزینه های انرژی می گردد. نتایج حاصل از مشاهدات ۹۴ آزمایش میدانی نشان می دهد که این کاهش بازدهی با گذر زمان رخ میدهد که پس از گذشت ۲۴ ماه پس از شروع عملیات تصفیه به مینیمم بازدهی می رسد. با توجه به کاهش کارایی اندازه گیری شده و آنالیز هزینه ها، تناوب شستشوی بهینه حدود ۹ ماه یکبار است و تناوب بیشتر از ۲۴ ماه نیز توصیه نمی گردد.

با توجه به ماهیت شیمیایی و مرفولوژی، شرایط فرایند، کیفیت آب، نوع دیفیوزر و مدت زمان بهره برداری، روش های بازرسی و نگهداری دیفیوزر و هم چنین گرفتگی در این تجهیزات متفاوت می باشد، دیفیوزرهای حباب ریز  می بایست بطور منظم شستشو شوند. روش های  گوناگونی برای شستشوی دیفیوزر ها وجود دارد که هزینه و سختی انجام کار در هرکدام از آنها متفاوت است. یکی از آسان ترین روش ها تخلیه مخزن هوادهی و شستشوی دیفیوزر ها از قسمت بالایی مخزن می باشد. این روش نیازمند تعبیه یک لوله به منظور شستشو بر روی مخزن می باشد که برای حذف لایه های بیولوژیکی به طور جزیی یا کامل بسیار موثر است.

ته نشینی مواد معدنی (مانند: سیلیکا، کربنات کلسیم، گچ و غیره ) باعث ایجاد رسوب می گردد، که در این صورت نیاز به شستشو با اسید می باشد. شستشوی دستی با اسید کلریدریک ضعیف ( ۱۰تا ۱۵ % بر اساس وزن تر ) بسیار متداول می باشد، اما استفاده از روش های شستشو  با گازهای اسیدی نظیر HCL یا استیک اسید بوسیله تزریق در خطوط تقسیم هوا نیز از دیگر روش های موثر برای بازرسی و نگهداری دیفیوزر است.

شستشو در برخی موارد خاص، به طراحی سیستم و نظارت در حین شستشو ، بستگی خواهد داشت. به عنوان مثال ، وجود ذخیره ساز، کاهش بار و یا اصلاح عملیات به منظور تخلیه مخزن هوادهی ، برای مراحل شستشو ضروری است. عموماً اجرای این موارد در تاسیسات بزرگ امکان پذیر است و در تاسیسات کوچک شاید ممکن نباشد.

همچنین هزینه های مستقیم شستشو، نظیر کارگر مورد نیاز برای عملیات شستشو ، مواد شیمیایی مورد استفاده و تعویض قطعات معیوب، در کنار انتخاب روش شستشو و تناوب آن نیز از نکات بسیار مهم در بحث بازرسی و نگهداری دیفیوزر است.

بازرسی و نگهداری سالیانه دیفیوزر

بازرسی و نگهداری دیفیوزر

تناوب : پیشنهاد می شود حداقل سالی یکبار بازرسی و نگهداری دیفیوزر انجام پذیرد که مراحل آن به شرح زیر است :

۱- مخزن را تخلیه کنید.

۲- جامد اضافی را از مخزن خارج نمایید.

۳- خط به خط لوله های هوادهی را به دقت بررسی کرده و اشکالات احتمالی را برطرف نمایید.

اشکالات احتمالی عمده که در طول پروسه ی بازرسی و نگهداری دیفیوزر مشخص می گردد، شامل موارد زیر است :

  • شل شدن ساپورت های نگهدارنده
  • کج شدن لوله ها و تجهیزات پخش کننده جریان هوا
  • شل شدن لوله ها و بست ها
  • شل شدن ضامن روی دیفیوزرها ، نوار اتصالات و باز شدن اتصالات

بررسی گرفتگی یا نشت در لوله :

  • درپوش انتهایی لوله تقسیم جریان هوا را خارج نمایید و احتمال گرفتگی ناشی از لجن یا زباله را بررسی نمایید.
  • لوله و دیفیوزر ها را از هر دو طرف تمیز نمایید.

انجام تست های سطح تراز و نشتی برای بازرسی و نگهداری دیفیوزر :

  • تمامی اتصالات و زانویی ها و رینگ های نگهدارنده دیفیوزرها را چک کنید.
  • اتصالات را محکم کنید و در صورت نیاز او-رینگ مربوطه را تعویض نمایید.
  • شستشوی دیفیوزرها – در ادامه به آن می پردازیم.

گرفتگی دیفیوزرها

بازرسی و نگهداری دیفیوزر

محل های احتمالی گرفتگی :

  • سطح دیفیوزر –سمت آب
  • سطح دیفیوزر-سمت هوا
  • منافذ دیفیوزر

انواع گرفتگی:

  • بیولوژیکی
  • ارگانیک
  • غیر ارگانیک / رسوبات معدنی

گرفتگی بیولوژیکی : رشد بیوفیلم

  • محل وقوع : سطح اولیه ممبران دیفیوزر ، سمت آب
  • اجزاء : اکوسیستم میکروسکوپیک که بر روی سطح دیفیوزر رشد می کنند.
  • سلول های باکتریایی ماده ای چسبناک پلی ساکاریدی برای به دام اندازی نوترینت های فاضلاب از خود خارج می کنند.
  • تاثیر روی هوادهی : می تواند باعث کاهش جریان هوا یا افزایش فشار شود، احتمال افزایش اندازه حباب های هوا وجود دارد که موجب کاهش کارایی انتقال اکسیژن می شود (OTE)، باعث کاهش یکنواختی هوادهی می شود.

گرفتگی آلی :

  • محل وقوع : سطح اولیه ممبران دیفیوزر ، سمت آب
  • اجزاء : روغن و چربی موجود در فاضلاب، مواد فیبری
  • تجمع جامدات ته نشین شده ؛ که احتمالاً در بیوفیلم گیر افتاده اند
  • تاثیر : احتمال افزایش فشار، کاهش یکنواختی، بدلیل ضخیم شدن لایه ، احتمال گرفتگی کامل دیفیوزر وجود دارد.

گرفتگی معدنی

  • محل وقوع : سطح اولیه ممبران دیفیوزر ، سمت آب یا منافذ دیفیوزر
  • اجزاء : رسوبات معدنی ، عمدتاً کربنات کلسیم
  • تاثیر : گرفتگی دیفیوزر : افزایش DWP یا فشار کاری دینامیک، افزایش انرژی مصرفی، کاهش یکنواختی، افزایش شار جریان هوای عبوری از منافذ دیفیوزر که منجر به ایجاد حباب های درشت تر شده و راندمان انتقال اکسیژن را کاهش می دهد، کاهش توانایی در رسیدن به DO مطلوب.

پنچ علامتی که در حین بازرسی و نگهداری دیفیوزر فرا رسیدن زمان شستشوی دیفیوزرها را نشان می دهد

  • نیاز به هوای بیشتر برای رسیدن به کارایی مناسب فرایند.
  • سطح DO باقیمانده کاهش یافته یا بسیار پایین است.
  • فشار پشت بلوئر افزایش می یابد.
  • مصرف سالیانه انرژی مصرفی بلوئرها افزایش می یابد.
  • بلوئر قادر به تامین هوای کافی برای رسیدن به DO مورد نیاز نیستند.

اگر که هر یک از موارد فوق مشاهده شد ، می بایست عمل شستشوی دیفیوزرها صورت پذیرد.

روش های شستشوی دیفیوزرها (بازرسی و نگهداری دیفیوزر)

بازرسی و نگهداری دیفیوزر و شستشو به روش جت آب

روش : استفاده از آب فشار بالا یا فشار معمولی برای شستشوی دیفیوزرها.

کاربرد : برای دیفیوزرهای سرامیکی و ممبرانی قابل کاربرد است.

احتیاجات بهره برداری : نیاز به تخلیه تانک

تاثیر :

  • حذف گرفتگی سطحی بیولوژیکی و آلی
  • تاثیر کم روی رسوب گذاری معدنی
  • عدم تاثیر بر روی گرفتگی های نوع سمت هوای ممبران
  • احتمال دارد فشار بالا اسپری آب باعث فرو رفتن بیشتر عامل گرفتگی به داخل دیفیوزر شود.

کاربری : آسان

ایمنی : حداقل نیاز به الزامات ایمنی

هزینه : حداقل نیاز به هزینه تجهیزات و کارگر

بازرسی و نگهداری دیفیوزر و شستشو به روش اصلاح شده Milwaukee

روش :

  • تخلیه مخزن
  • شستشوی سطح دیفیوزر با اسپری آب
  • بکار بردن اسپری اسید کلریدریک ۳۰ % حجمی بر روی دیفیوزرها
  • زمان ماند اسید روی دیفیوزر ۳۰ دقیقه
  • آبکشی توسط اسپری آب

احتیاجات بهره برداری:

  • نیاز به تخلیه مخزن

تاثیر :

  • اثبات شده ! کاملاً موثر در حذف رسوبات معدنی
  • تاثیر جزئی در از بین بردن گرفتگی بیولوژیکی
  • سطح تماس مناسب
  • بسیار مناسب برای دیفیوزرهای سرامیکی

کاربری :

  • روش ساده اما نیازمند صرف زمان و کارگر آموزش دیده

ملاحضات ایمنی :

  • دقت در جابجایی HCL
  • دقت در کار کردن با آن در مخزن

هزینه:

  • حداقل هزینه مصرف مواد شیمیایی و تجهیزات
  • هزینه بالای کارگر

بازرسی و نگهداری دیفیوزر و شستشوی با HCL

کاربرد :

  • بیشتر در مورد دیفیوزرهای سرامیکی بکار می رود.

