تصفیه فاضلاب به روش انعقاد، لخته سازی و ته نشینی

(فیلتر ها ) پارت اول

در این سری از ویدئو ها که به همت مجموعه مهندسی شرکت آبسان زلال تهیه شده است برآنیم تا به بررسی آنالیز فرآیند آب از ابتدا تا آخرین مرحله وانعقاد و لخته سازی در تصفیه فاضلاب و رسیدن به آب شرب یا آب صنعتی بپردازیم.

انعقاد یا لخته سازی

 

انعقاد و لخته سازی در تصفیه فاضلاب

به واحد تصفیه آب می­توان به شکل یک سری فیلتر یا صافی هایی نگاه کرد که از مش های بسیار درشت شروع شده و به مرور ریز می شوند تا جایی که ما می توانیم یون ها را از آب جدا کنیم.

اگر بخواهیم مسئله را از پایه بررسی کنیم به طور قطع به سراغ حذف های فیزیکی میرویم در این قسمت در مورد حذف  TSS و کدورت از آب صحبت کنیم. برای حذف  TSS وکدورت از آب ما سراغ روش های انعقاد و لخته سازی میرویم.

در روش انعقاد یا coagulation   ما با تزریق منعقد کننده هایی که بار های مثبت دارند مثل آهن و یا آلومینیوم ذرات کلوییدی را که معمولاً بار منفی دارند را خنثی میکنیم زمانی که این ذرات خنثی شدند در بخش لخته سازی یا flocculation  این ذرات می توانند به همدیگر بچسبند و سنگین­تر شوند. گاهاً در این بخش پلی الکترولیت­های آنیونی و یا کاتیونی به عنوان کمک منعقد کننده تزریق می­شوند.

حال براساس ماهیتی که پساب ما دارد، با آزمایش در می­یابیم که این ذرات را راحت تر ته نشین یا سطح نشین می­شوند.به همین خاطر از بین دو روش ته نشینی و DAF یا شناور سازی با هوای محلول، یکی را را برای حذف TSS  در نظر میگیریم.

دراین بخش قصد داریم در مورد تانک ته نشینی صحبت می کنیم. بعد از لخته سازی زمانی که ذرات موجود در خوراک ورودی بهم چسبیده و تشکیل توده­ ی بزرگتری را داده ­اند؛ حال در تانک ته نشینی با دادن زمان به خوراک ورودی، به ذرات جامد فرصت نشست کردن در کف تانک را می­دهیم.

تانک ته نشینی

تانک ته نشینی سیستمی بسیار ساده است که براساس وزن ذره، ذرات معلقی را که سنگین و بدون بار شده اند در یک بازه زمانی 1.5 تا 4 ساعته که زمان دقیق آن بسته به ماهیت ذرات معلق و خوراک ورودی و میزان تزریق مواد شیمیایی تعیین خواهد شد.

 

در نهایت آب محصول این واحد که کدورت وTSS  آن گرفته شده است می­تواند ازکانال هایی که در سطح تانک وجود دارد خارج شده و لجنی که در کف تانک جمع شده است توسط اسکراپرهایی که می توانند آن را از کف جمع کنند به داخل چاله­ ی لجن هدایت شده و بعد از آن توسط یک پمپ لجن کش تخلیه می­گردد.

این بود کلیت تانک ته نشینی که اگر درست طراحی بشود جزء یکی از فرآیند های اساسی برای حذف ذرات معلق می باشد.

واحد شناور سازی با هوای محلول DAF

پارت دوم ویدئو

در ادامه ویدئو قبل درخصوص واحد های فرآیندی و مراحل پیش تصفیه و تصفیه، ابتدا واحد انعقاد و لخته سازی و  ته نشینی را توضیح دادیم .

همانطور که گفتیم نمونه اولیه آب یا پساب را میگیریم یک جار تست انجام داده و بررسی میکنیم که ماهیت ذرات معلق داخل آب یا پساب راحت تر ته نشین شده و یا راحت­تر سطح نشین  می شوند.

زمانی که  قسمت اعظم ذرات سطح نشین بشوند متوجه می شویم که میتوانیم به جای سیستمها ی  ته نشینی به سراغ سیستمهای سطح نشینی یا همان DAF  برویم.

