تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی: راهنمای تجهیزات ضروری برای کارخانه های صنعتی

یک کارخانه فرآوری مواد غذایی در غرب میانه 18000 دلار در ماه برای حمل لجن مایع به خارج از محل می پرداخت. پس از نصب مرحله هضم بی هوازی با تجهیزات تهویه لجن و آبگیری مناسب، این مرکز حجم حمل و نقل را تا 60 درصد کاهش داد و شروع به برداشت بیوگاز برای جبران استفاده از گاز طبیعی در دیگهای بخار کرد. این نتیجه تنها از دستگاه گوارش حاصل نشد. از تطبیق تجهیزات مکانیکی مناسب با فرآیند بیولوژیکی اطراف آن ناشی شده است.

تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی یک فرآیند بیولوژیکی است که آلاینده های آلی را در غیاب اکسیژن تجزیه می کند و بیوگاز و پسماند تثبیت شده ای به نام هضم تولید می کند. برای تأسیسات صنعتی با فاضلاب آلی با مقاومت بالا، این فناوری حجم لجن را کاهش می دهد، هزینه های دفع را کاهش می دهد و انرژی تجدیدپذیر تولید می کند. اما واکنش بیولوژیکی تنها زمانی خوب عمل می کند که تجهیزات مکانیکی بالادست و پایین دست کار خود را انجام دهند: غربالگری، غلیظ شدن لجن، آماده سازی پلیمر، مخلوط کردن و آبگیری.

این راهنما بر تجهیزاتی تمرکز دارد که باعث می شود تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی به طور قابل اعتماد در محیط های صنعتی کار کند. این شامل مراحل فرآیند، ماشین آلات مورد نیاز در هر مرحله، عوامل انتخابی است که عملکرد را تعیین می کند، و واقعیت های عملیاتی که خریداران باید قبل از تعهد به یک سیستم ارزیابی کنند.

تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی در یک نگاه

هضم بی هوازی یک فرآیند بیولوژیکی چهار مرحله ای است که در آن میکروارگانیسم ها مواد آلی را به بیوگاز تبدیل کرده و هضم می کنند. این فرآیند بدون اکسیژن عمل می کند که آن را از روش های تصفیه هوازی مانند لجن فعال متمایز می کند.

چهار مرحله بیولوژیکی

1. هیدرولیز: پلیمرهای پیچیده مانند پروتئین ها، چربی ها و کربوهیدرات ها به قندهای محلول، اسیدهای آمینه و اسیدهای چرب تجزیه می شوند.
2. اسیدزایی: باکتری های تخمیری آن ترکیبات محلول را به اسیدهای چرب فرار، الکل ها، هیدروژن و دی اکسید کربن تبدیل می کنند.
3. استوژنز: باکتری های استوژنیک اسیدهای چرب را به اسید استیک، هیدروژن و دی اکسید کربن تبدیل می کنند.
4. متانوژنز: کهن‌های متانوژنیک متان و دی‌اکسید کربن تولید می‌کنند و بیوگاز خام را تشکیل می‌دهند که معمولاً 55 تا 70 درصد متان است.

فرآیند بیولوژیکی به خوبی درک شده است. چالش مهندسی در تغذیه مداوم هاضم، حفظ دما و pH، مخلوط کردن محتویات به اندازه کافی و مدیریت مواد هضمی که از مخزن خارج می شود، نهفته است. هر یک از این وظایف به تجهیزات خاصی بستگی دارد.

تجهیزات اصلی در سیستم تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی

یک سیستم هضم بی هوازی یک دستگاه واحد نیست. این یک قطار از تجهیزات است که در اطراف یک کشتی هاضم ساخته شده است. این تجهیزات تعیین می کند که آیا زیست شناسی پایدار می ماند و آیا سیستم برای کارکرد اقتصادی باقی می ماند یا خیر.

هر یک از این گروه تجهیزات در طول برنامه ریزی پروژه سزاوار توجه هستند. یک هاضم می‌تواند با غربالگری ضعیف بالادست کار کند، اما عواقب آن بعداً ظاهر می‌شود: مبدل‌های حرارتی متصل، شن ته‌نشین شده، پمپ‌های آسیب‌دیده، و انباشتگی کهنه‌ای که نیاز به خاموش کردن هاضم برای تمیز کردن دارد.