روش:

  • گاز HCL به درون شبکه هوادهی تزریق می شود
  • جریان هوا ، گاز اسیدی را به سطح زیرین دیفیوزرها منتقل می کند
  • گاز در محل مورد نظر کندانس شده از داخل دیفیوزر به صورت مایع عبور کرده و رسوبات را حل می کند و بخشی از باکتری ها و مواد آلی را نیز حذف می کند.

تاثیر روی بهره برداری :

  • با بهره برداری تداخلی ندارد.

تاثیر :

  • بسیار موثر در انحلال رسوبات معدنی و کاهش DWP .

کاربری :

  • نیاز به آموزش های خاص دارد.
  • نیاز به پیمانکاران خاص دارد.
  • نیاز به تجهیزات تزریق گاز HCL دارد.

الزامات ایمنی:

  • تجمع گاز HCL در محل.
  • نیاز به تامین ماسک گاز دارد.

هزینه :

  • هزینه بالای پنل ، لوله های تزریق و شیرآلات روی هر خط
  • هزینه تعویض اجزاء سیستم
  • هزینه بالای گاز HCL نسبت به HCL مایع
  • کارگر آموزش دیده

بازرسی و نگهداری دیفیوزر روش پیشنهادی کمپانی JAGER

نگهداری

ممبران دیفیوزرها باید دائماً از سوی بهره بردار بازرسی شود بخصوص اگر افت فشار یا تغییر در الگوی حباب ها مشاهده گردد. دیفیوزرها می بایست به صورت دوره ای پاکسازی شوند(رسوب کربنات، آهن و نمک های آلومینیوم و لجن بیولوژیکی). توجه شود که پس از خاموش کردن سیستم تصفیه و تخلیه مخزن هوادهی، سعی بر خشک کردن و تمیز کردن و کندن رسوب های تشکیل شده روی دیفیوزرها نشود چرا که ممکن است باعث آسیب جدی به دیفیوزر شود.

شستشوی مکانیکی

روش پیشنهادی شستشوی رسوب بیولوژیکی، خارج کردن فیزیکی دیفیوزر از محل اتصال خود و شستشوی آرام و با احتیاط سطح دیفیوزر با فرچه نرم و یا جت آب با فشار بالا می باشد. فاصله مناسب بین نازل جت آب و سطح ممبران برای جلوگیری از آسیب دیدن ممبران دیفیوزر،  حدود ۵۰ سانتیمتر می باشد.

شستشوی شیمیایی

روش متداول شستشوی شیمیایی رسوبات کربناتی، اضافه نمودن نسبت مناسبی از اسیدفرمیک به جریان هوا است که این روش را می توان بدون تخلیه مخزن هوادهی انجام داد.

بسته به درجه رسوب گذاری، اسید فرمیک غلیظ(۸۵ % حجمی) دو بار در سال به سیستم هوادهی و جریان هوا، تزریق می شود. برای این منظور نرخ هوادهی سیستم را بر روی حداکثر تنظیم نموده و در طول یک ساعت، حدود ۱۰۰ cm3/3.4 fl.oz. از اسید فرمیک به ازای هر دیفیوزر به سیستم تزریق می شود. در نهایت برای حذف اسید فرمیک از سیستم به مدت دو ساعت نرخ هوادهی ثابت نگه داشته می شود.

مقدار دقیق اسید فرمیک بستگی به میزان گرفتگی، ترکیبات فاضلاب و شرایط راهبری دارد که بوسیله تست های مربوطه اندازه گیری می شود.

توجه داشته باشید که کلیه لوله ها و اتصالات و شیرآلات باید در برابر اسید مقاوم باشند. هم چنین استفاده از عوامل شوینده شیمیایی و افزودنی های دیگر مجاز نبوده و منجر به آسیب های احتمالی می گردد.

رفع اشکال

بازرسی و نگهداری دیفیوزر

5

حذف هیدروکربن فاضلاب

حذف هیدروکربن فاضلاب
حذف هیدروکربن فاضلاب

حذف هیدروکربن از فاضلاب صنایع مختلف تبدیل به یکی از چالش های مهم برای صاحبان این صنایع شده است. پساب های غنی از هیدروکربن در صنایعی مانند پتروشیمی، داروسازی و صنایع شیمیایی از COD بسیار بالایی برخوردار می باشند و در صورت نرسیدن به استاندارهای تعیین شده از سوی مراجع ذیصلاح، می توانند منجر به جریمه های سنگینی شوند. علاوه بر این، ترکیبات موجود در این پساب ها ممکن بسیار سمی بوده و ماندگاری زیادی در محیط زیست داشته باشند، لذا قبل از تخلیه آن ها به محیط باید از فاضلاب حذف شوند. معمولا هیدروکربن های پیچیده نسبت به تجزیه بیولوژیکی مقاوم می باشند اما با استفاده از برخی باکتری ها و قارچ های مخصوص می‌توان به این مهم دست یافت.

در علم شیمی هیدروکربن ها به این صورت تعریف می شوند: ترکیباتی که شامل هیدروژن و کربن بوده و بخش عمده ی تولید آن ها به واسطه فعالیت های انسانی می باشد. هیدروکربن ها ممکن است به صورت آلیفاتیک (به صورت زنجیری یا حلقه های ساده) یا آروماتیک (به شکل حلقه های پایدار) باشند. از آنجا که مولکول های هیدروژن ممکن است جایگزین سایر اتم ها یا ترکیبات دیگر شود، احتمالات ساختاری موجود تقریبا بی پایان است و مولکول های هیدروکربن ها می توانند بسیار بزرگ و پیچیده باشند.

باکتری هایی برای حذف هیدروکربن فاضلاب

حذف هیدروکربن فاضلاب

برخی از گونه های باکتری ها مانند باکتری هایی از خانواده ی Acinetobacter، Bacillus و Pseudomonas و قارچ هایی مانند Penicillium و Phanaerochaete، توانایی تخریب هیدروکربن های پیچیده را دارند. با توجه به آنکه این ترکیبات در مقابل تجزیه و تخریب بسیار مقاوم می باشند، انتخاب میکروبی با قابلیت های متابولیک (سوخت و ساز) صحیح، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در اغلب مواقع برای حصول نتیجه ی دلخواه نیاز به استفاده از ارگانیسم هایی با فعالیت آنزیمی گسترده و مخلوط و همچنین به کارگیری مجموعه ای از این ارگانیسم ها (به عنوان مثال جمعیت مخلوطی از میکروب ها) می باشد، چرا که ممکن است یک نوع یا گونه از باکتری ها توانایی انجام تمام مراحل واکنش را نداشته باشد.

یک واکنش معمول برای تجزیه و شکست میکروبی مولکول های هیدروکربن شامل حمله ی اولیه توسط آنزیم های اکسیژناز و سپس تخریب گام به گام به وسیله  آنزیم های محیطی می باشد، که موجب ساده تر شدن ترکیبات و توانایی استفاده ی میکروب ها از آن ها به عنوان انرژی برای رشد می شود. به عنوان مثال تخریب یک آلکان زنجیره ای مستقیم شامل مراحل زیر می باشد:

۱) اکسیداسیون گروه متیل (CH3) و تولید الکل

۲) هیدروژن زدایی الکل به آلدئید و تولید کربوکسیلیک اسید

۳) سوخت و ساز از طریق اکسیداسیون بتا اسیدهای چرب اشباع و تولید انرژی

آماده سازی بیولوژیکی موجب تامین منابعی از مجموعه ای از باکتری ها و قارچ هایی مختلف می‌گردد که توانایی تخریب (شکست) بازه ی گسترده ای از هیدروکربن ها شامل: زنجیره های کوتاه و بلند هیدروکربن ها، حلقه های آلیفاتیک هیدروکربن ها، هیدروکربن های آروماتیک و هیدروکربن های جایگزین پیچیده را دارا می باشند. این محصولات به شکل مایع یا پودر در دسترس بوده و عمر مفیدی در حدود ۱۸ ماه دارند.

شرایط مناسب برای حذف هیدروکربن فاضلاب

فراهم نمودن شرایطی مناسب نیز از یکی از مهمترین موارد برای اطمینان از تخریب بهینه ی هیدروکربن ها می باشد. پربازده ترین واکنش های مربوط به تجزیه ی هیدروکربن ها در شرایط هوازی (در حضور اکسیژن) صورت می گیرد. دما نیز همانند میزان آلاینده های شیمیایی بر روی سرعت رشد تاثیرگذار خواهد بود. حفظ تعادل در مواد مغذی برای اطمینان از وجود نیتروژن و فسفر کافی برای رشد میکروب ها بسیار ضروری می باشد. همچنین ممکن است برای افزایش میزان حلالیت آلاینده ها و قرار گرفتن هرچه بیشتر آن ها در معرض میکروب های تخریب کننده، از سورفاکتانت ها استفاده شود.