DAF )Dissolved Air Flotation)

DAF به معنی سیستم های شناورسازی با هوای محلول می باشد. در واقع سیستم های شناورسازی با هوای محلول بیشتر با عنوان حذف کننده روغن­ها در صنایع شناخته شده اند روغن های امولوسیونی که دانسیته کمتر از آب داشته و توسط حباب­های ریز هوا به روی سطح آب می آیند.

منتها در دهه های اخیر سیستم های DAF به عنوان سیستم های حذف جلبک در پیش تصفیه آب دریا هم استفاده شده اند.

چون جلبک ها هم ماهیت سبکی دارند و حالت کلوئیدی هستند و راحت به روی سطح آب آمده و میتوانیم آن ها را از روی سطح جدا کنیم.

در پروژه های مختلف با توجه به ماهیت ذرات معلق و میزان فضای در دسترس (زمانیکه فضای کمی در اختیار داریم) سیستم هایDAF  را جایگزین تانک های ته نشینی می­کنیم.

چراکه در سیستم های ته نشینی سرعت بارگزاری ما  سرعت پایینی است برای مثال در بازه 1تا4 متر بر ساعت بوده ولی همان رنج در سیستم های DAF و زمانی که می خواهیم ذرات معلق را از روی سطح جدا کنیم میتواند بازه بالاتر و گسترده تری را دارا می­باشد برای مثال 6 تا حتی 35 متر بر ساعت.

یک سری کمپانی های سازنده DAF در محصولاتی که برای آب دریا می سازند به سراغ رنج­های بالای بارگذاری سطحی رفته (35-40 متر بر ساعت) و در واحدهای بزرگ شیرین سازی آب دریا، از لحاظ اشغال سطح، بسیار مقرون بصرفه خواهند بود.

اساس کار کرد این سیستم شناورسازی با هوای محلول بوده و ما زمانی که انعقاد و لخته سازی را انجام دادیم، جریان خوراک را به سمت تانک شناورسازی ارسال می­کنیم.

در این سیستم (در مقایسه با تانک ته نشینی) ما زمان کمتری را در تانک لخته سازی نیاز داریم، چرا که نیاز به تشکیل لخته­ های بزرگ نبوده چرا که ما نمیخواهیم به این ذرات فرصت ته نشین شدن بدهیم. سپس، این فلاک های تشکیل شده را به وسیله حباب هایی که از انحلال هوا داخل آب ایجاده شده اند به سمت سطح تانک شناورسازی هدایت می­کنیم. ما از خروجی محصول DAF یک لاین برگشتی میگیریم که دبی آب برگشتی در بازه­ای بین 8 تا 25 درصد می­باشد که این میزان آب کلاریفای شده برگشتی را توسط پمپ به داخل یک محفظه فلزی (تانک اشباع) فرستاده و در آنجا به همراه هوای پرفشار که معمولاً ی رنج فشار 6 تا 7.5 بار را داراست با آب مخلوط می کنیم.

با توجه به کاربردهای مختلف DAFها، این هوا و آب را در فشاری بین 5.5 تا 6.5 بار با هم مخلوط می کنیم که در این بین بخشی از هوا در داخل آب حل میگردد (میزان انحلال وابسته به دما و فشار می­باشد.) و زمانی که ما این محلول را داخل تانک شناورسازی از طریق نازل­های کف تانک رها میکنیم یکباره از فشار 5.5 تا 6.5 بار به فشار اتمسفری می رسد و در این لحظه حباب های ریز هوا داخل آب تشکیل شده و به فلاک های ما که از واحد لخته سازی آمده اند متصل می شده و به سطح می آیند .حال به وسیله یک سطح روب ما آن ها را که بصورت لایه­ای از لجن در آمده­اند، جمع کرده  و به عنوان فاز لجن ازسیستم خارج می کنیم.

نکته حائز اهمیت اینجاست که بعضا ماهیت پساب ما به صورتی هست که هم سطح نشینی و هم ته شینی داریم .در این جور موارد معمولا هم سطح روب و هم کف روب برای سیستم DAF در نظر میگیریم.

