هضم بی هوازی یکی از قدیمی ترین و پر کاربرد ترین فرایند های تثبیت لجن فاضلاب در تصفیه خانه های با دبی بیش از 20000 متر مکعب در روز، است. این فرایند مواد جامد الی در لجن را در غیاب اکسیژن به محصولات نهایی مانند متان، دی اکسید کربن و مواد بی ضرر تبدیل می کند. کاهش کلی مقدار مواد جامد و نابودی پاتوژنها نیز در فرایند انجام می گیرد.
تئوری هضم بی هوازی :
هضم بی هوازی متشکل از چندین مرحله متوالی واکنش‌های شیمیایی و بیوشیمیایی تشکیل‌شده است که شامل آنزیم‌ها و محیط مختلط میکرو ارگانیسم‌ها میشود.
در این فرایند تجزیه لجن بدین ترتیب است که مواد آلی طی سه مرحله به موارد ریزتر تبدیل‌شده و نهایتا خروجی به شکل گاز متان و گازهای مختلف از سیستم به همراه مواد تجزیه‌شده خارج میشود.
همانطور که گفته شد این فرایند شامل سه فاز کلی میباشد:
هیدرولیز
اسیدسازی
متان سازی
شکل ساده‌ای از فرایندهای هضم بی هوازی
هضم بی هوازی
فاز اول : هیدرولیز
در این فاز ترکیبات پیچیده‌ای مانند کربوهیدرات‌ها، پروتئین ها و لیپید ها به شکل حل‌شدنی تبدیل و به منومر های ساده هیدرولیز میشود. هیدرولیز یک مرحله محدودکننده‌ی سرعت در فاز اسیدسازی است.
فاز دوم : اسیدسازی
در این فاز باکتری‌های بیماری زا اسید ساز محصولات فاز اولیه را به اسیدهای آلی با زنجیره کوتاه مانند استیک اسید، پروپیونیک اسید و لاکتی; اسید و لاکتیک اسید و هیدروژن و دی‌اکسید کربن تبدیل میکنند.
فاز سوم : متان سازی
باکتری‌های متان ساز اسیدهای فرار را به متان تبدیل میکنند. این فاز آخرین مرحله در تجزیه مواد الی به شکل بی هوازی میباشد.
ویژگی‌های باکتری‌هایی که در سه فاز مزبور نقش دارند:
باکتری‌های تشکیل دهنده‌ی اسید به همراه باکتری‌های تشکیل دهنده‌ی متان بیشترین نقش را در فرایند هضم بی هوازی لجن ایفا میکنند. این میکرو ارگانیسم‌ها شامل باکتری‌های بی هوازی اختیاری (که ترکیبات آلی محلول و ساده را تخمیر میکنند) و باکتری‌های بی هوازی مطلق (که کربوهیدرات‌ها و پروتئین ها را تجزیه میکنند) می‌باشند.
کیفیت فرایند تجزیه لجن در شرایط بی هوازی به شرایط محیطی و سازوکار باکتری‌ها بستگی دارد لذا تغییر در شرایط بهره‌برداری که منجر به تغییر گونه‌های غالب باکتریایی میشود باعث تغییر در غلظت اسیدها و الکل‌ها به‌طور قابل توجهی میزان سوبسترا های موجود برای باکتری‌های تشکیل دهنده متان و فعالیت آنها و در نتیجه عملکرد هاضم را تحت تأثیر قرار میدهد.
باکتری‌های اسید ساز:
اینگونه از باکتری‌ها در اجرای فاز دوم تخمیر نقش اساسی دارند. اینگونه از باکتری‌ها دارای زندگی مسالمت آمیزی با باکتری‌های تولیدکننده‌ی متان هستند.
اسید ساز ها اغلب باکتری‌های اختیاری هستند و در برابر تغیرات PH و دما نسبتاً مقاوم هستند. باکتری‌های اختیاری میتوانند از اکسیژن محلول در متابولیسم استفاده کنند.
اسید ساز ها زمان تقسیمی در حدود چند ساعت دارند و میتوانند در شرایط مختلف محیطی عمل کنند.
باکتری‌های متان ساز:
باکتری‌های تولیدکننده متان نام‌های مختلفی دارند و ازنظر مرفولوژی (ریخت‌شناسی) گروه متفاوتی از ارگانیسم‌ها هستند که دارای شکل‌ها، الگوی رشد و اندازه‌های متنوعی هستند
این باکتری‌ها در دمای های بالا به خوبی رشد میکنند. اینگونه از باکتری‌ها حساس به اکسیژن هستند وبی هوازی اجباری هستند.
نام‌های رایج که برای اینگونه در نظر می‌گیرند:
متانوژیک ها
متانوژن ها
متان سازها
برخی از اشکال این باکتری‌ها در تصاویر زیر نمایان است:
باکتری
متان سازها ذاتا آهسته رشد میکنند و سرعت تقسیم آنها چند روز است و همچنین تغییرات کم PH و دما تأثیرات مضری بر آنها دارد.
زمانی که هاضم تحت استرس نوسانات دمایی یا بار شوک قرار می‌گیرند تولید متان نسبت به تولید هیدروژن و اسید به تأخیر می‌افتد.
در سیستم‌های هضم بی هوازی لجن اسیدسازی و متان سازی در تعادل پویا قرار دارند، به این معنی که بعد از تبدیل مواد آلی به اسیدهای فرار و هیدروژن، این مواد با همان نرخی که تشکیل شده‌اند به متان و دی‌اکسید کربن تبدیل میشوند. بنابراین در هاضم که خوب کار میکند مقدار هیدروژن و اسیدهای فرار کم است.
عوامل محیطی
مهم‌ترین عوامل مؤثر بر واکنش‌های بی هوازی عبارت اند از:
زمان ماند مواد جامد (SRT)
زمان ماند هیدرولیکی (HRT)
دما
PH
قلیاییت
وجود مواد سمی
SRT
مهم‌ترین عامل در هاضم بی هوازی این است که باکتری‌ها زمان کافی برای تکثیر و سوخت ساز مواد جامد فرار را در اختیار داشته باشند.
SRT: زمان میانگینی است که مواد جامد در هاضم می‌مانند. سه واکنش سیستم هضم بی هوازی به‌طور مستقیم به این پارامتر مرتبط است. با افزایش SRT میزان توسعه واکنش‌ها زیاد میشود و بالعکس.
با کاهش SRT غلظت اجزای لجن خروجی به‌تدریج زیاد میشود تا اینکه مقدار SRT به حدی برسد که پس از آن غلظت به سرعت افزایش می‌یابد.
در سیستم‌های هاضم لجن بی هوازی SRT و HRT برابر در نظر گرفته میشود و تأثیرگذاری مشابه در سیستم دارند.
: دما دما اثر مهمی در نرخ رشد باکتری‌ها می‌گذارد از این رو بین SRT و عملکرد هاضم را تغییر میدهد. دمای 20 درجه سانتی گراد حداقل دمایی است که میتوان لجن را تثبیت کرد.
بیشتر هاضم ها در دمای 30 تا 38 درجه‌ی سانتی گراد کار میکنند.
حفظ دمای بهره‌برداری پایدار در هاضم، مهم است. نوسانات مکرر و شدید دما روی باکتری‌ها به‌ویژه متان سازها اثر می‌گذارد.
PH و قلیاییت : باکتری‌های متان ساز به‌شدت به PH حساس اند.PH بهینه برای متان سازها حدود 6.8 تا 7.2 است. اسیدهای تولیدشده در فاز اسیدسازی PH را کاهش میدهند. متان سازها با تولید قلیاییت به صورت دی‌اکسید کربن آمونیاک و بیکربنات با این کاهش مقابله میکند.
محدوده مناسب در راهبری هاضم بی هوازی
مواد سمی : بسیاری از مواد برای باکتری‌ها در هاضم بی هوازی سمی اند، اما فلزات سنگین، کاتیون فلزات سبک، آمونیاک، سولفید و برخی مواد معدنی اهمیت دارند.
آزمایش‌ها در سال‌های متمادی پنج نوع فرایند اصلی هضم بی هوازی لجن را نتیجه داده است:
هضم با نرخ پایین
هضم با نرخ بالا
هضم ترموفیلیک
هضم دومرحله‌ای
هضم دو فازی
هضم با نرخ پایین
ساده‌ترین و قدیمی‌ترین نوع فرایند اصلی هضم بی هوازی لجن هضم با نرخ پایین است. شکل شما تیک این روش در شکل زیر قابل‌مشاهده میباشد.
طراحی این واحد بدین ترتیب است که این هاضم ها به شکل مخازن استوانه‌ای میباشد که قسمت پایینی آن شیب‌دار بوده و قسمت بالایی نیز پوشانده میشود.
در این سیستم هیچ اختلاطی صورت نمی‌گیرد اگرچه بالا رفتن گازهای تولیدی باعث ایجاد مقداری همزنی در سیستم میشود. به دلیل عدم همزنی در این سیستم لایه‌بندی به وجود می آید.
هضم لایه‌بندی در شکل زیر مشخص‌شده است.
در نهایت لجن‌های ته‌نشین شده در کف از سیستم جدا میشود و خروجی لایه شناور (این لایه در لایه‌بندی به وجود می آید) به ورودی تصفیه‌خانه انتقال داده میشود.
هضم بی هوازی با نرخ پایین
هضم با نرخ بالا
در دهه‌ی 1950 پیشرفت‌هایی در هضم با نرخ پایین صورت گرفت که منتج به سیستم هضم بی هوازی با نرخ بالا شد.
گرمایش؛ اختلاط تکمیلی؛ تغلیظ لجن خام و خوراک دهی یکنواخت به عنوان ملزومات سیستم هضم بی هوازی با نرخ بالا با اثر توأمان برای ایجاد محیط یکنواخت عمل میکنند. در نتیجه حجم مخزن کاهش و پایداری کارایی فرایند بهبود می‌یابد.
شکل زیر طراحی شماتیک را نشان میدهد.
هضم بی هوازی با نرخ پایین
از ویژگی‌های مهم این روش استفاده از مبدل‌های حرارتی است که نقش بسیار مهمی در راهبری هاضم ها دارند.
به علت انعطاف‌پذیری و سهولت نگهداری استفاده از مبدل‌های حرارتی خارجی معمول‌ترین روش‌های گرمایشی است.
