کلر

در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب برای انجام فرآیند گندزدایی پساب تصفیه‌شده، از روش‌های مختلفی استفاده می‌شود. از قدیمی‌ترین و پرکاربردترین این روش‌ها، می‌توان از روش کلرزنی نام برد، زیرا این روش نه تنها ارزان‌ترین روش گندزدایی محسوب می‌شود بلکه دارای مزیت‌های فراوان دیگری نیز بوده و از هر نظر برای حذف آلودگی‌های میکروبی شیوۀ رضایت‌بخشی می‌باشد.

در واقع در این روش از اضافه کردن گاز کلر یا ترکیبات آن از قبیل هیپوکلریت کلسیم، هیپوکلریت سدیم، دی اکسید کلر و انواع کلروآمین‌ها به فاضلاب استفاده می‌شود. در حال حاضر برای انجام فرآیند کلرزنی، بیشتر از هیپوکلریت سدیم استفاده می‌شود. اگرچه این مادۀ شیمیایی ترکیب نسبتاً پایداری دارد اما به مرور زمان تجزیه می‌شود و باید در نگهداری از آن دقت و توجه زیادی بکار برده شود.

از هیپوکلریت کلسیم نیز در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب استفاده می‌شود. اما گران بودن این محصول، باعث شده که استفاده از آن کمتر از هیپوکلریت سدیم باشد. در مجموع، استفاده از گاز کلر بهتر و مؤثرتر از استفاده از دیگر ترکیبات شیمیایی همچون هیپوکلریت کلسیم یا سدیم است. در مورد دی اکسید کلر نیز باید توجه داشت که ماده‌ای بسیار ناپایدار است و باید در محل تصفیه‌خانه تولید شود. از طرفی بدلیل واکنش با عوامل احیاکننده موجود در فاضلاب، دی اکسید کلر فقط به کلریت تبدیل می‌شود و از همۀ توان اکسیدکنندگی آن نمی‌توان استفاده نمود.

بنابراین می‌توان نتیجه گرفت که دی اکسید کلر به اندازۀ کلر فعال نیست و بهتر است که بجای آن از گاز کلر استفاده شود. همچنین باید به این نکته مهم نیز توجه داشت که با وجود تأثیر خوب گاز کلر در انجام فرآیند گندزدایی، ممکن است استفاده از آن باعث آلودگی‌های محیط زیستی و مسمومیت کارگران شاغل در تصفیه خانه نیز بشود که باید تمهیدات ایمنی در این مورد بدرستی رعایت گردد.
دانستن این نکته هم بسیار ضروری است که کلر می‌تواند بر روی انجام فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی تأثیر منفی بگذارد. بدین جهت در صورت لزوم برای کاهش بار مواد آلی و کنترل بو، عملیات پیش کلرزنی باید قبل از مرحله ته‌نشینی انجام شود، اما مرحلۀ کلرزنی نهایی باید بعد از حوضچه‌های ته نشینی قرار گیرد.

نحوه عملکرد

در انجام این فرآیند باید به این نکته توجه داشت که نسبت تبدیل کلر به اسیدهیپوکلرو و یون اکسید کلر در واقع تابعی از اسیدیته و درجه حرارت فاضلاب است. پس از انجام فرآیند تجزیه و بدلیل حضور موادی اکسیدپذیر همچون آهن، منگنز، سولفوریک اسید و دیگر مواد آلی موجود در فاضلاب، بخشی از کلر صرف فرآیند اکسیداسیون می‌شود. البته حاصل این فرآیند تولید کلرورهای مختلفی است که بدلیل پایداری، کلر آن‌ها آزاد نمی‌شود و در نتیجه نمی‌توانند باکتری‌ها را از بین ببرند.

پس از آن، کلر با ترکیبات ازت‌دار مانند آمونیاک واکنش می‌دهد و بتدریج و برحسب مقدار اسیدیتۀ فاضلاب، کلرآمین‌های مختلفی تولید می‌شوند. برای اطمینان یافتن از اثربخشی فرآیند گندزدایی، مقدار کلر باقی‌مانده در پساب تصفیه شدۀ خروجی را اندازه می‌گیرند. مقدار کلر باقی‌مانده در حقیقت مجموع یون‌های هیپوکلریت و کلریت است.
همانطوری که گفته شد، انجام عملیات کلرزنی به چندین روش قابل اجرا است:‌
1- تزریق کلر مایع:

مقدار دقیق کلر مصرفی به درجه حرارت پساب تصفیه شده و زمان ماند فرآیند بستگی دارد. بطور کلی مقدار کلر مصرفی 15 میلی‌گرم در لیتر فاضلاب تصفیه شده است. برای تهیه و تزریق محلول کلر با درصد مشخص، مواد شیمیایی مورد نظر را در داخل یک مخزن پلی‌اتیلنی با آب مخلوط می‌کنند. عمل همزدن نیز توسط یک همزن الکتریکی با شافت مقاوم در برابر خوردگی انجام می‌شود. پس از یکنواخت شدن محلول، با استفاده از یک پمپ تزریق که قابلیت تنظیم و انتقال مواد شیمیایی با دقت کافی دارد، آن‌را به مسیر فاضلاب تصفیه شده تزریق می‌کنند.

2- تزریق گاز کلر:

با اضافه شدن گاز کلر به فاضلاب، به ترتیب واکنش‌های هیدرولیزاسیون و یونیزاسیون انجام می‌‌شوند و یون‌های هیپوکلریت و کلریت تشکیل می‌شوند. البته در میان این یون‌ها، یون هیپوکلریت قدرت اکسیدکنندگی بیش‌تری دارد.