این محصولات غالبا به نقاطی از تصفیه خانه اضافه می شوند که هوادهی در آن ها صورت می‌گیرد. مشورت و بهره گیری از نظرات کارشناسان زیست محیطی برای فراهم کردن شرایط مناسب و مقدار مورد نیاز از مخلوط متنوع باکتری ها در جهت دستیابی به بهینه ترین میزان تجزیه در تجهیزات گوناگون از دیگر نکات حائز اهمیت می باشد.

آب خاکستری – grey water

آب خاکستری – grey water

آب خاکستری

آب خاکستری یا پساب خاکستری به فاضلاب ایجاد شده توسط افراد در خانه ها یا ساختمان های اداری اطلاق می شود که دربرگیرنده ی تمام جریان ها به استثنای فاضلاب خروجی از سرویس های بهداشتی (فاضلاب مدفوعی که به آن آب سیاه می گویند) است. منابع تولید کننده آن عبارنتد از سینک ها، دوش ها، حمام ها، ماشین های لباسشویی و ماشین های ظرفشویی. از آنجا که این آب ها نسبت به فاضلاب خانگی دارای پاتوژن های کمتری است، تصفیه و استفاده مجدد از آن در محل برای مصارفی مانند فلاش تانک های توالت، آبیاری، استفاده در آب نماها و هر نوع مصرف غیرشرب دیگری ساده تر و مطمئن تر خواهد بود.

آب خاکستری

فرآیند استفاده مجدد از آب خاکستری در شبکه آب شهری مزایای قابل توجهی را هم برای شبکه تامین آب از طریق کاهش تقاضا برای آب تمیز و هم برای شبکه فاضلاب از طریق کاهش حجم فاضلاب تولیدی که نیازمند به انتقال و تصفیه می باشند، ایجاد می نماید.

کیفیت

در اغلب مواقع آب خاکستری دارای مقادیر کمی فضولات می باشد که ممکن است در هنگام استحمام یا شستن البسه وارد آن شود، لذا این آب عاری از پاتوژن ها نخواهد بود. از آنجا که معمولا این آب ها گرم هستند و حاوی مقادیری مواد آلی و مغذی و هم چنین پاتوژن ها می باشد، ممکن است در هنگام ذخیره سازی کیفیت خود را به سرعت از دست بدهد. هم چنین ذخیره نمودن آن منجر به تولید بوی نامطبوع می گردد.

کمیت

بالغ بر ۶۵ درصد فاضلاب تولید شده توسط خانه هایی که دارای فلاش تانک های معمول هستند، آب خاکستری می باشد و این می تواند منبع مناسبی برای استفاده مجدد باشد چرا که رابطه ی مستقیمی میان آب خاکستری تولید شده و آب مورد نیاز برای استفاده در فلاش تانک ها وجود دارد.

فرآیند تصفیه

تصفیه و جداسازی آب خاکستری تحت مفهوم جداسازی از منبع قرار دارد و یکی از اصلی ترین روش ها در بهداشت محیط زیست است. یکی از مهم ترین فواید جداسازی آب خاکستری از فاضلاب سرویس های بهداشتی کاهش میزان پاتوژن ها در آب خاکستری و ساده نمودن فرآیند تصفیه و استفاده مجدد از آن می باشد.

زمانی که این آب با فاضلاب سرویس بهداشتی مخلوط می شود، به آن فاضلاب شهری یا آب سیاه می گویند و باید در تصفیه خانه های فاضلاب یا توسط تجهیزاتی مانند سپتیک تانک در محل تصفیه شود. اما زمانی که آب خاکستری از فاضلاب شهری جدا شود روش های متنوعی برای تصفیه و استفاده مجدد از آن وجود خواهد داشت.

به دلیل پایین تر بودن میزان آلودگی در اغلب آب های خاکستری نسبت به آب سیاه تصفیه و بازگشت مجدد آنها به سیستم امری به مراتب ساده تر و ارزان تر می باشد. با استفاده از سیستم لوله کشی جداگانه برای آب سیاه و آب خاکستری می توان پس از جمع آوری آب خاکستری خانگی آن را به خانه، باغ یا محل کار خود بازگرداننده و یا در صورت تمایل آن را برای استفاده های آتی ذخیره نمود.

در صورتی که اقدام به ذخیره آن نمودید بایستی در کوتاهترین زمان ممکن از استفاده کنید، در غیر این صورت به دلیل وجود مواد آلی در آن، شروع به فاسد شدن و گندیدن خواهد نمود. آبی که به این صورت به سیستم بازگردانده شده است هرگز برای آشامیدن مناسب نبوده اما با انجام چند مرحله تصفیه می توان از آن برای شستشو یا تامین آب فلاش تانک ها استفاده نمود.

فرآیندهای تصفیه مورد استفاده در مورد آب خاکستری اصولی یکسان با فرآیندهای تصفیه فاضلاب دارند با این تفاوت که در مقیاسی کوچکتر (به صورت غیر متمرکز) مورد استفاده قرار می گیرند:
– سیستم های بیولوژیکی مانند تالاب های مصنوعی (Constructed Wetlands) یا دیوارهای سبز (Living walls) و بیوراکتورها یا سیستم های فشرده تری مانند بیوراکتورهای ممبرانی که نوعی فرآیند لجن فعال هستند و در تصفیه فاضلاب نیز کاربرد دارند.
– سیستم های مکانیکی (فیلتر شنی و سیستم های مبتنی بر اشعه UV)
در تالاب های مصنوعی، گیاهان از آلاینده های موجود در فاضلاب خاکستری مانند ذرات باقی مانده مواد غذایی به عنوان مواد مغذی برای رشد خود استفاده می کنند. هرچند پسماندهای نمک و صابون می توانند برای گیاهان و باکتری ها سمی باشند اما می توان توسط تالاب های مصنوعی و گیاهان آبی مانند علف های آبی و گیاهان خانواده سمار آنها را جذب و غلظتشان را کاهش داد.

استفاده مجدد

مزایا
استفاده از آب خاکستری باعث کاهش نیاز به استفاده از منابع آبی موجود و کم کردن فشار بر روی سیستم های تصفیه فاضلاب می گردد. هم چنین بازیابی آب های خاکستری (خانگی) موجب کاهش حجم فاضلاب های ورودی به جریان های آب مانند رودخانه ها شده که این امر از لحاظ زیست محیطی بسیار حائز اهمیت می باشد.

در مواقع خشکسالی به خصوص در مناطق شهری، بازچرخانی آب خاکستری برای مصارفی مانند آبیاری یا سرویس های بهداشتی کمک شایانی به دستیابی به اهداف توسعه پایدار زیست محیطی خواهد نمود.
مزایای بالقوه ی زیست محیطی بازیابی آب خاکستری عبارتند از :
– کاهش میزان برداشت آب از رودخانه ها و سفره های زیرزمینی
– کاهش نیاز به استفاده از تصفیه خانه ها و سپتیک تانک ها
– کاهش مصرف انرژی و آلودگی های شیمیایی ناشی از فرآیند تصفیه
– شارژ آب های زیرزمینی
– احیای مواد مغذی
در مناطقی مانند خاورمیانه و جنوب غربی ایالات متحده که منابع آبی در دسترس بسیار محدود و نرخ رشد جمعیت بالا است، نیاز به استفاده و جایگزینی فناوری های جدید برای حفظ منابع آبی بسیار مهم و ضروری می باشد.

سلامت

استفاده از آب خاکستری برای آبیاری، راه حلی سالم و بی خطر می باشد. در یک مطالعه اپیدمیولوژیک که در سال ۲۰۱۵ انجام گرفت، هیچ گونه بار اضافی ای از بیماری برای افرادی که از آن برای آبیاری در مناطق خشک استفاده می کردند، یافت نشد. سلامت استفاده مجدد از آب خاکستری به عنوان آب شرب نیز مورد مطالعات فراوانی قرار گرفته است. چند نوع مولیبدن آلی مانند بنزن با غلظت قابل توجهی یافت شد اما اکثر آلاینده ها دارای غلظت پایین بودند.

آب خاکستری

آبیاری

بیشتر آب های خاکستری دارای ترکیباتی از آب سیاه مانند پاتوژن ها می باشند. از آب خاکستری باید تا حد ممکن پایین و نزدیک سطح زمین (مانند خطوط آبیاری قطره ای روی سطح خاک، زیر مالچ) استفاده نمود و از اسپری نمودن آن خودداری کرد چرا که خطر استنشاق آن وجود دارد.

در سیستم های آب خاکستری توجه به مواد سمی ای مانند سفیدکننده ها، نمک حمام، رنگ های مصنوعی، شوینده های بر پایه کلر، بازها و اسیدهای قوی، حلال ها، محصولات حاوی بور (Boron) که مقادیر زیاد آنها برای گیاهان بسیار مضر است، مهم و ضروری می باشد. اغلب مواد پاک کننده حاوی نمک های سدیم که می توانند باعث قلیاییت بیش از حد خاک گردند، موجب جلوگیری از جوانه زدن بذرها و تخریب ساختار خاک با پراکنده کردن رس موجود در خاک می شوند.

