تشریح فرآیند دانه گیری و معرفی انواع آن

دانه گیری یکی از فرآیندهای تصفیه مقدماتی فاضلاب ها بشمار میرود و مرحله تصفیه مقدماتی نیز، خود برای کاهش آلاینده‌های جامد فاضلابها طراحی شده است. طراحی راکتورهای دانه گیری بر مبنای اهداف پیچیده ای صورت نگرفته است. بلکه با بکارگیری این اجزا، فرآیند پالایش با سهولت بیشتری انجام میشود و همچنین اطمینان حاصل میشود که دیگر تجهیزات بکاررفته در پکیج تصفیه فاضلاب و تصفیه‌خانه‌ها در طی انجام عملیات گندزدایی، با آسیب به مراتب کمتری مواجه میشوند. زیرا راکتور دانه گیری با گرفتن ذرات جامد/معلق، مانع سایش تجهیزات مکانیکی میشود.

ضمناَ اگرچه لوله های فاضلابی (همانند لوله کاروگیت و…) خاصیت کاملاَ هیدرولیکی دارند. اما ته نشینی شدید دانه‌ها در لوله های هدایت فاضلاب، میتواند سرعت جریان را کند کند و حتی به گیرکردن توده‌های لجنی منجر شود. یکی دیگر از وظایف راکتور های دانه گیری، ممانعت از وقوع چنین اتفاقی در مرحله مقدماتی پالایش است.

جایگاه راکتور دانه گیری در مرحله مقدماتی تصفیه فاضلاب

پیش از انجام مراحل تصفیه بیولوژیکی و شیمیایی، ابتدا جریانات فاضلابی بایستی مورد تصفیه فیزیکی یا مقدماتی قرار بگیرند. بدین ترتیب که ابتدا این پسابهای بهداشتی، انسانی یا صنعتی از واحدهای آشغالگیر گذر داده میشوند. سپس نوبت راکتور های دانه گیری خواهد بود که به پالایش ذرات موجود در فاضلابها بپردازند. انواع راکتورهای دانه گیری به کمک سیستمهای هوادهی و دیگر مکانیزم های خاص خود، باعث جداشدن:

• ذرات آلی،
• جامدات معلق عبورکرده از آشغالگیرها،
• شن و ماسه،
• سنگریزه و…

از پساب میشوند. البته پس از این فرآیندها، جریانات فاضلابی نیاز به تعادلسازی و ته نشینی دارند. بنابراین باید گفت که مرحله تصفیه مقدماتی از واحدهای بیشتری تشکیل شده است که در ادامه به هریک از آنها اشاره‌ای کوتاه خواهیم داشت.

بخش آشغال گیری

آشغال گیر اولین واحد در سیستم تصفیه فاضلاب مقدماتی است که با گرفتن آشغال‌های درشت که در جریان ته نشینی فاضلاب خلل ایجاد می نمایند، به پکیج تصفیه فاضلاب کمک می‌کند. موارد کار آشغال گیری در تصفیه اولیه، میتواند شامل جداسازی و حذف مواد جامد درشت و شناور موجود در فاضلاب همانند:

• چوب،
• پارچه،
• نایلون،
• پوست میوه
• قلوه سنگ،
• قطعات پلاستیکی جداشده و معلق در فاضلابها

و … باشد. جدا کردن این مواد برای حفاظت از الکتروپمپ‌ها، گرفتگی لوله‌های انتقال، کاهش بار واحدهای دیگر تصفیه فاضلاب و زیبا سازی وضعیت ظاهری تصفیه خانه دارای اهمیت است؛ پس علاوه بر تصفیه مقدماتی فاضلاب، نقش این واحد در خفاظت از سیستمها و تکنولوژی‌های به کاررفته در دستگاه تصفیه فاضلاب نیز پررنگ میباشد.

