دستگاه آبگیری لجن: روش ها، اصل کار سانتریفیوژ و راهنمای صنعتی

a چیست دستگاه آبگیری لجن ?

دستگاه آبگیری لجن تجهیزات صنعتی است که برای کاهش رطوبت لجن - محصول جانبی نیمه جامد حاصل از تصفیه فاضلاب، فرآیندهای تولید و سایر عملیات صنعتی طراحی شده است. این ماشین‌ها با جداسازی آب از جامدات، حجم لجن را به میزان قابل توجهی کاهش می‌دهند، هزینه‌های دفع را کاهش می‌دهند و حمل و نقل، تصفیه یا استفاده مجدد مواد باقی‌مانده را آسان‌تر می‌کنند.

نتیجه فرآیند - لجن آبگیری - معمولاً بسته به روش و مواد خوراک، محتوای جامد خشک بین 15 تا 45 درصد دارد. دستیابی به محتوای جامد خشک بالاتر مستقیماً به هزینه های حمل و نقل و دفن زباله کمتر، انتشار گازهای گلخانه ای کمتر از حمل و نقل و بهبود راندمان پردازش پایین دست ترجمه می شود.

صنایعی که به ماشین‌های آب‌گیری لجن متکی هستند شامل تصفیه فاضلاب شهری، تولید مواد غذایی و آشامیدنی، تولید کاغذ و خمیر کاغذ، استخراج معادن، تکمیل فلزات و عملیات رنگ‌آمیزی خودرو است.

روشهای آبگیری لجن: بررسی اجمالی مقایسه ای

هیچ راه حل جهانی واحدی برای آبگیری لجن وجود ندارد. روش صحیح به ترکیب لجن، خشکی خروجی مورد نیاز، ردپای موجود، بودجه انرژی و الزامات نظارتی بستگی دارد. پرکاربردترین روش های آبگیری لجن صنعتی عبارتند از:

آبگیری گریز از مرکز

سانتریفیوژهای Decanter از نیروهای چرخشی بالایی (معمولاً 1500 تا 4000 × گرم) برای جداسازی سریع جامدات از مایع استفاده می کنند. آنها ماشین های تغذیه مداوم هستند که برای عملیات با حجم بالا مناسب هستند و می توانند به آن دست پیدا کنند خشکی کیک 20-35٪ برای اکثر لجن های شهری و صنعتی سانتریفیوژها نسبت به توان خود فشرده هستند و به حداقل مداخله اپراتور نیاز دارند.

پرس فیلتر کمربند

پرس های تسمه ای لجن شرطی شده را بین دو تسمه متخلخل کشش می خورند و آب را از طریق زهکشی جاذبه و فشار مکانیکی خارج می کنند. آنها از نظر انرژی کارآمد هستند و در تصفیه خانه های شهری به خوبی مستقر هستند و معمولاً کیک تولید می کنند. محدوده 15 تا 25 درصد مواد جامد خشک . با این حال، آنها به آب شستشو برای تمیز کردن تسمه نیاز دارند و نیاز به نگهداری منظم از رسانه های تسمه دارند.

پرس پیچ

پرس های پیچ از یک پیچ مارپیچ با چرخش آهسته در داخل یک صفحه استوانه ای برای انتقال و فشرده سازی لجن استفاده می کنند. آنها با سرعت پایین (1-10 RPM) کار می کنند، انرژی کمتری نسبت به سانتریفیوژها مصرف می کنند و برای لجن های فیبری یا روغنی مناسب هستند. خشکی خروجی معمولاً از 18-30٪ . طراحی محصور شده آنها باعث محبوبیت آنها برای کاربردهای حساس به بو می شود.

فیلتر پرس (صفحه و قاب)

فیلتر پرس ها در چرخه های دسته ای کار می کنند و محفظه های بین صفحات فیلتر را تحت فشار بالا (تا 15 بار یا بیشتر) پر می کنند. آنها خشک ترین کیک ها را از همه روش های مکانیکی تولید می کنند - 30 تا 55 درصد مواد جامد خشک - ایده آل کردن آنها در هنگام به حداقل رساندن حجم لجن برای دفع دفن زباله، اولویت اصلی است. مبادله عملیات دسته ای و هزینه سرمایه بالاتر است.

