دستگاه آبگیری لجن: نحوه تصفیه و حذف لجن در کارخانه های فاضلاب

لجن در تصفیه فاضلاب چیست؟

لجن پسماند نیمه جامدی است که در طی تصفیه فاضلاب جدا می شود. این محصول فرعی هر دو مرحله تصفیه اولیه و ثانویه است که شامل آب مخلوط با مواد جامد معلق، مواد آلی، میکروارگانیسم‌ها و آلاینده‌های کمیاب است. لجن بسته به منشا و مرحله فرآوری آن به سه نوع اصلی طبقه بندی می شود:

• لجن اولیه - جامدات ته نشین شده خام از مخزن ته نشینی اولیه، معمولاً خاکستری و بدبو.
• لجن ثانویه (بیولوژیکی). - زیست توده میکروبی تولید شده در طی فرآیندهای تصفیه بیولوژیکی مانند لجن فعال یا فیلترهای چکنده.
• لجن سوم یا شیمیایی - جامداتی که در طی تصفیه پیشرفته با استفاده از منعقد کننده ها یا مواد شیمیایی حذف فسفر تولید می شوند.

کارخانه های فاضلاب شهری در ایالات متحده سالانه بیش از 8 میلیون تن لجن خشک تولید می کنند. ، مدیریت لجن را به یکی از مهم ترین چالش های هزینه و انطباق در تصفیه آب تبدیل می کند. لجن تصفیه نشده حاوی عوامل بیماری زا، فلزات سنگین و ترکیبات نیتروژنی است که در صورت تخلیه بدون پردازش مناسب، خطرات زیست محیطی جدی ایجاد می کند.

لجن چگونه درمان می شود؟ یک فرآیند گام به گام

تصفیه لجن یک فرآیند چند مرحله ای است که برای کاهش حجم، از بین بردن عوامل بیماری زا و تولید محصول نهایی تثبیت شده طراحی شده است که می تواند به طور ایمن از بین برود یا دوباره مورد استفاده قرار گیرد. مراحل اصلی شامل:

1. ضخیم شدن

لجن تازه جمع آوری شده حاوی 95 تا 99 درصد آب است. ضخیم شدن محتوای آب را از طریق ته نشینی گرانشی یا شناورسازی هوای محلول کاهش می دهد و غلظت جامدات را از 0.5٪ به حدود 3-6٪ افزایش می دهد. این مرحله باعث کاهش حجم ارسال شده به فرآیندهای پایین دستی و کاهش هزینه های انرژی می شود.

2. تثبیت

تثبیت پاتوژن ها را از بین می برد و جامدات فرار را کاهش می دهد تا بو و فعالیت بیولوژیکی را محدود کند. دو روش غالب عبارتند از هضم بی هوازی - که همچنین برای بازیابی انرژی بیوگاز تولید می کند - و هضم هوازی ، برای تأسیسات کوچکتر استفاده می شود. هنگامی که زیرساخت هضم در دسترس نباشد، تثبیت آهک یک جایگزین شیمیایی ارائه می دهد.

3. تهویه

قبل از آبگیری، لجن با استفاده از فلوکولانت های پلیمری یا کلرید آهن برای جمع کردن ذرات ریز آماده می شود. تهویه مناسب بسیار مهم است - به طور مستقیم بازده آبگیری و خشکی کیک نهایی را تعیین می کند. دوز پلیمر معمولاً از 2 تا 10 کیلوگرم در هر تن خشک جامد متغیر است.

4. آبگیری

آبگیری از نظر مکانیکی فشرده ترین مرحله است. بخش عمده ای از آب باقیمانده را از لجن تثبیت شده جدا می کند تا یک کیک نیمه جامد تولید کند. گزینه های تجهیزات عبارتند از سانتریفیوژها، پرس های تسمه ای، پرس های پیچ و پرس های صفحه فیلتر. کیک حاصل معمولاً به 18 تا 35 درصد مواد جامد خشک می رسد و وزن حمل و نقل و دفع را به طور چشمگیری کاهش می دهد.

