تصفیه به روش شناورسازی DAF
در روش شناور سازی با استفاده از DAF ذرات کلوئیدی و چربی معلق در آب به کمک هوای فشرده در سطح سیال شناور خواهند شد. در این دستگاه با استفاده از پمپ های هوا، هوای فشرده به درون فاضلاب وارد شده و پس از اتصال به ذرات ریز معلق در آب، در اثر اختلاف فشار ایجاد شده در محیط و اتمسفر حباب های بسیار کوچکی تشکیل می شوند، این قطرات بسیار ریز و محلول روغن به سطح این حباب ها چسبیده و به روی سطح هدایت می شوند. شناور سازی به کمک هوای فشرده (DAF) برای حذف مواد جامد معلق (TSS)، اکسیژن بیوشیمیایی(BOD5) و روغن و گریس یک جریان فاضلاب طراحی شده است.
اضافه کردن مواد شیمیایی و پلیمری به آب می تواند حذف مواد جامد معلق را به طور چشمگیری بهبود بخشد. این روش برای جداسازی قطرات بسیار ریز روغن و در محدوده غلظت روغن کمتر از 500ppm کاربرد دارد. همچنین جداسازی روغن امولسیونی و قطرات بسیار ریز روغن از فاضلاب نیز از این روش ممکن می باشد. به منظور افزایش راندمان فرآیند DAF معمولاً قبل از شناورسازی، با استفاده از یک واحد انعقاد و لخته سازی، قطر ذرات معلق در فاضلاب افزایش داده می شود. در واحد انعقاد و لخته سازی معمولاً مواد شیمیایی مانند PAC, NaOH, پلی الکترولیت، کلروفریک یا آلوم بکار می رود. این لایه شناور موجود در سطح مخزن توسط یک اسکیمر به آرامی به سمت یک قیف هدایت وتخلیه می شوند. جامدات معلقی که شناور نشده اند در قسمت انتهایی مخزن ته نشین می شوند و توسط یک دریچه ی پنوماتیک به صورت اتوماتیک جمع اوری و تخلیه می شوند.
در صورت تأمین هوای محلول کافی به کمک DAF می توان غلظت چربی و روغن خروجی را به کمتر از 20 میلی گرم بر لیتر رساند که این مقدار باعث دستیابی به راندمان بیش از 90 درصدی می شود. نسبت هوای مورد نیاز به مقدار مواد معلق در این حالت در حدود 3 درصد می باشد.
مهمترین مزایای فرآیند DAF عبارتند از
– راندمان بسیار بالا در حذف ذرات معلق و روغن و چربی
– اشغال فضای بسیار کم
– هزینه بسیار کمتر نسبت به روشهای بیولوژیکی در حذف روغن و چربی
– جلوگیری از اعمال بارهای اضافی آلودگی بر واحدهای بیولوژیکی
– سهولت دسترسی به کلیه تجهیزات مورد نیاز
– عدم نیاز به دوره راه اندازی طولانی
– عدم حساسیت فرآیند نسبت به وجود ترکیبات سمی
از فرآیند DAF در تصفیه چه فاضلاب هایی استفاده میشود؟
– صنایع لبنی
– صنایع تولید روغن های خوراکی
– پالایشگاه های نفت و فرآورده های نفتی
– صنایع تولید روغن های صنعتی
– صنایع تولید کاغذ و مقوا
– رستوران های بزرگ و مراکز تولید انبوه غذا
– کارخانجات فرآوری گوشت قرمز و سفید
– صنایع تولید نان صنعتی و کیک و شیرینی
– تصفیه فاضلاب کارخانجات تولید مواد شوینده و بهداشتی آرایشی
– استفاده از DAF در کارخانجات تولید خودرو
– تصفیه فاضلاب کشتارگاه ها و حذف چربی معلق در پساب ها
اجزا و متعلقات چربی گیر صنعتی
صفحه زباله گیر
نکته بسیار مهم در صفحات اشغالگیر سازگاری دقیق طراحی و اندازه ی سوراخ ها با اندازه ذرات معمول مواد جامد معلق می باشد.
پمپ انتقال فاضلاب با فشار مناسب
این نوع پمپ ها در دو حالت متفاوت تولید می شوند، تولید پمپ های white water است. این پمپ آب را پمپاژ و همچنین هوا را به داخل آب تزریق میکند. با توجه به هزینه بالای پمپ ها، مرحله ی پیش تصفیه پیشنهاد می شود تا از مسدود کردن و آسیب رساندن به آنها جلوگیری به عمل آید.
مخزن شناور سازی
شبکه ابگیری لجن
شبکه های ابگیری لجن از صفحات فولادی زاویه دار ساخته شده اند که لجن را به سطح منتقل میکنند. زمانی که این لایه لجن تولیدی در سطح به اندازه کافی ضخیم شود، می توان آن را به سمت قیف جمع اوری هدایت نمود. استفاده از این بخش دو هدف کنترل ضخامت لجن و تولید لجن خشک را دنبال می کند.
اسکیمرها
اسکیمرها به دو دسته اسکیمرهای هم جریان و خلاف جریان تقسیم می شوند.
بدنه
بدنه چربیگیر صنعتی DAF با توجه به ماهیت فاضلاب مورد تصفیه، فولاد ضد زنگSS316 و SS304 یا کربن استیل، گالوانیزه، پلی اتیلنی و فایبرگلاس میتواند باشد.