سانتریفیوژ آبگیری لجن چگونه کار می کند؟

یک سانتریفیوژ آب‌گیری لجن - معمولاً یک سانتریفیوژ آب‌گیری افقی - با بهره‌برداری از تفاوت چگالی بین ذرات جامد و آب کار می‌کند. در اینجا اصل عملیات گام به گام است:

1. معرفی خوراک: لجن شرطی شده (اغلب از قبل با لخته سازهای پلیمری تصفیه شده) از طریق یک لوله ورودی ثابت به منطقه تغذیه کاسه دوار پمپ می شود.
2. جداسازی گریز از مرکز: کاسه با سرعت بالا (معمولاً 1500 تا 3500 دور در دقیقه) می چرخد و نیروهای گریز از مرکز چندین برابر بیشتر از گرانش ایجاد می کند. ذرات جامد متراکم تر به سرعت به دیواره کاسه مهاجرت می کنند و یک لایه کیک فشرده را تشکیل می دهند.
3. انتقال: یک نوار نقاله مارپیچ داخلی (طومار) با سرعت کمی متفاوت از کاسه می چرخد (سرعت دیفرانسیل 5 تا 30 دور در دقیقه). این دیفرانسیل مواد جامد ته نشین شده را برای تخلیه به سمت انتهای مخروطی "ساحل" کاسه هدایت می کند.
4. تخلیه مایع: فاز مایع شفاف شده (مرکز) در انتهای مخالف (استوانه ای) کاسه از طریق صفحات سرریز قابل تنظیم سرریز می شود، که همچنین عمق حوض و در نتیجه راندمان جداسازی را کنترل می کند.
5. تخلیه مواد جامد: کیک آبگیری شده از طریق درگاه هایی در انتهای مخروطی شکل به عنوان یک جامد نیمه خشک خارج می شود و آماده برای تصفیه یا دفع بیشتر است.

متغیرهای عملیاتی کلیدی که بر عملکرد تأثیر می گذارند عبارتند از سرعت کاسه، سرعت دیفرانسیل، دوز پلیمر و نرخ تغذیه . سانتریفیوژهای مدرن از درایوهای فرکانس متغیر (VFD) استفاده می‌کنند تا امکان تنظیم زمان واقعی این پارامترها را فراهم کنند و بهینه‌سازی را برای تغییر ویژگی‌های لجن ممکن می‌سازند.

مزیت اصلی آبگیری گریز از مرکز توانایی آن در رسیدگی به حجم زیاد در یک واحد فشرده و بسته با کمترین دخالت اپراتور است. عیب اولیه آن مصرف انرژی نسبتاً بالا است - معمولاً 0.5 تا 2.0 کیلووات ساعت بر متر مکعب لجن فرآوری شده - در مقایسه با پرس های پیچی یا فیلترهای تسمه ای.

آبگیری لجن رنگ: چالش ها و راه حل های منحصر به فرد

لجن رنگ یکی از چالش برانگیزترین مواد در آبگیری لجن صنعتی است. لجن رنگ از غرفه های اسپری مرطوب که عمدتاً توسط خودروها، پوشش های صنعتی و تاسیسات تولید مبلمان تولید می شود، حاوی مخلوط پیچیده ای از جامدات رنگ، رزین ها، حلال ها، آب و مواد شیمیایی منعقد کننده است که باعث چسبندگی، چسبندگی و آبگیری با استفاده از روش های استاندارد می شود.