استفاده از اختلاط کمکی مزایای زیر را دارد:
کاهش لایه‌بندی حرارتی
پراکنش لجن خام به منظور تماس بهتر با بیوماس
کاهش تولید کف
رقیق‌سازی مواد بازدارنده
افزایش حجم مؤثر راکتور
معلق نگه‌داشتن مواد معدنی
هضم ترموفیلیک:
اکثر هاضم های نرخ بالا در دمای 30 تا 38 درجه‌ی سانتی گراد کار میکنند. باکتری‌هایی که در این حدود دمایی رشد میکنند مزوفیلیک هستند.
گروه دیگری از میکرو ارگانیسم‌ها که در حدود دمایی 50 تا 57 درجه سانتی گراد رشد میکنند ترموفیلیک نامیده میشود.
مزایای این روش:
افزایش نابودی پاتوژن ها
نرخ سریع‌تر واکنش و در نتیجه تخریب سریع مواد جامد فرار
معایب این روش:
افزایش انرژی موردنیاز برای گرمایش
قابلیت زیاد ایجاد بو
قابلیت آبگیری اندک
این واحد از لحاظ عملکرد مشابه روش قبلی است ولی به دلایل وجود معایب مزبور امروزه کاربرد زیادی ندارند.
هضم دومرحله‌ای:
با توجه به شکل زیر هضم دومرحله‌ای در یک مخزن هضم با نرخ بالا که به مخزن دوم (هاضم ثانویه) متصل است، انجام میگیرد.
مخزن دوم نه گرم میشود و نه هم زده میشود.
وظیفه اصلی آن تراکم ثقلی مواد جامد هضم شده و سرریز کردن لجن آب است.
سرریز کردن، حجم لجن هضم شده که به فراوری بیشتر نیاز دارد،را کاهش میدهد. هاضم ثانویه با درپوش شناور می‌تواند لجن هضم شده و گاز هاضم را ذخیره کند. در مخزن ثانویه گاز بسیار کمی تولید میشود و همچنین مقدار بسیار کمی از مواد جامد کاهش می‌یابد.
مکانیسم این روش بدین ترتیب است که در تانک اول عمل مداوم اختلاط و گرم کردن لجن انجام میگیرد و در مرحله‌ی دوم نیز لجن لایه‌بندی میشود و لجن تغلیظ شده و دران ذخیره میشود.
هضم بی هوازی دو مرحله ای
هضم دوفازی:
با توجه به مطالب ارائه‌شده در قسمت اول مقاله‌ی هاضم بی هوازی در خصوص واکنش‌هایی که در این هاضم رخ میدهد در صورتی که دو فاز اصلی فرایند تخمیر را از هم جدا کنیم و شرایط را طوری به وجود بیاوریم که دو واکنش در دو مخزن به صورت جداگانه انجام بگیرد در آن صورت ما مخازن هاضم های لجن را به صورت دو فازی طراحی کرده‌ایم.
درواقع اساس کار در این روش این است که در مخزن اول مرحله‌ی اسیدسازی تخمیر انجام میگیرد و در مخزن دوم عمل متان سازی انجام میگیرد.
در مخزن اول زمان ماند 1 تا 2 روز در نظر گرفته میشود. اسیدیته این مرحله 5.5 تا 6.5 میباشد؛ اما در راکتور دوم زمان ماند 10 روز را در نظر میگیرد.
مزایای این روش:
مواد جامد فرار؛ بیشتر کاهش می‌یابد
افزایش تولید متان
افزایش نابودی پاتوژن ها
کاهش مشکلات کف
پایداری بهتر فرایند هضم
هضم بی هوازی دو فازی
مخازن هاضم های بی هوازی:
عمدتاً این مخازن به شکل مستطیلی، استوانه‌ای یا به شکل تخم‌مرغی میباشد. مخازن تخم‌مرغی که پنجاه سال پیش در المان به کار گرفته شد و در این سیستم شن به راحتی با توجه به شیب زیاد قسمت پایینی ته‌نشین میشود. همچنین جمع‌آوری کف در این سیستم راحت‌تر است.
هاضم بی هوازی تخم مرغیدیاگرام جریان در هاضم بی هوازی تخم مرغی
فراوری لجن به منظور حذف پتانسیل گندیدن (فساد بی هوازی)، کاهش یا پیشگیری از تولید بو ،کاهش عوامل بیماری‌زا و در نهایت تبدیل ان به محصول پایدار برای استفاده یا دفع ، را تثبیت لجن میگویند. تثبیت لجن به یکی از روش‌های زیر انجام می‌گردد:
هضم هوازی
هضم بی هوازی
تثبیت قلیایی
کمپوست ها
خشک کردن از طریق حرارت
در این مقاله به تشریح روش هضم هوازی لجن پرداخته‌شده است
هضم هوازی
از گسترده ترین روش‌های مورد استفاده در فرایند تثبیت لجن تصفیه‌خانه های فاضلاب است که قادر به تصفیه حداکثر 20000 مترمکعب در شبانه‌روز میباشد. هضم هوازی فرایند اکسیداسیون و تجزیه بخش آلی لجن از طریق میکرو ارگانیسم‌های هوازی میباشد که در مخازن مخصوص باز یا بسته انجام میگیرد.
این روش یک فرایند بیولوژیکی رشد معلق بوده که شبیه فرایند توسعه یافته‌ی لجن فعال میباشد. این فرایند محصولی پایدار تولید میکند و جرم و حجم را کاهش داده و عوامل بیماری‌زا را تقلیل میدهد.
تئوری فرایند
درواقع فرایند هضم هوازی لجن را میتوان ادامه‌ی فرایند لجن فعال در نظر گرفت. وقتی‌که سو بستره محلول به‌طور کامل توسط جمعیت میکروبی اکسید میشود میکرو ارگانیسم‌ها برای کسب انرژی موردنیاز بقای خود شروع به مصرف پروتوپلاسم خود میکنند.
پروتوپلاسم
به بخش زنده سلول گفته میشود که توسط غشای سلولی احاطه‌شده است. همچنین پروتوپلاسم یک اصطلاح عمومی برای سیتوپلاسم است.
این پدیده یعنی کسب انرژی از بافت سلولی که خودخوری نام دارد، یک واکنش عمده در هضم هوازی است.
پس از کامل شدن فرایند هضم، مواد باقیمانده اجزای خنثی و مواد آلی هستند که قابلیت تجزیه بیولوژیکی را ندارند. این مواد سطح انرژی پایینی دارد و ازنظر بیولوژیکی لزوماً پایدارند.
مراحل هضم
اولین مرحله از فرایند؛ اکسیداسیون میباشد که منجر به اکسیداسیون مستقیم مواد تجزیه‌پذیر میباشد و
معادله‌ی این واکنش به شکل زیر است
در مرحله دوم باکتری‌ها وارد فاز خودخوری میشوند
در تخریب بیومس برای اکسیداسیون جرم سلولی، دی‌اکسید کربن، آب و اکسیژن استفاده میشود که این واکنش بیکربنات آمونیوم تولید میکند.
شایان‌ذکر است که آمونیاک پس از آزاد شدن بادی اکسید کربن تولیدی ترکیب‌شده و بیکربنات آمونیوم تولید میکند.
وقتی فقط لجن مازاد به‌طور هوازی هضم میشود، فاز غالب فاز خودخوری است؛ اما اگر فرایند شامل لجن اولیه نیز باشد، واکنش در مدت زمان زیادتری انجام میگیرد.
نحوه رشد باکتری‌ها معمولاً از یک نمودار پیروی میکند که شامل چهار فاز میباشد که آخرین مرحله مربوط به فاز خودخوری میباشد و در این مرحله با توجه به نبود سو بستر کافی، باکتری‌ها شروع به تغذیه از بدن سایر باکتری‌ها میکنند.
حال اگر از لجن اولیه استفاده شود به دلیل زیاد بودن منبع غذایی خارجی، رخداد فاز خودخوری درزمان طولانی‌تری اتفاق می‌افتد به عبارت دیگر در این حالت زمان ماند زیادی نیاز است.
هضم هوازی متعارف
هضم هوازی متعارفهضم هوازی متعارف
قبلاً هاضم های هوازی به صورت فرایندهای نیمه پیوسته طراحی می‌شدند. این مورد هنوز هم در بسیاری از تصفیه خانه‌های کوچک‌تر به کار می‌رود.
لجن بلافاصله پس از زلال ساز یا پس از تغلیظ وارد هاضم هوازی می‌رود.
در حین عملیات پر کردن مخزن محتویات هاضم به‌طور پیوسته هوادهی می‌رود. پس از پر شدن مخزن عملیات هوادهی تا زمان ماند ادامه پیدا میکند.
سپس هوادهی قطع‌شده و مواد جامد پایدار شونده ته‌نشین میشوند.
نکات بهره‌برداری
غلظت مواد جامد در لجن ورودی به هاضم؛ اهمیت خاصی در طراحی و عملیات آن دارد.
دمای مایع در هاضم های که مخازن روباز دارند، به شرایط آب و هوایی بستگی دارد. در طراحی هاضم ها به کمینه سازی اتلاف گرما بایستی توجه داشت. ازجمله استفاده از بتن به جای فولاد قرار دادن تانک پایینتر از سطح و استفاده از هوادهی زیرسطحی به جای هوادهی سطحی می‌تواند در این زمینه مؤثر باشد.
اکسیژن موردنیاز: برای اکسید شدن یک کیلوگرم از جرم سلولی بدون نیتریفیکاسیون به 1.45 کیلوگرم اکسیژن نیاز است.
مخازن مربوط به هضم بی هوازی لجن معمولاً به صورت مستطیلی، مدور یا حلقوی طراحی میشود. در هاضم های که از نازل هوا برای اختلاط و اکسیژن استفاده میشود، کف مخزن در حالت کلی مسطح است.
هضم هوازی
مخازن کوچک با شیب بسیار کمی طراحی میشود تا زدودن لجن یا تخلیه مخزن در صورت لزوم صورت گیرد.
انواع فرایندهای هضم
چندین نوع هضم هوازی متعارف وجود دارد که عبارت است از
هضم با خلوص بالای اکسیژن : در این فرایند به جای هوا از اکسیژن خلوص بالا به عنوان منبع اکسیژن استفاده میشود. این فرایند با استفاده از اکسیژن خالص اغلب در مخزن بسته مشابه فرایند لجن فعال برای تصفیه فاضلاب، انجام میگیرد.
هضم هوازی در دمای کم : در این نوع هاضم ها با کاهش دمای بهره‌برداری،SRT افزایش داده میشود تا اطمینان حاصل شود که مقدار تخریب مواد جامد فرار قابل‌قبول است.