برای تقویت و کاهش PH خاک هایی که توسط این سیستم ها آبیاری می شوند می توان از گچ (سولفات کلسیم) استفاده نمود. استفاده از تمیزکننده های حاوی آمونیاک بلامانع است چرا که گیاهان می توانند از آن برای استحصال نیتروژن بهره ببرند. نتایج مطالعه ای در سال ۲۰۱۰ نشان داد که آبیاری با آب خاکستری تاثیری بر سلامت کلی گیاه نداشته و افزایش سدیم تا حدود زیادی وابسته به میزان حرکت عمودی آب خاکستری در خاک است.

در برخی موارد آب خاکستری مستقیما از سینک به باغ وارد می شود و تصفیه های مورد نیاز توسط خاک و ریشه ی گیاهان روی آن صورت می گیرد.

در مواردی که هدف از بازیابی آب خاکستری استفاده برای آبیاری می باشد، توصیه می شود که برای حفاظت از سلامت گیاهان از صابون ها و محصولات آرایشی بهداشتی غیر سمی و کم سدیم استفاده گردد.

استفاده مجدد از آب خاکستری در مصارف خانگی

از آب خاکستری بازیابی شده از دوش و حمام می توان در فلاش تانک های سرویس های بهداشتی استفاده نمود، کمااینکه این کار در بسیاری از نقاط اروپا و استرالیا صورت گرفته و در ایالات متحده نیز به صورت قانونی واحد تصویب گشته است.
استفاده از این سیستم باعث کاهش ۳۰ درصدی مصرف آب خانگی می شود. خطر آلودگی بیولوژیکی با رعایت موارد زیر از بین خواهد رفت :
– استفاده از مخزن پاک سازی برای حذف ذرات و اجسام شناور
– استفاده از یک مکانیزم کنترل هوشمند تا در صورت ذخیره طولانی مدت آب خاکستری و از دست رفتن کیفیت مورد نیاز، آن را تخلیه کند، این مورد تمامی مشکلات فیلتراسیون و تصفیه شیمیایی را برطرف می نماید.

استفاده مجدد از آب خاکستری بدون انجام تصفیه در مواردی که نیاز به آب خوراکی نمی باشد (باغ ها و آبیاری زمین، فلاش تانک ها) بلامانع است. هم چنین ممکن است در مواردی که آب خاکستری (مانند آب باران) هنوز نسبتا تمیز بوده و با مواد شیمیایی غیرقابل تجزیه مانند صابون های غیرطبیعی آلوده نشده است نیز قابل استفاده باشد (در نتیجه استفاده از شوینده های طبیعی در این موارد جایگزین مناسبی می باشند).

استفاده از آبی که بیش از ۲۴ ساعت در سیستم فیلتراسیون آب خاکستری قرار داشته است به هیچ وجه توصیه نمی شود، چراکه پس از گذشت این مدت باکتری هایی تشکیل می شوند که در کیفیت آب مصرفی تاثیرگذار خواهند بود.

احیاء گرما

در حال حاضر دستگاه هایی وجود دارند که گرمای حاصل از آب های خاکستری خانگی و صنعتی را توسط فرآیندهایی تحت عنوان بازیابی گرمای زهکشی، بازیابی گرمای آب خاکستری یا بازیابی گرمای آب گرم، بازیابی می کنند. به جای آنکه جریان مستقیما وارد یک دستگاه گرم کن آب شود، آب سرد ورودی ابتدا درون یک مبدل حرارتی توسط جریان آب خاکستری خروجی حاصل از فعالیت هایی مانند شستن ظروف یا استحمام پیش گرم خواهد شد. دستگاه های معمولی خانگی که دریافت کننده ی آب خاکستری حاصل از استحمام می باشند، توانایی بازیابی تا ۶۰ درصد گرمای حاصل از این آب ها را داشته که در غیر این صورت هدر خواهد شد.

آب خاکستری

مقایسه ظاهری آب پاک، آب خاکستری و آب سیاه

آب خاکستری

چند نمونه سیستم بازیابی آب خاکستری

حوضچه تغلیظ – thickener tank

حوضچه تغلیظ – thickener tank

تیکنر به منظور تصفیه پساب معادن همچون آهن، مس، آلومینیوم، سنگبری ها، کارخانجات کاشی و سرامیک و ماسه شویی ها طراحی و ساخت می گردد. از آنجایی که پساب این صنایع حاوی ذرات معلق و TSS بالایی می باشد، می توان با طراحی و ساخت تیکنر، از آب تصفیه شده در خط تولید استفاده نمود و در هزینه های بهره برداری واحدهای تولیدی صرفه جویی بالایی ایجاد نمود.
در طراحی و ساخت تیکنر، پساب ورودی دارای جامدات بالایی می باشد و به دلیل اختلاف دانسیته بین ذرات و مایع، این ذرات ته نشین گردیده و به صورت جریان تغلیظ یا Under flow از کف مخزن جدا می گردد. آب تصفیه شده در جریان سر ریز Over flow خارج می گردد. در مجموع در طراحی و ساخت تیکنر با استفاده از مدلسازی ریاضی و نرم افزارهای مهندسی می توان قطر و ارتفاع را محاسبه نمود.
تیکنر ﻫـﺎ ﺣﻮﺿﭽﻪ ﻫـایی ﻫﺴﺘﻨﺪ ﻛﻪ عملیات ﺗﻪ نشینی ﻳﺎ ﺟﺪاﺳﺎزی ﻣﺤﻠﻮل از ﺟﺎﻣﺪ در آﻧﻬﺎ ﺑﺮ اﺳﺎس نیروهای گرانش و ﮔریز از ﻣﺮﻛﺰ اﻧﺠﺎم ﻣﻲ ﮔیرد. مایع زلال شده از ﺑﺎﻻی تیکنر و ﺑﺨﺶ پالپ ته نشین ﺷﺪه از ته ریز تیکنر ﺧﺎرج ﻣﻲ ﮔﺮدد.
تیکنرﻫﺎ اﻧﻮاع ﻣﺨﺘﻠﻔﻲ دارﻧﺪ که از ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ آﻧﻬﺎ ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑه انواع زیر اشاره کرد:

تیکنر ﻣﻌﻤﻮﻟﻲ

ﺗیکنرصفحه ای

Related image
تیکنر پارویی

تیکنر پارویی شامل یک محفظه ی استوانه ای شکل است که پالپ با استفاده از لوله های انتقال پساب به مرکز آن وارد می شود. به منظور جلوگیری از ایجاد اغتشاش در جریان آب تمیز، تا حد امکان محل ورود پالپ در پایین ترین سطح ممکن انجام خواهد شد. در این نوع تیکنرها، فلوکولانت و آب تمیز در داخل محفظه ای با یکدیگر مخلوط شده و آماده تزریق به پساب می شوند که به آن مرحله ساخت پلیمر می گویند. مرحله ساخت پلیمر معمولا دارای سه مخزن می باشد که یکی از آنها مخزن آب تمیز و دیگری مخزن مخلوط کن و سومی مخزن پلیمر آماده نام دارد. یکی از مهمترین نکته های کلیدی که اکثر سازندگان تیکنر به آن بی توجه هستند دور پروانه همزن در مخزن مخلوط کن است، چرا که دور بالا و سرعت زیاد پروانه همزن باعث ایجاد شکست مولکولی فلوکولانت خواهد شد و کارایی آن را کاهش خواهد داد.

از دیگر موارد مهم این است که انتقال پلیمر آماده تزریق به سمت پساب باید از کف مخزن پلیمر آماده صورت پذیرد. استفاده ی مناسب و اثربخش از فلوکولانت موجب افزایش کارایی تیکنر می شود.

آب تصفیه شده از محیط جانبی استوانه به شکل سرریز خارج شده و ذرات جامد نیز در ته استوانه ته نشین می شوند، تا در نهایت از انتهای استوانه خارج شوند. در داخل استوانه بازوهایی وجود دارند که به صورت شعاعی حرکت می کنند. از هریک از این بازوها مجموعه صفحاتی آویزان است تا هدایت فاز جامد به مرکز محفظه راحت تر صورت بگیرد. در تیکنرهایی که از فناوری های جدید بهره می برند، در صورت افزایش میزان گشتاور پیچشی از میزانی مشخص، به صورت خودکار طول این بازوها بیشتر شده تا از صدمات ناشی از اضافه بار جلوگیری شود. همچنین این مجموعه صفحات علاوه بر هدایت جریان به سمت ته ریز تیکنر، به فشرده شدن فاز جامد ته نشین شده نیز کمک می کنند. ذرات جامد در این نوع تیکنرها به صورت مستمر به سمت پایین و ته ریز تیکنر هدایت می شوند تا نهایتا از تیکنر خارج شده و به سمت دپوی باطله پمپاژ شوند.