نمونه های انجام شده DAF توسط شرکت آبسان زلال

اگر بخواهیم به نمونه های انجام شده واحد DAF در شرکت آبسان زلال، که به نوبه خود نمونه های بزرگی هستند می­توانیم به واحد بازیابی پساب شهری شاهین شهر  که برای پالایشگاه اصفهان انجام شده است، اشاره کنیم که 2 واحد موازی دایره­ای و هر کدام به ظرفیت 500 متر مکعب در ساعت می­باشند.

و همچنین دو واحد DAF دیگر مربوط به بازیابی  پساب های شهری برای فولاد مبارکه اصفهان با همان ظرفیت که توسط شرکت آبسان زلال انجام شده است. واحد DAF مربوط به این پروژه مستطیلی بوده و دارای سطح روب و کف روب می باشد.

و هچنین واحد DAF ای که در صنایع معدنی چادرملو استفاده شده، و آن نیز مربوط به بازیابی پساب های شهری بوده و دارای سطح روب و کف روب می­باشد.

خروجی تانک های ته نشینی، کلاریفایرها و سیستم های DAF

(بخش 3)

در قسمت قبل ما در مورد DAF  یعنی شناورسازی با هوای محلول توضیح دادیم .حال دراین بخش قصد داریم یک مرحله جلوتر برویم.

خروجی تانک های ته نشینی، کلاریفایرها و همچنین سیستم های DAF نیاز به یک واحد پالیشینگ دارد تا ذرات معلق باقی مانده که ذرات ریزی بوده و حذف نشدند و یا فلاک هایی هستند که از واحد ته نشینی و یا واحد DAF فرار کرده­اند؛ حال باید توسط یک سیستم فیلتراسیون گرفته شوند.

 این واحد فیلتراسیون میتواند یه واحد فیلتر شنی ساده باشد و یا می­تواند دارای دو مدیای شن و آنتراسیت بوده و یا در برخی مواقع اگر هدف فیلتراسیون با حذف TOC نیز همراه باشد می توانیم یک لایه کربن نیز به عنوان لایه بالایی اضافه کنیم.

باید این مورد نیز در نظر گرفته شود که فیلتر های شنی به طور معمول دردو نوع ثقلی و یا تحت فشار می­باشند.

معمولاً ترجیح ما براین است که در واحد تا جاییکه از لحاظ هیدرولیکی امکانپذیر باشد از نیروی ثقل استفاده کنیم و با استفاده از پمپ هزینه های اولیه و بهره­برداری را بالا نبریم . سرریز خروجی از DAF و یا سر ریز خروجی از تانک ته نشینی می­تواند روی فیلترهای ثقلی سرریز شود.

مگر اینکه سایت ما به گونه ای باشد که به دلیل ماهیت خاک منطقه نتوانیم به صورت هیدرولیکی آب را انتقال دهیم و به سراغ فیلترهای شنی تحت فشار برویم. که این فیلترهای شنی تحت فشار بسته به دبی و همینطور میزان فضایی که در اختیار ما هست می توانند در دو نوع افقی یا عمودی ساخته شوند .

در وسل­های عمودی معمولاً تا ماکزیمم  قطر 3.5 متر را در نظر می­گیریم و اگر ظرفیت واحد بالا بوده و تعداد فیلترها زیاد باشد ترجیح می دهیم به سراغ وسل­های افقی برویم .

در افقی­ها معمولاً رنج قطری 2 تا 3 متر داریم و از نظر طولی تا ماکزیمم 12 متر و حتی در بعضی سایت ها طول فیلتر شنی افقی ممکن است تا 15 متر باشد.

درواقع تفاوتی بین ماهیت عملکردی فیلتر شنی افقی یا عمودی نیست و در واقع تفاوت فیلرهای شنی ثقلی و تحت فشار در فشار کاری و سرعت بارگزاری می­باشد. در فیلتر ثقلی در واقع منبع فشار خارجی وجود ندارد و آب فقط به دلیل ارتفاع مایعی که روی سطح شن یا آنتراسیت هست از بستر عبور کرده و ذرات معلق گرفته می­شوند.

در بهترین حالت اگر مش بندی درستی از نظر ذرات شن و آنتراسیت داشته باشیم می توانیم تا 20 میکرون ذرات ورودی را فیلتر کنیم.

