تصفيه پساب و فراوري لجن
تصفيه پساب و فراوري لجن
شناورسازي با هوا (Air Floatation)
در اين روش، جداسازي از طريق وارد كردن حبابهاي ريز گاز(معمولاً هوا) به داخل فاز مايع صورت مي پذيرد. حبابهاي هوا به ذرات جامد
مي چسبند و نيروي شناوري مجموعه ذره و حبابهاي گاز بقدري زيادي است كه سبب صعود ذره به سطح مي شود. بدين ترتيب مي توان ذراتي را كه چگالي آنها از مايع بيشتر است، به صعود به سطح واداشت. صعود ذرات با چگالي كمتر از مايع(مانند روغن محلول در آب) را نيز مي توان با اين عمل تسهيل كرد.
استفاده از حبابهاي گاز يا هوا به منظور جداسازي ذرات معدني و نيز در تصفيه پسابهاي حاوي روغن بطور گسترده اي رايج است. بطور كلي فرآيند شناورسازي از چهار مرحله اساسي تشكيل مي شود:
1- توليد حباب (Bubble) در پساب روغني.
2- برخورد بين حبابهاي گاز و قطرات روغن شناور در آب.
3- چسبيدن ذرات روغن به حبابهاي گاز
4- صعود مجموعه هوا- روغن به سطح آب يعني جايي كه روغن(و نيز ذرات جامد معلق همراه آن) جمع آوري مي شود.
شناورسازي با هواي محلول(Dissolved Air Floatation)
واحد شناورسازي با هواي محلول معمولاً بعد از يك واحد API ياCPI قرار دارد و به وسيله مواد شيميايي(پليمرها و مواد منعقد كننده) و شناورسازي، روغنهاي امولسيوني را مي زدايد.
يك سيستم DAF بطور معمول داراي قسمتهاي زير است:
پمپ فشار، سيستم تزريق هوا، مخزن اشباع سازي، رگولاتور فشار(شير فشارشكن) و مخزن شناورسازي (داراي پخش كننده جريان ورودي). در سيستم DAF براي اشباع سازي پساب از هوا آنرا تحت فشار قرار مي دهند. تحت فشار قرار دادن پساب به سه روش صورت مي گيرد:
- تحت فشار قرار دادن كل جريان: در اين سيستم تمام پساب خام ورودي تحت فشار قرار گرفته و از هوا اشباع مي شود. در اين طرز عمل نسبت به دو روش ديگر بيشترين مقدار هوا حل مي شود و نتيجه آن بيشترين احتمال اتصال مناسب بين ذرات و حبابهاي هواست. اما در اثر اين عمل بدليل نياز به سيستمهاي اشباع سازي بزرگتر، احتمال شكستن لخته ها، در اثر عملكرد پمپ و همچنين هنگام كاهش فشار بيشتر مي شود.
- تحت فشار قرار دادن قسمتي از جريان: در اين سيستم قسمتي از پساب خام ورودي به طرف سيستم تحت فشار منحرف مي شود. از مزاياي اصلي اين سيستم مي توان كاهش دادن بهاي پمپاژ، ظرفيت بيشتر سيستم در حمل جريان لخته سازي و كاهش شكستن لخته ها را نام برد. عيب رايج اين سيستم و سيستم اول، قيچي شدن لخته ها و يا امولسيوني شدن روغن در هنگامي است كه جريان ورودي دچار كاهش فشار مي شود. در فشارهاي يكسان، مقدار هواي حل شده در اين سيستم نسبت به تحت فشار قرار دادن كل جريان بدليل شدت جريان كمتر پساب كمتر است.
- تحت فشار قرار دادن جريان برگشتي: در اين سيستم20 تا50 درصد پساب تصفيه شده به سيستم تحت فشار برگردانده مي شود. بنابراين از شكسته شدن لخته ها و يا امولسيون مجدد روغن در جريان ورودي اجتناب مي شود. اگر نخواهيم كه بار هيدروليكي(براساس شدت جريان ورودي) تغيير كند، بدليل اضافه شدن جريان برگشتي به كل جريان مجبور به بكارگيري بستر شناورسازي بزرگتري هستيم.