تجهیزات

تجهیزات مورد نیاز برای انجام فرآیند کلرزنی به نوع سیستم کلرزن بستگی دارد. بر حسب اینکه از سیستم کلرزنی مایع یا گازی استفاده شود، این تجهیزات نیز متفاوت می‌شوند:‌
1- تزریق کلر مایع

اصلی‌ترین لوازم مورد نیاز در این حالت عبارتند از:‌ مخزن پلی‌اتیلنی برای تهیه محلول هیپوکلریت، پمپ تزریق بهمراه استرینر، لوله‌کشی مناسب برای خطوط مکش و دهش، اتصالات، سیستم همزن که شامل شافت و پروانه از جنس استنلس استیل است و همچنین مجهز به الکتروموتور مناسب و متعلقات لازم از قبیل شاسی استقرار می‌باشد. باید توجه داشت که تمامی تجهیزاتی که با مواد شیمیایی در تماس هستند باید از جنس مقاوم در برابر خوردگی انتخاب شوند.
2- تزریق گاز کلر

دستگاه کلریناسیون گازی و اتصالات و سیلندرهای حاوی گاز کلر. تجهیزات ایمنی از قبیل تشخیص‌دهندۀ نشت گاز کلر که بطور کاملا اتوماتیک وارد مدار شده و در زمان تعیین شده گاز موجود در محل را خنثی کرده و مقدار آن‌را به کم‌تر از حد مجاز می‌رساند.

مزایا:‌
1- از بین رفتن میکروارگانیسم‌ها، باکتری‌ها . جلبک‌ها
2- کاهش بوی نامطبوع فاضلاب
3- جلوگیری از حجیم شدن لجن و کف در واحد هاضم
4- کمک به تغلیظ لجن
5- در دسترس بودن کلیه تجهیزات
6- ارزان بودن سیستم‌های تزریق کلر مایع

کاربرد در صنایع:‌
از آن‌جا که کلر باعث از بین رفتن جلبک‌ها و باکتری‌ها می‌شود، استفاده از سیستم‌های کلرزنی در بسیاری از موارد رایج شده است. از قبیل:‌
تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب – استخرها – آب جبرانی به دیگ‌های بخار، برج‌های خنک‌کننده و مبدل‌های حرارتی

تصفیه هوازی

تصفیه هوازی نوعی فرآیند بیولوژیکی است که در آن از اکسیژن برای تجزیه مواد آلی و حذف آلاینده‌های دیگر همچون نیتروژن و فسفر استفاده می‌شود. مقدار اکسیژن مورد نیاز برای از بین بردن مواد آلی و انجام این واکنش بیوشیمیایی را BOD می‌نامند که با استفاده از سنسورهای اکسیژن در لجن فعال (در مخزن هوادهی) و باکتری‌های باقی‌مانده (در لجن فعال) قابل کنترل است. در طی این واکنش بیوشیمیایی، مواد آلی به دی‌اکسید کربن و یک تودۀ زیستی جدید تبدیل می‌شوند. اکسیژن مورد نیاز برای انجام تصفیۀ هوازی بطور دائم باید به سیستم وارد شود که این کار با استفاده از انواع تجهیزات هوادهی انجام می‌شود. در این حالت باکتری‌های هوازی به فاضلاب می‌چسبند و تصفیۀ هوازی صورت می‌پذیرد. در واقع اساس تمامی روش‌های تصفیه هوازی، فعالیت میکروارگانیسم‌های هوازی برای انجام یک واکنش بیوشیمیایی و تجزیه بیولوژیکی فاضلاب است. از انواع روش‌های بیولوژیکی هوازی می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
– فرآیند بیو راکتور غشایی با بستر متحرک (MBBR)
– فرآیند لجن فعال با بستر ثابت (IFAS)
– فرآیند لجن فعال با هوادهی گسترده (EAAS)

 

نحوه عملکرد

همانطوری که گفته شد، فرآیند لجن فعال متداول‌ترین روش تصفیه بیولوژیكی هوازی است كه در آن از اكسید کردن هوازی میکروارگانیسم‌ها برای تصفیۀ مواد آلی موجود در فاضلاب استفاده می‌شود. بر حسب نحوۀ پخش فاضلاب ورودی، توزیع و نحوه هوادهی، زمان اقامت در مخزن هوادهی و همچنین نسبت مواد آلی به غلظت میکروارگانیسم‌ها، انواع مختلفی از سیستم‌های لجن فعال وجود دارد. متداول‌ترین روش‌ها برای تصفیۀ فاضلاب با استفاده از لجن فعال عبارتند از:
– روش هوادهی گسترده EAAS (Extended Aeration Activated Sludge)
– روش راکتورهای ناپیوسته متوالی SBR (Sequencing batch Reactor)
– روش رشد چسبیده IFAS (Integrated Fixed-Film Activated Sludge)
در روش لجن فعال، با مخلوط کردن فاضلاب و تودۀ لجن فعال در مخزن هوادهی و تأمین اكسیژن لازم، شرایط لازم برای انجام واکنش بیوشیمیایی و تصفیه مواد آلی فراهم می‌شود. بدین ترتیب مقادیر زیادی از مواد آلی که در طی انجام این واکنش صرف سوخت و ساز میكروارگانیزم‌ها شده‌اند از فاضلاب جدا شده، مقداری نیز تبدیل به گاز می‌شوند و بقیه آن‌ها نیز بصورت نامحلول همراه با فاضلاب و لجن خروجی از قسمت مربوط به ته‌نشینی نهایی خارج می‌شوند. بخشـی از این لجن فعال، برای ثابت نگه‌داشتن غلظت میكروارگانیسم‌ها به مخزن هوادهی و بخشی نیز برای تثبیت بیش‌تر و دفع، به واحدهای تغلیظ و تثبیت لجن هدایت می‌شوند. عوامل مهم برای طراحی و کنترل این فرآیند عبارتند از:
سن لجن فعال، نسبت خوراک به میکروارگانیسم‌ها، مقدار بار آلی، و زمان اقامت.
همچنین مرسوم‌ترین سیستم‌های هوادهی برای فرآیندهای لجن فعال که از انعطاف‌پذیری بالایی برخوردار هستند شامل موارد زیر می‌باشند:‌
جریان قالبی معمولی – اختلاط کامل – هوادهی غیر یکنواخت – هوادهی مرحله‌ای – هوادهی اصلاح‌شده – تثبیت تماسی – هوادهی ممتد – هوادهی سریع