هضم دوگانه : این فرایند یک هضم دومرحله‌ای است که مرحله‌ی اول آن هضم ترموفیلیک هوازی و مرحله‌ی دوم ان هضم بی هوازی مزوفیلیک است. این سیستم به‌طور گسترده در اروپا استفاده میشود. زمان ماند در بخش هوازی 18 الی 24 ساعت است و در بخش بی هوازی حدوداً 10 روز میباشد.
هضم هوازی مزوفیلیک : هضم هوازی مزوفیلیک فرایند هضم خود گرم شامل تغلیظ لجن و پس از آن دو یا سه مرحله تصفیه در راکتورهای هوازی است.
برای توازن گرما در فرایند لجن باید 4 تا 5 درصد مواد جامد پیش تغلیظ شود.
هضم هوازی مزوفیلیک را میتوان در رده‌ی فرایندهایی که به‌طور چشم‌گیری پاتوژن را کاهش میدهند قرارداد؛ اما در مقایسه با هضم هوازی متعارف به علت هزینه سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری زیاد استفاده از این فرایند محدودشده است.
هضم هوازی ترموفیلیک : هضم هوازی ترموفیلیک فرایند هضم لجن است که قادر است به درجه‌ی بالایی از تثبیت و کاهش پاتوژن دست یابد. مشخصه‌ی این فرایند نرخ بالای واکنش در دمای ترموفیلیک 40 تا 70 درجه‌ی سانتی‌گراد است. با استفاده از گرمای آزادشده از طریق فرایند اکسیداسیون میکروبی، این دما حاصل میشود.
آبگیری لجن یک فرایند فیزیکی- مکانیکی جهت حذف آب آزاد لجن و تبدیل آن به حالت نیمه جامد لجن در فرایند تصفیه پساب می باشد که به صورت های مختلف انجام می گیرد.
– آبگیری لجن توسط دستگاه های فیلتراسیون مانند روتاری وکیوم درام فیلتر، فیلترپرس، اسکرو پرس، سانتریفیوژ ( دکانتور ) و بلت پرس
– آبگیری لجن توسط دستگاه سانتریفیوژ( دکانتور )
– آبگیری لجن
توسط بستر های خشک کننده
– آبگیری لجن توسط لاگون
– آبگیری لجن توسط درایرهای حرارتی
بستر های خشک کننده ، لاگون ها و درایرهای حرارتی راه های مناسبی جهت خشک کردن نمی باشند. سبزی های خشک کننده و لاگونها علاوه بر مشکلات ناشی از ایجاد بوی متعفن زیاد نیاز به فضای بسیار زیاد جهت عملیات آبگیری می باشند. خشکن های حرارتی نیز مصرف انرژی بسیار بالایی دارند و از نظر عملیاتی بهینه نمی باشند . علاوه بر این کنترل گازهای خروجی نیز از معضلات استفاده از این سیستم ها می باشد.
انواع فیلتر پرس
سه نوع اصلی از این نوع فیلتر وجود دارد :
فیلترپرس دستی
فیلتر پرس اتوماتیک
فیلتر پرس هیدرولیک
دستگاه فیلترپرس دستی
ارزانترین نوع این سیستمها فیلتر پرس ممبران می باشد. در این مدل حرکات صفحات و تخلیه کیک و فیلتراسیون به صورت دستی انجام می شود. بیشتر برای کاربردهای محدودی از جمله تصفیه و فرآوری در حجم های کم استفاده می شود. جنس شاسی این دستگاه ها اغلب از آهن ، چدن ، یا استیل میباشد .
دستگاه فیلتر پرس اتوماتیک
دستگاه های اتوماتیک در دو نوع چمبر و ممبران می باشد ، که تفاوت آنها در انواع صفحات و عمل فشرده سازی سوسپانسیون ها و نحوه قرارگیری صفحات است. فیلتر پرسهای كاملاً اتوماتیک با فیلتر پرسهای معمولی تفاوت زیادی دارند. در این دستگاه ها عملیات بدون حضور کار بر و اپراتور با بالاترین سرعت و کیفیت انجام میشود.
در این سیستم ها عملیاتی مانند باز و بسته شدن جک، جابجایی صفحات فیلترپرس، بارگیری و تخلیه کیک، شست و شوی صفحات و اماده شدن دستگاه برای سیکل بعدی کاملا بصورت اتوماتیک و ماشینی و بدون دخالت اپراتور انجام میشود.
دستگاههای فیلتر پرس اتوماتیک میتوانند شامل سیستم ویبره باشد. به این صورت که پس از اتمام عملیات آبگیری و تشکیل کیک و باز شدن صفحات دستگاه، کار ویبریشن دستگاه شروع میشود تا کیک های تشکیل شده بین صفحات کاملا جدا شوند و تخلیه با دقت بالا صورت گیرد.
از مزایای مدلهای اتوماتیک میتوان موارد زیر را برشمرد.
سطح بالایی از اتوماسیون و در عین حال عملیاتی پر بازده
حداکثر تطبیق پذیری از طریق ماژول های توسعه و سایر گزینه های اتوماسیون
فیلتراسیون ساده و اقتصادی به دلیل بالاترین درجه آبگیری و کوتاه شدن زمان چرخه
هزینه های کم پرسنل به دلیل اجرای کاملا اتوماتیک
امنیت بالا از طریق استفاده از جدیدترین فناوری امنیتی
سرعت فیلتراسیون بالا
رعایت استانداردهای صنعتی و عمومی
روتاری وکیوم درام فیلتر:
دستگاه روتاری وکیوم درام یک درام استوانه ای پوشیده شده با پارچه فیلتر می باشد که قسمتی از استوانه درون وان حاوی دوغاب ( اسلاری) قرار می گیرد. با توجه به خلا ایجاد شده توسط پمپ خلا در پشت پارچه فیلتر آب موجود در دوغاب از پارچه فیلتر عبور کرده و به مخزن ذخیره فیلتریت هدایت می شود و جامد در پشت پارچه فیلتر می ماند و با چرخش درام جامد باقیمانده در پشت پارچه به قسمت تخلیه کیک حاصل از فیلتراسیون منتقل می شود . این عملیات به صورت پیوسته انجام می گیرد.
دو نوع رایج روتاری وکیوم درام فیلتر مورد استفاده در آبگیری لجن شامل نوع تیغه ای و نوع نواری می باشند. در نوع تیغه ای تمام سطح درام تحت خلا قرار می گیرد و تخلیه کیک توسط تیغه ای تعبیه شده در انتهای مسیر چرخش درام جهت تخلیه کیک صورت می گیرد اما در نوع نواری حدود 65 درصد درام تحت خلا می باشد و در یک قسمت از درام پارچه ازسطح دراک جدا شده و توسط غلتک های پارچه در مسیری که تخلیه و شستشو پارچه صورت می گیرد و هدایت شده و دوباره بر روی سطح درام بر می گردد.
بزرگترین مزیت این فیلترها ایجاد سطح زیاد فیلتراسیون در فضای کم و فلاکس بالا و پیوسته بودن عملیات می باشد و از معایب آن می توان به مصرف انرژی و هزینه نگهداری بالا و رطوبت نسبی بالاتر کیک خروجی حاصل از فیلتراسیون اشاره کرد.
وکیوم بلت فیلتر یکی دیگر از دستگاه فیلتراسیون تحت خلا می باشد که قابلیت جداسازی ذرات جامد از مایع را در دوعاب هایی با در صد جامد و میزان دبی بالا دارد . این دستگاه متشکل از یک نوار نقاله که روی آن بلت لاستیکی و پارچه فیلتراسیون و در زیر آن سینی های وکیوم قرار دارد، می باشد .در ابتدای نوار نقاله دوغاب بوسیله هد خوراک دهی به صورت یکنواخت بر روی سطح پارچه فیلتر ریخته می شود و در طول مسیر با اعمال محرکه فیلتراسیون (اختلاف فشار خلا) مایع از ذرات جامد جدا گشته و ذرات جامد با درصد رطوبت پائین با حرکت نوار رو به جلو حرکت کرده و در انتهای نوار نقاله تخلیه می شوند . درصد رطوبت کیک خروجی تابعی از توع ذرات جامد، ویسکوزیته فیلتریت ، دور چزخش وکیوم بلت و .. می باشد. با توجه به کیفیت مورد نیاز ، امکان شستشو با استفاده از نازل برای کیک میسر می باشد بطوریکه می توان مایع محبوس در کیک را تا 90 درصد از کیک جدا کرد .در برگشت نوار نقاله با تعبیه نازل های شستشو، پارچه کاملا شسته می شود و برای عملیات فیلتراسیون آماده می شوند . مزایای عمده این دستگاه :
– استهلاک کم و سادگی تعمیرات
– پیوسته بودن فرآیند فیلتراسیون
– نیروی پرسنلی بسیار کم
– قابلیت کنترل ضخامت و رطوبت کیک
– قابلیت استفاده ازز متریال مختلف در ساخت دستگاه
– قابلیت بالای شستشوی کیک
– ظرفیت بسیار بالا
– قابلیت کنترل رطوبت کیک
دستگاه وکیوم بلت فیلتر در صنایع معدنی ، شیمیایی و پالایشگاهی کاربرد گسترده ای دارد. شرکت مهندسی صافی گستر پردیس (تریس) موفق به طراحی و ساخت دستگاه وکیوم بلت فیلتر برای اولین بار در کشور شده است. این دستگاه قابلیت فیلتراسون دوغاب تا دبی 50 متر مکعب در ساعت با غلظت جامد نا محلول تا 50 در صد را دارد.
بلت فیلترپرس:
بلت فیلتر پرس دستگاهی متشکل از یک نوار نقاله و انواع غلتک می باشد که همزمان با استفاده از خاصیت گرانش و نیروی فشاری آبگیری لجن را انجام می دهد . دوغاب در روی سطح نوار نقاله ریخته می شود و عملیات جدایش آب از سطح پارچه توسط نیروی گرانش صورت می گیرد و تحت پرس غلتک های تعبیه شده در مسیر نوار نقاله انجام می شود.
فیلتر پرس (Filter Press)در این روش از طریق فشار آوردن بر لجن، آب موجود در لجن از آن خارج می شود. مواد جامد و لجنی که بین دو عدد تسمه متخلخل قرار گرفته شده اند از میان درام (غلتک) هایی با اقطار مختلف عبور می نمایند. هر چه تسمه جلوتر می رود، غلتک ها کوچک تر شده و فشار وارده از طرف آنها بر تسمه های حاوی لجن بیشتر می شود. طراحی های مختلف برای این دستگاه ها وجود دارد اما اساس کارکرد تمامی آنها تقریبا بدین شرح می باشد: منطقه تثبیت شیمیایی، منطقه آبگیری ثقلی، منطقه آبگیری با فشار پایین و منطقه آبگیری با فشار بالا. یکی از موارد مهم در نگهداری سیستم های فیلتر نواری، تعویض تسمه های انتقال لجن می باشد که به طور متوسط در هر 2700 ساعت کارکرد باید تعویض گردند. میزان غلظت مواد جامد در این روش معمولا حدود 20 درصد می باشد که تا 50 درصد نیز با افزودن مواد شیمیایی و بسته به نوع لجن ورودی قابل افزایش است.