پارامترهاي طراحي DAF
پارامترهاي مختلف طراحي و محدوده آنها در جدول زير آورده شده است.
مقادير مختلف توصيه شده در طراحي سيستمهاي DAF
بدليل اين كه فشار پيشنهادي براي سيستم اشباع كننده در مراجع مختلف تفاوت دارد، لازم است تا مقايسه اي بين اين فشارها و فشارهاي واقعي بكار گرفته شده در صنايع مختلف انجام شود. بررسي ها حاكي از بكاربردن فشار40 تا15 پوند براينچ مربع در صنايع مختلف و فشار ميانگين56 پوند بر اينچ مربع است.
در بررسي هاي مشابه انجام شده، ميزان جريان برگشتي بين25 تا58 درصد و بطور متوسط برابر با37 درصد گزارش شده است.
Induced Air Floatation(IAF)
شناورسازي به روشIAF ساليان متمادي در صنايع معدن و بهره برداري از سنگ معدن استفاده شده است. اما در تصفيه فاضلاب استفاده از آن در حدود سال1970 شروع شد.
اختلاف بنيادي ميان دو واحد شناور سازي سيستمي است كه توسط آن حبابها تشكيل مي شوند.
در سيستم DAF ابتدا هوا در اثر فشار حل شده و سپس به آن اجازه داده مي شود تا بصورت حبابهاي نسبتاً ريز در فشار اتمسفري تشكيل هسته دهد. در سيستم استاندارد IAF پره هاي همزن با دور بالا سبب توليد حبابهاي هوا در داخل سوسپانسيون شده و نسبت به DAF ، حبابهاي بزرگتري(حتي تا قطر1000ميكرومتر) به وجود مي آورند. كينتيك شناورسازي با هوا در روش IAF بسيار سريع بوده و نتيجه آن زمان ماند نسبتاً كوتاه(5 دقيقه يا كمتر) همراه با كاهش ابعاد تجهيزات است.
- واحدهاي تصفيه تجاري كه از روش Inducet Air Floatation استفاده مي كنند عموماً از نظر طراحي، چند سلولي هستند. بنابراين به آلاينده ها بيش از يكبار فرصت شناوري داده مي شود. به عنوان مثال اگر چهار سلول وجود داشته باشد و بازدهي متوسط حذف آنها هر كدام60 درصد باشد، درصد حذف نهايي97/5 درصد خواهد شد.
- درسيستم هاي DAF معمولاً مواد شيميايي قبل از تجهيزات DAF در داخل مخزني اضافه شده و با پساب مخلوط مي شوند. در سيستم IAF مواد شيميايي درست قبل از اولين سلول شناوري به پساب اضافه شده و انرژي لازم براي اختلاط با جريان تند در داخل اين سلول تأمين مي شود.
در گذشته به ندرت از روش شناور سازي Induced استفاده شده است اما محبوبيت آن بدليل جمع و جور بودن و توانايي استفاده از گازهاي برگشتي در شناورسازي رو به افزايش است. با توجه به اين مسأله اين واحدها براي جلوگيري از نشت گازهاي هيدروكربني مي توانند عايق شوند. از آنجا كه در اين روش تماس هوا با آب در فشار اتمسفريك صورت مي گيرد حبابهاي هوا به داخل آب وارد مي شوند. در حاليكه در روشDAF حبابها در داخل فاز آب تشكيل مي شوند. بايد توجه داشت كه در اين واحدها براي انعقاد، از پليمر استفاده مي شود و معمولاً به منظور افزايش راندمان حذف، از چهار واحد شامل همزن تخم مرغ زني شكل براي شناورسازي استفاده مي شود.
مصرف برق در اين روش زياد است ولي فضاي نسبتاً كمتري را نسبت به يك واحد DAF اشغال مي كند. پارامترهاي مهم طراحي در واحدهاي IAF عبارتند از: سرعت چرخش و غوطه وري، نوع ترزيق كننده (Educator) و زمان ماند مايع.