تجهیزات

مرحلۀ هوادهی در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب از سه طریق انجام می‌شود:
– هوادهی با استفاده از دیفیوزر و هوای تحت فشار
– هوادهی با استفاده از هواده‌های مکانیکی سطحی
– ترکیب دو روش فوق
دیفیوزرها در سه نوع دیسکی، لوله‌ای و بشقابی موجود هستند و بر حسب اندازه منافذشان به سه دسته ریز، متوسط و درشت تقسیم می‌شوند.
در هوادهی سطحی، حرکت توربین هواده باعث تزریق حباب‌های هوا به داخل حجم فاضلاب می‌شود.
مزایا:‌
سیستم‌های هوازی دارای مزیت‌های زیر هستند:‌
– رسیدن به شرایط استاندارد محیط زیستی در آن‌ها امکان‌پذیر می‌باشد
– لجن تثبیت‌شده بدون بو است
– راهبری این سیستم آسان می‌باشد

کاربرد در صنایع:‌
تصفیه انواع پساب‌های بهداشتی از قبیل انسانی، بیمارستانی و صنعتی

بی‌هوازی

به گونه‌ای از فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی که بدون حضور اکسیژن و فقط توسط میکروارگانیسم‌ها انجام می‌شود، تصفیه بی‌هوازی می‌گویند. در برخی از تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و در سیستم‌های هاضم لجن از این فرآیند استفاده فراوانی می‌شود. روش‌های UASB، FBR و UAFB نمونه‌هایی از روش تصفیه بی‌هوازی برای فاضلاب هستند. همچنین در سپتیک‌ تانک‌ها بدلیل عدم حضور اکسیژن محلول و کافی، تصفیۀ بی‌هوازی، فرآیند غالب است. در طبیعت نیز این نوع از تصفیه بوفور مشاهده می‌شود، مانند مرداب‌ها و مواد ته‌نشین شده در کف دریا.
معمولاً متانی که در مرحلۀ نهایی تصفیه بی‌هوازی تولید می‌شود، از تولید و تجمع زیاد مواد آلی در سیستم‌های بی‌هوازی جلوگیری می‌کند. در روش بی‌هوازی، تجزیۀ مواد آلی با راندمان کم‌تری نسبت به تصفیۀ هوازی انجام می‌شود. همچنین، میکروارگانیسم‌های دخیل در فرآیند بی‌هوازی معمولاً از همراه با تجزیه مواد آلی، انرژی نیز تولید می‌کنند و بیش‌تر محصولات نهایی حاصل از فعل و انفعالات آن‌ها ارزشمند هستند.

نحوه عملکرد

باکتری‌های فعال در این فرآیند طی چند مرحله مواد آلی (موادی که BOD و COD تولید می‌کنند) را تجزیه می‌کنند. حاصل این تجزیه، بیوگازی است که اکثر آن‌را متان و دی‌اکسید کربن تشکیل داده است. همچنین مقدار اندکی نیز تودۀ بیولوژیکی تولید می‌شود که در حقیقت باکتری‌های جدیدی هستند که بوجود آمده‌اند.
در واقع تصفیۀ بی‌هوازی طی سه مرحله اتفاق می‌افتد که عبارتند از:
1- هیدرولیز: در این مرحله مواد پیچیده و آلی شکسته می‌شوند و به مواد آلی و محلول تبدیل می‌گردند. در مرحلۀ هیدرولیز مواد معلق موجود در فاضلاب نیز به مواد محلول تبدیل می‌شوند. این مرحلۀ مهم بسیار کند انجام می‌شود و ممکن است بین 5 تا 15 روز به طول انجامد.
2- اسید و استات‌سازی:‌ در این مرحله مواد آلی ساده که در مرحلۀ هیدرولیز تشکیل شده‌اند به اسید‌های چرب فرار و اسید استیک تبدیل می‌شوند. محصول تولید شده در این مرحله، گاز متان است. طی این بخش از فرآیند، اسیدیته محیط کاهش پیدا می‌کند. همچنین زمان انجام این مرحله دقیقاً به کیفیت فاضلاب بستگی دارد. اگر فاضلاب حاوی قندهای ساده باشد این مرحله با سرعت بیش‌تری انجام می‌شود ولی اگر حاوی مولکول‌های آلی پروتئینی باشد انجام این مرحله به کندی اتفاق می‌افتد.
3- در آخرین مرحله، موادی که باعث تولید COD می‌شوند، به گاز متان تبدیل می‌گردند. در اکثر فرآیندهای بی‌هوازی، این مرحله در حدود 5 ساعت طول می‌کشد.
تجهیزات:
سپتیک‌ تانک مجهز به پایه و دریچه بازدید
(سپتیک تانک در واقع نوعی تصفیه‌خانه تک واحدی است که در آن عملیات ته‌نشینی، شناورسازی و تصفیه زیستی با استفاده از باکتری‌های بی‌هوازی انجام می‌شود.)
مزایا:‌
برخی از مزیت‌های این فرآیند به قرار زیر است:
– مقدار زیاد تثبیت
– کم‌ترین مقدار تولید لجن که امکان خشک شدن آن را در برابر نور خورشید در بستر‌های خشک‌کننده لجن فراهم می‌سازد
– نیاز کم به مواد مغذی
– عدم نیاز به اکسیژن و تجهیزات هوادهی و در نتیجه صرفه‌جویی در مصرف انرژی
– تولید گاز متان بعنوان یک محصول جانبی ارزشمند
– نیاز به فضای کم‌تر نسبت به سیستم‌های هوادهی
– مناسب برای اماکنی که تولید فصلی فاضلاب دارند
– عدم نیاز به سیستم نگهداری و تعمیرات پیشگیرانه
– عدم نیاز به عملیات ساختمانی و تأسیساتی
– مقرون به صرفه بودن نسبت به سایر روش‌های تصفیه