فيلتر تسمه ای (Belt Filter) سیستم فيلتراسیـونی است که در آن فرآيند تصفيه با کمک از “تسمه نقـاله” صورت می پذيرد. در واقع یک تسمه لاستیکی مشبک، که به آن “بِلت” – یا همان تسمه – گفته می شود، بر روی غلتک هایی حرکت می کند و مدیا از جنس پارچه فیلتری روی اين کمربند لاستیکی قرار دارد.
مخلوط دوغاب از یک سر روی پارچه ريخته و کیک ازطرف دیگر جمع آوری شده و مابين اين دو پروسه، فرآيند جداسازی ذراتِ جامدِ معلق از مايع فيلتريت انجام می شود. لازم به ذکر است که معمولاً زمانی از بلت فيلتراستفاده می گـردد که کیـک محصول، پر اهمیت تر از مایـع فیلتریت می باشد. بلت فيلتر به دو گونـه “بلت فیلتر پرس” و “بلت وکيوم فيلتر” تقسيم می گردد .
بلت فیلتر پرس
بلت فیلتر پرس (Belt Filter Press)، سیـستم جداسازی و تصفیه جامد از مایع است که آبگیری کیک را بوسیله اِعمال فرآیند پرس انجام می دهد. به این نحو که پـس از ریخته شدن مخلوط دوغاب علاوه برتسمه لاستیکی ومدیای پارچه ای که دوغاب بر روی آن درحرکت است، یک سیستم تسمه و نقاله هم در بخش فوقانی حرکت می کند. مخلوط پس ازعبور ازمیان دو تسمه لاستیکی و در طـول مسیر، پرس گردیده، آب گیری شده و سرانجام در انتها، کیکِ خشک و یـا با رطوبتِ کم – بسته به نوع نیاز – به دست می آید .
وکیوم بلت فیلتر پرس
وکیوم بلت فيلتر (Vacuum Belt Filter Press) در واقع بلت فیلتری است که دارای یک سری سیستم تسمه نقـاله (واقع در بخش تحتانی دستگاه) بوده و پس از ریخته شدن دوغاب، سیستم “وکیوم” واقع درزیر تسمه ای که دوغاب برروی آن درحال حرکت است با ایجاد خلاء، رطوبت موجود در کیک را گرفته و محصول، به صورت کیک خشک، از سمت دیگر تسمه جمع آوری می گردد. شرکت صافی آران با افتخار آمادگی خود را جهت تولید هردو نوع بلت فیلتر و همکاری با سایر صنایع در تمامی زمینه های مربوط اعلام می دارد. توصیه مهندسین بخش فنی شرکت صافی آران بر اين مبناست که چنانچه به جداسازی ذرات جامد از مایع، با حجم بسیار بالا و بدون وقفه نیاز باشد، بلت فیلتر گزینه مطلوبی خواهد بود .
مکانیزم عملکرد فیلترها
برای بیان یک خلاصه عملکرد از طرز کار این سیستم میتوان آن را به چهار مرحله زیر تقسیم کرد.
صفحات فیلترپرس توسط جک هیدرولیک تحت فشار قرار داده میشوند.
پساب که حاوی ذرات معلق میباشد با فشار وارد صفحات میشود و ذرات معلق موجود در آن از صفحات جدا میشود. سپس مایع باقی مانده که ذرات معلق از آن گرفته شده است به بیرون هدایت میشود.
پس تشکیل شدن کیک ورود سیال قطع میشود. سپس صفحات به وسیله جک هیدرولیک باز میشوند و مواد جامد تخلیه میشود.
در آخرین مرحله صفحات مجددا توسط جک هیدرولیک بسته میشود و سیکل بعدی تکرار شده و ادامه میابد.
مزایای دستگاه فیلتر پرس
آبگیری کردن انواع لجن های بیولوژیک و ضایعات Sewage Sludge (شامل لجن های فعال شهری کارخانجات مواد غذایی و آبگیری از پساب کشتارگاه، کارخانجات تولید دارو)
کمک به توسعه صنایع معدنی از طریق جایگزینی فیلتر پرس در خطوط تولید
تصفیه پساب های صنعتی.
جلوگیری از اتلاف منابع آبی
صرفه جویی قابل توجه در مصرف آب با استفاده مفید از بازیافت آب از پساب های صنعتی
کاهش آلاینده های زیست محیطی
تصفیه انواع مواد سمی و مضر صنعتی که همراه با آب یا دیگر سیالات وارد طبیعت می شوند.
فیلتر پرس ممبران
دستگاه فیلتر پرس ممبران معروف به فیلتر با حجم متغیر نیز میباشد. این مدل به دلیل اعمال فشار هوا یا آب مضاعف از درصد خشک کنندگی بالایی نسبت به دستگاه فیلتر چمبر برخوردار است و بیشتر در تصفیه فاضلاب کاربرد دارد. در این روش درصد بالای آبگیری در بهترین حالت ممکن حدود 90 % می باشد. دراین دستگاه ها حرکات صفحات فیلترپرس و پالایش و تخلیه کیک به صورت کامل اتوماتیک با سیستم کنترل plc انجام می شود. اگر احیانا کیکی مانده باشد در مرحله لرزش صفحات فیلتر از بین می رود.
در دستگاه فیلترپرس اتوماتتیک بخاطر کاهش زمان بین مراحل فیلتراسیون ، زمان فیلتراسیون و همچنین نیروی انسانی مورد نیز کاهش می یابد و ظرفیت فیلتراسیون و حجم ماده فیلتر شده افزایش می یابد.
فیلترپرس چمبر
دستگاه های چمبر که به دستگاه فیلتر با حجم ثابت نیز شناخته می شود شناخته شده تر هستند. این مدل اغلب در صنایع غذایی و دارویی کاربرد دارد. در روش چمبر آبگیری در بهترین حالت ممکن تا حدود 60 %می باشد.
مزایای استفاده از فیلترهای اتوماتیک
به دلیل داشتن سیستم کنترل اتوماتیک نیاز به نیروی انسانی را کمتر می کند. عمل فیلتراسیون را به صورت دقیق در حجم بالا و فضای کوچک انجام می شود. همچنین با تولید کیک با درصد رطوبت پایینتر مانع از به هدر رفتن مواد میشود .
دستگاه فیلتر پرس هیدرولیک
در دستگاه های هیدرولیک حرکات صفحات فیلتر به صورت هیدرولیک انجام می گیرد و در صنعت های مختلفی مورد استفاده واقع می شود. در این دستگاه ها بخش های کنترل الکتریکی اضافه می شود. همچنین به دلیل فشار یکنواختی که بین صفحات ایجاد می شود رطوبت کیک تخلیه شده خیلی کم و ظرفیت تصفیه بیشتر خواهد بود.
اجزای اصلی فیلتر ممبران
شاسی دستگاه که در نگه داشتن و کنار هم قرار دادن و محافظت از فشار وارده به صفحات فیلترپرس استفاده دارد. جک و یونیت هیدورلیک که در دو نوع دستی و هیدرولیک بر روی دستگاه می تواند مونتاژ شود.
پمپ از اصلی ترین قسمت های دستگاه است که در 4 نوع در بازار عرضه می گردد.
پمپ های دیافراگمی
پمپ های سانتریفیوژ
پمپ های دنده ای
منو پمپ
صفحات فیلترپرس ممبران در ابعاد مختلف از 10×10 سانتی متر تا 250×250 سانتی متر و اغلب از جنس پلی پرولین موجود می باشد. پارچه ها نیز از جنس های مختلفی میباشد که در زیر آمده است:
پلی آمید
پلی پرولین PP
پلی استر
پنبه
کتان
که مرغوبترین نوع آن به دلیل کیفیت بالاتر pp میباشد.
نکته ای که باید اشاره شود زمان تعویض پارچه های فیلتر پرس می باشد. در صورت پارگی ، خوردگی ، فرسایش یا سوراخ باید پارچه فیلتر تعویض شوند. در غیر اینصورت کیک بدست آمده ناخالص و کثیف و دارای رطوبت خواهد بود که منجر به تولید مواد با کیفیت پایین تر می باشد.
سیستم تخلیه کیک که در سه نوع دستی ، صفحه بازکن زنجیری ، صفحه باز کن رباتیک و اتومات می باشد. سیستم شستشو در فیلتر و مخزن جهت تخلیه کیک در دستگاه.
مشکلات احتمالی در فیلتر
مشکلاتی که ممکن هست در دستگاه فیلترپرس بوجود بیاید عبارتند از:
تولید کیک نامناسب یعنی کیک دارای رطوبت باشد و جامد نباشد که ناشی از کثیف بودن یا گرفتگی پارچه یا پمپ فیلترپرس درست کار نمی کند که بایستی پارچه تمیز یا تعویض شود و پمپ را هم سرویس نمائید.
ذرات جامد در مایع تصفیه شده که ناشی از وجود سوراخ یا پارگی در پارچه یا بیرون رفتگی پارچه از درز صفحات که با تعویض پارچه می توان مشکل را رفع کرد .
پاشیده شدن مواد از میان صفحات زمانیکه موارد به دستگاه پرس تزریق می شود که به دلیل وجود مشکل در آب بندی صفحات که باید قسمت های آب بند را سرویس و تعمیر یا تعویض نمود.
یا انباشته شدن ذرات جامد در قسمت آب بندی که با کاردک پالسیتک برای جداسازی مواد استفاده می شود یا فشار هیدرولیک ، فشار مواد ورودی ، سوراخ در پارچه های فیلتر پرس از مشکالت دیگر می توان به چکیدن روغن هیدرولیک باید مخزن را اندکی خالی کنید.
محاسبات فیلترپرس
همانطور که در ابتدا ذکر شد فیلتر پرس دستگاهی است که برای جدا سازی دو فاز مایع و جامد از یک محلول سوسپانسون استفاده میشود. در صنایع به علل مختلف نیاز است فاز جامد یه به اصلاح کیک تشکیل شده بعد از رد شدن از دستگاه فیلترپرس از محلول جدا شود. بسته به نوع صنعت، جنس، چگالی، غلظت، دما، دبی و محلول ورودی، نیاز به انجام طراحی برای انتخاب اجزای مناسب دستگاه و ظرفیت آن می باشد.