نکته حائز اهمیت اینجاست که میزان فیلتراسیون ما به مش بندی لایه ها بستگی دارد و اگر بهمراه شن از آنتراسیت هم استفاده کنیم، به دلیل تخلخل زیاد موجود در آنتراسیت، کمک بیشتری در به دام انداختن ذرات کرده و در واقع ما در فیلترهای چندلایه نسبت به فیلتر های شنی معمولی ،کیفیت خروجی بهتری خواهیم داشت.

حتی عمق این بسترهای شنی بسته به کیفیت فیلتراسیونی که ما مد نظر ماست، فرق می­کند. برای مثال ما یک در سیستم­های فیلتراسیون می­توانیم تنها 0.5متر ارتفاع بستر شن داشته باشیم و یا ما میتوانیم ازdeep filtration استفاده کنیم و ارتفاع مدیا را تا حتی 2 متر هم افزایش دهیم.

قطعاً کیفیت آب خروجی از یک فیلتر عمیق، از نظر ذرات معلق، کدورت و مواد آلی در شرایط بهتری خواهد بود.

منتها هدف این واحد پروسسی در واقع حذف TSS  و  کدورت در درجه اول و در درجه دوم همانطور که گفتیم با اضافه کردن کربن به سیستم می توانیم توقع داشته باشیم که تا حدودی بار مواد آلی را نیز پایین بیاریم.

بعد از مرحله فیلتر شنی یا فیلتر دوبستری (شن و آنتراسیت) می­تواند یک سیستم کربنی قرار بگیرد؛ برای مطالعه بیشتر در مورد سیستم های کربنی می توانید این جا را کلیک کنید تا به صفحه ویدئو هدایت شوید .

برای بازدید از پروژه­های شرکت آبسان زلال که در آنها از فیلتر های شنی ثقلی، فیلترهای شنی افقی و عمودی تحت فشار استفاده شده است، اینجا را کلیک کنید .

بزرگترین واحدی که ما در آن از فیلترهای شنی افقی استفاده کرده ایم، پالایشگاه اصفهان ، پروژه بازیابی پساب شاهین شهر می باشد.

اگر در مورد این ویدئو سوالی دارید و یا خواستار اطلاعات تکمیلی می باشید به info@absunwater.com

ارسال بکنید و تیم ما پاسخگوی شما خواهند بود .

بخش 4

کربن فیلتر ها

کربن جاذبی بسیار قوی است و علت قدرت جذب بالای کربن میزان تخلخل بالای آن است .

می توان گفت یک گرم کربن حدود 500 متر مربع سطح دارد که این سطح به ما کمک می کند تا بتوانیم مولکول های درشت مواد ارگانیک و آلی را و حتی ذرات معلق خیلی ریز را توسط دانه های کربن جذب کرده یا به دام بیاندازیم.

در واقع از کاربردهای کربن فیلترها بعنوان پیش تصفیه در سیستم های تصفیه آب (شیرین سازی آب) یا بازیابی پساب بعد از فیلترهای شنی و یا فیلترهای دو بستری شن و آنتراسیت به عنوان جاذب استفاده می کنیم.

زمانی که نیاز داریم بعد از فیلترهای شنی جذب روغن، بو، طعم یا کربن آلی (TOC) داشته باشیم از کربن فیلترها استفاده می­کنیم.

و بسته به اینکه پایه کربن که از پوست گردو، پوست نارگیل و یا چوب معمولی باشد در کاربردهای مختلف از آن­ها استفاده میکنیم.

به عنوان مثال برای حذف روغن از کربن با پایه پوست نارگیل استفاده میکنیم.

بهترین روش برای انتخاب نوع کربن مورد استفاده درپروژه ها، استفاده کردن از پیشنهاد سازنده می­باشد به طوری که با ارسال آنالیز آب به سازنده کربن، آن ها نوع مناسب کربن را به ما معرفی می کنند.

و درغیر این صورت می بایست یک پایلوت آزمایشگاهی داشته باشیم تا بتوانیم چند مدل کربن مختلف را تست کنیم تا برای مثال اگر هدف ما کاهشtoc  است با آزمایش سورس اصلی آب توسط کربن های متفاوت، مدل مورد نظر را انتخاب کنیم.