کاربرد در صنایع

از سپتیک تانک‌ می‌توان به‌طور گسترده‌ای در واحدهای مسکونی، ویلایی و کارگاه‌ها استفاده نمود. همچنین برای حذف چربی و مواد معلق فاضلاب اماکنی مانند رستوران‌ها، هتل‌ها و کارخانجات و… که دارای آشپزخانه‌های بزرگ هستند نیز مناسب است.

لخته‌سازی

از فرآیندهای انعقاد و لخته‌سازی برای حذف مواد کلوئیدی که در آب باعث تولید رنگ و کدورت می‌شوند، استفاده می‌گردد. این فرآیندها در دو مرحلۀ اضافه کردن مواد شیمیایی و ایجاد لخته انجام می‌شوند. پس از این مراحل جهت تکمیل فرآیند، از یک مرحله ته‌نشینی نیز استفاده می‌شود. در واقع هدف از مرحلۀ لخته‌سازی، ایجاد شرایط مساعد برای انجام اختلاط آرام، پس از پخش سریع مواد منعقدکننده در واحد اختلاط سریع است تا شتاب برخورد ذرات به یکدیگر افزایش یافته، و در نتیجه ذرات کلوئیدی ناپایدار بتوانند به لخته‌هایی تبدیل شوند که قابلیت فیلتر شدن و رسوب شدن را داشته باشند. لازم به ذکر است که در این مرحله، عملیات جذب سطحی نیز فعال می‌باشد. بنابراین کلوئیدهایی که هنوز جذب یکدیگر نشده‌اند، با گیرکردن در سایر لخته‌ها حذف می‌شوند.

از آنچه که گفته شد کاملاً مشخص می‌شود که فرآیندهای انعقاد و لخته‌سازی در واقع دو مفهوم کاملاً متفاوت دارند. در انعقاد، با اضافه کردن مواد شیمیایی بعنوان منعقدکننده و کمک منعقدکننده، بار الکتریکی ذرات ریز را کم می‌کنند، و در فرآیند لخته‌سازی ذراتی به اندازۀ کافی درشت تولید می‌شود. این ذرات درشت را می‌توان بسادگی با استفاده از روش‌های ته‌نشینی و فیلتراسیون از آب جدا نمود.

نحوه عملکرد

همانطوری‌که گفته شد، در مرحلۀ لخته‌سازی لازم است که عملیات اختلاط بصورت آرام صورت پذیرد تا تماس بین ذره‌ای سرعت پیدا کند و در نتیجه تجمع ذرات کلوئیدی زیاد شود. این امر باعث می‌شود که لخته‌های بزرگ‌تری تشکیل شوند و قابلیت ته‌نشینی در آن‌ها افزایش پیدا کند. بدین منظور معمولاً فرآیند لخته‌سازی در حوضچه‌های فلوکولاسیون انجام می‌شود. این حوضچه‌ها به میکسرهای پارویی یا تیغه‌ای مجهز هستند که با دور آرام عملیات اختلاط را انجام می‌دهند. پاروها بصورت افقی و در جهت موازی یا عمود بر جریان سیال نصب می‌شوند. ‌حرکت دورانی و آرام آن‌ها باعث می‌شود که سیال بسیار ملایم هم‌زده شود، و در نتیجه ذرات به یکدیگر نزدیک‌تر شده و تعداد برخوردها نیز افزایش پیدا کند. لخته‌های درشتی که در این مرحله تشکیل می‌شوند در قسمت ته‌نشینی از سیال جدا می‌شوند.

تجهیزات

بر حسب نوع فرآیند همزدن، تجهیزات مورد نیاز در حوضچه‌های فلوکولاسیون نیز متفاوت می‌شوند. عملیات اختلاط یا توسط همزن‌های معمولی انجام می‌شود، و یا اینکه برای ایجاد اختلاط آرام از دیواره‌های آرام‌کننده استفاده می‌کنند.

بر این اساس سیستم‌های اختلاط را بصورت زیر طبقه‌بندی می‌کنند:

الف) اختلاط مکانیکی:

  • محور عمودی با توربین مجهز به تیغه‌های پروانه‌ای
  • مخلوط‌کننده پدالی با محور افقی یا عمودی
  • برخی از تجهیزات اختصاصی هم در این دسته‌بندی وجود دارند از قبیل تیرهای چرخشی، فلاکسیلاتور، تصفیه NU

ب) کانال با دیوارۀ آرام کنندۀ جریان:

  • کانال‌هایی با دیواره آرام کننده افقی
  • کانال‌هایی با دیوارۀ آرام‌کنندۀ عمودی

ج) لخته‌ساز تماسی (فیلترهای شنی): در این حالت از جت آب یا هوای پخش‌شده برای ایجاد آشفتگی استفاده می‌شود.