نحوه کار واحد آشغالگیر

باید عنوان نمود که آشغال گیرها به شکل یک ردیف از میله‌ها در مقابل جریان فاضلاب قرار می‌گیرند. باتوجه به فاصله بین میله‌ها، امکان جداسازی برخی از مواد موجود در فاضلابها مهیا میشود. آشغال گیرها از منظر «فاصله بین میله‌ها»، به دو دسته تقسیم می‌شوند که شامل آشغال گیرهای:

• ریز و
• درشت

هستند و از منظر «نحوه عملکرد» نیز به انواع «آشغال گیرهای دستی و مکانیکی» تقسیم می‌شوند. ضمناَ آشغال گیرها قادرند تا 5 درصد مواد آلی و 10 درصد مواد جامد معلق فاضلاب را کاهش بدهند. اما برای دریافت هرچه بیشتر ذرات و عناصر معلق (ذرات کوچتر) از راکتور های دانه گیری تصفیه فاضلاب در مرحله‌ی بعد استفاده میشود. مدلهای آشغالگیر مکانیکی بصورت مورب و با زاویه 60 تا 90 درجه و آشغال گیرهای دستی با زاویه 45 تا 60 درجه در کانال ورودی فاضلاب قرار می گیرند. سرعت جریان فاضلاب ورودی به آشغال گیرها، باید بیشتر از 0.5 متر بر ثانیه و کمتر از 1 متر بر ثانیه باشد. (برای جلوگیری از ته نشینی مواد در کانال ورودی و خروج مواد از بین میله‌های آشغال گیر)

نکته: هریک از واحدها/سیستمهای موجود در مراحل مقدماتی تصفیه (چه در خطوط انتقال و پالایش شهری و چه در پکیج های تصفیه فاضلاب)، وظیفه دارند تا باری را از دوش فرآیند پالایش بردارند. بعنوان مثال آشغالگیرها و دانه‌گیرها، تنها به جداسازی مواد آلی و گرفتن ذرات معلق با اندازه‌های مختلف (نسبتاَ بزرگ) مشغولند. نحوه کار سپتیک تانک ها و چربیگیرها نیز در خطوط پیش تصفیه فاضلابها، به‌نوعی جداسازی محسوب میشود. بدین‌طریق که انواع چربی گیر DAF ابتدا لایه‌های چربی، روغن و گریس فاضلابها را جدا می‌سازند. سپس برخی لایه‌های باقیمانده، توده‌های لجن و روغن پساب واردشده به سپتیک تانک، جدا شده و 65% عناصر جامد و آلودگیهای پساب بوسیله‌ی فعالیت تجزیه کننده‌ی باکتریهای بی هوازی از بین میرود.

واحد دانه گیری تصفیه فاضلاب

دانه گیر، واحد دوم از سیستم یا همان پکیج تصفیه فاضلاب مقدماتی است. این بخش وظیفه دارد مواد جامدی که از داخل آشغال گیر عبور می کنند را درون خود نگه دارد. بدین ترتیب مواد عالی درون فاضلاب، به راحتی می‌توانند به آرامش برسند و روی همدیگر رسوب کنند. دانه گیری برای حذف ذراتی مانند شن و ماسه، سنگ ریزه و سایر مواد جامدی خواهد بود که جرم مخصوص آنها بزرگ‌تر از مواد آلی موجود در فاضلاب است. قطر این ذرات بزرگتر از 0.1 تا 0.2 میلیمتر است و شرایط جداسازی اینگونه ذرات از فاضلابها، تنها و تنها با تغییر سرعت جریان فراهم میشود. بنابراین اساس عملکرد راکتور‌های دانه گیری، جداسازی فیزیکی دانه‌ها تحت تاثیر نیروی ثقلی است. بطورکلی هدف از استفاده از دانه گیر درون راکتور‌های دانه گیری عبارت است از:

• حفاظت از وسایل و تجهیزات مکانیکی در مقابل سایش و فرسودگی ناشی از آن
• جلوگیری از ته نشینی دانه‌ها در لوله‌های انتقال فاضلاب و کانال‌ها
• سهولت در بهره برداری و کاهش تعداد دفعات پاکسازی مخازن هضم لجن و راکتورهای ته نشینی.