چرا تجهیزات قبل از درمان مهم است؟

اولین دفاع مکانیکی در تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی غربالگری است. فاضلاب های صنعتی اغلب حاوی دستمال مرطوب، ضایعات بسته بندی، مو و مواد فیبری هستند که در هاضم تجزیه نمی شوند. اگر این مواد جامد وارد هضم شوند، یک لایه کف تشکیل می دهند یا به صورت شن ته نشین می شوند و حجم موثر را کاهش می دهند و در نهایت مجبور به تمیز کردن گران قیمت می شوند.

نصب a دستگاه صفحه نمایش نوار دندانه دار یا الف دستگاه صفحه نمایش نوار درام در ورودی، مواد جامد درشت را قبل از رسیدن به پمپ ها و مبدل های حرارتی حذف می کند. انتخاب بستگی به سرعت جریان، اندازه باز شدن صفحه، و مقدار جامدات بارگیری فاضلاب دارد. یک دستگاه نوار مشبک برای جریان‌های با محتوای فیبری بالا حذف دقیق‌تری را فراهم می‌کند، در حالی که طراحی دندانه چنگکی بارهای جامد بالاتر را با کور شدن کمتری کنترل می‌کند.

معیارهای انتخاب تجهیزات برای سیستم های هضم بی هوازی

انتخاب تجهیزات برای تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی باید با شناسایی فاضلاب شروع شود، نه با ترجیح برند. چهار پارامتر بیشتر تصمیمات طراحی را هدایت می کنند: سرعت جریان، غلظت کل جامدات معلق، محتوای جامدات فرار و توزیع اندازه ذرات.

عوامل کلیدی انتخاب

• سرعت جریان و بار هیدرولیک: تجهیزات باید اوج جریان ساعتی را مدیریت کنند، نه فقط متوسط جریان روزانه. پمپ ها، صفحه نمایش ها و واحدهای آبگیری اغلب برای دبی 1.5 تا 2 برابر متوسط ​​اندازه گیری می شوند.
• غلظت مواد جامد: غلیظ شدن لجن باعث کاهش حجم هاضم و بار حرارتی می شود. گیاهی که لجن را از 1 تا 5 درصد مواد جامد خشک غلیظ می کند، می تواند حجم هضم را تقریباً 60 درصد کاهش دهد.
• تخریب مواد جامد فرار: هاضم 35 تا 60 درصد مواد جامد فرار را بسته به زمان ماند و دما حذف می کند. آبگیری پایین دست باید مواد جامد تثبیت شده باقیمانده را کنترل کند.
• تقاضای پلیمر: تهویه لجن برای آبگیری معمولاً به 4 تا 10 کیلوگرم پلیمر در هر تن جامد خشک نیاز دارد. یک سیستم آماده سازی و دوز خودکار پلیمر از مشکلات مصرف بیش از حد و کم دوز مرتبط با اختلاط دستی جلوگیری می کند.

انتخاب بین دوز نیمه اتوماتیک و تمام اتوماتیک به طور مستقیم بر عملکرد آبگیری تاثیر می گذارد. یک فیلتر پرس تسمه ای که با پلیمر ضعیف کار می کند می تواند توان خود را از دست بدهد و کیک مرطوب تری تولید کند و هزینه حمل را 20 تا 30 درصد افزایش دهد. امکاناتی که قصد دارند آبگیری را به صورت شبانه روزی انجام دهند باید به طور پیش فرض از یک سیستم کاملاً خودکار استفاده کنند.

تجهیزات آبگیری لجن در قطارهای هضم بی هوازی

تجهیزات آبگیری محتوای جامد خشک نهایی هضم را تعیین می کند که هزینه دفع و تدارکات حمل را کنترل می کند. تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی معمولاً هضم حاوی 2 تا 4 درصد مواد جامد خشک را تولید می کند. آبگیری بسته به تکنولوژی آن را به 18 تا 30 درصد افزایش می دهد.

A دستگاه آبگیری لجن پرس پیچ اغلب انتخاب عملی برای سیستم های هضم بی هوازی است زیرا شن و فیبر را بهتر از سانتریفیوژ تحمل می کند و با مصرف پلیمر کمتری کار می کند. فیلتر پرس های تسمه ای استاندارد باقی می مانند که جامدات کیک بالای 20 درصد مورد نیاز است و توجه اپراتور در دسترس است. سانتریفیوژها برای تاسیسات بزرگتر که رد پای و اتوماسیون اهمیت دارند، مناسب می باشند.

انتخاب مناسب آبگیری، انتخابی با بالاترین میزان جامد کیک روی کاغذ نیست. این یکی است که با ویژگی های لجن، سطح مهارت اپراتور، فضای ساختمان در دسترس، و ساعات کار در روز کارخانه مطابقت دارد.