تصفيه پساب و فراوري لجن
شناورسازي با هوا (Air Floatation)
در اين روش، جداسازي از طريق وارد كردن حبابهاي ريز گاز(معمولاً هوا) به داخل فاز مايع صورت مي پذيرد. حبابهاي هوا به ذرات جامد
مي چسبند و نيروي شناوري مجموعه ذره و حبابهاي گاز بقدري زيادي است كه سبب صعود ذره به سطح مي شود. بدين ترتيب مي توان ذراتي را كه چگالي آنها از مايع بيشتر است، به صعود به سطح واداشت. صعود ذرات با چگالي كمتر از مايع(مانند روغن محلول در آب) را نيز مي توان با اين عمل تسهيل كرد.
استفاده از حبابهاي گاز يا هوا به منظور جداسازي ذرات معدني و نيز در تصفيه پسابهاي حاوي روغن بطور گسترده اي رايج است. بطور كلي فرآيند شناورسازي از چهار مرحله اساسي تشكيل مي شود:
1- توليد حباب (Bubble) در پساب روغني.
2- برخورد بين حبابهاي گاز و قطرات روغن شناور در آب.
3- چسبيدن ذرات روغن به حبابهاي گاز
4- صعود مجموعه هوا- روغن به سطح آب يعني جايي كه روغن(و نيز ذرات جامد معلق همراه آن) جمع آوري مي شود.
شناورسازي با هواي محلول(Dissolved Air Floatation)
واحد شناورسازي با هواي محلول معمولاً بعد از يك واحد API ياCPI قرار دارد و به وسيله مواد شيميايي(پليمرها و مواد منعقد كننده) و شناورسازي، روغنهاي امولسيوني را مي زدايد.
يك سيستم DAF بطور معمول داراي قسمتهاي زير است:
پمپ فشار، سيستم تزريق هوا، مخزن اشباع سازي، رگولاتور فشار(شير فشارشكن) و مخزن شناورسازي (داراي پخش كننده جريان ورودي). در سيستم DAF براي اشباع سازي پساب از هوا آنرا تحت فشار قرار مي دهند. تحت فشار قرار دادن پساب به سه روش صورت مي گيرد:
- تحت فشار قرار دادن كل جريان: در اين سيستم تمام پساب خام ورودي تحت فشار قرار گرفته و از هوا اشباع مي شود. در اين طرز عمل نسبت به دو روش ديگر بيشترين مقدار هوا حل مي شود و نتيجه آن بيشترين احتمال اتصال مناسب بين ذرات و حبابهاي هواست. اما در اثر اين عمل بدليل نياز به سيستمهاي اشباع سازي بزرگتر، احتمال شكستن لخته ها، در اثر عملكرد پمپ و همچنين هنگام كاهش فشار بيشتر مي شود.
- تحت فشار قرار دادن قسمتي از جريان: در اين سيستم قسمتي از پساب خام ورودي به طرف سيستم تحت فشار منحرف مي شود. از مزاياي اصلي اين سيستم مي توان كاهش دادن بهاي پمپاژ، ظرفيت بيشتر سيستم در حمل جريان لخته سازي و كاهش شكستن لخته ها را نام برد. عيب رايج اين سيستم و سيستم اول، قيچي شدن لخته ها و يا امولسيوني شدن روغن در هنگامي است كه جريان ورودي دچار كاهش فشار مي شود. در فشارهاي يكسان، مقدار هواي حل شده در اين سيستم نسبت به تحت فشار قرار دادن كل جريان بدليل شدت جريان كمتر پساب كمتر است.
- تحت فشار قرار دادن جريان برگشتي: در اين سيستم20 تا50 درصد پساب تصفيه شده به سيستم تحت فشار برگردانده مي شود. بنابراين از شكسته شدن لخته ها و يا امولسيون مجدد روغن در جريان ورودي اجتناب مي شود. اگر نخواهيم كه بار هيدروليكي(براساس شدت جريان ورودي) تغيير كند، بدليل اضافه شدن جريان برگشتي به كل جريان مجبور به بكارگيري بستر شناورسازي بزرگتري هستيم.