بنابراین نیاز است در هنگام خرید دستگاه و مشاوره با کارشناسان مربوطه اطلاعات دقیق از موارد ذکر شده در اختیار طراح قرار دهید. این کار باعث میشود بررسی و محاسبات، ظرفیت دستگاه (تعداد و ابعاد صفحات)، نوع پمپ مورد نیاز ( بسته به دما، ویسکوزیته، PH سیال و ….)، دبی پمپ (وابسته به دبی مطلوب فیلتریت، دبی جریان برگشتی و سطح فیلتراسیون)، نوع صفحات و جنس پارچه (نوع سیال و میزان رطوبت کیک های خروجی) و …. با بهترین طراحی و بالاترین بازده صورت گیرد.
دستگاه فیلتر پرس، لجن را به صورت یک کیک خشک و چگالی که وابسته به فشار تراکم و ویژگی های خاص هر لجن دارد، فشرده میکند. جدول زیر میانگین وزن خشک سه لجن معمولی را نشان می دهد.
برای محاسبه اندازه فیلتر پرس خود از معادله زیر استفاده کنید. ابتدا مقدار لجن مورد پردازش در هر چرخه را تعیین کنید. (در صورت استفاده از صفحات ممبرانی ، حداقل 8 ساعت در هر چرخه توصیه می شود ، چرخه فشار 75 تا 80٪ کاهش می یابد). سپس مقدار مواد جامد را درج کنید (ppm باید تقسیم بر 1.000،000 یا درصد تقسیم بر 100 تقسیم شود). وزن در هر گالن مایع بر حسب پوند و وزن خشک ، پوند مکعب (از جدول). معادله را برای محاسبه ظرفیت فیلترپرس تکمیل کنید. زمان چرخه به هر دو ویژگی لجن آبگیری و محتوای جامد بستگی دارد.
سانتریفیوژ دکانتر
یکی از تجهیزات صنعتی به کار رفته در تصفیه مواد بوده، که جداسازی جامد از مایع و یا مایع از مایع را به صورت پیوسته و مداوم انجام می دهد. سانتریفیوژ دکانتر که به آن دکانتور صنعتی نیز می گویند، یکی از ایده آل ترین دستگاه ها جهت تولیدات انبوه و پیوسته می باشند. در این قسمت قصد داریم بر روی قیمت، کیفیت، فروش و تعمیرات سانتریفیوژ دکانتور بحث نماییم.
مزایای سانتریفیوژ دکانتر نسبت به فیلتر پرس
عدم نیاز به شستشو در مقایسه با روش های مختلف جداسازی
نیاز به نیروی انسانی کمتر در حین عملیات
سیستم کاملا بسته بوده و بویی تولید نمی شود
سانتریفیوژ دکانتور در مقایسه با فیلتر پرس ها فضای کمتری را اشغال می کند
کارکرد پیوسته و ۲۴ ساعته، بدون نیاز به شستشو
قابلیت تصفیه مواد مختلف
مشخصات فنی دکانتور سانتریفیوژ
قسمت های مختلف سانتریفیوژ دکانتر
۱- شاسی
اصلی ترین قسمت یک سانتریفیوژ دکانتور بوده، که وظیفه نگه داشتن قسمت روتور را بر عهده دارد.
شاسی سانتریفیوژ دکانتر
۲- قسمت تخلیه مایع
این قسمت دو وظیفه مهم بر عهده دارد: ۱- حفاظت از خطرات احتمالی به دلیل وجود قطعات با سرعت چرخش بالا ۲- هدایت محصولات مایع جدا شده
اجزای سانتریفیوژ دکانتور
۳- قسمت تخلیه جامد
این قسمت نیز دو وظیفه خطیر بر عهده دارد: ۱-حفاظت از خطرات احتمالی به دلیل وجود قطعات با سرعت دوران بالا ۲- هدایت محصولات جامد جدا شده
دکانتور سانتریفیوژ
۴- پوشش مرکزی
این قسمت قابلیت دوگانه: ۱- حفاظت از خطرات احتمالی به وجود قطعات با سرعت دوران بالا ۲- انتقال محصول شستشو شده را دارا می باشد.
سانتریفیوژ تصفیه
۵- محفظه مافوق
این محفظه امکان به وجود آمدن خطرات و حوادث احتمالی که در اثر کارکرد سانتریفیوژ دکانتور با سرعت بالا ایجاد می گردد را از بین می برد.
سانتریفیوژ تصفیه روغن
۶- کاسه راهنما
پوسته داخلی،که عمل انتقال و جداسازی فازهای مختلف مواد از یکدیگر را انجام می دهد.
سانتریفیوژ پیوسته
۷- ماردون
این قسمت مواد جامد را به ابتدای کاسه دکانتر می رساند.
سانتریفیوژ پیوسته
۸- قسمت انتقال دهنده حرکت
این قسمت حرکت را به ماردون و سپس از طریق تسمه به کاسه سانتریفیوژ انتقال می دهد.
قیمت دکانتر سانتریفیوژ
سانتریفیوژ دکانتر ایده آل چه ویژگی هایی باید داشته باشد
تعمیر و نگهداری آسانتعمیر و نگهداری سانتریفیوژ دکانتر
قابلیت تصفیه مواد در حجم بالا
سادگی عملیات و اتومات بودن سیکل
بهره وری بالا و صرفه اقتصادی
سانتریفیوژ دکانتر
کاربرد سانتریفیوژ دکانتر
سانتریفیوژ در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی
یکی از کاربردهای مهم دکانتورها استفاده از آن ها در معادن نفت و گاز می باشد، همچنین در پالایشگاه ها و بازیافت مواد نفتی از سانتریفیوژها در مقیاس گسترده ای استفاده می گردد.
سانتریفیوژ در صنایع آب و فاضلاب
امروزه با وجود کمبود آب فرآیند جداسازی آب از فاضلاب، پروسه ای بسیار حائز اهمیت به شمار می آید. دکانتورها به دلیل سیکل پیوسته و بدون وقفه ای که دارند و همچنین به دلیل انجام عملیات تصفیه با کیفیت بالا، به عنوان یکی از بهترین ها دستگاه های مورد استفاده در صنعت آب و فاضلاب شناخته می شوند.
مزایای استفاده از سانتریفیوژها در صنعت آب و فاضلاب و تصفیه آب
صرفه جویی در مصرف آّب شیرین
نسبت قیمت به عملکرد مناسب نسبت به روش های دیگر تصفیه
کوچک بودن دستگاه و راحتی عملیات تعمیر و نگهداری در مقایسه با دستگاه های تصفیه کننده مختلف
در صورت عایق بندی درست دستگاه، میزان صدا و ارتعاشات به حداقل می رسد و نیازی به استفاده از محافظ های گوش وجود ندارد.
سانتریفیوژ در صنایع غذایی و خوراکی
دکانتورها یکی از بهترین تصفیه کننده ها جهت انواع عذاها و نوشیدنی ها به حساب می آیند. این دستگاه ها ایده آل برای تصفیه آّب میوه ها یا سبزیجات، پروسه ساخت شراب در کارخانجات خارجی و آماده سازی و استخراج مواد غذایی با بهترین و بالاترین استانداردهای ایمنی و بهداشتی و مطابق با سخت ترین قوانین نظارتی می باشند.
کاربرد دکانتر در تولید روغن زیتون
یکی از کاربردهای اصلی سانتریفیوژ در جداسازی فاز جامد از فاز مایع و گرفتن روغن زیتون از طریق نیروی نیروی گریز از مرکز و به صورت مداوم می باشد. امروزه اکثر کارخانجات تولید روغن زیتون، به دستگاه های سانتریفیوژ دکانتر مجهز می باشند.
کاربرد دکانتر در تولید روغن زیتون
مزایای روغن زیتون گیری با سانتریفیوژ دکانتر
مصرف آب بسیار کم و مقدار کم پساب خروجی
کیفیت بالای روغن تصفیه شده و بازده بالای مواد
نیاز به پرسنل کم به دلیل عملکرد مداوم و خودکار
هزینه کم انرژی و فرآیند
عمر طولانی ماشین آلات و نیاز به تعمیر و نگهداری نسبتا کم
سانتریفیوژ در صنایع شیمیایی
سانتریفیوژها یکی از بهترین راه حل ها جهت تصفیه میانی یا نهایی مواد محسوب می شوند، همچنین این دستگاه ها در بازیافت مواد زائد کاربرد گسترده ای دارند. دکانترها در صنایع دارویی، بیوتکنولوژی، پروسه تولید مواد شیمیای و فلزات کاربرد گسترده ای دارند.
انواع سانتریفیوژهای دکانتر
سانتریفیوژ دکانتر ۲ فاز
در سانتریفیوژهای ۲ فاز، جذاسازی فاز مایع از جامد، توسط نیروی گریز از مرکز انجام می گیرد. ذرات جامد به علت چگالی بالاتری که دارند در دیواره کاسه جمع می شوند و با استفاده از حرکت اسکرول به سمت دهانه تخلیه هدایت می شود، در عین حال مایع تصفیه شده در طول اسکرول و در ناحیه تخلیه مایع جریان دارد.سانتریفیوژ دکانتر ۲ فاز
کاربرد سانتریفیوژ ۲ فاز
از جمله کاربردهای سانتریفیوژهای ۲ فاز می توان به تصفیه فاضلاب، آبگیری لجن ها و همچنین تولید آب میوه ها و شراب اشاره نمود.
سانتریفیوژ دکانتر ۳ فاز
با استفاده از این دکانترها، در یک مرحله می توان ۳ فاز را از یکدیگر جداسازی نمود. این ۳ فاز شامل ۲ فاز مایع با چگالی های مختلف بوده (مانند روغن و آب) که در یک مرحله از ۱ فاز جامد جدا می شوند. مایع سنگین تر (آب) در میانه و بین روغن و ماده جامد، جمع می شود. بنابراین دو مایع جدا شده می توانند از دکانتر کشیده شوند و جامدات همانند دکانتر ۲ فاز، از طریق اسکرول به دهانه تخلیه انتقال می یابند.سانتریفیوژ دکانتر ۳ فاز
کاربرد سانتریفیوژ ۳ فاز
از جمله کاربردهای معمول سانتریفیوژهای ۳ فاز می توان به تولید روغن های خوراکی مانند روغن زیتون، تولید سوخت دیزل و فرآوری لجن نفت اشاره نمود.