جذب بیوگاز و نقش صفحه نمایش میله های مکانیکی چرخشی

جذب بیوگاز چیزی است که تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی را از هزینه دفع به یک جریان درآمد تبدیل می کند. با این حال، سیستم‌های بیوگاز زمانی که جامدات معدنی و پارچه‌های فیبری در هاضم انباشته شده و حجم قابل استفاده را کاهش می‌دهند، از نظر مالی شکست می‌خورند. به همین دلیل است که غربالگری یک لوازم جانبی اختیاری نیست.

صفحه نمایش میله های مکانیکی چرخشی زباله ها را به طور مداوم با استفاده از یک درام یا توری چرخان که مواد جامد را از جریان خارج می کند و آنها را در واشر یا متراکم کننده تخلیه می کند، حذف می کند. تفاوت آنها با صفحه های استاتیک در این است که برای جابجایی جامدات تنها به جریان تکیه نمی کنند، بنابراین حتی زمانی که فاضلاب حاوی بارهای جامد بالا باشد، عملکرد ثابتی دارند.

• صفحه نمایش نوار درام: خوب برای نرخ جریان بالا و حذف جامد مداوم. درام به طور مداوم می چرخد ​​و توسط نازل های اسپری تمیز می شود.
• صفحه نمایش نوار مش: ارائه غربالگری دقیق تر برای مواد فیبری؛ رایج در تصفیه فاضلاب مواد غذایی و آشامیدنی.
• صفحه نمایش نوار دندانه دار: دسته جامدات بزرگتر و غربالگری های سنگین. مناسب برای آبگیری شهری با شن و ذرات قابل توجه.

برای یک خط تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی که پساب های صنعتی را تصفیه می کند، یک صفحه توری یا نوار درام نصب شده قبل از مخزن یکسان سازی از هر جزء پایین دستی محافظت می کند. هزینه صفحه نمایش در مقایسه با هزینه باز کردن یک هاضم برای حذف گلوله پارچه ای یا تجمع شن بسیار ناچیز است.

ملاحظات عملیاتی و برنامه ریزی نگهداری

تجهیزات تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی به ریتم نگهداری متفاوتی نسبت به تجهیزات تصفیه هوازی نیاز دارند. محیط هاضم گرم، مرطوب و خورنده است. بیوگاز حاوی سولفید هیدروژن است که به سطوح فلزی محافظت نشده و اجزای الکتریکی حمله می کند.

اولویت های تعمیر و نگهداری

1. سیستم های دوز پلیمری: پمپ های اندازه گیری و اتاق های اختلاط را هر هفته بازرسی کنید. محلول پلیمری که بیش از 24 ساعت بماند، ویسکوزیته و عملکرد لخته سازی را از دست می دهد.
2. صفحه نمایش و فیلتر: نازل های اسپری را تمیز کنید و پانل های صفحه نمایش را برای سایش هر ماه بررسی کنید. پانل صفحه پاره شده اجازه عبور مواد جامد را می دهد و عملکرد پایین دست را بی صدا کاهش می دهد.
3. دستگاه های آبگیری: ردیابی تسمه، سایش پیچ و دمای بلبرینگ را کنترل کنید. پرس های پیچ نیاز به بازرسی داخلی دوره ای برای سایش در پرواز پیچ و قفس صفحه دارند.
4. تجهیزات انتقال گاز: زهکشی میعانات را آزمایش کنید و خوردگی سولفید هیدروژن را در لوله کشی گاز حداقل هر سه ماه یکبار بررسی کنید.

اپراتورها همچنین باید مصرف پلیمر به ازای هر تن جامد خشک و درصد جامدات خشک کیک را به صورت ماهانه پیگیری کنند. این دو شاخص تغییرات تدریجی در خصوصیات لجن را قبل از تبدیل شدن به شکست فرآیند نشان می دهند. افزایش دوز پلیمر بدون افزایش مشابه در جامدات کیک اغلب نشان می دهد که لجن برای آبگیری سخت تر شده است، که می تواند نشان دهنده اختلال در هاضمه یا تغییر در شرایط بالادست باشد.

ملاحظات هزینه و تجزیه و تحلیل بازپرداخت

مقرون به صرفه بودن تجهیزات تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی به میزان بار آلی موجود، مقدار انرژی جذب شده و هزینه دفع لجن در حال حاضر بستگی دارد. هر تسهیلات پایه متفاوتی دارد، اما محرک‌های بازپرداخت ثابت هستند.