 

مزایا

  • کاهش زمان ماند برای انجام فرآیند ته‌نشینی و در نتیجه کاهش اندازۀ حوضچه‌های ته‌نشینی
  • بالا بردن کیفیت و مقدار بازدهی فرآیند انعقاد

کاربرد در صنایع

تولید آب آشامیدنی و صنعتی – کارخانجات تولید شکر و فرآیندهای تغلیظ مایعات – آب برگشتی برای سیستم‌های تبرید و حرارتی – تصفیه آب برگشتی از بخش نورد در صنعت فولاد برای جداکردن جامدات، روغن و گریس و اکسیدهای نامحلول- حذف رنگ، مواد جامد معلق و کلوئیدها در صنایع تولید محصولات پتروشیمی – مرحلۀ منعقدکننده در سیستم‌ تصفیه پسا‌ب‌های صنعتی و بهداشتی

انعقاد

یکی از روش‌های تصفیه فاضلاب صنعتی، استفاده از فرآیند انعقاد و لخته‌سازی است. در این روش با اضافه کردن مواد شیمیایی منعقدکننده و کمک منعقد‌کننده، مواد جامد از قبیل مواد معلق، مواد کلوئیدی و حتی برخی از مواد محلول بطور کامل حذف می‌شوند.

این ذرات در حالت عادی ته‌نشین نمی‌شوند و نمی‌توان آن‌ها را با فرآیندهای معمولی از طریق تصفیه فیزیکی حذف نمود. مواد کلوئیدی درواقع موادی هستند که قطرشان از 0.001  تا 1 میکرون است و معمولاً هم دارای بار الکتریکی سطحی هستند.

بدیهی است که اگر این مواد از نظر بار الکتریکی هم نام باشند همدیگر را دفع می‌کنند و در نتیجه عملیات لخته شدن در بخش انعقاد شیمیایی بدرستی انجام نشده و زمان ته‌نشینی این مواد نیز طولانی‌ ‌گردد. افزایش زمان ماند برای انجام فرآیند ته‌نشینی باعث می‌شود که پکیج تصفیه فاضلاب مساحت زیادی را اشغال کند.

کلوئیدهای موجود در فاضلاب را می‌توان به دو دستۀ آبگریز و آب دوست طبقه‌بندی نمود. کلوئیدهای آبگریز (مانند گل رس و غیره) هیچ کششی به محیط مایع ندارند و در حضور الکترولیت‌ها پایدار نیستند. در واقع آ‌ن‌ها به سادگی با استفاده از فرآیند انعقاد ته‌نشین می‌شوند.

نحوه عملکرد

وقتی که مواد منعقد کننده به فاضلاب اضافه می‌شوند، بار الکتریکی ذرات کلوئیدی خنثی گردیده و در نتیجه ذرات به هم نزدیک‌تر شده و ذرات درشت‌تری را تشکیل می‌دهند. معمولاً برای حذف مواد کلوئیدی از آب و فاضلاب، از ترکیباتی فلزی مانند آلومینیوم یا آهن استفاده می‌کنند. نمک فلزات که به عنوان منعقدکننده از آن‌ها استفاده می‌شود، پس از وارد شدن به آب، در اثر هیدرولیز، به یون یا هیدروکسید باردار تبدیل می‌شوند. بوجود آمدن این مولکول‌های باردار و بزرگ همراه با خنثی شدن ذرات کلوئیدی و کاهش پتانسیل زتا (اختلاف پتانسیل بین فاز پخش شده و محیط اطراف آن) که عامل اصلی دافعه بین ذرات کلوئیدی است، باعث می‌شود که نیروهای واندروالسی اعمال گردند و در نتیجه ذرات به یکدیگر بچسبند.

معمولاً از سولفات آلومینیوم، آلومینات سدیم، سولفات فرو، سولفات فریک، کلرور فریک بعنوان منعقدکننده استفاده می‌شود و البته در مرحلۀ انعقاد می‌توان همراه با آن‌ها از کمک منعقدکنند‌ه‌ها نیز بهره برد. کمک منعقدکننده‌ها با ایجاد پل بین لخته‌های ریز و حاصل کار منعقدکننده‌ها، آن‌ها را بشکل لخته‌های درشت و سنگین در می‌آورند، و بدین ترتیب باعث سریع‌تر شدن عملیات ته‌‌نشینی می‌شوند. همچنین با گسترش محدودۀ ph بهینه ، مقدار مصرف مواد منعقد کننده را کم می‌کنند. نمونه‌هایی از مواد کمک منعقدکننده عبارتند از: کربنات سدیم، آهک هیدراته و پلی‌الکترولیت‌ها.

لازم به ذکر است که برای مطالعه در مورد انتخاب، مقدار و میزان عملکرد و همچنین مقدار pH مناسب مواد منعقدکننده و کمک منعقدکننده از آزمایش جار تست استفاده می‌شود.