میکسر برای مخلوط کردن فشار هوا، مواد منعقدکننده و فاضلاب
تابلو و سیستم کنترل برق با PLC و HMI
- کمپرسور تولید هوا
- مخزن و لوله های تزریق مواد منعقد کننده
- تجهیزات جمع آوری مواد لخته شده روی فاضلاب
- خروجی پساب های تسویه شده
- خروجی لجن و ذرات ته نشین شده کف استخر تصفیه
- تیوپ حل کننده هوا
ویژگی های اصلی دستگاه صنعتی DAF
- کاهش حجم جامدات معلق ( TSS ) تا ۹۷%
- حذف بار آلودگی شیمیایی ( COD ) تا ۸۵%
- کاهش هزینه عملکرد، تعمیر و نگه داری
- سهولت در نصب و راه اندازی به دلیل داشتن بدنه یکپارچه
- مناسب برای آبهای شور
- قابلیت تولید لجن نسبتا جامد و کم آب
- قابلیت حذف دترجنت از پساب
مزیت های استفاده از شناورسازی DAF
از مهم ترین مزایا و ویژگی های مثبت این گروه از تجهیزات تصفیه فاضلاب می توان به گزینه های زیر اشاره کرد :
- استفاده همزمان از هوای فشرده و مواد منعقدکننده منجر به افزایش راندمان دستگاه برای حذف بیش از 90 درصد مواد آلی و غیرآلی می گردد
- تصفیه فاضلاب با این روش تاثیر زیادی بر کاهش بوی فاضلاب خواهد داشت
- تمام تجهیزات مورد نیاز برای این دستگاه به صورت فشرده و در فضای کوچکی قرار می گیرند و استفاده از آن نیاز به اشغال فضای زیاد ندارد
- با حذف همزمان ذرات چربی، مواد معلق در پساب ها، کیفیت فاضلاب خروجی را افزایش می دهد
- قابلیت حذف همزمان مواد ته نشینی و مواد معلق منتقل شده به روی سطح فاضلاب را دارا می باشد
- بالاترین کیفیت فیلتراسیون مواد معلق در خروجی کمتر از 10 میلی گرم
- حداقل نیاز به مواد منعقد کننده و پلی الکترولیت جهت منعقدسازی مواد معلق در فاضلاب
- بار آلودگی فاضلاب با COD را تا 75 درصد کاهش می دهد
- توانایی تولید لجن تغلیظ شده و بسیار کم آب را دارا می باشد
- بازده بسیار بالا در حذف ذرات معلق، روغن و چربی
- اشغال فضای بسیار کم جهت نصب
- هزینه مناسب و بسیار کم نسبت به روش های بیولوژیکی حذف چربی و روغن
- سرویس و نگهداری اسان
- دوره راه اندازی کوتاه مدت
- جلوگیری از اعمال بارهای اضافی الودگی بر واحد بیولوژیکی
- عدم حساسیت و مقاومت در برابر ترکیبات سمی
تکنولوژی شناورسازی با هوای فشرده به عنوان یک سیستم پیش‌تصفیه موفق شناخته شده است. سیستم شناورسازی Nijhuis از سال ۱۹۷۰ تا به امروز توسعه پیدا کرده .
شرکت نایهاوس به عنوان یکی از تولید کنندگان موفق در ساخت DAF مطرح می باشد.
DAFهای هوشمند شرکت نایهاوس (i-DAF) بر اساس هوشمندسازی سیستم هوادهی استوار است به نحوی که حباب‌های بسیار ریزی را برای جداسازی فراهم نماید.
ویژگی های پکیج های DAF در ایران
– ظرفیت دستگاه از ۱ الی ۱۰۰ متر مکعب در ساعت بصورت پکیج فلزی و برای ظرفیت‌های بالاتر بصورت بتنی در محل ساخته میشود .
– راندمان بالای ۹۰ درصد در حذف روغن‌ها و چربی های امولسیونی
– راندمان بالای ۹۰ درصد در حذف ذرات معلق و کلوییدی به علت استفاده از مواد منعقد کننده
– راندمان بالای حذف BOD و COD از فاضلاب
– قابلیت حذف دسته ای از فلزات سنگین موجود در فاضلاب
– رنگبری پساب به علت حذف ذرات کلوییدی در رنگدانه های معلق در پساب
– فضای اشغالی کم
– راهبری اتوماتیک و بسیار آسان بدون نیاز به اپراتور تمام وقت
– قابلیت ساخت پکیج های فلزی از جنس استنلس استیل ضد زنگ
- روش DAF برای جداسازی قطرات بسیار ریز روغن و در محدوده غلظت روغن کمتر از 500ppm کاربرد دارد. همچنین جداسازی روغن امولسیونی و قطرات بسیار ریز روغن از فاضلاب نیز از این روش ممکن می باشد. اطلاعات بیشتر از جزییات کارایی این دستگاه در لینک های بالا موجود می باشد.
- استفاده همزمان از هوای فشرده و مواد منعقدکننده در DAF سبب افزایش راندمان دستگاه جهت حذف بیش از 90 درصد مواد آلی و غیرآلی می گردد و این روش تاثیر زیادی بر کاهش بوی فاضلاب خواهد داشت.
- تمام تجهیزات دستگاه DAF به صورت پکیج و در فضای کوچکی قرار می گیرند و استفاده از آن نیاز به اشغال فضای زیاد ندارد
The Corrugated Plate Interceptor
The Corrugated Plate Interceptor
This is a gravity separator. The CPI is designed to separate oily waste water in the lighter oily fraction and the heavier water fraction. The heavy particles will be separated as well and sink to the bottom of the CPI.