تعمیر سانتریفیوژ دکانتر
کاواک صنعت با بهره گیری از نیروهای فنی و متخصص و همچنین تجربه بالا در زمینه ساخت و طراحی دستگاه های تصفیه و سانتریفیوژها علاوه بر ساخت دکانترها، مجموعه خدماتی همچون سرویس و تعمیرات سانتریفیوژ دکانتر و بچ را نیز ارائه می دهد.
برخی از قابلیت های دیگر سانتریفیوژ دکانتر
تصفیه مایعات با خلوص بسیار بالا
آبگیری از لجن ها و سوسپانسیون ها
غلیظ نمودن لجن ها
جداسازی مخلوط های سه فازی (دو فاز مایع، یک فاز جامد)
طبقه بندی مواد جامد موجود در سوسپانسیون بر اساس اندازه ذرات (درصد رطوبت)
طبقه بندی کردن جامدات بر اساس چگالی
سانتریفیوژ دکانتر
سانتریفیوژ پوشر
عمده استفاده این سانتریفیوژ برای خشک کردن و آبگیری میباشد . از دیگر استفادههای این نوع سانتریفیوژ برای جدا سازی پودرها ، کریستالها ، فیبر ها و … میباشد که به صورت مداوم این کار را انجام میدهد.
مکانیزم کار این دستگاه به این صورت است که خوراک ورودي توسط لوله تغذيه وارد سانتريفیوژ شده و در برخورد با توزيع كننده به طور يكنواخت در داخل سبد سانتريفیوژ توزیع مي شود. فاز جامد تشکیل شده روی سبد بوسیله واتر جت شسته می شود و آبگيري بوسيله نيروي گريز از مركز ايجاد شده در سانتريفیوژ انجام مي گردد. هم زمان با عمليات فوق فاز جامد با نيروي رفت و برگشتي سبد، به جلوي سانتريفیوژ انتقال داده شده و تخليه فازجامد خشك شده انجام مي شود.
عمده استفاده این دستگاه :
در صنایع غذایی از جمله پورهای غذایی ، نمک خوراکی ، ..
صنایع شیمیایی کود ، سلولز ، گلیسیرین ، صابون ، ..
صنایع دارویی و معدنی
از مزایای این دستگاه میتوان موارد زیر را نام برد :
خشک کردن مواد با رطوبت مد نظر
فرایند جداسازی پیوسته
جداسازی و خشک کردن مواد بدون صدمه زدن به کریستال و فیبر ورودی
امکان شست و شو سطح خارجی و هزینه پایین نگهداری
سانتریفیوژ پیلر
این نوع سانتریفیوژ به صورت غیر مداوم کار میکند و مکانیزم آن به این صورت است که درون دستگاه محفظهای دوار سوراخ دار قرار دارد که دارای پارچه است . خوراک دوغاب وارد محفظه دوار میشود و در اثر نیروی گریز از مرکز مایع به سمت بیرون حرکت کرده و از پارچه و سوراخ محفظه دوار عبور میکند و مواد جامد به کیکی را روی پارچه تشکیل میدهند.
عمدتا از این سیستم برای خشک کردن حداکثری مواد یا برای جداسازی دوغابهای که بدلیل چگالیهای متفاوت جدایش آنها سخت است استفاده میشود. این دستگاه قادر است ذرات ریز 0.01 تا 5 میلیمتر را از دوغاب جداسازی کند .
سانتریفیوژ مداوم
اینگونه سانتریفیوژها (Continuous Centrifugal) طوری طراحی شده است که عمل جداسازی و تخلیه توسط نیروی گریز از مرکز به طور همزمان انجام میشود . عمده مصرف این دستگاهها در صنایع گلوکز ، قند ، شکر ، دارویی و معدنی میباشد. لازم به ذکر است این مدل سانتریفیوژها در یک دور مشخص برای هر ماده کار میکنند و سرعت در آنها تغییر نمیکند.
سانتریفیوژ غیر مداوم
اینگونه سانتریفیوژها (Batch Centrifugal) خوراک وارد سیستم میشود و بعد به مرور زمان سرعت دورانی زیاد شده و عملیات جداسازی ذرات معلق و آبگیری انجام میگیرد سپس بعد از انجام کار عملیات متوقف شده ذرات جدا شده از مایع به صورت اتوماتیک و یا دستی تخلیه میشود و عملیات دوباره انجام میشود . از مزایای این سیستم آبگیری و جداسازی در سرعتها و زمانهای معین میباشد. این سیستم در اکثر صنایع غذایی ، قند و شکر ، گلوکز ، مواد شیمیایی ، …. کاربرد دارد.
لجن پس مانده مواد نیمه جامد از فرآیندهای صنعتی، گندزدایی آب و گندزدایی فاضلاب است. در اصطلاح عمومی به گل سیاهی که در ته مرداب، جوی و آب‌های راکد باقی می‌ماند، لجن میگویند.
در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، لجن‌هایی تولید میشود كه باید دفع گردد. مدیریت جامدات شامل پردازش رضایت بخش به منظور دفع نهایی در محیط زیست است و این در حالی است كه لجن‌ها به دلیل آلودگی بسیار زیادشان قبل از دفع نیاز به تصفیه و تثبیت دارند.
دفع لجن مازاد حاصل از تصفیة فاضلاب، از مسایل ضروری یك تصفیه خانه فاضلاب به حساب می‌آید و این بخش، قسمت عمده‌ای از هزینه‌های یك تصفیه‌خانه فاضلاب را در بر میگیرد. لذا ارایه راهكارهای صحیح مدیریتی برای لجن تصفیه خانه‌های فاضلاب امری ضروری است.
راهكارهای تصفیه و تثبیت لجن ها
در تصفیه فاضلاب دو نوع محصول تولید میشود: پساب تصفیه شده و لجن مایع یا نیمه مایع. لجن، مواد جامد معلق موجود در فاضلاب خام ورودی و همچنین مواد معلق ایجاد شده طی فرآیند های بیولوژیكی و یا شیمیایی است كه از طریق ته نشینی جدا میشود.
حجم عمده لجن را آب تشكیل میدهد كه حسب نوع فرآیند و مرحله تصفیه، مقدار مواد جامد موجود در لجن بین ۲۵/۰تا ۱۲ درصد وزنی متغیر خواهد بود.
بدیهی است بدون آشنایی با انواع لجن‌ها و خصوصیات آنها نمی‌توان روش مناسبی برای تصفیه و تثبیت آنها پیشنهاد كرد.
لجن ناشی از لایروبی مخازن نفتی
این نوع لجن به لحاظ نگهداری انواع مختلف ترکیبات هیدروکربنی اعم از نفت خام و انواع فرآورده دارای خصوصیات متفاوتی بوده و اغلب حاوی مقادیر زیاد هیدروكربن‌های نفتی، فلزات سنگین MTBE است كه باید به کمک روش مناسبی تصفیه و تثبیت شود.
انواع لجن‌های تولید شده در روش‌های مختلف تصفیه فاضلاب به شرح زیر میباشد:
لجن ته‌نشینی اولیه
این لجن از فاضلاب خام تولید شده و به رنگ خاكستری است. این لجن حاوی مواد درشت بوده و تقریباً ۶۰-۵۰ درصد از مواد معلق موجود در فاضلاب، در این لجن از فاضلاب جدا میشود. همچنین این لجن بسیار بدبو و چسبنده است و به سختی آب خود را از دست میدهد.
لجن فعال
این لجن در حوض ته‌نشینی ثانویه و از تصفیه بیولوژیك فاضلاب حاصل میشود و حاوی مقدار بسیار زیادی باكتری‌های هوازی است. این لجن به رنگ قهوهای و در حالت تازه، بدون بو میباشد. لجن فعال به حالت ژلاتینی است و به دلیل وجود مواد جامد آلی خیلی ریز، آبگیری از آن به سختی انجام میگیرد. این لجن حاوی مواد مغذی است و می‌تواند برای باروری زمینهای كشاورزی استفاده شود.
لجن شیمیایی
این لجن از تركیب ذرات كلوئیدی كه به واسطه افزایش مواد شیمیایی، بی‌بار شده و قابلیت ته‌نشینی یافته است، همچنین مواد محلول در فاضلاب كه با افزایش مواد شیمیایی به شكل نامحلول خود تبدیل شده، تشكیل شده است. این لجن دارای خواص مشابه لجن اولیه است كه به علت مصرف مواد شیمیایی در تصفیه فاضلاب و انعقاد مواد معلق ریز، آبگیری آن ساده تر است. این لجن نسبت به لجن اولیه بوی كمتری دارد و بر حسب نوع ماده شیمیایی، رنگ آن متفاوت است.
لجن هضم شده
این لجن دارای رنگ قهوهای است و به علت انجام عملیات هضم، مواد آلی فسادپذیر آن به حداقل رسیده و در نهایت هیچگونه بوی بدی ندارد. لجن هضم شده به راحتی آب خود را از دست میدهد (لجن هضم شده به روش بیهوازی قابلیت بیشتری در از دست دادن آب دارد). ضمن آنكه به دلیل غنی بودن آن از نظر مواد مغذی، برای باروری زمین نیز مورد استفاده قرار میگیرد.
روش تصفیه لجن به عواملی مانند خصوصیات لجن، صنعتی یا بهداشتی بودن آن و فضای مورد استفاده بستگی دارد. این روشها باید بتوانند لجن‌ها را با روشی اقتصادی به موادی كه باعث آلودگی محیط زیست نگردد، تبدیل کنند.
اولین مرحله تصفیه لجن، تغلیظ لجن به منظور كاهش حجم آن است. همان‌گونه كه اشاره شد، لجن حاصل از فرآیند تصفیه فاضلاب بسیار بدبو و حاوی مقدار زیادی آب است كه در صورت لزوم تصفیه، علاوه بر مشكلات نقل و انتقال آن، حجم زیادی را برای واحدهای تصفیه لجن ایجاب میکند.
شکل ۲: واحدهای تصفیه‌خانه فاضلاب
در این مرحله، لجن وارد حوضهای تغلیظ لجن میشود و سپس با بهره‌گیری از یك لجن‌روب مكانیكی با سرعت دورانی كم، ضمن تغلیظ لجن، جداسازی آب از لجن صورت میگیرد. لجن تغلیظ شده در انتهای حوض و لجن‌اب نیز در سطح حوض جمع‌آوری میشود. كف‌اب و لجن‌اب برای تصفیه، دوباره به ابتدای تصفیه‌خانه برگشت داده میشود و لجن تغلیظ شده نیز توسط نیروی ثقل یا تلمبه مخصوص انتقال لجن، به مخازن هاضم و یا به واحدهای خشك كننده لجن منتقل می‌گردد.