 

تجهیزات

از آنجا که روش‌های مختلفی برای اختلاط مواد شیمیایی با جریان پساب وجود دارد، از تجهیزات مختلفی نیز می‌توان استفاده نمود. از قبیل:

  • ونتوری برای تزریق مواد شیمیایی
  • استخرهای بافل‌دار
  • همزن‌های مکانیکی (که متداول‌ترین روش می‌باشد)

 

مزایا

با استفاده از روش‌ انعقاد توسط مواد شیمیایی می‌توان به خوبی ذرات معلق، انواع روغن‌ها و نیز تعدادی از فلزات سنگین را از فاضلاب حذف نمود. البته این کار مستلزم استفاده از سه مادۀ پلیمری بصورت همزمان و تنظیم دقیق pH است. همچنین به دلیل استفاده از مواد شیمیایی هزینه‌های بهره‌برداری نسبتاً زیاد هستند. بدین جهت اخیراً استفاده از روش‌ انعقاد الکتریکی در تصفیه فاضلاب در حال گسترش است که هزینه راهبری به مراتب پایین‌تری دارد.

کاربرد در صنایع:‌

به منظور حذف رنگ و مواد جامد معلق، از این فرآیند در تصفیه فاضلاب صنایع چرم و دباغی، رنگرزی و نساجی، لبنیات، و صنایع شوینده و بهداشتی بسیار استفاده می‌شود.

کلمات کلیدی:

 

آشغالگیر

اولین واحد هر تصفیه‌خانه یا پکیج تصفیه فاضلاب، و درواقع یکی از مهم‌ترین آن‌ها، دستگاه آشغالگیر است. در فرآیند فیزیکی آشغالگیری که در اکثر تصفیه‌خانه‌ها و در ابتدای فرآیند تصفیه وجود دارد، عملیات حذف و جداسازی مواد جامد و شناور انجام شده و باعث کاهش بار آلودگی فاضلاب خام می‌گردد. دستگاه آشغالگیر با جدا کردن مواد زائد از قبیل تکه‌های چوب، شاخ و برگ گیاهان، جانوران مرده، تکه‌های پارچه و پلاستیک، از وارد آمدن آسیب به تجهیزات و فرآیندهای پایین دستی از قبیل پمپ‌ها، هواده‌ها، همزن‌ها و لوله‌ها جلوگیری کرده و احتمال گرفتگی آن‌ها را کاهش می‌دهد. همچنین باعث می‌شود که بازدهی آن‌ها نیز افزایش پیدا کند.

آشغالگیرها را بر اساس اندازۀ دهانه و شکل، و نیز نحوۀ تمیز کردن بصورت زیر طبقه‌بندی می‌کنند:

الف) تقسیم‌بندی بر اساس اندازۀ دهانه: درشت – متوسط – ریز

ب) تقسیم‌بندی بر اساس شکل: میله‌ای – سبدی

ج) تقسیم‌بندی براساس نحوۀ تمیز کردن: مکانیکی – دستی

نحوه عملکرد

همانطور که گفته شد، وظیفۀ دستگاه آشغالگیر حذف فیزیکی آشغال‌های موجود در ورودی تصفیه خانه‌ است تا از ورود آن‌ها به واحدها و تاسیسات بعدی جلوگیری کرده و احتمال گرفتگی و صدمه تاسیسات الکترومکانیکال کاهش پیدا کند. از نظر نحوه عملکرد نیز آشغالگیرها به دو دسته آشغالگیر دستی و آشغالگیر مکانیکی تقسیم می‌شوند. آشغالگیرهای دستی توسط اپراتور تمیز می‌شوند ولی عملیات تمیزکاری در آشغالگیرهای اتوماتیک و مکانیکی با چنگکی که توسط یک الکتروموتورگیربکس در حال دوران است انجام می‌شود. در آشغالگیرهای میله‌ای که در درون کانال ورودی فاضلاب قرار می‌گیرند، آشغال‌ها پشت میله‌ها گیر می‌کنند و سپس تمیز می‌شوند. از دیگر آشغالگیرهای متداول، آشغالگیرهای سبدی هستند. آب یا فاضلاب از بالا به درون یک سبد سوراخ‌دار ریخته می‌شود و سپس از طریق سوراخ‌های آن از اطراف خارج می‌گردد. در این حالت آشغال‌ها در داخل سبد باقی می‌مانند. اگر ورودی فاضلاب در عمقی پایین‌تر از سطح زمین قرار داشته باشد، از این نوع آشغالگیر استفاده می‌کنند.

تجهیزات

در حال حاضر اکثر تصفیه‌خانه‌های بزرگ از آشغالگیرهای مکانیکی استفاده می‌کنند. زیرا باعث کاهش هزینه‌های مربوط به نیروی کار و نیز بهبود شرایط جریان ورودی آب یا فاضلاب می‌شود. فقط در تصفیه‌خانه‌های قدیمی یا کوچک از آشغالگیرهای دستی به عنوان تجهیزات تصفیه اولیه یا آشغالگیری استفاده می‌شود. در هرحال، آشغالگیر را از توری‌ها یا شبکه‌های میله‌ای می‌سازند که نوع و فاصله دهانۀ آن متناسب با فاضلاب انتخاب می‌شود. همچنین جنس این تجهیز ترجیحاً استیل است و گزینۀ بعدی نیز ST-37 با پوشش اپوکسی می‌باشد.

در کنار آشغالگیرهای مکانیکی از یک متراکم‌ساز برای فشرده کردن آشغال‌های منتقل شده به محل دفع زباله‌ها استفاده می‌شود. همچنین باید از آشغالگیر دیگری به عنوان آشغالگیر رزرو هم استفاده شود تا در صورت بروز هرگونه مشکل برای دستگاه در حال کار، آن را وارد مدار کنند. در طراحی اکثر تصفیه‌ خانه‌های جدید از این اصلی مهم و استاندارد استفاده می‌شود.