5. دفع یا استفاده مجدد مفید

لجن تصفیه شده - که در صورت رعایت استانداردهای کیفیت نظارتی به آن جامدات زیستی گفته می شود - به عنوان کود در زمین استفاده می شود، کمپوست می شود، برای بازیافت انرژی سوزانده می شود یا به محل دفن زباله فرستاده می شود. در ایالات متحده، تقریباً 55٪ از جامدات زیستی به طور مفید در کشاورزی و احیای زمین تحت مقررات EPA 503 استفاده می شود.

سانتریفیوژ آبگیری لجن چگونه کار می کند؟

A سانتریفیوژ آبگیری لجن - معمولاً یک سانتریفیوژ دکانتر - از نیروی گریز از مرکز برای جدا کردن مایع از جامدات با سرعت هایی استفاده می کند که 1500 تا 3000 برابر نیروی گرانش (نیروی G) ایجاد می کند. این جداسازی شتابان در عرض چند ثانیه به آنچه که ته نشینی گرانشی به ساعت ها نیاز دارد، می رسد.

قطعات مکانیکی هسته

• کاسه چرخان - یک درام استوانه ای افقی که با سرعت زیاد می چرخد و میدان گریز از مرکز را ایجاد می کند.
• نوار نقاله اسکرول (مارپیچ) - یک پیچ مارپیچ که در داخل کاسه با سرعت کمی متفاوت می چرخد و پیوسته مواد جامد ته نشین شده را به سمت انتهای تخلیه فشار می دهد.
• لوله تغذیه - لجن آماده شده را به مرکز کاسه می رساند.
• پورت های تخلیه مایعات و جامدات - پساب جدا شده (سانتره) از انتهای مایع خارج می شود. کیک آبگیری شده در انتهای مواد جامد تخلیه می شود.

فرآیند جداسازی

هنگامی که لجن شرطی شده وارد کاسه ریسندگی می شود، اختلاف چگالی بین جامدات و آب باعث می شود جامدات به سمت بیرون مهاجرت کرده و لایه ای در مقابل دیواره کاسه تشکیل دهند. نوار نقاله اسکرول این جامدات فشرده را در امتداد بخش مخروطی کاسه به سمت دریچه های تخلیه حرکت می دهد، در حالی که مایع شفاف از طریق صفحات سرریز قابل تنظیم در انتهای مخالف سرریز می شود. سرعت دیفرانسیل بین کاسه و اسکرول - معروف به سرعت دیفرانسیل (Δn) - یک پارامتر عملیاتی کلیدی است: دیفرانسیل پایین تر کیک خشک تری تولید می کند اما ظرفیت توان عملیاتی را کاهش می دهد.

معیارهای عملکرد

سانتریفیوژهای مدرن دارای درایوهای فرکانس متغیر (VFD) در موتور اصلی و درایو عقب هستند که امکان تنظیم زمان واقعی سرعت کاسه و سرعت دیفرانسیل را بر اساس ویژگی‌های لجن ورودی فراهم می‌کنند. این اتوماسیون مصرف پلیمر را کاهش می دهد و قوام کیک را بدون دخالت اپراتور بهبود می بخشد.

حذف لجن در تصفیه فاضلاب: روش ها و تجهیزات مقایسه شده است

حذف لجن هم شامل استخراج فیزیکی لجن از مخازن تصفیه و هم تجهیزات مکانیکی آبگیری مورد استفاده در پایین دست می شود. هر فناوری دارای مبادلات متمایز در هزینه سرمایه، هزینه عملیاتی، ردپا و خشکی خروجی است.