انواع راکتورهای دانه گیر

انواع راکتور‌های دانه گیر عبارت است از:

• راکتورهای دانه گیر با جریان افقی
• راکتور دانه گیری با سیستم هوادهی
• مدلهای دانه‌گیر گردابی.

تصفیه فاضلاب با راکتورهای دانه گیری با جریان افقی یا مستطیلی

نحوه کار این بخش از تصفیه فاضلاب را در سه مرحله کلی میتوان تقسیم بندی نمود:

1. در راکتور دانه گیری با جریان افقی، ابتدا امر کنترل کردن سرعت فاضلاب ورودی به راکتور، بوسیله سرریزهای تناسبی انجام میگردد.
2. بر اثر همین کاهش سرعت، شن و ماسه و ذرات سنگین تا قطر بیشتر از 0.2 میلیمتر ته نشین میشوند.
3. و در نهایت به راحتی، ذرات آلی و ریز با قطر کمتر از 0.2 میلیمتر، بهمراه فاضلاب از راکتور خارج خواهند شد.

بخاطر داشته باشید که لجنها توسط دانه‌گیرها جذب و دفع نمیشوند. بلکه در پایان کار تصفیه، توده‌های لجن توسط دستگاه اسکروپرس آبگیری میشوند و به توده‌های خشک تبدیل میگردند.

مزایای راکتورهای دانه گیری مستطیلی

مزایای متعدد زیر را میتوان به راکتور های دانه گیری مستطیلی در خلال فرآیند تصفیه فاضلاب، نسبت داد:

• بدلیل بکار بردن دیواره مشترک، فضای کمتری را اشغال می‌کند.
• هزینه ساخت کمتر دانه گیرهای مستطیلی
• انرژی مورد نیاز کمتری مصرف می‌کنند.
• کارایی و بهره وری مناسبی دارند.

البته بلحاظ معرفی صادقانه اجزای پکیج تصفیه فاضلاب، بایستی به معایب راکتورهای دانه گیر مستطیلی نیز اشاره داشت:

• امکان ایجاد جریان میانبر
• احتمال ایجاد فضای مرده در گوشه‌ها
• عدم امکان کنترل بر روی ته نشینی ذرات. (سرعت و مقدار)

تصفیه فاضلاب به‌کمک راکتورهای دانه گیر با سیستم هوادهی

در راکتورهای دانه گیری با سیستم هوادهی، با استفاده از هوادهی‌های عمقی، حرکت چرخشی یا مارپیچی در جریان فاضلاب بوجود می آید. امری که باعث می‌شود یک حرکت دورانی عمود با سرعت مشخصی ایجاد گردد و در پی همین حرکت دورانی، نهایتاَ مواد آلی بطور پیوسته در حالت تعلیق باقی می‌ماند. همچنین ذرات شن و ماسه و… موجود در فاضلاب نیز از آن جدا شده و در کف راکتور ته نشین می‌شوند. این مواد ته نشین شده در کف راکتور، بوسیله پمپ خارج می‌شود. مجموعاَ از مزایای راکتور دانه گیری با هوادهی، میتوان به موارد زیر اشاره نمود:

• از محفظه راکتور با هوادهی، می توان به عنوان محفظه ای برای اضافه کردن مواد شیمیایی و انعقاد و ته نشینی استفاده نمود.
• چون فاضلاب هوادهی می‌شود، بوی آن از بین می رود.
• افت فشار در حالت حداقل قرار دارد.
• امکان جداسازی روغن و کف و مواد چربی را خواهند داشت.
• ذرات شن با اندازه‌های متفاوت را با کنترل هوای ورودی، میتوان حذف نمود.
• زمان ماند و حجم کمتری مورد نیاز می باشد.

معایب راکتور دانه گیری با هوادهی

درکنار مزایای قابل توجه راکتورهای دانه گیری با هوادهی در پیکج های تصفیه فاضلاب، بایستی به معایب آنها نیز اشاره نمود:

• هزینه ساخت بالا
• احتمال گرفتگی هواده‌ها
• هزینه تعمیرات و سرویس دهی بالا
• مصرف زیاد انرژی.