 مزایا

ظرفیت بالا برای عبور جریان –  افت فشار کم –  راندمان بالا –  قابلیت حذف ذرات ته‌نشین شده –  مقاومت بالا در برابر خوردگی – بهر‌برداری و نگهداری آسان – هزینه پایین بهره‌برداری –

 

کاربرد

در ورودی اغلب تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب بعنوان تصفیه ابتدایی

 

هیدروسیکلون

هیدروسیکلون دستگاهی برای جداسازی مواد جامد از مایع است. در واقع نوعی دستگاه ساده و مؤثر برای حذف ماسه و دیگر جامدات ساینده از جریان ورودی به شبکه‌های توزیع و سیستم های آب و فاضلاب می‌باشد. البته کاربرد ویژه آن در جداسازی شن و ماسه از آب چاه و رودخانه‌ها است. وجود ذرات جامد در آب نه تنها باعث نارضایتی مصرف کنندگان و آلودگی آب است بلکه موجب فرسایش پمپ‌ها و سیستم‌های لوله‌کشی نیز می‌باشد.

هیدروسیکلون با استفاده از انرژی دینامیکی، عملیات جداسازی ذرات جامد از مایع را انجام می‌دهد. ظرفیت جداسازی این دستگاه به قطر و جرم حجمی ذرات، همچنین به جرم حجمی و ویسکوزیته سیال بستگی دارد. حرکت چرخشی مایع در داخل هیدروسیکلون اتفاق می‌افتد باعث می‌گردد که نیروی گریز از مرکز به سیال و ذرات جامد وارد شود. در نتیجه، ذرات جامد با جرم حجمی بیش‌تر و قطر بزرگ‌تر تحت تأثیر این نیرو از مایع جدا می‌شوند. بر اساس ظرفیت مورد نظر می‌توان از چندین دستگاه بصورت سری یا موازی استفاده نمود.

 

نحوه عملکرد

همانطوری که گفته شد، اساس کار دستگاه هیدروسیکلون استفاده از نیروی گریز از مرکز و  اختلاف وزن مخصوص ذرات معلق موجود در آب است، که البته نیروی گریز از مرکز توسط فشار ورودی آب تأمین می‌شود. در واقع زمانی‌که آب به درون دستگاه پمپ می‌شود، چون از قسمت جانبی که به شکل استوانه است ورود پیدا می‌کند، باعث ایجاد حرکت چرخشی سیال در دستگاه می‌گردد. در اثر این حرکت چرخشی و نیز به دلیل اختلاف چگالی موجود بین ذرات و آب، آب تمیز از قسمت بالایی دستگاه خارج شده و ذرات و دانه‌ها از قسمت زیرین که به شکل مخروطی است خارج می‌گردد. بنابراین دو نوع خروجی برای دستگاه هیدروسیکلون در نظر گرفته می‌شود، نوع اول مربوط به ذرات درشت و جدا شده‌ای است که از قسمت انتهایی هیدروسیکلون به درون مخزنی که برای این کار تعبیه شده است، ریخته می‌شود و بخش بعدی مربوط به آب تصفیه شده‌ای است که از قسمت بالایی هیدروسیکلون خارج می‌گردد. راندمان عملیات جداسازی برای دستگاه هیدروسیکلون بیش از 90 درصد می‌باشد.

 

تجهیزات

  • دستگاه هیدروسیکلون، که از یک قسمت استوانه‌ای و یک قسمت مخروطی شکل تشکیل شده است. این دستگاه معمولاً از فولاد کربن استیل ساخته می‌شود.
  • پمپ مناسب با ظرفیت جهت ایجاد جریان ورودی و چرخشی
  • مخزن ذخیره شن و ماسه خروجی

 

مزایا

  • هزینه نصب، بهره‌برداری و نگهداری پایین، بدلیل نداشتن قطعه متحرک در سیستم
  • راهبری و بهره برداری آسان
  • عدم نیاز به نیروی برق
  • افت فشار ناچیز
  • توانایی بالا در حذف ذرات جامد

 

کاربرد در صنایع:‌

  • پیش تصفیه واحدهای اسمز معکوس
  • تصفیه آب چاه کشاورزی
  • کارخانجات شن و ماسه
  • کارخانجات کاشی و سرامیک
  • کارخانجات تولید نشاسته و آرد

 

Nut Shell Filter

از فیلترهای Nut Shell برای جداسازی نفت خام از آب استفاده می‌کنند. این فیلترها به صورت امروزی در دهه 1970 طراحی شدند و همچنان نیز مورد استفاده قرار می‌گیرند. آن‌ها قادر هستند که بخش عمده‌ای از روغن و مواد جامد معلق را از آب حذف کنند و در فرآیند‌های تصفیه اولیه و ثانویه بکار برده می‌شوند. آب تصفیه شده خروجی از این فیلترها می‌تواند مجدداً استفاده شود و یا در داخل منابع آب‌های سطحی تخلیه گردد. از آن‌جا که کاربرد این فیلترها بیشتر مربوط به مناطق نفت‌خیز است، این فیلترها را می‌توانند هم در مناطق ساحلی و هم دور از ساحل نصب کنند.

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

 

عملکرد

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

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

 

تجهیزات

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

 

مزایا

عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی

کیفیت بالای جریان خروجی

بهره‌برداری آسان

 

کاربرد در صنایع

صنایع نفت و گاز

جداسازی روغن از آب با روش گاز القاء شده – IGF

روش IGF برای جداسازی روغن آزاد و محلول در آب ، یک فن‌آوری مؤثر است که اساس آن مبتنی بر حرکت رو به بالای حباب‌های میکرونی گاز از میان آب‌های حاوی روغن می‌باشد. در واقع، از این روش برای بازیابی روغن از آب حاوی روغن استفاده می‌شود. در روش IGF ، قطرات روغن به حباب‌های گاز می‌چسبند و در اثر نیروی شناوری به سرعت به‌سمت سطح آب حرکت می‌کنند. پس از تشکیل لایه‌ای از روغن بر روی سطح آب، اسکیمر تعبیه شده، براحتی آنرا از آب جدا می‌کند.