همه چیز درباره خرید و مشخصات تیکنر | پارسا سنگ شکن

ﺗیکنر ﻻﻣﻼ

Controlling Sludge in Lamella Clarifiers - Partech
 تیکنرﻣﺨﺮوﻃﻲ عمیق

Related image
تیکنر جریان بالا

High Rate Thickener - Outotec

 

Conventional thickener tree

 

Bridge Thickener
Column thickener

 

 

 

تئوری غلیظ کردن

مبنای بیشتر مطالعات ته نشین شدن مواد در تیکنرها، مدل ساده ای است که در آن محیط داخلی تیکنر به سه ناحیه ی مجزا و متمایز در جهت قائم تقسیم می شود. هریک از این نواحی دارای مشخصات خاصی هستند. در این مدل ترکیب پالپ در هر سطح افقی ثابت در نظر گرفته می شود و از تغییرات احتمالی پالپ در سطوح افقی صرفنظر می شود.

چنانچه تیکنر در شرایط تعادل باشد، حجم و ترکیب نواحی یک، دو و سه ثابت باقی می ماند. در ناحیه ی یک، آب زلال به سمت بالا در حرکت است که از لبه ی فوقانی تیکنر سرریز می شود. در ناحیه ی دو، مواد جامد در حال ته نشین شدن هستند. چگالی پالپ در این ناحیه ثابت و معادل چگالی بار اولیه است. در ناحیه ی سه، مواد ته نشین شده به تدریج فشرده شده تا در نهایت با غلظت مورد نظر از ته ریز تیکنر تخلیه شوند. بین نواحی یک و دو فصل مشترک مشخصی وجود دارد که به آن خط گل (mud line) گفته می شود. اما بین نواحی دو و سه فصل مشترکی وجود ندارد، بلکه بین این نواحی به جای یک فصل مشترک مشخص، یک ناحیه ی باریک انتقال وجود دارد.در اثر ته نشین کردن دانه های جامد در یک پالپ، مایع زلال و پالپ غلیظ شده ای به دست می آید. سرعت ته نشینی دانه های جامد در یک سیال را می توان بسته به ابعاد دانه ها با استفاده از قوانین Stokes و Newton بدست آورد. سرعت ته نشینی دانه های خیلی کوچک در حد میکرون تحت تاثیر نیروی وزن آنها، بسیار کم است بنابراین ممکن است لازم باشد با استفاده از نیروی گریز از مرکز سرعت سقوط آنها را افزایش داد. همچنین می توان شرایط محیطی را به گونه ای تنظیم کرد که مواد ریزدانه به یکدیگر بچسبند (تحت تاثیر نیروی Van der Waals) و با سرعت بیشتری ته نشین شوند (کوآگولاسیون Coagulation) و یا از پلیمرهایی (فلوکولانت Flocculants) استفاده کرد که با سرعت بیشتری ته نشینی صورت بگیرد. به این فرآیند فولوکولاسیون (Flocculation) گفته می شود.

تیکنر پیوسته، از یک حوضچه ی استوانه ای تشکیل شده است که بسته به ظرفیت آن دارای قطری بین 2 تا 200 متر و عمقی بین 1 تا 7 متر است. پالپ اولیه از طریق لوله ای که در قسمت مرکزی قرار دارد و انتهای آن تا حدود چندی دسیمتر به داخل پالپ موجود در حوضچه ی تیکنر فرو رفته است، وارد می شود تا به این ترتیب حتی المقدور تلاطم کمتری در محیط ایجاد شود. مایع صاف شده از طریق کانالی که در پیرامون بخش فوقانی تیکنر پیش بینی شده است، خارج می شود. حال آنکه دانه های جامد به صورت پالپی غلیظ شده از مجرایی که در بخش مرکزی قسمت تحتانی تعبیه شده است، به خارج هدایت می شوند. برای سهولت در تخلیه ی دانه های ته نشین شده، قسمت تحتانی تیکنر دارای شیب ملایمی به سمت مرکز آن است. به علاوه یک یا تعدادی بازوی گردان مجهز به یک سری پره در قسمت تحتانی قرار داده شده است تا مواد ته نشین شده را به سمت مجرای مرکزی هدایت می کنند. در تیکنرهای جدیدتر، این بازوها به نحوی طراحی شده اند که در صورت اعمال نیرویی بیش از حد مجاز به آنها، به صورت اتوماتیک به سمت بالا حرکت کرده تا از آسیب دیدن در امان باشند.

 

جهت مدلسازی عملیات واحد در طراحی تیکنر چند فرض عمده در نظر گرفته شده است:

1- فرض می شود که تمامی ذرات ریز هستند و دارای دانسیته یکسانی می باشد.
2- فرض می شود که هیچ گونه انتقال جرمی بین ذرات و سیال وجود ندارد.
3- دوغاب ورودی کاملاً سوسپانسیون شده و ذرات به طور کامل فلوکولانت شده اند.
4- تمامی ذرات دارای شکل همگن هستند.
5- از استرس سیال – سیال در مقابل استرس سیال – جامد صرفنظر می کنیم.
6- سیال را الاستیک در نظر می گیریم.
اساس طراحی تیکنر استفاده از نیروی جاذبه جهت جداسازی ذرات جامد از آب می باشد. به صورت کلی هر ذره در داخل تیکنر تحت تاثیر سه نیرو قرار دارد.
الف) نیروی جاذبه زمین که ذرات را به سمت پایین می کشد. هرچه جرم ذرات بزرگتر باشد، نیروی جاذبه بیشتر خواهد بود.
ب) نیروی شناوری که بر اساس اصل ارشمیدس ذرات را به سمت بالا هدایت می کند.
ج) نیروی Drug که عبارت است از اصطکاک حرکت یک ذره در درون یک سیال.
بنابراین تیکنر باید به نحوی طراحی و ساخت گردد که نیروی جاذبه Gravity از مجموع نیروهای Drug و شناوری بیشتر باشد و در نتیجه ذرات در کف تیکنر ته نشین شود.

 

نرم افزار طراحی و ساخت تیکنر

مشابه با آنچه در آزمایش اندازه گیری سرعت ته نشینی روی می دهد، در تیکنر سیال به دو بخش تقسیم می شود یکی لایه تحتانی می باشد (Hindered settling) که در آن غلظت ذرات جامد از غلظت بحرانی بیشتر می باشد و استرس جامد سیال وجود دارد. خروجی این قسمت که در کف مخزن تیکنر می باشد حاوی جامدات با درصد بالا هستند که به عنوان دور ریز تخلیه می گردد.
لایه بالاتر که Free settling نامیده می شود دارای غلظت به مراتب پایین تری می باشد و در نهایت در بالای این لایه سریز Over flow جریان به وجود می آید. خروجی این قسمت همان پساب تصفیه شده واحد تیکنر می باشد که درصد جامدات آن کاهش یافته است.
با مدلسازی ریاضی در طراحی و ساخت تیکنر می توان ارتفاع و قطر را محاسبه نمود.

اجزا واحد تیکنر در طراحی و ساخت

مهمترین اجزا و سازه های یک تیکنر که پیش از عملیات ساخت بایستی به دقت طراحی گردند شامل موارد ذیل می باشد:
1) سازه نگهدارنده وزن کل تیکنر (Thickener) که با توجه به برآوردهای اقتصادی و ابعاد سازه و وزن سیال به صورت فلزی یا بتنی طراحی و ساخته می شود.
2) استوانه اصلی به همراه قیف کف که مهمترین جز تیکنر می باشد.
3) مخزن خوراک ورودی (Feed well) که وظیفه توزیع یکنواخت جریان ورودی به داخل تیکنر را دارد.
4) مجموعه پارو و همزن که در طراحی و ساخت تیکنر وظیفه انتقال لجن یا همان پساب تغلیظ شده در کف مخزن را بر عهده دارد.
5) سر ریز یا Over flow که به وسیله شیارهایی طراحی و ساخت می گردد تا جریان آب تصفیه شده به آرامی از تیکنر خارج گردد.

 

 

 


The Conventional Thickener

 

DescriptionConventional Thickeners are generally incorporated in heavy duty applications when the underflow density is high and substantial torques are required to convey the settled solids from the periphery to the central outlet for pumping away. Likewise, thickeners are often used for storage to facilitate the continuous feeding of downstream filters or centrifuges.

Historically thickeners were introduced to the mining industry in 1905 when the beneficiation of ores by froth flotation was invented in Australia.

In 1964 there was a project to reprocess the huge piles of tailings that accumulated over the years and recover the remaining copper . At that time I was employed by Eimco in Salt Lake City, Utah and participated in a team that conducted test work checking the suitability of large diameter thickeners for both concentrate and tailings of the reprocessed ore.

The picture on the right shows a 6 meter diameter wooden tank “Dorr” thickener installed back in 1908 in the Kennicott Copper Mill in McCarthy, Alaska and in 2011 I had the thrilling opportunity to fly from Chitina to McCarthy in a six seater plane to visit the abandoned mill.

 

 

 

Basically there are two groups of thickeners which differ in their rake driving mechanisms:

  • Centrally driven
  • Peripherally driven

The following tree shows the two main thickener groups and their various configurations:

Conventional thickener tree

The Central Drive Mechanisms

There are two methods of supporting the heavy drive with its shaft and raking arms:

Bridge Thickener
  • The bridge type
  • The column type

In the bridge type a structure spans across the tank and is subjected vertically to the weight of the mechanism plus any solids that accumulate within the arms truss and horizontally to the twin forces imposed by the density of the raked underflow.

Column thickener

In the column type a central steel or concrete column takes vertically the reaction to the weight of the mechanism and horizontally the torque load.