نکته حائز اهمیت درطراحی فیلترهای کربنی زمان تماس با بستر خالی (EBCT) می­باشد. چراکه کربن در بازه زمانی خاصی عملیات جذب را انجام میدهد و این جذب در ارتفاع بستر رخ می دهد به همین دلیل ما فیلتر های کربنی را عمودی میسازیم و عمدتاً ارتفاع آن­ها از فیلترهای شنی بیشتر می­باشد.

و نکته دیگر اینکه شاخص EBCT بسته به آلاینده ای که می خواهیم جذبش کنیم ممکن  است از 3 تا 20 دقیقه باشد در حالی که انتخاب این زمان باید از نظر اقتصادی هم بررسی شود.

چرا که یک فیلتر کربنی با 15 دقیقه EBCT  نیاز به حجم دو برابر کربن نسبت به EBCT هفت و نیم دقیقه دارد.

بهتر است بالای بستر کربنی صددرصد ارتفاع بستر خالی باشد که هنگام بک واش کردن کربن از بالا خارج نشود و مورد بعدی که در انتخاب کربن کمک کننده است میزان مقاومت کربن است چراکه که کربن های با مقاومت پایین به زودی پودر می شوند و باعث گرفتگی در مراحل بعدی تصفیه می شود که اصلا مطلوب نیست.

اگر در مورد این ویدئو سوالی دارید و یا خواستار اطلاعات تکمیلی می باشید به info@absunwater.com

ارسال بکنید و تیم ما پاسخگوی شما خواهند بود .

قسمت 5

این قسمت سختی گیری شیمیایی

در این واحد هدف اصلی حذف سختی های کربناته و غیر کربناته می باشد که عمدتاً به نمک های کلسیم و منیزیم مرتبط است .

و این حذف سختی تاثیرات مثبت دیگری هم  دارد برای مثال زمانی که از واحد سختی گیری شیمیایی استفاده میکنیم، مقداری کاهش بار آلودگی میکروبی ، اورگانیکی و روغن را نیز خواهیم داشت.

فلاک چیست و چگونه تشکیل می شود ؟

در اثر افزایش pH آب، یون­های دوظرفیتی در قالب رسوبات کربناته و هیروکسیدی، رسوب می­کنند و با تزریقات جانبی ای نظیر ماده منعقد کننده و کمک منعقد کننده، این رسوبات ریز به یکدیگر چسبیده و تشکیل فلاک های درشت تری را داده که راحت تر ته نشین می­شوند.

سختیگیری شیمیایی به چند دسته تقسیم می شود؟

برای دسته بندی می توان از چند منظر این طبقه بندی را انجام داد:

  • نوع ماده شیمیایی:
  • سختیگیری با آهک (بصورت خشک یا آهک آبدار)
  • سختیگیری با سود سوز آور (NaOH)

آهک ماده ارزان­تری می­باشد و با توجه به میزان بالای استفاده از آن مقرون بصرفه تر بنظر می رسد ولی این نکته نیز می بایست در نظر گرفته شود که لجن تولیدی در روش سختیگیری با سود سوز آور، لجن بسیار کمتری می­باشد. نهایتاً، با در نظر گرفتن تمامی موارد گفته شده و با توجه به شرایط پروژه روش بهینه انتخاب می­گردد.

  • دمای آب در سختیگیری
  • سختی گیری در دمای محیط (Cold Lime Softening)
  • سختی گیری با حرارت دادن در دمای بین 65-85 درجه سانتیگراد (Warm lime Softening)
  • سختیگیری در دمای بالاتر از 100 درجه سانتیگراد (Hot Lime Softening)

چه زمانی از سختیگیری شیمیایی استفاده میکنیم ؟

  • در تصفیه های آب شهری برای رساندن سختی به حد شرب که بعد از آن وارد واحد فیلترهای شنی میشود و سپس گند زدایی شده و وارد شبکه آب شهری می شود.
  • در تصفیه پساب­ها و بازیابی آن­ها توسط سیستم اسمز معکوس که سبب کاهش گرفتگی و رسوبگذاری بر روی ممبران­ها می­شود.