در فرآیند تغلیظ لجن با بهره‌گیری از مواد شیمیایی (مانند منعقدكنندهها و پلیالكترولیتها) و همچنین بهره‌برداری مناسب از سیستم، امكان كاهش حجم لجن تا حدود ۳ تا ۵ برابر میسر است كه خود نقش مؤثری در جمع‌آوری و دفع آن خواهد داشت.
مزایای بهره‌گیری از حوض تغلیظ لجن به شرح زیر است:
• مصرف انرژی الكتریكی كم
• كاهش حجم مخازن هضم لجن
• كاهش ظرفیت تجهیزات مكانیكی (مانند الكتروپمپهای انتقال لجن)
• كاهش تعداد و سطح واحدهای مربوط به خشك‌كردن لجن
• كاهش هزینه طرح تصفیه و دفع لجن
معایب حوض تغلیظ لجن عبارت است از:
• پذیرش بار سطحی محدود
• نیاز به افزایش مواد شیمیایی
• قابلیت محدود در حذف مواد جامد معلق از لجن‌اب
• لزوم بهره‌برداری مناسب
• انتشار بو و ذرات آئروسل در هوا
لجن خروجی از حوضهای تغلیظ لجن همچنان مایع بوده و دارای غلظتی در حدود ۴ تا ۶ درصد مواد جامد معلق است. بنابراین برای سهولت دفع آن لازم است در ادامه مسیر از روش‌های بی‌آب كردن لجن استفاده شود. كف‌آب و لجن‌آب حاصله از تغلیظ لجن، توسط تأسیسات، جمع‌آوری و برای تصفیه دوباره به ابتدای تصفیه‌خانه برگشت داده میشود.
تثبیت لجن
هدف از تثبیت لجن، هضم آن به منظور از بینبردن میكروارگانیسمهای بیماری‌زا، مواد جامد و معلق آلی فسادپذیر موجود در آن، به منظور كنترل بوی مزاحم و مخاطرات بهداشتی است.
هضم لجن به دو صورت هوازی و بیهوازی به شرح زیر انجام میشود:
هضم غیرهوازی لجن
این نوع از هضم بر اثر فعالیت دو گروه از باكتری‌های غیرهوازی است. گروه اول باكتری‌هایی كه بر اثر فعالیت آنها، مواد آلی پیچیده (مانند چربیها، كربوهیدرات‌ها و پروتئینها) به مواد آلی سادهتر بخصوص اسیدهای آلی تجزیه میشوند. سپس گروه دوم، باكتری‌هایی كه اسیدهای چرب را به گازهای متان(كه ارزش سوختی زیاد دارد) انیدریدكربنیك و هیدروژن سولفوره تبدیل میکند. پس از آن، لجن پایدار و تجزیه ناپذیر میشود كه برای دفع به قسمت‌های دیگر منتقل میشود و لجن‌آب نیز كه در بالای مخزن هاضم جمع‌آوری شده است، برای تصفیه، دوباره به ابتدای خط برگشت داده میشود
مزایای هضم لجن به روش بیهوازی به شرح زیر است:
• امكان استفاده از گاز متان برای تأمین سوخت
• لجن بدست آمده پایدار و بی‌بو است.
• مناسب برای شرایط خاك است.
• مقدار عوامل بیماری‌زا در لجن بسیار كم است.
معایب هضم لجن به روش بیهوازی عبارت است از:
• هزینه سرمایه‌گذاری اولیه بسیار زیاد
• راهبری پیچیده و نیازمند به بهره‌برداران مجرب و متخصص
• حساسیت زیاد باكتری‌های متان‌ساز نسبت به تغییرات دما
• تأمین دمای بالا جهت فعالیت باكتری‌های متان‌ساز
• تراكم گاز در سقف هاضم و احتمال انفجار در صورت عدم راهبری مناسب
• پیچیدگی در انجام عملیات اجرایی ساختمانی، نصب تأسیسات حرارتی و پوشش‌های حفاظتی
• تولید لجن‌آب بسیار آلوده
هضم هوازی لجن
لجن فاضلاب را میتوان در هوادهی طولانی و با استفاده از ارگانیسم‌های هوازی، مورد تجزیه و تصفیه بیولوژیك قرار داد.
مزایای هضم لجن به روش هوازی به شرح زیر است:
• لجن‌آب باقیمانده در این روش دارای آلودگی (BOD۵) كمتری است.
• فرآیند تصفیه لجن بدون بو میباشد.
• لجن تصفیه شده بهتر آب خود را از دست میدهد.
• لجن بدست آمده خاصیت كودی بیشتری دارد.
• سادهتر بودن راهبری و نگهداری سیستم و نیاز كمتر به نیروی انسانی متخصص
• حساسیت كمتر سیستم نسبت به تغییرات كمّی و كیفی لجن مورد تصفیه
• كمتر بودن هزینه سرمایه‌گذاری اولیه
معایب هضم لجن به روش هوازی عبارت است از:
• افزایش هزینه راهبری سیستم در نتیجه مصرف زیاد برق
• عدم وجود گاز متان طی فرآیند
• لجن هضم هوازی بدون تصفیه شیمیایی و كاربرد مواد منعقدكننده نمیتواند تغلیظ شود.
خشك كردن لجن
لجن هضم و تثبیت شده به رنگ خاكستری بوده و فاقد هرگونه بوی ناخوشایندی است. مواد آلی موجود در این لجن بسیار كم و بیشتر حاوی نمك‌های معدنی است كه كاربرد آن را به عنوان كود در مصارف كشاورزی افزایش میدهد. لجن هضم شده به راحتی آب خود را از دست میدهد. بنابراین، برای كاهش حجم آن و تسهیل در حمل و انتقال آن لازم است وارد مرحله بی‌آب سازی شود. در این مرحله، با جداكردن آب از لجن، ضمن كاهش بیشتر حجم آن، لجن مایع به لجن جامد تبدیل میشود.
به طور كلی بی‌آب كردن لجن به دو روش به شرح زیر انجام میشود:
۱) آبگیری از لجن به روش ثقلی
۱-۱) بسترهای لجن خشك‌كن
بسترهای لجن خشک‌کن که از نوع تراوشی میباشد، یكی از قدیمی‌ترین و ساده‌ترین روش‌های بی‌آب كردن لجن است. این روش بستگی زیادی به شرایط آب و هوایی، تشعشع خورشید، بارش، درجه حرارت، رطوبت نسبی و سرعت باد دارد و در مناطق با شرایط آب و هوای گرم و خشك، بیشترین كاربرد را دارد.
در این روش با تخلیه لجن در بسترهایی با عمق كم، بخش اعظم آب موجود در لجن از طریق تبخیر سطحی و بخش دیگری از آن نیز از طریق سیستم زهكشی (در صورت استفاده از بستر شنی و اجرای لولههای درزدار در كف بستر) جمع‌آوری میشود و امكان كاهش حجم لجن را تا حدود ۲۰ تا ۴۰ درصد مواد جامد فراهم میکند.
لجن خشك‌شده در كف بسترها به صورت دستی و یا با استفاده از وسایل مكانیكی جمع‌آوری میشود. همچنین لجن‌آب جمع‌آوری شده به وسیله سیستم زهكش در كف بستر، برای تصفیه دوباره به ابتدای تصفیه‌خانه و به مدار جریان فاضلاب ورودی برگشت داده میشود.
در این روش و با توجه به عمق كم لجن در بسترها، به مساحت زیادی برای خشك‌كردن لجن نیاز میباشد.
۱-۲) لاگون‌های لجن خشك‌كن
لاگون لجن خشک‌کن نیز از روش‌های بی‌آب كردن لجن به طریقه ثقلی است. این استخرها كار بسترهای لجن‌خشك‌كن و بخشی از هضم لجن را در یك مرحله انجام میدهند. ارتفاع لجن در این استخرها زیاد است (بین ۷/۰ تا ۴/۱ متر). بدین ترتیب تخلیه این استخرها می‌تواند در فواصل زمانی طولانی‌تر (هر چند سال یكبار) انجام گیرد.
لازم است اشاره شود ورود لجن به داخل این استخرها به تناوب و در لایه‌هایی با عمق حدود ۲۰ سانتیمتر انجام میگیرد. این موضوع، نقش مؤثری در كاهش زمان خشك شدن لجن دارد.
مزایای آبگیری از لجن به روش ثقلی به شرح زیر است:
• قابلیت بالای آبگیری و كاهش حجم لجن فاضلاب شهری
• ساده بودن روش بهره‌برداری
• عدم نیاز به تجهیزات الكترومكانیكی
• عدم مصرف انرژی الكتریكی
• هزینه پایین تعمیرات و نگهداری
• عدم وابستگی به خارج و نیاز ارزی
معایب آبگیری از لجن به روش ثقلی به شرح زیر است:
• نیاز به زمین زیاد و هزینه بالای سرمایه‌گذاری برای خرید و تملك
• احتمال نفوذ آلودگی به آب‌های زیرزمینی
• انتشار بو و ذرات آئروسل به هوا
• حتی الامكان به لحاظ رعایت مسایل بهداشتی باید دور از مناطق مسكونی بنا شوند.
• به نیروی كارگر برای تمیز و تخلیه کردن منظم و مداوم احتیاج است.
۲) آبگیری از لجن به روش مكانیكی
از تجهیزات مكانیكی نیز برای آبگیری از لجن به منظور كاهش حجم و تسهیل در نقل و انتقال و همچنین دفع آن استفاده میشود. این موضوع بخصوص در برخی نقاط به علت شرایط اقلیمی و فراوانی تعداد روزهای بارندگی و همچنین در شرایطی كه هزینه تملك زمین بالا است، كاربرد زیادی دارد.
دستگاههای سانتریفوژ ، فیلترخلاء ، فیلتر پرس و فیلتر تسمه‌ای از جمله تجهیزات آبگیری از لجن هستند كه با مكانیسم طراحی شده، قادرند با خروج آب از لجن، غلظت مواد جامد در لجن را به حدود ۲۵ تا ۵۰ درصد (و در برخی موارد تا حدود ۸۵ درصد) افزایش دهند.
شکل ۳: آبگیری از لجن به روش مکانیکی
سانتریفوژ
سانتریفوژ یکی از روش‌های مكانیكی آبگیری از لجن است كه در آن از نیروی گریز از مركز برای جداسازی آب از لجن استفاده میشود. سانتریفوژ غلظت مواد جامد در لجن را تا حدود ۲۰ تا ۳۵ درصد افزایش میدهد.