 

There is a rule of thumb as to the break even between bridge type and column type mechanisms. For tanks up to 25-30 meter diameter the former type is selected and for larger diameters the later type. However, in many instances other considerations determine the selection such as the local cost of steel versus concrete. Also selection may be influenced by process consideration such as the handling of the dense underflow through a central discharge cone, as in the bridge type, or in a circular trough as in the column type thickeners.

 

The Drive Head

The drive head, together with the raking arms, are the heart of the mechanism since the entire operation of the thickener depends on their ability to convey continuously the dense underflows from the periphery of the tank to the center. Hence, they are always of a robust design to meet the most difficult duties such as metallurgical, potash or phosphate applications where densities may reach 55-60% solids by weight.

Another important factor is reliability since unlike many other types of equipment, thickeners have no stand-bys so if one goes out of commission it cannot be by-passed. Consequently, if this happens other thickeners have to take the extra load but if the plant incorporates just one thickener then the entire production line must stop. Likewise, to take a thickener out of commission for internal repairs such as repair of damaged blades, or rubber lining may take days since it requires to empty the tank, wash out with hoses the underflow bed, refill the tank and find a suitable storage or disposal site for the very large volumes of liquid.

To view the components move the mouse pointer over the menu

Floating Worm
Worm Wheel
Torque Control
Precision Bearing
1st Reduction
2nd Reduction
Final Reduction
Pinion
Main Gear
Bridge mounted drives
The majority of the drive heads are mechanically driven however hydraulically driven units are also in use.

 

Typical bridge type drive heads for small thickeners consist of a worm gear as shown on top and for larger units spur gears as may be seen at the bottom. The drives are always mounted directly on the bridge.

The drive head below is designed for column type thickeners. The main gear consists of a rim with internally machined teeth so that the space in the center is left free for a post that is bolted to the top of the column and supports the walkway. It should be noted that the structure that spans radially on a column type thickener is not subjected to any operational load and serves merely as the inner support for the walkway.

To view the components move the mouse pointer over menu

2 Balanced Drives
1st Reduction
2nd Reduction
Final Reduction
Pinion
Internal Spur Gear
Precision Bearing
Cage Structure
Column mounted drive Column erection

Drive heads for both bridge and column type thickeners may be driven by up to 4 electric motors of hi-slip design which can reach 5-8 percent slip without loss of power nor overheating. This special design is required to ensure that the load on the main gear is balanced so that each primary reducer, and subsequently the entire reduction train, is subjected to an equal strain.

The torque capability of a thickener drive is specified as Duty Rating being the maximum mechanism design strength or the 100% setting on the Torque Control Box. The torque, in turn, depends on a K factor and the thickener diameter based on the following formula:

Torque (in Nm) = 14.6*K*D2 (in meters)

The following table specifies the K factors for different Duty Ratings:

Machine Duty K Factor
Light 3-7
Medium 7-12
Standard 12-19
Heavy 19-20
Extra Heavy 21-40

 

In general terms the type of thickener and its drive torque rating ranges between the following values:

Type of Thickener Drive Torque Rating
Bridge with Worm Gear Drive 3000-140000 Nm
Bridge with Spur Gear Drive 20000-1440000 Nm
Column with Spur Gear Drive 27000-3270000 Nm

 

The Lifting Device and Torque Control

The lifting device is the element that raises and lowers the raking arms during operation so that the blades follow the interface of the settled solids by monitoring the torque. This ensures that the torque is maintained within set limits so that the arms are raised when the torque increases or lowered when the torque decreases. The control box is mounted on the primary reducer and generally contains 4 microswitches set to the following sequence:

  • 30% to lower the raking arms
    Central lifting device
  • 50% to raise the raking arms
  • 60% to sound an alarm
  • 90% to cut-out the power supply and close the slurry feed

There are two types of lifting devices for bridge type thickeners:

  • Small and medium diameter thickeners will normally incorporate a Centrally Mounted Lifting Device supported by the drive head that is fixed to the bridge structure. A screw is attached to the shaft of the raking arms which are raised or lowered depending on the monitored torque. The power to the rotating lifting motor and its control from the microswitches is supplied by a slip ring housing that is stationary and mounted on the lifting screw cover.

 

Platform lifting device
  • Larger thickeners incorporate a Platform Mounted Lifting Device. They are normally designed for high torque ratings and consist of a construction with two platforms. A lower platform that carries the entire drive head train and moves up or down and an upper platform that is stationary, supported by the bridge, and carries the lifting motor. The motor turns both ways depending on the torque that is monitored by the control box.

The two platforms are connected by two heavy screws that turn clockwise or counter-clockwise and move the lower platform up or down.

 

Also column thickeners have two types of lifting devices:

  • The Telescopic Cage type where the drive head remains stationary on the column. This device consists of

    two cages, an internal cage that is bolted to the rotating drive rim to transmit the torque and an external cage that is raised together with the raking arm by 4 screws driven by a chain and sprockets.

  • The Telescopic Column where the drive head is mounted on a base so that both are raised or lowered by two screws that are actuated by an electric motor from an upper platform. The torque is transmitted to the raking arms by the reaction between the telescopic column and the main column.

The lifting height of the raking arms depends largely on the application and can vary from 30 cm for feeds with a steady slurry inflow up to 120 cm for thickeners that facilitate storage.

 

The Raking Arms

The duty of the raking arms is to convey the settled solids from the entire area to the discharge cone of bridge type thickeners or the circumferential trough that surrounds the column of column type thickeners.

The are two configurations of raking arms:

  • Arms that rake the entire tank floor twice per revolution
  • Arms that rake the outer circle tank floor twice per revolution and the inner circle four times and on extra heavy application six times per revolution

The difference is in the number of times that the tank floor is raked.

In this arrangement and when the volume of solids to be conveyed is low there are two long arms and the blades of each arm overlap so they move the solids twice per revolution.

In this arrangement and when the volume of solids to be conveyed is high two short arms are added in 90 degrees to the two long arms so that the inner circle of the thickener’s floor is raked four times per revolution. Rarely also six short arms in 30 and 60 degrees are added to the long arms and rake the inner circle of tank floor six times per revolution.

  

Thixo raking arms

On light duty applications straight blades are used however curved blades are always attached to arms that are designed for heavy duty applications. On certain heavy duty applications with thixotropic slimes the blades are not directly attached to the arm truss but connected through posts to avoid an effect called “doughnutting” in which the entire mass of solids rotates without being conveyed to the center. The thixo blades as they channel through the slime help in reducing this effect and promote the release of liquid to increase the density of the underflow.

On abrasive applications the rakes and blades are subjected to a significant wear so it is good practice to increase their thickness for corrosion allowance.

 

The Scum Skimmer

Scum Skimmer
Scum Box
Scum Baffle
Overflow Weir
To view the components move the mouse pointer over the menu Scum skimming
 

On some applications, such as thickening downstream froth flotation, a thick scum layer floats on the surface of the liquid. This layer finds its way into the overflow launder and contaminates the clear overflowing liquid with fines. This problem is solved by incorporating a scum baffle that retains the scum layer so that a special rotating scum skimmer pushes the scum into a box for disposal.

 

The Tank and Roof

Thickener tanks may be constructed either from steel or concrete and may reach diameters of 120 meters and in earthen basins up to 180 meters. Most of the chemical process industries prefer the steel tanks construction since they may be elevated above ground level, allow inspection of the tank’s floor for leakages and bring the underflow slurry pumps nearer to the outlet of the discharge cone. Another consideration in selecting steel tanks is their ready adaptation to corrosive processes by a rubber covering the wetted parts of the tank.

The bottom of the tanks are sloped and on smaller thickeners, there is one continuous slope of 13/4:12. On larger thickeners, there are normally two slopes with the external circle at 1:12 and the internal 2:12. The discharge cone’s slope is always 1:1.

Shelled tank bottom

A great deal of engineering was done on elevated tanks to optimize floor design for steel weight to vertical load ratio and the density of the supporting structure. For many years the floor was constructed of flat steel plates cut in sectors to form the round shape of the thickener’s bottom. In this design the each sector was subjected circumferentially to bending stresses and required sufficient thickness to take the vertical load. In the mid 60’s the Japanese have proposed for an Alumina Plant in Queensland to form shelled sectors in a Catenary curve that resemble power lines. This curve subjects the sectors to tension without bending and results in a substantial saving in floor weight.

Roofs that cover the entire tank are sometimes used for process conditions that require to preserve slurry temperature or to avoid the hazard of corrosive gases emitting from the surface. Such roofs are usually made from fiberglass plates that are supported in the outer circumference by the tank’s wall and internally by the bridge. A hydraulic inverted cup seal between the central shaft and the roof ensures that no gases are leaving to the atmosphere. For thickeners with lifting devices the seal should by long enough to retain the gases regardless of the arms position. In another technique that saves the cost of the roof plastic balls are spread to float on the surface to preserve heat but its efficiency is low.

The problem with roofs is that special covers on the circumference of the roof are required for accessing the overflow weir and launder periodic cleaning. Likewise, the roof must be strong enough to carry the maintenance personnel.