In an CPI packages, the effectiveness of this technique is subjected to various factors such as density difference, viscosity of the oil, medium properties, temperature, turbulence, and the nature of impurity.
In Oily water treatment, plate packs (placed in predetermined angles) are used in CPI separators to improve the size and economy of the separator system.
The number of Plate packs per CPI separator is calculated based on the effluent flow and its characteristics to the unit.
The liquid to be treated flows through the spaces between the Corrugated Plates in each Plate pack. Ideal condition for separation is achieved in the CPI (Corrugated plate interceptor) separator by simulating a laminar flow condition through the plate pack.
Advantages of Designed CPI Separators in Oily Water Treatment System:
– Low Spare requirement.
– Very low maintenance cost since there are no moving parts.
– High efficiency and capacity combined with compact volume.
– Can handle shock loads of flow without affecting effluent quality significantly.
– Selection can be done from large number of type of basins (RCC, Mild Steel, Stainless Steel) for plate packs in CPI separators.
Disadvantages Of Designed CPI Separators in Oily Water Treatment System:
– The effluent oil concentration is higher than that of other methods;
– Large surface area required;
– Large volume results in dead zones reduction of net available surface area;
– Expensive oil/bottom scrapers required that are maintenance intensive;
– Ineffective with small oil droplets or emulsified oil, Require long retention time to achieve efficient separation.
The most common form of parallel plate interceptor used in petroleum facilities is the corrugated plate interceptor (CPI). This is an improvement in the shape/model of the PPI which requires a small area to move the same particle size and has the added advantage of making the following sediment easier to handle.
پکیج پیش ساخته کامپوزیتی پرتابل
پکیج پیش ساخته کامپوزیتی پرتابل
جهت تصفیه فاضلاب انسانی به ظرفیت 80 متر مکعب در شبانه روز
با قابلیت دفن یا اجرا روی سطح زمین
Portable composite prefabricated package
پکیج تصفیه فاضلاب پیش ساخته کامپوزیتی پرتابل
تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان
با توجه به اینکه آب جاری از برج های خنک کننده بازمانده مقدار آبی است که به شکل خالص حین فرآیند خنک سازی برج تبخیر شده است، این آب شامل غلظت های بالایی از نمک ها و املاح معدنی و سایر ناخالصی های جامد می باشد. بازگردانی چنین آبی حتی در صورتیکه آب خام جدید برای رقیق سازی املاح آن اضافه شود، می تواند منجر به مشکلات زیادی در برج خنک کننده مانند خوردگی ، پوسته پوسته شدن ، رسوب زدگی و رشد میکروبی شود. این آثار در عملکرد و نگهداری برج تأثیر دارند. به منظور محافظت از کارایی و افزایش عمر قطعات دستگاه ، آب بلودان غلیظ نیاز به تخلیه دارد. به این آب بایستی تخلیه شود بلودان می گویند.
ترکیبات و غلظت مواد موجود در آب بلود دان وابسته تعداد سیکل هایی که از این آب استفاده شده و مورد تغلیظ قرار گرفته وهمچنین به بیش فرآیندهایی است که بر روی این آب انجام می شود بستگی دارد، به عنوان مثال مواد افزودنی برای کاهش اسیدیته، خوردگی و یا از بین بردن ترکیبات زنده و جلبک ها به آب اضافه می شود، که این افزودنی ها نیز نمی تواند به شکل کامل راه گشا باشد.
روش های مدیریت خروج بلودان در برج های خنک کن
- تخلیه به آب های سطحی
- هدایت به واحد تصفیه و پیش تصفیه در تصفیه خانه ها
- تصفیه و بازچرخانی و استفاده مجدد از بلودان که این راه به قوانین موجود در زمینه استفاده مجدد و کیفیت آب بلود دان بستگی دارد. با توجه به اینکه آب بلوددان حاوی ترکیبات متعددی است تصفیه آن بسیار پیچیده می باشد. و استفاده از ترکیبی از فن آوری های تصفیه استفاده می شود.
مزایای استفاده از آب تصفیه شده پایین ریز از برج های خنک کننده
- کاهش هزینه های نگهداری، بهره برداری و مصرف انرژی
- رسوب و خوردگی کمتر
- کاهش مواد شیمیایی استفاده شده و آب خام مصرفی در واحد های خنک کننده
- کیفیت آب پایدارتر
- کمک به حفظ زیست بوم نواحی اطراف واحد صنعتی
انواع روش های تصفیه آب بلودان و مقایسه آنها با هم
روش های ترکیب با اسمز معکوس: یکی از روش های موفق تصفیه بلودان می باشد. از ممبران های اسمز معکوس برای جداسازی یون های محلول در بلودان استفاده می شود. تا آبی با کیفیت بدست آید. البته پیش از انجام این فرآیند فرآیندهای پبش تصفیه مانند فیلتراسیون، سختی گیری، حذف TSS، تعدیل اسیدیته و تبادل یونی بر روی آب اعمال می شود.آبی که از مرحله تصفیه با RO خارج می شود 70-45 درصد تصفیه شده و خلوص دارد.
تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان 1
در یکی از نیروگاه های بیابانی کالیفرنیا از روش میکروفیلتراسیون و اسمز معکوس برای تصفیه آب بلودان استفاده شده است. و آب تصفیه شده مجددا در فرآیند ZLD مورد استفاده مجدد قرار می گیرد. البته پس از فرآیند اسمز معکوس نیز امکان دارد به چندین مرحله فیاتراسیون برای افزایش کیفیت آب نیاز باشد.
استفاده از سیستم ممبران VSEP (Vibratory Sheared Enhanced Process)
این سیستم یک سیستم ممبران منحصر به فرد میباشد که سایر سیستم های اسمز معکوس یا میکرو فیلتر ها بر روی آن می توانند سوار شوند و نقش موثری در جلوگیری از فولینتگ ممبران ها و افزایش دبی آب تصفیه شده و جداسازی شده خروجی از سیستم تصفیه دارد.
تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان 2
مکانسیم عمکرد آن بدین صورت است که پکیج ممبران ها حول یک فنر پیچشی در حال لرزش و حرکات متناوب می باشد. دامنه بالا و پایین رفتن ممبران در این حرکات نوسانی نیم اینچ و 54 نوسان در ثانیه می باشد. این حرکت شباهت زیادی به حرکات آبگیری در ماشین های لباسشویی دارد اما با سرعتی بیشتر! تنش ایجاد شده در این فرآیند بر روی ممبران s-1 150000 می باشد که ده برابر فشار در سیستم های ممبران با جریان متقاطع متداول می باشد. بلودآن تصفیه شده در واحد VSEP-RO قابلیت 90-75 درصد تصفیه خالص را دارد.
تصفیه آب بلودان از برج های خنک کننده و استفاده مجدد از بلودان 3
مناسبترین روش تصفیه بلودان چیست ؟
به طور کلی می توان گفت ترکیب روش اسمز معکوس با پیش فرایندهایی مانند آلترا فیلتراسیون و یا پس فرآیندهایی مانند میکروفیلتراسیون به عنوان مناسب ترین و بهینه ترین روش برای تصفیه بلودان بشمار می روند.
در فرآیند تصفیه و خذف ناخالصی های آب بلودان ، دو‌نوع ذرات جامد وجود دارند، الف) جامدات سوسپانسیونی در بلودان و ب) جامدات حل شده در بلودان
جامدات حل شده در آب با استفاده از روش RO , CDI جداسازی میشوند. یکی از ترکیباتی که سبب متوقف شدن استفاده از اب بلودآن در سیکل های کاری بعدی است، وجود سیلیکون در آب می باشد که با روش RO می توان آن را حذف نمود. البته کیفیت آب ورودی به واحد تصفیه اسمزمعکوس در طول عمر مصرفی اب تصفیه شده و بازده خالص سازی بسیار موثر است .
پارامتر SDI یا ضریب دانسیته شکاف ، نشان میدهد که آیا آب بلودان ورودی به سیستم اسمز معکوس برای تصفیه با این روش مناسب است یا خیر ! و همچنین وضعیت کمی ذرات آلاینده در آب و درجه فولینگ را نیز مشخص میکند . مقدار SDI آبی که وارد سیستم اسمز معکوس خواهد شد نباید بیش از ۵ باشد.
استفاده از تکنولوژی های بروز در پیش تصفیه باعث افزایش طول عمر ممبران ها و کاهش هزینه های نگهداری و زمان دون تایم (زمان استراحت سیستم ) خواهد شد.
به طور کلی درصد ریکاوری آب از ممبران های اسمزی پس از پیش تصفیه محدود به فشار اسمزی ریجکت شده میباشد . آلترافیلتراسیون یکی از موثرترین روش های پیش تصفیه می باشد زیرا SDI آب را به پایین تر از یک میرساند. مرحله بعدی پیش تصفیه سختی گیری می باشد.
انجام فرآیند سختی گیری در تصفیه بلودان
بنابراین زمانی که TDS آب بلودان بالا می باشد، معمولا با استفاده از سختی گیر ، ناخالصی های کربنات سدیم و آهکی سختی گیری شده و به دنبال این فرآیند فیلتراسیون و تبادل یونی اسید ضعیف کاتیونی WAC بر روی آب انجام می شود. یکی از به صرفه ترین سختی گیرها ، دستگاه های زلال ساز جامد تماس می باشند . این روش بخوبی می تواند کلسیم، منیزیم ، باریم و استرنسیوم را از آب سخت بزداید. آب خروجی از مرحله سختی گیری با دو محیط فیلتراسیون فیلتر می شود که عبارتند از فیلتر های گرانشی و یا فیلتر های فشاری حدالامکان جامدات سوسپانسیونی را از آب حذف می کنند.
سپس آب تصفیه شده خروجی تحت عملیات پس تصفیه دیگری قرار گرفته و این آب به عنوان آب خام قابل مصرف در فرآیند های بعدی مورد استفاده قرار میگیرد. و مواد حذف شده در صورتیکه در منطقه خشکی واحد صنعتی باشد به داخل حوضچه های مواد تبخیری هدایت میشود و‌اگر این کار امکان پذیر نباشد، مستقیما مواد به کریستالایزر یا خشک کن پاششی ( دلیل استفاده از خشک کن های پاششی کاهش انتشار آلاینده های SOx و تبخیر مواد پس داده شده و تصفیه نشده می باشد. ) و‌نهایتا واحد دفن زباله هدایت میشوند. علت استفاده از تغلیظ گر ای آب شور در برخی واحد های تصفیه بلودان خالص سازی هر چه بیشتر آب بازگردانی شده به عنوان آب ورودی به دیگ های بخار است.