حذف لجن داخل تانک

در زلال سازهای اولیه و ثانویه، لجن در کف مخزن جمع می شود و توسط اسکرابرهای مکانیکی یا هدر مکنده خارج می شود. خراش های پروازی لجن ته نشین شده را برای پمپاژ به سمت قیف مرکزی می راند. در مخازن دایره ای، خراش های پل دوار به طور مداوم لجن را به سمت داخل حرکت می دهند. فرکانس حذف و برنامه ریزی پمپ بسیار مهم است - اجازه دادن به لجن برای تجمع طولانی مدت باعث افزایش سپتیک و کاهش عملکرد زلال کننده می شود.

مقایسه تجهیزات آبگیری

سانتریفیوژها انتخاب غالب برای تاسیسات بزرگ شهری هستند زیرا آنها توان عملیاتی بالا، مهار بو کاملا محصور و عملکرد ثابت در بارهای لجن متغیر را ترکیب می کنند. فیلتر پرس های تسمه ای برای عملیات های کوچکتر با لجن پایدار و به راحتی آبگیری می شود مقرون به صرفه است. فیلتر پرس های صفحه ای برای کاربردهایی در نظر گرفته شده است که حداکثر خشکی جامدات بر سرعت خروجی اولویت دارد، مانند تکمیل فلزات یا فاضلاب های دارویی.

انتخاب سمت راست دستگاه آبگیری لجن بستگی به نوع لجن، خشکی کیک مورد نیاز، ردپای موجود، بودجه پلیمری و اینکه آیا عملیات باید پیوسته باشد یا می تواند بر اساس دسته ای باشد، دارد. قبل از سرمایه گذاری، یک آزمایش آزمایشی با نمونه های لجن نماینده قویاً توصیه می شود.

عوامل کلیدی که بر عملکرد آبگیری لجن تأثیر می گذارد

هیچ دو جریان لجن یکسان نیستند. نتایج عملکرد هر دستگاه آبگیری به تعامل خواص لجن، تصفیه بالادست و تنظیمات تجهیزات بستگی دارد.

• تراکم پذیری لجن - لجن بیولوژیکی تراکم پذیرتر و ژلاتینی تر از لجن معدنی است و به دوزهای پلیمری بالاتر و نیروهای G تنظیم شده برای آبگیری موثر نیاز دارد.
• محتوای جامدات فرار - محتوای فرار بالاتر معمولاً نشان‌دهنده لجن ضعیف هضم شده است که با کارایی کمتری آبگیری می‌کند. لجن بی هوازی خوب هضم شده با کاهش 50 تا 60 درصد مواد جامد فرار به طور مداوم آبگیری آسان تر است.
• توزیع اندازه ذرات - ذرات کلوئیدی ریز در برابر جداسازی مقاومت می کنند. تهویه پلیمری این ذرات را به لخته‌های بزرگ‌تری تبدیل می‌کند که نیروهای گریز از مرکز یا مکانیکی به راحتی می‌توانند آن‌ها را جذب کنند.
• دما - لجن گرمتر ویسکوزیته کمتری دارد و باعث بهبود رهاسازی آب می شود. عملیات در هوای سرد می تواند خشکی کیک سانتریفیوژ را 2 تا 5 درصد بدون اقدام اصلاحی کاهش دهد.
• قوام خوراک - غلظت نامنظم مواد جامد در خوراک باعث بی ثباتی فرآیند می شود. مخازن سرج و پمپ های تغذیه خودکار به حفظ جریان ثابت به واحد آبگیری کمک می کنند.

اپراتورهایی که به طور مداوم شفافیت (کدورت)، محتوای جامد کیک و مصرف پلیمر را کنترل می‌کنند، می‌توانند نشانه‌های اولیه تغییرپذیری لجن را شناسایی کرده و پارامترهای تجهیزات را قبل از اینکه تلفات کارایی قابل توجه شود، تنظیم کنند. بهبود 1٪ در خشکی کیک می تواند هزینه های دفع پایین دست را 5 تا 10٪ کاهش دهد. در طول یک سال در یک مرکز متوسط شهری.