راکتورهای دانه گیری با جریان گردابی

درون این نوع راکتورهای دانه گیری تصفیه فاضلاب، به کمک یک توربین با حرکت دورانی در خلاف جهت فاضلاب ورودی، جریان گردابی بوجود می آید. این پروسه باعث برخورد ذرات با جداره راکتور و پروانه می‌شود. ضمناَ باعث می‌شود ذرات در قسمت مخروطی رسوب شوند. موادی که در کف راکتور جمع می‌شوند، بوسیله پمپ خارج میگردد. هدف از ته نشینی مقدماتی در تصفیه فاضلاب، جداسازی مواد جامد معلقی است که به سادگی قابلیت ته نشین شدن دارند.

جالب است بدانید که انواع مواد شناور در این پروسه، قابل جداسازی می باشند. ایجاد جریان گردابی، به هرچه سریعتر انجام شدن عملیات کمک میکند.

مقایسه راکتورهای ته نشینی مستطیلی و مدور

راکتورهای ته نشینی مستطیلی نسبت به راکتورهای مدور دارای، مزیت‌های زیر می‌باشند:

1. ساختمان ساده تری دارند.
2. اگر بخواهیم از چند واحد راکتور ته نشینی استفاده کنیم، میتوانیم از دیوارهای مشترک بهره بگیریم. (هم هزینه ساخت کاهش می‌یابد؛ و هم ابعاد نهایی دستگاه کوچکتر شده و فضای کمتری را اشغال میکنند)
3. در راکتورهای ته نشینی مربع شکل به دلیل شیب زیاد دیواره‌های کف راکتور، نیازی به لجن روب مکانیکی نداریم.
4. از لحاظ استفاده از سیستم لجن جمع کن مشترک عرضی برای چند راکتور، امکانات تخلیه کردن لجن ساده تر است. ضمناَ باید اشاره داشت که بهره‌برداری از آنها نیز آسان‌تر خواهد بود.
5. فضای کمتری در مقایسه با راکتورهای ته نشینی مدور اشغال می کنند.

درمقابل باید گفت که در راکتورهای ته نشینی، مدور چون امکانات بیشتری برای پخش یکنواخت فاضلاب وجود دارد، راندمان ته نشینی نیز بالاتر است. بطورکلی ته نشینی مقدماتی، از روش‌های فیزیکی است که در فرآیند تصفیه فاضلاب نقش مهمی را ایفا می‌کند. ته نشینی اولیه باعث کاهش مواد جامد فاضلاب بمیزان زیادی می‌شود. همچنین بعلت غلظت بالای لجن ته نشین‌شده و کاهش حجم آن، تاثیر زیادی در کاهش بار آلی ورودی به واحدهای بعدی تصفیه فاضلاب و همچنین واحدهای تصفیه لجن دارد. این عمل باعث کاهش یافتن هزینه طرح می‌شود. واحدهای ته نشینی مقدماتی یا اولیه در بهترین حالت طراحی قادرند تا:

• 50-65 درصد از مواد جامد معلق
• و 25-35 درصد از مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی(BOD5)

را کاهش بدهند.

واحد متعادل سازی دستگاه تصفیه فاضلاب

چنانچه فاضلاب ورودی به تصفیه خانه فاضلاب، صنعتی باشد و احتمال بروز نوسانات کمی و کیفی جریان همواره وجود داشته باشد، بایستی تمهیدات خاصی برای به تعادل رسیدن جریان صورت گیرد. برای «یکنواخت کردن جریان فاضلاب پس از واحد اندازه گیری جریان»، فاضلاب معمولا وارد حوض یا راکتور متعادل سازی می‌شود. زمان ماندن مناسب فاضلاب در حوض متعادل سازی، باعث می‌شود جریان بالادست از نظر هیدرولیکی به شکل پیوسته ادامه پیدا کند. به‌علاوه باعث می‌شود فاضلاب ورودی از لحاظ ویژگی‌های کیفی مانند:

• دما،
• ساختار،

و سایر ویژگی‌ها به مخلوطی یکنواخت تبدیل شود.