بالا بودن تعداد سیکل های تغلیظ ناخالصی ها در بلودان بسیار مهم است زیرا هر چه سیکل ها بیشتر شوند مقدار ناخالصی های ریجکت شده از اسمز معکوس کاهش می دهد.
چالش های تصفیه بلودان با استفاده از روش اسمز معکوس
عوامل زیر در فرآیند تصفیه بلودان طول عمر مفید ممبران های اسمز معکوس را به مخاطره خواهند انداخت:
۱) وجود ترکیبات شیمیایی مملو از ترکیبات معدنی و سخت و نیز آلودگی های بیولوژیک
۲) با توجه به دمای بالای آب بلود آن امکان تخریب و کاهش طول عمر ممبران وجود دارد
3) افت فشار ایجاد شده بر ممبران های اسمز معکوس مرحله اول
مزایای استفاده از RO جهت تصفیه بلودان در زیست بوم های گرم و خشک
در تصاویر زیر نمونه ای از نصب سیستم اسمز معکوس در تصفیه بلودان برج خنک کننده در دوبی را مشاهده می کنید. این فرآیند به جهت استفاده مجدد از بلودان انجام می گردد. در این سیستم گزارش شده است که 70 درصد از بلودان بازچرخانی و تصفیه شده و مجددا در واحد خنک کننده مورد استفاده قرار گرفته است.
با توجه به اینکه در شرایط عدم استفاده از تصفیه بلودان در این واحد لازم بود که روزانه 25-20 تانکر پساب بلودان به محیط اطراف خارج گردد، استفاده از سیستم تصفیه موجب شد که به شکل غیر مستقیم درصد انتشارات کربنی به محیط زیست درصد قابل ملاحظه ای کاهش یابد. برآورد شد که هزینه ای که برای نصب واحد تصفیه با اسمز معکوس بلودان انجام شد با صرفه جویی آب خام و انرژی پس از گذشت سه سال دوبازه بازخواهد گشت.
برای حل مشکل دمای بالای بلودان ورودی به سیستم RO , همانطور که در شکل زیر دیده میشود یک PHEX در مسیر آب ورودی به دستگاه RO نصب میشود که در نتیجه ان مشاهده می شود که درصد نمک های عبوری از غشا کاهش یافته و خلوص آب خروجی افزایش می یابد. اختلاف فشار بر روی ممبران نیز کاهش پیدا می کند.
فن آوری های نوین در تصفیه فاضلاب و بازچرخانی پساب
روش های سنتی تصفیه فاضلاب با شناخت دقیق تر ازآلاینده ها، رشد سریع جمعیت، روند افزایشی صنعتی شدن فعالیت ها و کاهش یافتن منابع آب بکر بسیار کاهش یافته است. در روش های معمول، حذف بسیاری از مواد شیمیایی و میکروبی از فاضلاب تایید شده است. اگر چه، اثربخشی این فرآیندها در دو دهه گذشته به دلیل ظهور چالش های جدید و افزایش دانش در مورد عواقب ناشی از آب آلوده محدود شده و از طرفی تقاضای عمومی برای آب با کیفیت سبب اجرای سختگیرانه تر این روش ها برای رسیدن به بیشینه حذف آلاینده ها در فرآیند تخلیه فاضلاب هاست. در این میان، مهمترین هدف حذف آلاینده های نیتروژن دار و فسفر دار و همچنین ترکیبات آلی سنتزی است زیرا حذف آنها تاثیر قابل ملاحظه ای در ارتقا بهداشت عمومی و حفظ محیط زیست دارد.
مدیریت پساب: فن آوری های نوین در تصفیه فاضلاب ها
عامل دیگر محدودیت منابع آب و رشد سریع جمعیت و صنعت است. از این رو استفاده مجدد از فاضلاب های شهری و صنعتی و بازیابی آلاینده های بالقوه مورد استفاده در فرآیندهای صنعتی ضرورت بیشتری می یابد. این مساله در مناطق خشک، با هزینه بالای انتقال آب آشامیدنی، بسیار اهمیت دارد. با توجه به رشد روز افزون پساب های صنعتی به روش های نوین حذف آلاینده های سمی از فاضلاب ها در مقایسه با روش های پیشین تصفیه فاضلاب، نیاز است. فناوری های پیشرفته ای نیاز است تا ترکیبات خطرناک موجود در فاضلاب ها را حذف نماید.
چالش دیگر در این زمینه گسترش صنایع تولیدی و روند روبه رشد توسعه روش های تصفیه است که باعث بهبود روش ها در مقیاس صنعتی شده است.
برای رفع این چالش های جدید، تکنولوژی های نوین تصفیه نظیرانواع سیستم های فیلتراسیون غشایی، فیلتراسیون با متغیر خودکار (AVF) ، روش اکسیداسیون پیشرفته (AOP) ، اشعه ماورا بنفش پیشنهاد و آزمایش شده اند. نتایج نشان داده که استفاده از این روش ها در حذف آلاینده های حاصل از فاضلاب موثر بوده است.