برای یک جریان فاضلاب صنعتی با اندازه متوسط ​​که 10 تن COD در روز تخلیه می کند، پتانسیل متان تقریباً 3500 متر مکعب در روز است. در مقادیر انرژی معمولی، تقریباً 35000 کیلووات ساعت انرژی حرارتی در روز است. اینکه آیا سایت واقعاً می تواند از آن انرژی استفاده کند بستگی به بار دیگ بخار، تقاضای گرمایش، و اینکه آیا بیوگاز شعله ور شده یا استفاده می شود، دارد. بودجه تجهیزات باید شامل استفاده از گاز یا شعله ور شدن از روز اول باشد، زیرا یک سیستم بیوگاز بدون مسیر استفاده به یک مشکل دفع تبدیل می شود.

یکپارچه سازی چیدمان تجهیزات

تصفیه فاضلاب هضم بیهوازی موفقیت آمیز به نحوه چیدمان تجهیزات در اطراف هاضم بستگی دارد. دو جنبه ای که بیشترین مشکل عملیاتی را ایجاد می کند، دسترسی ضعیف برای تعمیر و نگهداری و هد عمودی کافی بین مراحل فرآیند است.

یک سیستم آبگیری باید طوری قرار گیرد که گرانش به سمت نقطه تخلیه تخلیه شود. سیستم های پلیمری برای بارگیری کیسه، اختلاط و دسترسی به پمپ به فضای کف نیاز دارند. صفحه نمایش ها برای برداشتن سطل های غربالگری و سرویس مکانیزم درایو نیاز به فضای خالی دارند. هنگام برنامه ریزی برای نصب جدید، ابتدا چیدمان تجهیزات را ترسیم کنید و سپس لوله کشی را طراحی کنید.

برای پروژه های مقاوم سازی، رایج ترین محدودیت فضای کف در نزدیکی مخزن نگهداری لجن موجود است. الف دستگاه دوز تمام اتوماتیک و یک دستگاه آبگیری پرس پیچ می تواند در یک منطقه فشرده قرار گیرد، اما مسیر ذخیره سازی و انتقال پلیمر هنوز برای عملیات روزانه باید کاربردی باشد.

اگر اپراتور نتواند به قیف پلیمری برسد، نتواند صفحه نمایش را تمیز کند یا نتواند درب دسترسی دستگاه آبگیری را باز کند، تجهیزاتی که در نمودار جریان فرآیند خوب به نظر می رسند، می توانند به یک مشکل روزانه تبدیل شوند. برای فضای عملیاتی برنامه ریزی کنید، نه فقط فضای نصب.

سوالات متداول

تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی چیست؟

تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی یک فرآیند بیولوژیکی است که آلاینده های آلی موجود در فاضلاب یا لجن بدون اکسیژن را تجزیه می کند. بیوگاز تولید می کند که عمدتاً متان و دی اکسید کربن است و یک ماده هضمی تثبیت شده که آبگیری و دفع آن آسان تر از لجن خام است.

چه تجهیزاتی برای تصفیه فاضلاب هضم بی هوازی لازم است؟

تجهیزات اصلی شامل صفحه‌های میله‌ای چرخشی برای حذف جامدات درشت، واحدهای غلیظ‌کننده لجن، سیستم‌های آماده‌سازی و دوز پلیمری برای تهویه لجن، سیستم‌های اختلاط مخزن هاضم، و ماشین‌های آب‌گیری مانند پرس‌های پیچی، پرس‌های تسمه فیلتر، یا سانتریفیوژها برای جابجایی مواد هضم است.

کدام صنایع از تصفیه فاضلاب بی هوازی بیشتر سود می برند؟

صنایع دارای پساب آلی با مقاومت بالا بیشترین سود را می برند: فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی، لبنیات، آبجوسازی، کارخانه های تقطیر، خمیر و کاغذ، و کشتارگاه ها. این جریان‌ها نیاز به اکسیژن شیمیایی بالایی دارند و بیوگاز کافی برای بازیابی انرژی از نظر اقتصادی جذاب تولید می‌کنند.

چگونه بین فیلتر پرس تسمه ای و پرس پیچی برای آبگیری هضم انتخاب کنم؟

هنگامی که به جامدات کیک بالاتر از 20 درصد نیاز است و اپراتورها برای تنظیم منظم در دسترس هستند، یک فیلتر پرس تسمه ای انتخاب کنید. هنگامی که لجن متغیر، فیبری یا روغنی است و زمانی که می خواهید مصرف پلیمر کمتر و کارکرد ساده تری دارید، پرس پیچ را انتخاب کنید. سانتریفیوژها متناسب با تاسیسات بزرگتر با توان عملیاتی بالا و نیازمندیهای عملیات محصور هستند.