پارامترهاي طراحي DAF
پارامترهاي مختلف طراحي و محدوده آنها در جدول زير آورده شده است.
مقادير مختلف توصيه شده در طراحي سيستمهاي DAF
بدليل اين كه فشار پيشنهادي براي سيستم اشباع كننده در مراجع مختلف تفاوت دارد، لازم است تا مقايسه اي بين اين فشارها و فشارهاي واقعي بكار گرفته شده در صنايع مختلف انجام شود. بررسي ها حاكي از بكاربردن فشار40 تا15 پوند براينچ مربع در صنايع مختلف و فشار ميانگين56 پوند بر اينچ مربع است.
در بررسي هاي مشابه انجام شده، ميزان جريان برگشتي بين25 تا58 درصد و بطور متوسط برابر با37 درصد گزارش شده است.
Induced Air Floatation(IAF)
شناورسازي به روشIAF ساليان متمادي در صنايع معدن و بهره برداري از سنگ معدن استفاده شده است. اما در تصفيه فاضلاب استفاده از آن در حدود سال1970 شروع شد.
اختلاف بنيادي ميان دو واحد شناور سازي سيستمي است كه توسط آن حبابها تشكيل مي شوند.
در سيستم DAF ابتدا هوا در اثر فشار حل شده و سپس به آن اجازه داده مي شود تا بصورت حبابهاي نسبتاً ريز در فشار اتمسفري تشكيل هسته دهد. در سيستم استاندارد IAF پره هاي همزن با دور بالا سبب توليد حبابهاي هوا در داخل سوسپانسيون شده و نسبت به DAF ، حبابهاي بزرگتري(حتي تا قطر1000ميكرومتر) به وجود مي آورند. كينتيك شناورسازي با هوا در روش IAF بسيار سريع بوده و نتيجه آن زمان ماند نسبتاً كوتاه(5 دقيقه يا كمتر) همراه با كاهش ابعاد تجهيزات است.
- واحدهاي تصفيه تجاري كه از روش Inducet Air Floatation استفاده مي كنند عموماً از نظر طراحي، چند سلولي هستند. بنابراين به آلاينده ها بيش از يكبار فرصت شناوري داده مي شود. به عنوان مثال اگر چهار سلول وجود داشته باشد و بازدهي متوسط حذف آنها هر كدام60 درصد باشد، درصد حذف نهايي97/5 درصد خواهد شد.
- درسيستم هاي DAF معمولاً مواد شيميايي قبل از تجهيزات DAF در داخل مخزني اضافه شده و با پساب مخلوط مي شوند. در سيستم IAF مواد شيميايي درست قبل از اولين سلول شناوري به پساب اضافه شده و انرژي لازم براي اختلاط با جريان تند در داخل اين سلول تأمين مي شود.
در گذشته به ندرت از روش شناور سازي Induced استفاده شده است اما محبوبيت آن بدليل جمع و جور بودن و توانايي استفاده از گازهاي برگشتي در شناورسازي رو به افزايش است. با توجه به اين مسأله اين واحدها براي جلوگيري از نشت گازهاي هيدروكربني مي توانند عايق شوند. از آنجا كه در اين روش تماس هوا با آب در فشار اتمسفريك صورت مي گيرد حبابهاي هوا به داخل آب وارد مي شوند. در حاليكه در روشDAF حبابها در داخل فاز آب تشكيل مي شوند. بايد توجه داشت كه در اين واحدها براي انعقاد، از پليمر استفاده مي شود و معمولاً به منظور افزايش راندمان حذف، از چهار واحد شامل همزن تخم مرغ زني شكل براي شناورسازي استفاده مي شود.
مصرف برق در اين روش زياد است ولي فضاي نسبتاً كمتري را نسبت به يك واحد DAF اشغال مي كند. پارامترهاي مهم طراحي در واحدهاي IAF عبارتند از: سرعت چرخش و غوطه وري، نوع ترزيق كننده (Educator) و زمان ماند مايع.