تنش بر سر آب
با توجه به تغییر در پویش جهانی، عواملی نظیر رشد سریع جمعیت، افزایش استاندارد زندگی و الگوی مصرف سبب از بین رفتن منابع آبی شده است. در نتیجه میزان نیاز جهانی به آب بیش از منابع موجود می باشد. تخمین زده شده در سال 2025 جمعیت دنیا از 7 به 9 بیلیون نفر خواهد رسید. به این ترتیب با در نظر گرفتن افزایش استاندارد های زندگی میزان نیاز بشر به آب سه برابر فعلی خواهد شد. با توجه به این مسایل نیاز به استفاده از تکنولوژی های بهینه جهت بازیابی و استفاده مجدد از پساب ها و منابع مصرف شده آب برای غلبه بر چالش تنش و دعوی بر سر آب بسیار ضروری است.
فاضلاب ها به عنوان منابع جدید آب
نوآوری در زمینه تصفیه فاضلاب، سبب شده فاضلاب بازیابی شده به عنوان یکی از منابع آب مصرفی بشمار آمده تا بدین وسیله در مصرف منابع اولیه و تازه صرفه جویی شود. بازیابی فاضلاب ها وابسته به یک سری پارامترها میباشد که عبارتند از: هزینه های عملیاتی ، درآمد بالقوه، ارزش منابع و پذیرش عمومی برای استفاده از فاضلاب بازیافت شده و در کنار آن منابع و دانش مهندسی کافی برای ایجاد این فن آوری.
تکنولوژی های نوین در تصفیه فاضلاب
به طور کلی تصفیه فاضلاب عبارتست از کاهش آلودگی های آب تحت انجام یک فرآیند مناسب و استفاده از روش هایی با تکنیک های بهره برداری و نگهداری مناسب و پایدار از سیستم تصفیه صنعتی تا رسیدن به هدف مطلوب .استفاده از فناوری تصفیه فاضلاب برای سیستم های شهری از اهمیت ویژه ای برخوردار است مهم ترین تکنیک های تصفیه فاضلاب عبارتند از :
تکنولوژی فیلتراسیون غشایی
این روش برای توسعه سیستم های احیای آب بسیار ضروری میباشد. با استفاده از میکرو و آلترافیلتراسیون میتوان طی یک فرآیند پیش تصفیه بسیاری از آلاینده های آب را از بین برد. فیلتراسیون با استفاده از بیورآکتورهای غشایی جهت تصفیه وپیشرفته پساب ها و استفاده آب در صنایع مورد استفاده قرارمیگیرد. با استفاده از MBR تصفیه بیولوژیکی و حذف پاتوژن ها نظیر ویروس ها امکان پذیر میباشد. با استفاده از بیورآکتور های غشایی در تصفیه فاضلاب محلول بسیار شفافی بدست خواهد آمد که حذف آلودگی ها از آن به آسانی صورت خواهد گرفت. بنابراین تصفیه فاضلاب با استفاده از MBR، UV و RO برای استفاده آب در مصارف صنعتی بسیار ایده ال خواهد بود.
فن آوری نانو
ظهور فن آوری نانو و همراهی میکرواورگانسیم ها در دستگاه های میکروالکتریک زیستی انقلاب موثری را درصنعت تصفیه پساب ها ایجاد نموده است. یکی از بهترین ویژگی های فن آوری نانو امکان ادغام آن با سایر علوم جهت اثبات، اصلاح و یا تایید مفاهیم و علوم بروز می باشد. این فناوری امکان ابداع روش های خلاقانه در حوزه تصفیه فاضلاب ها را بوجود آورده است. مفاهیم کاربردی در نانوفناوری در ایجاد غشاهایی با حداکثر راندمان و کمترین میزان فولینگ و بیشترین رسانایی هیدرولیکی بکاربرده میشود. تحقیقات متعددی در زمینه تهیه غشاهایی از نانومواد انجام شده که بتوانند مواد سمی را در حین فرآیند تصفیه تجزیه نمایند. همچنین مطالعات در خصوص بکارگیری فناوری نانو برای تجمیع و اگلومره کردن آلاینده هایی چون فلزات، نانوذرات دو فلزی، مخلوط های اکسیدی، زیولیت ها و ترکیبات کربنی انجام گرفته است. بطور کلی می توان گفت با استفاده از نانوفناوری و با بهبود بخشی به غشاها و ساختارهای جداسازی می توان پمپاژ و بازیابی انرژی در سیستم های تصفیه را توسعه داد.
فن آوری فیلتراسیون با متغییرهای اتوماتیک
این روش یک فن آوری مرزدانشی است و برای تصفیه پسابهایی بکاربرده میشود که در آن جریان بالادستی با جریان پایین دستی فیلتر پاک میشود. در این روش سطح فیلتر توسط جریان سیال فیلتر شده پاک می شود، به همین سبب در این دستگاه به فیلتر اضافی جهت فرآیند پاک سازی فیلتر نیازی نمی باشد. این فرایند متشکل از دو دسته فیلتر می باشد که میتواند به صورت موازی یا سری در سیستم نصب گردند. سیستم تصفیه یک ساختار دو مرحله ای خواهد داشت که در صورت اجرای این مراحل فیلتریتی با کیفیت بسیار بالا بدست خواهد آمد. این فرآیند جهت بازیابی و استفاده مجدد از پساب های ثانویه گزینه ایده آلی میباشد و از شیرآلات، سنسورها، کنترلرهای منطقی با قابلیت برنامه ریزی و سیستمی که به صورت خودکار قابلیت تغییر از حالت سری به موازی را در شرایط کاری هوای شرجی دارد.