 

Overflow weirs

The overflow weir that surrounds the tank ensures that the flow that leaves the thickener is distributed evenly in terms of m3/hr/m weir length. During the first year or so differential settling of the tank foundations may cause an uneven distribution so that the entire flow passes over the lower part of the weir which results in high velocities and drag of fines to the overflow launder. Therefore, it is essential to check from time to time that the weirs are in leveled.

Two of the most common overflow weirs are illustrated on the right and show the adjustable leveling clamps. The “V” notch weir is generally more common since the triangular notches are not so sensitive to slight deviations in the level of the tank.

 

The Feedwell

The purpose of the feedwell is to dampen the turbulence of the incoming feed so that the entry into the thickener will be as laminar as possible and will not interfere with the solids that are already settling inside the tank. This effect is achieved by entering the feedwell tangentially so that the  centrifugal swirl distributes the feed in an even pattern below the liquid level.

It is good practice to connect the tangential pipe so that the introduced stream swirls in an opposite direction to the rotation of the raking arm. This will reduce the risk that slow settling solids may “doughnut” as described in the section on the raking arms.

The Cone Scraper

 

 

Underflow Pumping

Pumping of dense underflows has always been a problem on thickeners that handle slurries such as metallurgical concentrates, potash or phosphate and the position of the pumps in relation to the discharge cone can be very critical. The principle is to position the slurry pumps so that their suction side will be as close as possible to the cone’s outlet and it is also good practice to have two pumps, one in operation and one as stand-by.

Underflow pumps caisson

There are three ways of positioning the pumps:

  • For bridge type thickeners with tanks that are elevated above ground level the positioning is simple since the cone is freely accessible.

  • For bridge and column type thickeners with tanks that are mounted on ground level the access to the slurry pumps is trough a tunnel.

  • For very large column type thickeners the column is constructed as a caisson that is submerged in the slurry so that the pumps are housed at the bottom of the chamber and deliver the underflow upwards.

  • For small thickeners, which are normally of the bridge type, the pumps are positioned at the periphery of the tank and the suction pipe is buried or runs through a pipe sleeve for replacement if necessary.

 

The Peripheral Drive Mechanisms

Traction thickener

Some of the largest thickeners in the world with 200 meters diameter are of the Traction type as seen on the left.

These thickeners incorporate a central column that serves as a pivot to a rotating raking arm that spans radially towards the periphery of the tank. The outer end of the arm has a carriage with motorized wheels that are guided by a circumferential track and move the entire arm structure in a circular trajectory to convey the settled solids towards the center. The bridge is not subjected to any operational loads and serves merely as a walkway for accessing the column and its pivot point from the outside.

Traction thickeners have no lifting devices therefore they cannot be used for storage.

 

استفاده مجدد از آب و پساب – reuse

استفاده مجدد از آب و پساب – reuse

Water Reuse & Desalination Spring 2018

استفاده مجدد از پساب و بازچرخانی پساب و استحصال پساب آنجایی دارای اهمیت می شود که  با توجه به افزایش روز افزون جمعیت، کاهش نزولات جوی و خشکسالی در سالیان اخیر باعث کاهش سطح آب منابع زیر زمینی و کاهش منابع سطحی گردیده و بشر را مجبور کرده به دنبال استفاده از منابع آبی جدید باشد.
امروزه پساب تصفیه شده حاصل از تصفیه خانه های فاضلاب به عنوان یک منبع جدید و دائمی مورد توجه کارشناسان جهت جبران کمبود آب قرار گرفته است. به روشهای گوناگونی می توان از پساب تصفیه شده استفاده کرد و جلوی هدر رفت آب را گرفت.

Reuse of treated wastewater in agriculture?

روشهای استفاده از پساب های تصفیه شده

1– آبیاری کشاورزی و فضای سبز:

یکی از متداولترین مصارف پساب تصفیه شده است استفاده از آن برای آبیاری فضای سبز و یا آبیاری کشاورزی می باشد. اکثر فرآیندهای هوازی تصفیه فاضلاب مانند فرآیند هوادهی گسترده، فرآیند MBBR، فرآیند SBR و… در صورت طراحی و راهبری اصولی به راحتی به استاندارد خواهند رسید. آبیاری کشاورزی با استفاده از پساب به روشهای گوناگونی صورت می گیرد که شامل قطره ایی، غرق آبی و … می باشد

Generating electricity while microbes clean wastewater – how ...

2– استفاده در صنایع:

یکی دیگر از مصارف پساب تصفیه شده استفاده در خط تولید صنایع به عنوان آب ورودی و یا شستشو می باشد. این روش استفاده در حال حاضر در صنایع زیادی مورد استفاده قرار می گیرد و صنایع از پساب خروجی از تصفیه خانه خود استفاده می کنند. یکی دیگر از مصارف صنعتی پساب تصفیه شده استفاده از آن برای خنک کاری می باشد.

3– پرورش ماهی:

کیفیت پساب تصفیه شده برای پرورش ماهی باید در حد استاندارد تخلیه به آبهای سطحی باشد. برای این منظور باید طراحی و راهبری بصورت دقیق و علمی صورت گیرد.

4– استفاده برای استحمام و یا شرب:

استفاده از پساب تصفیه شده برای استحمام و یا شرب زیاد متداول نمی باشد. برای رسیدن به این کیفیت باید از فرآیند MBR به همراه تصفیه پیشرفته استفاده نمود. بعد از طی مراحل تصفیه و با رعایت موازین بهداشتی می توان از پساب برای استحمام و یا شرب استفاده نمود.

The Year of Wastewater Not — Water Docs

بازچرخانی آب

بازچرخانی آب روند تبدیل فاضلاب به آب است که برای اهداف دیگر استفاده می شود. از این آب می توان در آبیاری فضای سبز، کشاورزی و یا پر کردن سفره های آب زیرزمینی استفاده کرد. همچنین این آب ممکن است مستقیما برای مصارف خاص مانند مصارف تجاری، صنایع، شهری به کار رود. با تصفیه این پساب حتی می توان به استاندارد های آب آشامیدنی نیز دست یافت. هنگامی که آب مصرف شده به منایع آب طبیعی باز می گردد کماکان می تواند برای اکوسیستم، تغذیه گیاهان و تغذیه آبخوان ها مفید باشد.

سازمان بهداشت جهانی در موارد زیر استفاده مجدد از پساب را مجاز دانسته است:

1- افزایش کمبود آب و تنش حاصل از آن

2- افزایش جمعیت و مسائل متبط با امنیت غذا

3- افزایش آلودگی زیست محیطی ناشی از دفع نامناسب فاضلاب

اهمیت بازچرخانی و استفاده مجدد از آب نه تنها در مناطق خشک بلکه در شهرها و محیط های آلوده نیز در حال افزایش است.

مقادیر زیادی از آب آشامیدنی می توانند با استفاده از باز چرخانی آب ذخیره شوند. استفاده مجدد از آب می تواند یک گزینه جایگزین برای منابع آب باشد.

موارد استفاده از پساب در ادامه آمده است:

1- استفاده شهری: آبیاری فضای سبز، امکانات ورزشی، باغ های خصوصی، شستشوی ماشین

2- استفاده کشاورزی: کشت هیدروپونیک، پرورش آبزیان، گلخانه ها، صنعت نوشیدنی

3- استفاده تفریحی: آبیاری زمین های گلف، تفریحات آبی

4- استفاده صنعتی: سیستم های خنک کننده، برج های خنک کننده، ساخت بتن

5- استفاده زیست محیطی: تغذیه آبخوان ها، مرداب ها، باتلاق ها

6- استفاده شرب: تقویت منابع آب های آسامیدنی سطحی، تغذیه آبخوان جهت استفاده آب شرب

در ایران با توجه به بحران آب و خشکسالی و کاهش منابع آب، باز چرخانی آب نیازی اساسی است. به همین جهت تصفیه خانه ها و شبکه های فاضلاب در حال ساخت می باشند. به عنوان مثال در شهر شیراز که شهری سرسبز است. تصفیه خانه شماره 2 این شهر می تواند با تولید پساب با کیفیت آب مورد نیاز برای آبیاری فضای سبز و صنایع را تامین کند.

Wastewater usage set for major global growth - WWT

فرآیندهای بی‌هوازی – Anaerobic Process

فرآیندهای بی‌هوازی – Anaerobic Process

به فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی که در غیاب اکسیژن توسط میکرو ارگانیسم‌ها انجام می‌گردد، فرآیندهای بی‌هوازی می‌گویند. باکتری‌هایی که در این روش فعالیت می‌کنند اغلب در سه مرحله باعث تجزیه مواد آلی می‌شوند.

Related image

مراحل تجزیه مواد آلی

مرحله اول : هیدرولیز (Hydrolysis)

در اولین مرحله تجزیه، مواد معلق فاضلاب به مواد محلول تبدیل می‌شود. مرحله هیدرولیز که مهم‌ترین مرحله تصفیه بی‌هوازی است 5 تا 15 روز طول می‌کشد و اصولاً خیلی کند ادامه خواهد یافت. در این مرحله تصفیه، مواد پیچیده آلی شکسته شده و به مواد آلی محلول تبدیل می‌شوند که شامل هیدرولیز بیو پلیمرها نظیر پروتئین ها، کربوهیدرات‌ها، چربی و روغن می‌باشد.