واحد شناور سازی تصفیه فاضلاب

شناور سازی در تصفیه فاضلاب، عملیاتی برعکس عمل ته نشینی است. چنانکه این عمل برای جدا سازی مایع از جامد و یا مایع از مایع بکار برده می‌شود. از شناور سازی زمانی استفاده می‌شود که فاز جدا شونده، قابل ته نشینی نباشد. این فرآیند بر پایه شناور کردن و به سطح مایع آوردن فاز جدا شونده (بصورت طبیعی یا توسط حباب‌های هوا) صورت می گیرد.

محصول پرفروش: دستگاه کلرزن

نحوه تولید حباب هوا در روش شناورسازی

همواره سه مرحله اصلی برای تولید حباب هوا در روش شناور سازی تصفیه فاضلاب، ذکر میشود:

• تزریق هوا یا شناورسازی با هوای محلول
• هوادهی در فشار اتمسفر یا شناورسازی با هوا
• اشباع سازی با هوا در اتمسفر و سپس اعمال کردن خلا یا شناورسازی در خلا.

بدلیل محبوبیت، سهولت و فراگیری بیشتر تصفیه فاضلاب از طریق «واحد شناورسازی با هوای محلول (DAF)»، در ادامه به بررسی کوتاه این روش خواهیم پرداخت.

تصفیه فاضلاب از طریق واحد شناورسازی با هوای محلول (DAF)

رایج ترین روش شناورسازی در تصفیه فاضلاب صنعتی، شناورسازی با هوای محلول است. در این روش تصفیه، در ابتدا جریان فاضلاب در یک مخزن تحت فشار قرار می گیرد. سپس بعد از گذشتن از یک شیر فشارشکن، فاضلاب وارد راکتور یا تانک شناورسازی می‌شود. با کاهش ناگهانی فشار، حباب‌های ریز هوا با قطر50-100 میکرون بوجود می آیند. بعضاَ با استفاده از پکیج تزریق مواد شیمیایی، از مواد شیمیایی نیز برای کامل تر کردن فرآیند شناورسازی استفاده می‌شود. همچنین گاهاَ قسمتی برای جریان برگشتی 10-30 درصدی از آب تصفیه شده، قرار داده میشود. مهمترین مزیت سیستم شناورسازی DAF سرعت آن بشمار می‌آید.

واحد شناورسازی تصفیه فاضلاب مقدماتی شامل 3 بخش اصلی می‌شود:

1. مخزن یا تانک تحت فشار
2. کمپرسور هوا
3. مخزن اصلی واکنش یا راکتور.

فرآیند راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

پکیج تصفیه فاضلاب مبتنی بر رآکتور ناپیوسته متوالی نیز از انواع فرآیند لجن فعال است. تفاوت اینجاست که در این روش، حالت پیوسته پالایش به حالت ناپیوسته تبدیل شده و تمامی عملیات تنها در یک مخزن انجام می‌شود. اینگونه پکیج های تصفیه فاضلاب مبتنی بر راکتور SBR دارای شش مرحله:

• سکون به منظور جلوگیری از ورود شوک به سیستم،
• پر شدن،
• هوادهی با بلوئرها بواسطه تزریق هوا از طریق دیفیوزرهای دیسکی،
• واکنش،
• ته‌نشینی ذرات درشت
• و نهایتا تخلیه پساب زلال‌شده

می‌باشد. مزایای پکیج تصفیه فاضلاب SBR نسبت به لجن فعال معمول، عبارتست از:

1. امکان ساخت پکیج فاضلاب بهداشتی به صورت مدولار.
2. نیاز به واحد ته‌نشینی ثانویه و همچنین سیستم برگشت لجن ندارد.
3. می‌توان به عنوان سلکتور از این راکتور استفاده نمود. (تا از رشد میکرو ارگانیسم‌های رشته‌ای و حجیم‌شدن لجن جلوگیری شود)
4. ظرفیت‌های پایین آنها، بسیار اقتصادی می‌باشد.
5. کم‌شدن چشمگیر مقادیر TSS، COD و BOD5.
6. حذف انواع عناصر.