مهمترین مزایای سیستم های AFV عبارتند از :
• ظرفیت بالای فیلتراسیون جامد
• قابلیت بستر پاک سازی شده به صورت پیوسته
• حذف تجهیزات جانبی
• قابلیت توزیع دو جریانی
• مقرون به صرفه بودن هزینه نصب و پایین بودن هزینه های عملیاتی و نگهداری
• 5-15 درصد پس زنی
• قابلیت کار در توان مصرفی پایین
• آسانی فرایندهای عملیاتی و نگهداری
پیل های سوختی میکروبی
فن آوری پیل های سوختی میکروبی محصولی است که با استفاده از آن انرژی الکتریکی میتواند مستقیما از مواد آلی موجود در جریان پسماند با استفاده از روش انتقال الکترونی بدست آید. به این روش میتوان انرژی تولید شده از میکرواورگانسیم ها را تسخیر نموده و به دام انداخت.
نحوه انجام این فرآیند بدین صورت است که میکرواورگانسیم‌ها به صورت بایو فیلم بر سطح الکترودها رشد میکنند و با استفاده از غشا تبادل پروتونی، الکترون دهنده از الکترون گیرنده جدا میشوند، که این فرآیند یک جریان الکتریکی را بوجود می آورد. البته باید توجه نمود که این فن آوری در حال حاضر در مرحله بهبود بخشی است و سایر امکان سنجی های اقتصادی و بهره وری لازم است پیش از انتخاب این روش به عنوان روش مستقیم تولید انرژی الکتریکی از مواد آلی موجود در پساب ها انجام گردد.
تکنولوژی های جدید بهداشت شهری
هدف اصلی از تکنولوژی های جدید بهداشت شهری بازیابی انرژی و مواد معدنی با استفاده از تکنولوژی (Elfox (Electro flocculation و همچنین بکارگیری فن آوری تصفیه غیرهوازی می باشد
تصفیه با استفاده از Elflox بر پایه جداسازی آلودگی های آلی از پساب با استفاده از روش لخته سازی و ته نشینی الکتریکی در رآکتورهای ECF می باشد. لجن های آلی حاصل از فرآیند ECF در یک مخزن یا حوضچه دایروی ته نشین میشوند. این ترکیبات آلی ته نشین شده به عنوان خوراک ورودی به بایو رآکتورهای غیرهوازی وارد میشوند تا به بیوگاز تبدیل شوند و به عنوان منبع انرژی مورد استفاده قرار گیرند. در طی فرآیند تخمیر بیهوازی که در دو‌مرحله انجام میپذیرد لجن ها به بایو گاز تبدیل میشوند. این دو مرحله عبارتند از : الف ) شکشت زنجیره های بلند کربنی به ترکیبات آلی کوچکتر مانند اسید های چرب و ب) تبدیل اسیدهای چرب به بایوگازها
روش های تصفیه طبیعی
روش های تصفیه طبیعی بنا به ضرورت استفاده همزمان از روش های شیمیایی، فیزیکی و بیولوژیکی با هدف حذف حداکثری آلاینده ها بهبود یافته اند. سیستم های تصفیه طبیعی بطور فزاینده ای جهت جذب ، نگهداری و تصفیه آب استفاده می شود ، در نتیجه این فرآیندها پسماند بی ارزش اولیه به منابع آبی ارزشمند تبدیل می شوند. این سیستم ها قادر به حذف طیف گسترده ای ازآلاینده ها از جمله مواد مغذی ، عوامل بیماری زا و ریز سازنده ها از جمله مواد مختل کننده در غدد درون ریز هستند و در روند احیای اب بسیار موثر میباشند.
فرآیند جداسازی اوره
اوره بخش عمده فاضلاب های شهری است که 90 درصد آن نیتروژن و مابقی فسفر میباشد. بهبودبخشی به جداسازی اوره در سرویس های بهداشتی و فن آوری تبدیل آن به کودهای شیمیایی یکی از پارامترهای کلیدی در مدیریت مواد غذایی با صرف کمترین انرژی و کمترین هزینه در استفاه از منابع خارجی و خام اولیه است. تهیه کودهای شیمیایی نیتروژنی از مواد پایه نفتی نیازمند صرف انرژی فروان و بکارگیری منابع بازگشت ناپذیر می باشد.
سرویس های بهداشتی با فن آوری بهبود یافته در جداسازی اوره فرصت مناسبی است برای مدیریت فاضلاب ها و دست یابی به منابع ارزان برای تهیه این نوع محصولات میباشد .
در صنعت فولاد سازی کشور هند ، روش های تصفیه طبیعی جهت زدایش آمونیاک از مایع داخل کوره های کک سازی استفاده می شود. در صورتیکه آمونیاک در این مرحله زدوده نشود، مشکلات فراوانی در پساب این صنعت بوجود خواهد آمد. در واحد انتشار مونواکسید کربن ، بیشتر آلاینده ها به صورت محلول می باشند. سایر آلاینده ها طی یک فرآیند تصفیه بیولوژیکی به همراه پسماندهای فنولی و آمونیاکی حذف و جداسازی می شوند. دو روش معمول جهت تصفیه آلاینده های انتشار یافته از واحد کوره های کک سازی فیلتر های تریکلینگ و فرآیند لجن فعال می باشند.