چالش های کلیدی در آبگیری لجن رنگ عبارتند از:

• محتوای رزین بالا که باعث کور شدن و رسوب گذاری محیط فیلتر در تسمه پرس ها و فیلتر پرس ها می شود
• ترکیب متغیر همانطور که انواع رنگ در طول شیفت های تولید تغییر می کند
• طبقه بندی خطرناک در بسیاری از حوزه های قضایی، نیازمند رسیدگی و مستندسازی دقیق است
• اختلاف وزن مخصوص کم بین جامدات رنگ و آب، کاهش اثر سانتریفیوژ برای برخی از فرمولاسیون

موثرترین روش ها برای آبگیری لجن رنگ می باشد پرس پیچ و فیلتر پرس فشار قوی ، اغلب قبل از تهویه شیمیایی با منعقد کننده ها یا دکف کننده های تخصصی انجام می شود. یک سیستم به درستی پیکربندی شده می تواند حجم لجن رنگ را کاهش دهد 60-80٪ ، کاهش چشمگیر هزینه های دفع زباله های خطرناک. برخی از کارخانه های خودروسازی تنها از طریق کاهش هزینه های دفع، به دوره های بازپرداخت کمتر از 18 ماه در سرمایه گذاری در تجهیزات آبگیری دست یافته اند.

آبگیری جامدات در کاربردهای صنعتی

فراتر از فاضلاب شهری، آبگیری جامدات نقش مهمی در طیف وسیعی از بخش های صنعتی ایفا می کند. الزامات و محدودیت ها به طور قابل توجهی بر اساس کاربرد متفاوت است:

معدن و فرآوری مواد معدنی

ضخیم کننده ها، فیلترهای تسمه خلاء و فیلترهای دیسکی هایپرباریک برای بازیابی آب فرآیند از باطله ها و کنسانتره ها استفاده می شوند. دستیابی به 80 درصد وزنی جامدات در فیلتراسیون کنسانتره مدرن رایج است، که امکان ذخیره سازی باطله پشته خشک و کاهش مصرف آب در مناطق کم آب را فراهم می کند.

غذا و نوشیدنی

کارخانه های آبجوسازی، کارخانه های لبنی و پردازشگر سبزیجات، لجن های غنی از ارگانیک با فعالیت بیولوژیکی بالا تولید می کنند. پرس های پیچ و سانتریفیوژهای دکانتر به دلیل توانایی آنها در مدیریت خوراک متغیر و تولید کیک های مناسب برای هضم بی هوازی یا کاربرد زمین های کشاورزی مورد علاقه هستند.

کاغذ و خمیر

کارخانه های کاغذ هم لجن اولیه (غنی از فیبر) و هم لجن ثانویه (بیولوژیکی) تولید می کنند. لجن اولیه به راحتی آبگیری می کند و می تواند به دست آورد 40 تا 50 درصد مواد جامد خشک روی پرس کمربند؛ لجن ثانویه بیشتر ژلاتینی است و معمولاً به آبگیری گریز از مرکز همراه با تهویه پلیمری نیاز دارد.

تکمیل فلزات و آبکاری

این عملیات لجن های غنی از هیدروکسید با محتوای فلزات سنگین بالا تولید می کند. فیلتر پرس ها فناوری غالب هستند که کیک های بسیار خشک را ارائه می کنند ( 35-50٪ DS ) مناسب برای بازیافت فلزات یا دفن زباله های خطرناک. قابلیت فشار بالای فیلتر پرس ها برای این جامدات ژلاتینی و قابل تراکم ضروری است.

چه اتفاقی برای لجن آبگیری می افتد؟

مقصد نهایی لجن آبگیری - که اغلب "کیک لجن" نامیده می شود - به ترکیب، سطح آلودگی و مقررات محلی آن بستگی دارد. مسیرهای رایج دفع و استفاده مجدد عبارتند از:

• کاربرد زمین: جامدات زیستی شهری که استانداردهای کاهش پاتوژن کلاس A یا کلاس B (EPA 503 در ایالات متحده) را برآورده می‌کنند، می‌توانند به عنوان اصلاح خاک در زمین‌های کشاورزی اعمال شوند. این مسیر در صورت امکان پایدارترین و مقرون به صرفه ترین است.
• خشک کردن و سوزاندن حرارتی: کاهش بیشتر رطوبت به کمتر از 10٪ از طریق خشک کن های حرارتی، سوزاندن همزمان در کوره های سیمان یا کارخانه های تبدیل زباله به انرژی را امکان پذیر می کند و ارزش حرارتی را بازیابی می کند.
• دفع دفن زباله: برای لجن‌های خطرناک یا به شدت آلوده، دفن زباله مهندسی شده گزینه اصلی باقی می‌ماند. خشکی بیشتر کیک به طور مستقیم هزینه های انعام دفن زباله و هزینه های حمل و نقل را کاهش می دهد.
• کمپوست سازی: لجن‌های آلی از صنایع غذایی و کاغذسازی را می‌توان به همراه مواد حجیم‌کننده برای تولید یک نرم‌کننده خاک قابل فروش، کمپوست کرد.
• مصالح ساختمانی: برخی از لجن های غنی از مواد معدنی حاصل از تصفیه آب یا استخراج معادن را می توان پس از آزمایش و تایید مناسب در آجر، سرامیک یا مواد پایه جاده ای گنجاند.

صرف نظر از مسیر دفع، راندمان آبگیری بالاتر هزینه های کلی چرخه عمر را کاهش می دهد . حتی یک افزایش 5 درصدی در محتوای جامدات خشک کیک می تواند حجم لجن - و هزینه های حمل و نقل و دفع مرتبط - را تا 15 تا 25 درصد کاهش دهد، بسته به سطح رطوبت پایه.

انتخاب ماشین آبگیری لجن مناسب برای کاربرد شما

انتخاب تجهیزات مناسب آبگیری لجن مستلزم ارزیابی سیستماتیک چندین عامل است:

1. خصوصیات لجن: بر روی نمونه‌های لجن معرف، آزمایش‌هایی در مقیاس رومیزی یا آزمایشی انجام دهید. پارامترهای کلیدی شامل محتوای جامدات کل، توزیع اندازه ذرات، تراکم پذیری، فیلترپذیری (مقاومت خاص در برابر فیلتراسیون)، و نیاز شیمیایی اکسیژن (COD) می باشد.
2. خشکی خروجی مورد نیاز: جامدات خشک کیک مورد نظر را بر اساس الزامات دفع تعریف کنید. مقررات دفن زباله در بسیاری از مناطق به حداقل 25-30٪ DS قبل از پذیرش نیاز دارد.
3. توان عملیاتی: اندازه تجهیزات بر اساس نرخ تولید لجن اوج، نه میانگین. تغییرات فصلی در تولید لجن بیولوژیکی را در نظر بگیرید.
4. ردپا و محدودیت های نصب: سانتریفیوژها و پرس پیچ ها فشرده هستند. تسمه‌پرس‌ها و فیلترپرس‌ها به فضای کف بیشتری نیاز دارند، اما ممکن است برای انواع خاصی از لجن مناسب‌تر باشند.
5. کل هزینه مالکیت: انرژی، مصرف پلیمر، کار تعمیر و نگهداری، جایگزینی رسانه (تسمه، پارچه فیلتر)، و هزینه های دفع باقیمانده را در یک دوره 10-15 ساله در نظر بگیرید، نه فقط هزینه سرمایه.
6. رعایت مقررات: اطمینان حاصل کنید که فناوری انتخاب شده و شرایط عملیاتی مجوزهای تخلیه محلی را برای کیفیت مرکز/فیلتر و همچنین الزامات طبقه بندی لجن برای مسیر دفع مورد نظر را برآورده می کند.

برای جریان‌های لجن پیچیده یا مختلط، سیستم‌های هیبریدی - مانند یک پیش‌ضخیم‌کننده سانتریفیوژ و به دنبال آن فیلتر پرس برای آبگیری نهایی - می‌توانند سطوح عملکردی غیرقابل دستیابی به تنهایی توسط هر فناوری را ارائه دهند، به ویژه در مواردی که خشکی کیک مورد نظر بیش از 40٪ DS است .