مرحله دوم : اسیدی شدن و تولید استات

مرحله اسیدی شدن (Acidification) شامل فرمانتاسیون اسیدهای آمینه و قند و تولید هیدروژن، استات، اسیدهای چرب فرار با زنجیره کوتاه و الکل. در این مرحله از تجزیه بی‌هوازی ممکن است اسیدهای چرب با زنجیر طویل نیز به وجود آید. همچنین استات سازی (Acetogenesis) نیز صورت می‌پذیرد که در آن کلیه محصولات حاصل از دو مرحله 1 و همین مرحله به استات تبدیل می‌شود.

در این مرحله هضم بی هوازی یا تصفیه بی‌هوازی اعمال توأم اسیدی شدن و تولید استات است که در اثر آن مواد آلی ساده حاصل از مرحله هیدرولیز به اسید های چرب فرار و احتمالاً اسید استیک و سرکه تبدیل خواهند شد.

این مرحله تصفیه بی‌هوازی گاهی به ترش شدن تعبیر شده و اسیدهای آلی حاصل از آن نوع، COD هستند که باکتری‌های مولد متان آن‌ها را مورد استفاده قرار می‌دهند و حاصل این عمل تولید متان است.

درمجموع مصرف این اسیدها اکسیژن موردنیاز کاهش خواهد یافت. درحالی‌که در محیط مقادیر قابل توجهی گازکربنیک وجود دارد میزان اکسیژن موردنیاز کاملا حذف نخواهد گردید. با پیدایش اسیدهای چرب فرار قطعاً PH  محیط پایین آمده و زمان مربوط به انجام مرحله دوم تصفیه بی هوازی به کیفیت فاضلاب مربوط است.

اگر در فاضلاب قندهای ساده موجود باشد این مرحله به سرعت انجام خواهد گردید و اگر محتوی پروتئین و مواد آلی پیچیده باشد انجام دومین مرحله تصفیه بی‌هوازی به زمان نیاز خواهد داشت.

مرحله سوم تولید متان

سومین مرحله تولید متان (Methanogenesis) که در آن از استات و ترکیب (H2, Co2) گاز متان تولید می‌گردد و مواد مولد COD به متان تبدیل می‌شوند. در این مرحله بهره‌بردار باید نظارت دائم بر PH، حرارت، مواد سمی موجود در سیستم و مواد مغذی داشته باشد. در اکثر راکتورهای بی‌هوازی این مرحله حدود 5 ساعت به طول خواهد انجامید. در صورت بالا بودن غلظت سولفات در فاضلاب هنگام تصفیه بی‌هوازی امکان احیای سولفات به S H2 نیز وجود خواهد داشت.

مزایای استفاده از سیستم فاضلاب بی‌هوازی

  • عدم نیاز به قطعات الکترو مکانیکال
  • عدم نیاز به سیستم نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه
  • انطباق کامل با الزامات و ضوابط محیط زیست .
  • حذف عملیات گسترده ساختمانی و تأسیساتی.
  • امکان ایجاد فضای سبز در قسمت بالای سیستم تصفیه فاضلاب بی‌هوازی که در داخل زمین قرارگرفته است.
  • اقتصادی بودن این سیستم نسبت به سایر سیستم تصفیه فاضلاب

روش UASB، FBR،UAFB نمونه‌هایی از روش‌های بی‌هوازی تصفیه فاضلاب هستند. لازم به ذکر است که در سپتیک تانک ها به سبب عدم وجود اکسیژن محلول کافی فرآیندهای بی‌هوازی بیولوژیکی غالب هستند.

در این مقاله به‌اختصار در مورد هر یک از فرایندهای مزبور توضیحاتی داده می‌شود که شرح کامل آنها در مقالاتی به صورت مستقل آورده شده است.

روش UASB:

این سیستم با جریانی روبه بالا نوعی سیستم تصفیه بی‌هوازی فاضلاب یا راکتور بی‌هوازی است که قادر است با راندمان نزدیک به 80% فاضلاب‌های صنعتی با آلودگی شیمیایی بسیار بالا فلزات سنگین و مواد سمی را کاهش داده و فاضلابی مناسب جهت ورود به سیستم‌های هوازی را مهیا سازد.

در این روش بدون حضور اکسیژن و با کمک باکتری‌های بیماری زا بی‌هوازی فاضلاب را تصفیه می‌کنند. این باکتری‌ها با تبدیل مواد آلی و آلوده‌کننده به گاز متان (که قابل مصرف در تولید انرژی می‌باشد) نه‌تنها به انرژی برای فعالیت‌های خود در تصفیه فاضلاب نیاز ندارد بلکه قادر به تولید مقادیر قابل توجهی انرژی نیز هستند.

راکتور تصفیه بی‌هوازی با رشد چسبیده ( سیستم تصفیه UAFB ):

این روش از رایج‌ترین فرآیندهای بی‌هوازی رشد معلق در تصفیه فاضلاب هست.

 راکتور تصفیه بی هوازی با رشد چسبیده
راکتور تصفیه بی هوازی با رشد چسبیده

در راکتورهای پیش تصفیه بی‌هوازی UAFB آکنده های از جنس پلاستیک به طرز خاص طراحی و ساخته‌شده و به صورت صفحات ماتریس شکل در داخل راکتور تعبیه می‌گردد. این ماتریس ها بستر مناسبی را برای رشد و تکثیر میکرو ارگانیزم ها که معمولاً به صورت بیو فیلم یا غشاء بیولوژیکی رشدی کمتر ایجاد می‌نماید. رشد این بیو فیلم‌ها (غشاء بیولوژیکی) معمولاً بسیار سریع می‌باشد.

مزایا:

  • تولید لجن این سیستم (UAFB) اندک است
  • در فرآیند پیش تصفیه UAFB از هیچ‌گونه مواد افزودنی استفاده‌نشده و حتی به واسطه تولید گاز متان این روش می‌تواند انرژی‌زا هم باشد.
  • سیستم پیش تصفیه UAFB نسبت به سیستم‌های قدیمی و متعارف بی‌هوازی به فضای کمتری نیاز دارد.

FBR (Fluidized-bed reactor) :

راکتور بی‌هوازی رشد ثابت با بستر سیال (FBR) ازنظر طرح فیزیکی مشابه راکتور بستر انبساط یافته با جریان روبه بالا می‌باشد. اندازه دانه‌بندی بستر مشابه راکتور با بستر انبساط یافته است؛ برگشت پساب خروجی برای فراهم کردن سرعت کافی روبه بالا مورد استفاده قرار می‌گیرد .

از فرآیندهای FBR بی هوازی برای تصفیه جریان‌های مواد زائد صنعتی خطرناک مورد استفاده قرارگرفته است.

ABR راکتور بافل دار بی هوازی (Anaerobic Baffled Reactor) :

یکی دیگر از روش‌های بی‌هوازی تصفیه فاضلاب استفاده از راکتورهای بی‌هوازی بافل دار می‌باشد. از مهم‌ترین ویژگی این روش سرعت بالای تصفیه آن است.

به دلیل ویژگی‌های هیدرولیکی خاص این نوع راکتور، زمان ماند جامدات در راکتور (SRT) بیشتر از زمان ماند هیدرولیکی (HRT) آن است به عبارت دیگر ویژگی خاص هیدرولیکی سامانه باعث جداسازی زمان ماند هیدرولیکی و زمان ماند جامدات شده و به این طریق تصفیه مناسب فاضلاب در زمان ماند کم حاصل می‌گردد.

روش تصفیه بدین ترتیب است که آن فاضلاب با عبور از میان تعدادی اتاقک به صورت پایین رونده و بالارونده، تصفیه می‌گردد. هر اتاقک از دو بخش پایین رونده و بالارونده تشکیل‌شده که معمولاً حجم و عرض بخش بالارونده 3 برابر بخش پایین رونده منظور می‌گردد.

به دلیل تقسیم این راکتور به اتاقک‌های مجزا، سامانه توانایی زیادی در مقابله با شوک‌های آلی و هیدرولیکی دارد و می‌توان گفت حساسیت این سیستم به تغییرات بسیار کمتر از دیگر دستگاه‌های بی‌هوازی مشابه است.

 راكتوربافل دار بي هوازی
راکتور بافل دار بی هوازی

مزایای سیستم بی‌هوازی ABR

  • بهبود فرایند تصفیه با عملکرد مرحله‌ای
  • راندمان بالا برای فاضلاب‌های صنعتی
  • عدم نیاز به انرژی
  • زمان ماند هیدرولیکی کم و زمان ماند مواد جامد بالا
  • مقاوم در برابر شوک‌های هیدرولیکی و کیفیتی
  • راه بری ساده و عدم نیاز به سیستم جمع اویی گاز پیچیده

کاربرد:

این سیستم در تصفیه انواع فاضلاب‌های صنعتی، فاضلاب صنایعی که با تغییرات احتمالی در میزان دبی یا آلودگی فاضلاب همراه هستند، فاضلاب‌های شهری و انسانی، فاضلاب اجتماعات کوچک، اجتماعات کم‌درآمد و فاضلاب مناطقی که با مشکل وجود برق مواجه هستند و نیز به عنوان پیش تصفیه برای دیگر واحدهای فرایندی تصفیه فاضلاب کاربرد دارد.

error: Content is protected !!