راه پیش رو
این فرایندهای نوین تصفیه درکنار بازیابی منابع آب، همراه با ادغام آب شهری و سیستم های مدیریت پسماند پایداری منابع آب را بهبود می بخشد. فناوری های تصفیه آب میتوانند انتزاع منابع آبی از منابع آبی که در گذشته وادار به استفاده بودیم را کاهش دهند و منابع آب را یکپارچه تر نمایند. همچنین با مدیریت تصفیه آب میتوان ادغام و یکپارچگی در روش های کلی تصفیه را ایجاد نمود. مدیریت فعال مصرف انرژی در پایلوت های تصفیه، سبب بهبود و موثر تر شدن فرآیندهای بکاربرده شده می شود. چالشی که در این رابطه وجود دارد، انتخاب مناسب ترین گزینه ها و بهبود یافته ترین چیدمان ها برای پیاده سازی روش های موثر از میان موارد در دسترس می باشد.
منابع:
Suketu Shah, Wastewater Management: New Technologies for Treatment, Thewaterdigest.com
Abstract for linked in
It is predicted that by the year 2050, the world population will become 9 billion from the current population of 7 billion, with the standards of living continue to rise, the amount of water required then will be about three times of the present availability. Clearly, we need more efficient treatment technologies and water management to meet the global needs. Some of the new technologies being used and introduced for wastewater treatment globally to reclaim the resources: membrane filtration, nanotechnology, automatic variable filtration technology, microbial fuel cells, and new urban sanitation technology.
Wastewater treatment using CCRO
- Wastewater treatment using CCRO lowers the feed pressure requirement, improves membrane performance, increases operational flexibility and eliminates the need for energy recovery devices using only standard RO equipment.
- Energy consumption in multi-stage conventional RO systems is much more sensitive to changes in system operating conditions or feedwater properties than comparable CCRO processes.
Abstract for linked in
It is predicted that by the year 2050, the world population will become 9 billion from the current population of 7 billion, with the standards of living continue to rise, the amount of water required then will be about three times of the present availability. Some of the new technologies being used and introduced for wastewater treatment globally to reclaim the resources: membrane filtration, nanotechnology, automatic variable filtration technology, microbial fuel cells, and new urban sanitation technology or hybrid methods.
Methods of blowdown treatment
In several power plants microrofiltration (MF) technology was used to treat and reuse cooling tower blowdown in a ZLD. The whole treatment process is not done only by MF and it was classified into pre- and post-treatment as follows;
Chemical addition to the blowdown water to effect hardness (increase the PH up to 8.5) and silica removal (PH= 10-11) by precipitation.
The precipitated solids are removed with microfiltration technology
3.The MF treated water directed to a first-stage RO unit
Portion of permeate is sent directly to the cooling tower as makeup water and the remainder to a polishing RO with its permeate treated with continuous deionization (CDI) technology for boiler feed.
The concentrate stream from the first-stage RO unit is sent to a second-stage RO with its permeate utilized as cooling tower makeup and concentrate dewatered in a crystallizer.
RO in blowdown water treatment
Permeate flux and salt retention are the main parameters that determine the performance of an RO system. These parameters are mainly influenced by factors such as pressure and recovery. These variables influence the performance of the system in their own way. In practice, performances are usually influenced by multiple parameters [2].
The challenges in treating cooling tower blowdown
The contaminated liquid is very high in solids. Treatment options for disposal of these liquids such as crystallizers require a large amount of thermal energy, a large footprint, and expensive corrosion-resistant materials.
Evaporation ponds must be lined and may not be feasible in locations with limited space and low net evaporation rates;
Wastewater can be collected and treated at offsite facilities when no onsite treatment is available.
[1] Peter S. Cartwright, Cooling Tower Blowdown Treatment and Reuse, Water Conditioning & Purification, 2013.
[2] Kaliapan S., Sathish C., T. Nirmalkumar, Recovery and reuse of water from effluents of cooling tower, J. Indian Inst. Sci., July–Aug. 2005, 85, 215–221
The Corrugated Plate Interceptor
This is a gravity separator. The CPI is designed to separate oily waste water in the lighter oily fraction and the heavier water fraction. The heavy particles will be separated as well and sink to the bottom of the CPI.
In an CPI packages, the effectiveness of this technique is subjected to various factors such as density difference, viscosity of the oil, medium properties, temperature, turbulence, and the nature of impurity.
In Oily water treatment, plate packs (placed in predetermined angles) are used in CPI separators to improve the size and economy of the separator system.
The number of Plate packs per CPI separator is calculated based on the effluent flow and its characteristics to the unit.
The liquid to be treated flows through the spaces between the Corrugated Plates in each Plate pack. Ideal condition for separation is achieved in the CPI (Corrugated plate interceptor) separator by simulating a laminar flow condition through the plate pack.
Advantages of Designed CPI Separators in Oily Water Treatment System:
– Low Spare requirement.
– Very low maintenance cost since there are no moving parts.
– High efficiency and capacity combined with compact volume.
– Can handle shock loads of flow without affecting effluent quality significantly.
– Selection can be done from large number of type of basins (RCC, Mild Steel, Stainless Steel) for plate packs in CPI separators.
Disadvantages Of Designed CPI Separators in Oily Water Treatment System:
– The effluent oil concentration is higher than that of other methods;
– Large surface area required;
– Large volume results in dead zones en reduction of net available surface area;
– Expensive oil/bottom scrapers required that are maintenance intensive;
– Ineffective with small oil droplets or emulsified oil, Require long retention time to achieve efficient separation.
The most common form of parallel plate interceptor used in petroleum facilities is the corrugated plate interceptor (CPI). This is an improvement in the shape/model of the PPI which requires a small area to move the same particle size and has the added advantage of making the following sediment easier to handle.