مزیت های استفاده از سختیگیری شیمیایی ؟

بعنوان پیش تصفیه واحد اسمز معکوس، با حذف فلزات دو ظرفیتی و سختی کل احتمال رسوب گذاری بر روی سطح ممبران تا حد زیادی از بین رفته و ضمناً به دلیل افزایش pH و کاهش بار میکروبی و آلی آب، احتمال گرفتگی­های آلی و بیولوژیکی نیز کاهش می­یابد.

شباهت واحد سختیگیری شیمیایی و سختی گیر رزینی

مشابه واحد سختیگیری شیمیایی واحد سختی گیری رزینی است که تفاوت هایی نیز باهم دارند

ویکی از مهمترین آن­ها این است که قطعاً رزین ماده شیمیایی گران قیمتی هست ولی از مزایای استفاده از رزین، تولید نشدن لجن و داشتن کیفیت خروجی آب باثبات تری از لحاظ سختی می­باشد.

چه زمانی از لایم سافتنینگ و چه زمانی از سختی گیری رزینی استفاده میکنیم؟

این امر بستگی به موارد ذیل دارد:

  • دبی آب ورودی به واحد
  • میزان سختی موجود در آب
  • فضای موجود در پروژه
  • شوری آب ورودی

و بسیاری موارد دیگر که از پروژه ای به پروژه دیگر متفاوت می­باشد.

قسمت 6

 self-cleaning filters چیست؟

فیلترهای خود شوینده، در واقع عملیات فیلتراسیون فیزیکی را بصورت دقیق بر اساس مش بندی ای که دارند انجام میدهند. این مش بندی می تواند در بازه 10 تا 1000 میکرون تغییر کند. انتخاب مش سایز درست، وابسته به مکانی می­باشد که آن فیلتر استفاده می­گردد. برای مثال زمانیکه بعنوان پیش تصفیه UF استفاده می­گردد این سایز در بازه 100 تا 300 میکرون خواهد بود (بسته به توصیه سازنده UF).

مزایا و معایب فیلتر های خود شوینده چیست؟

  • مزایا:
    • فیلتراسیون یک دست و دقیق وابسته به مش سایز انتخابی
    • بکواش اتوماتیک بر اساس اختلاف فشار یا بازه زمانی
    • قابلیت کارکرد پیوسته (انجام فیلتراسیون) در حین بکواش
    • مصرف آب کمتر برای بکواش
  • معایب (نسبت به فیلتر شنی):
    • دارای قطعات مکانیکی متحرک بوده که احتمال خرابی دارد
    • هزینه اولیه بیشتر
    • صرفاً اساس فیلتراسیون اندازه ذرات می باشد، درحالیکه فیلتر شنی یا دو بستری علاوه بر فیلتراسیون فیزیکی از مکانیسم های حذف دیگری نیز بهره می­برند.

اساس کار فیلتر های خود شوینده به چه صورت است؟

  • فیلتراسیون بر اساس اندازه ذرات بوده و بعد از گرفتگی، سیستم شستشوی داخلی بکار افتاده و ذرات را از روی سطح فیلتر داخلی جاروب می نماید. مکانیسم شستشو بر اساس مکش و ایجاد خلا می باشد.

انواع فیلترهای خودشوینده؟

  • فیلتر از نوع مش فلزی (Screen)
  • دیسک فیلتر (صفحات پلاستیکی Disc) – در این نوع در زمان بکواش، فیلتر از عملیات فیلتراسیون خارج شده و نیاز به استندبای دارد.

چه زمانی استفاده از فیلترهای خود شوینده انتخاب مناسبی است؟

  • به عنوان پیش تصفیه سیستم UF
  • فیلتراسیون جریان جانبی برج­های خنک کننده
  • کاربرد در صنایع کشاورزی جهت فیلتراسیون
  • و بصورت کلی در هرجایی که نیاز به فیلتراسیون مایعات می­باشد.

پروژه هایی که شرکت آبسان زلال در آن ها از فیلترهای خودشوینده استفاده کرده است به ترتیب زیر است

  • پروژه شاهین شهر
  • پروژه بازیابی پساب فولاد مبارکه
  • پروژه پتروشیمی آبادان
  • پروژه نیروگاه پرند
  • پروژه نیروگاه برق شهید سلیمی (نکا)
  • پروژه فولاد جنوب کاوه
  • و…