تجهیزات

این سیستم شامل موارد زیر می‌باشد :

         محفظه سیلندری برای تأمین گاز

         پمپ برای بازچرخش

         لوله‌کشی‌های مناسب برای القای گاز

         سیستم کنترل سطح مایع

نحوه عملکرد

سیستم‌ القای گاز، روغن و ذرات جامد ریز را با استفاده از تولید حباب‌های بسیار ریز گاز ( معمولاً با قطر کمتر از 50 میکرون) از آب جدا می‌کند. روغن و دیگر ذرات موجود در آب، به این حباب‌ها چسبیده و به سمت بالا حرکت کرده و پس از شناور شدن با استفاده از اسکیمر جمع‌آوری می‌شوند. سپس حباب‌های گاز با استفاده از یک جریان جانبی از آب تمیز، دوباره به سیستم پمپ می‌شوند و مجدداً در قسمت مربوط به جریان آب ورودی، پراکنده می‌گردند. سرعت زیاد چرخش آب باعث می‌شود که در آنجا آب و گاز با هم مخلوط شوند و بدلیل ایجاد فشار منفی، ذرات ریز گاز در آب انتشار یابند. معمولاً از سیستم‌های IGF برای جریان‌های بین800 تا 24000 مترمکعب در روز استفاده می‌شود.  

مزایا

         کارایی بالا در حذف روغن

         بدون نیاز به اجزای متحرک داخلی

         مصرف انرژی کم

         راه‌اندازی سریع

         نیاز به جای کم برای نصب شدن

         امکان نصب افقی و عمودی

         هزینه نگهداری پایین

         کاربری آسان

         سازگار با محیط زیست

کاربرد در صنایع

         تصفیه آب در صنایع نفتی

         تصفیه فاضلاب پالایشگاه‌ها و مراکز پتروشیمی

         صنایع تولید روغن‌های گیاهی

         تصفیه پساب مراکز تولیدکننده امولسیون ها

         تصفیه آب ورودی به بویلر

روغن‌زدایی از آب کندانس

روغن‌زدایی از آب کندانس

از آن‌جا که آب کندانس ارزش بسیار زیادی از نظر کارایی و بازدهی سیستم‌های بخار دارد، بازگرداندن آن به سیستم می‌تواند باعث صرفه‌جویی قابل توجهی در هزینه‌های مربوط به انرژی و تعمیرات سیستم بخار شود. بازگرداندن آب کندانس از مبدل‌های حرارتی و تجهیزات فرآیندی هم می‌تواند موجب افزایش بازدهی سیستم شود و هم می‌تواند باعث افزایش طول عمر کاری سیستم شود. اما در برخی مواقع احتمال ورود روغن‌های صنعتی به این آب نیز وجود دارد که در این حالت، چنین آبی را نمی‌توان برای بویلرها و سایر تجهیزات مورد استفاده قرار داد و ضروری است که در طی یک فرآیند مناسب، روغن موجود را از آب ورودی به تجهیزات و دستگاه‌ها حذف گردد. در این زمینه بهترین پیشنهاد، استفاده از مبدل‌های رزینی است. رزین مصرفی در این تبادل‌کننده‌ها باید دارای خاصیت روغن‌دوستی باشد تا بتواند بطور مداوم روغن را از آب جدا کند.

روغن‌زدایی از آب کندانس

روغن‌زدایی از آب کندانس

 تجهیزات روغن‌زدایی

تجهیزات مورد نیاز برای سیستم شامل موارد زیر است:

ستون تبادل یونی که می‌تواند از جنس کربن استیل یا استنلس استیل باشد – رزین مناسب با خاصیت روغن دوستی – اسکیمر برای جمع آوری روغن

نحوه عملکرد:

همانطوری که اشاره شد، رزین مصرفی در این فرآیند باید خاصیت روغن دوستی داشته باشد. در این حالت سطح رزین، روغن را جذب کرده و لایه‌ای از روغن بر روی بستر رزینی تشکیل می‌شود. با بزرگ شدن این لایه، روغن از حالت لایه‌ به قطره تبدیل می‌شود. سپس این قطرات در سیستم رشد کرده و شناور می‌شوند. آنگاه به سمت بالا حرکت کرده و توسط اسکیمر جمع‌آوری می‌شوند. لایه‌های روغنی در اطراف رزین‌ها مجدداً رشد کرده و این فرآیند بصورت نامحدود مرتباً تکرار می‌گردد. آب تصفیه شده نیز می‌تواند بصورت پیوسته از سیستم خارج شود.

مزایا:‌

  • کارایی بالا در فرآیند روغن‌زدایی
  • سرعت بالای جریان فیلتراسیون
  • مصرف انرژی بسیار کم
  • عمر طولانی فیلتر
  • اضافه نکردن مواد شیمیایی
  • دور ریز آب بسیار کم
  • هزینه نگهداری پایین
  • ایجاد نکردن آلاینده‌های زیست محیطی

کاربرد در صنایع:‌

از این سیستم تصفیه می‌توان در تصفیه فاضلاب پالایشگاه‌ها و مراکز پتروشیمی – کارخانه‌های تولید روغن‌های خوراکی – تصفیه فاضلاب کارگاه‌های متالورژی و تولیدکنندگان امولسیون – حذف روغن از آب کندانس – روغن زدایی از آب تغذیه بویلر استفاده نمود.