این روش نیز بیشتر برای آبگیری از لجن فاضلابهای بهداشتی یا فاصلاب نفتی و همچنین لجن‌های ناشی از لایروبی مخازن نفتی كاربرد دارد و برای لجن‌های حاوی ذرات سایشی توصیه نمیشود.
از مزایای استفاده از این روش، بسته بودن سیستم و جلوگیری از انتشار آلودگی به محیط است. ضمن آنكه به دلیل عدم عبور جریان از یك بستر فیلتری، مشكلات ناشی از گرفتگی آن وجود ندارد. این دستگاه به دو روش دی‌كانتر و تری‌كانتر موجود است كه روش اول تنها برای جداسازی فاز مایع از جامد بوده و روش دوم قادر به جداسازی پساب، مواد جامد و مواد نفتی میباشد.
در مورد لجن‌های نفتی اگر میزان مواد نفتی قابل توجه باشد، روش تری‌كانتر برای جداسازی سه فاز پساب، مواد جامد و مواد نفتی توصیه میشود.
۲-۲) فیلترخلاء
فيلترخلا از قدیمی‌ترین سیستم‌های بیآبسازی لجن است كه با ایجاد خلاء، آب را از لجن جدا کرده و كیك لجنی با غلظت حدود ۱۶ تا ۲۲۳ درصد مواد جامد تولید می‌كند.
این روش به طور کل برای آبگیری از لجن فاضلابهای صنعتی و بهداشتی و یا لجن حاصل از فرآیند نرمسازی آب با آهك كاربرد دارد. هزینه تعمیرات، مصرف انرژی و مواد شیمیایی در این روش بسیار زیاد است.
۲-۳) فیلترپرس
فیلتر پرس روش دیگری برای آبگیری از لجن است كه در آن با قراردادن لجن در بین توری‌های پلاستیكی دهانه ریز و ایجاد فشار، عمل جداسازی آب از لجن انجام میشود و قادر است كیك لجن با غلظتی تا حدود ۴۰ درصد مواد جامد تولید كند.
از مزایای استفاده از این روش، كاهش میزان مصرف انرژی و افزایش قابلیت آبگیری از لجن و در نهایت كاهش حجم لجن تولید شده است. این موضوع بخصوص از نقطه نظر جمع‌آوری، سیستم حمل و نقل و دفع لجن و هزینه‌های مربوطه بسیار حائز اهمیت است.
در این سیستم، تغذیه لجن به دستگاه و آبگیری از آن (برخلاف روش‌های دیگر) به صورت ناپیوسته انجام میشود و به همین دلیل نیز هزینه بهره‌برداری به منظور تغذیه، برداشت كیك لجن تولید شده و شست‌وشوی سیستم در هر سیكل عملیاتی و آبگیری از لجن، زیاد است.
۲-۴) فیلترتسمهای
در این روش لجن بین دو نوار تسمه‌ای قرار گرفته و با عبور استوانه‌های دوار از روی آن، عمل آبگیری از لجن انجام میشود. این روش برای واحدهای كوچك یا متوسط به كار گرفته میشود و به طور کل برای آبگیری از لجن فاضلابهای صنعتی و بهداشتی كاربرد دارد. در این روش به دلیل محدودیت در ایجاد فشار برای آبگیری از لجن، غلظت مواد جامد در لجن به حدود ۲۰ تا ۲۵ درصد محدود است. البته بهره‌گیری از سیستم خلاء در انتهای مسیر قابلیت آبگیری از لجن را افزایش میدهد كه طبیعتاً با مصرف بالای انرژی همراه خواهد بود.
بهره‌برداری از این روش به دلیل باز بودن سیستم و دسترسی به تمامی قطعات آن بسیار آسان بوده و به دنبال آن هزینه تعمیرات و مصرف انرژی نیز كم میباشد. البته بدیهی است با توجه به باز بودن سیستم، امكان انتشار ذرات به هوا و آلودگی محیط نیز وجود خواهد داشت.
مزایای بهره‌گیری از تجهیزات مكانیكی برای تغلیظ و آبگیری از لجن عبارت است از:
• قابلیت بالای آبگیری و تولید لجن خشك‌شده
• كاهش زیاد حجم لجن
• كاهش هزینه حمل و نقل لجن خشك‌شده
• بازده بالای حذف ذرات و مواد جامد از لجن‌آب (حدود ۹۹ درصد)
• مجهز به سیستم كنترل و فرمان
• سهولت بهره‌برداری و نگهداری
• نیاز محدود به زمین و كاهش هزینه تملك
• جلوگیری از آلودگی و انتشار ذرات به هوا
و معایب بهره‌گیری از تجهیزات مكانیكی عبارت است از:
• هزینه بالای سرمایه‌گذاری اولیه
• وابستگی به خارج و نیاز ارزی
• نیاز به بهره‌بردار متخصص و مجرب
• هزینه بالای تعمیرات و نگهداری
• مصرف انرژی الكتریكی بالا
• لزوم شست‌وشوی تواتری دستگاه و محدودیت درجمعآوری و دفع پساب حاصله
انتخاب روش مناسب آبگیری از لجن به نوع لجن و در دسترس بودن فضا برای نصب تأسیسات بستگی دارد.
دفع نهایی لجن
لجن حاصل از فرآیند ناشی از یكی از روش‌های فوق‌الذكر، لازم است دفع شود.
روش‌های دفع لجن به شرح زیر است:
• دفع در زمین
• سوزاندن لجن
• تهیه كود
• دفع لجن در لاگون‌های عمیق با لایه نفوذ ناپذیر.
دفع در زمین
در این روش لجن را با آب آهك و یا پودر آهك مخلوط كرده و سپس در زمین پخش میکنند. یا پس از حفر شیارهایی، لجن را در آن میریزند و سپس با لایه نازكی از خاك می‌پوشانند و در نهایت وقتی زمین و لجن خشك شد، گیاهان در آن می‌رویند.
دفع مستقیم لجن پس از عملیات هضم، باعث صرفه‌جویی در هزینه اجرای واحدهای خشك‌كردن لجن میشود ولی از مهم‌ترین معایب آنها، حمل و انتقال حجم زیادی از لجن خواهد بود. ضمن آنكه دفع آن نیاز به زمین وسیعی دارد.
دفع در زمین متداول‌ترین روش دفع لجن است كه لازم است ملاحظات زیست‌محیطی (شامل رعایت فاصله از مناطق شهری و مسكونی و حفاظت آب‌های زیرزمینی از نفوذ فاضلاب به آنها)، همچنین محافظت‌های لازم در خصوص مقابله با حركت گاز صورت پذیرد. در این خصوص كسب مجوز از مقامات ذی‌صلاح از جمله سازمان حفاظت محیط زیست و وزارت كشور الزامی است.
شکل ۵: فرایند لجن فعال
سوزاندن لجن
سوزاندن لجن تا مرحله تكمیل احتراق مواد آلی آن در دمای بسیار بالا (حدود ۷۰۰ درجه سلسیوس)، یكی دیگر از روش‌های دفع لجن است. از مهم‌ترین معایب این سیستم، آلودگی هوا و تأمین سوخت است. در این روش میتوان از زباله‌سوز‌های استاندارد دارای فیلترهای مناسب هوا استفاده کرد.
تهیه كود
لجن حاصل از تصفیه فاضلاب شهری حاوی مواد معدنی و آلی است كه برای محصولات كشاورزی و بهبود كیفیت خاك مفید میباشد. بدین ترتیب استفاده از لجن در مزارع به عنوان كود یكی از روش‌های مناسب دفع لجن است.
در فرآیند تهیه كود یا كمپوست، مواد آلی فرار موجود در لجن به طریقه بیولوژیكی و یا به وسیله سیستم حرارتی در دمای زیاد (حدود ۳۷۰ درجه سلسیوس) تجزیه شده و به مواد قابل استفاده در خاك تبدیل میشود. این فرآیند ضمن حذف رطوبت لجن و كاهش وزن آن، با احتراق بخشی از مواد آلی فرار موجود در لجن، از ادامه تجزیه آنها توسط میكروارگانیسم‌ها پیشگیری می‌كند.
چنانچه لجن در بخش كشاورزی به عنوان كود مورد استفاده قرار گیرد، محدودیت تعداد انگل‌ها و تكیاختههای بیماری‌زا و عناصر سمی آن مهم میباشد. به طور كلی، مصرف لجن برای باروری محصولات یا گیاهانی كه ریشه‌دار هستند و یا به صورت خام به مصرف میرسند، توصیه نشده است.
دفع لجن در لاگون‌های عمیق با لایه نفوذ ناپذیر
در این روش گودالهایی به عمق زیاد در زمین حفر میکنند و كف آن را علاوه بر زهكشی با حدود ۳۰ سانتیمتر كلینگر می‌پوشانند و سپس لجن را به درون آن تخلیه میكنند. در این لاگونها و به منظورجلوگیری از انتشار بو، سطح آنها را با مقداری آهك پوشش میدهند.
روش‌های تصفیه پساب جدا شده از لجن
پالایش و تصفیه فاضلاب به صورت امروزی دارای سابقه تاریخی كوتاه است. تصفیه فاضلاب اغلب در سه مرحله انجام میگیرد:
الف) مرحله مقدماتی شامل تصفیه فیزیكی از قبیل آشغالگیری و ته‌نشینی مواد معلق
ب) مرحله دوم شامل تصفیه بیولوژیكی با استفاده از میكروارگانیسمهای گوناگون به منظور حذف مواد آلی
ج) مرحله سوم شامل زلال سازی و تصفیههای تكمیلی از قبیل نیترات زدایی. استفاده از كربن فعال، نمكزدایی و غیره.
درمورد لجن‌های حاصل از لایروبی مخازن پس از استفاده از یكی از روش‌های آبگیری لجن، پساب ایجاد شده احتیاج به تصفیه دارد كه بسته به میزان پارامترهای پساب از جمله BOD، COD، TDS، TPH و میزان روغن و چربی روش‌های بیولوژیكی و شیمیایی توصیه میشود.
فيلتر تسمه ای (Belt Filter) سیستم فيلتراسیـونی است که در آن فرآيند تصفيه با کمک از “تسمه نقـاله” صورت می پذيرد. در واقع یک تسمه لاستیکی مشبک، که به آن “بِلت” – یا همان تسمه – گفته می شود، بر روی غلتک هایی حرکت می کند و مدیا از جنس پارچه فیلتری روی اين کمربند لاستیکی قرار دارد.
