پاسخ سریع: دوز پلیمر برای فیلتر پرس با تست جار تعیین میشود، نه با قاعده سرانگشتی، و سپس روی پرس تنظیم میشود. از محدوده معمول برای لجن شروع کنید (لجن بیولوژیکی ۳–۸ کیلوگرم پلیمر فعال بر تن خشک، لجن شهری مخلوط ۲–۵، لجن شیمیایی و معدنی ۰٫۵–۲ یا هیچ)، دوزی را پیدا کنید که سریعترین زهکشی آزاد و شفافترین فیلترات را در جار بدهد، سپس پرس را با آن دوز اجرا کنید و آن را پلهپله کاهش دهید تا زمانی که زمان سیکل یا شفافیت فیلترات شروع به افت کند. دوز بیش از حد اشتباه رایجتری است: هزینه دارد، پارچه را با پلیمر واکنشنداده کور میکند و کیک لزج تولید میکند. منعقدکنندههای معدنی (کلرید فریک، آلوم، آهک) ابتدا در جایی دوز میشوند که لجن روغنی، ریز یا دارای استحکام لخته ضعیف باشد، و میتوانند نیاز پلیمر را نصف کنند.
شرطسازی در فیلتر پرس چه کاری انجام میدهد
فیلتر پرس آب را از جامدات جدا میکند با عبور دادن آب از میان کیکی که خود جامدات تشکیل میدهند. این کار فقط زمانی مؤثر است که جامدات یک کیک متخلخل تشکیل دهند. جامدات ریز، ژلاتینی یا کلوئیدی، که توصیفکننده بیشتر لجنهای بیولوژیکی و بسیاری از لجنهای شیمیایی است، به لایهای نفوذناپذیر فشرده میشوند و در عرض چند دقیقه جریان را متوقف میکنند. مواد شیمیایی اصلاحکننده آن ذرات ریز را به لختههای بزرگتر میچسبانند که کانالهایی برای فرار آب باقی میگذارند، و بخشی از آبی را که به سطوح ذرات چسبیده است جدا میکنند.
دو خانواده استفاده میشود. منعقدکنندههای معدنی (کلرید فریک، سولفات فریک، آلوم، پلیآلومینیوم کلراید، آهک) بار سطحی را خنثی میکنند و یک اسکلت معدنی به کیک اضافه میکنند. پلیمرهای آلی (پلیآکریلآمیدها، عمدتاً کاتیونی برای لجن) ذرات را در دوزهایی صد برابر کوچکتر از نظر وزنی به لختههای بزرگ و قوی تبدیل میکنند. پرسهای فیلتر از نظر تاریخی از آهک و آهن فریک استفاده میکردند؛ امروزه بیشتر پرسهای لجن تنها از پلیمر یا دوز کم منعقدکننده و سپس پلیمر استفاده میکنند. این انتخاب برای کیک اهمیت دارد: آهک و آهن فریک ۱۵ تا ۳۰ درصد به مواد جامد خشک ارسالی برای دفع اضافه میکنند، پلیمر تقریباً چیزی اضافه نمیکند. مقاله ما درباره پارچه فیلتر برای زیستجامدات پلیمری روی قسمت پارچهای را میپوشاند.
محدودههای دوز معمول
| لجن | پلیمر کاتیونی، کیلوگرم ماده مؤثر در هر تن خشک | منعقدکننده (در صورت استفاده) | یادداشتها |
|---|---|---|---|
| پساب لجن فعال (WAS) تنها | 5–10 | فریک ۳–۶٪ از DS یا PAC در جایی که لخته ضعیف است | سختترین حالت؛ تقاضای بار بالا؛ پرس غشایی کمک میکند |
| مخلوط اولیه + WAS، هضمنشده | 3–6 | معمولاً هیچکدام | الیاف اولیه کمک میکند |
| بیوسالیدهای هضمشده بهصورت بیهوازی | 6–12 | آهن سهظرفیتی یا آهک برای کنترل استروویت و بو | تقاضای شارژ بیشتر پس از هضم |
| هضمشده بهصورت هوازی | 5–9 | به ندرت | فلوک ریز، زهکشی کند |
| بیولوژیکی صنعتی (غذا، آبجوسازی، کاغذ) | 3–8 | PAC ۱۰۰–۳۰۰ mg/L در صورت وجود روغن یا ذرات ریز | دامنه وسیع؛ آزمایش جار ضروری است |
| لجن فیزیکوشیمیایی (انعقاد/تهنشینی) | 0.5–2 | از قبل در بالادست منعقد شده است | اغلب تنها به یک پلیمر آنیونی یا غیرآنیونی کوچک نیاز دارد |
| لجن هیدروکسید فلزی | 0.5–1.5 | هیچ | پلیمر آنیونی معمولی |
| مواد معدنی، باطلهها، شستشوی شن، سرامیک | 0–1 | هیچکدام یا آهک برای pH | اغلب بدون مواد شیمیایی فیلتر میشود؛ در صورت استفاده، آنیونی است |
| لجن روغنی (پالایشگاه، تهمانده مخزن، شناور DAF) | 2–5 | ابتدا کلرور فریک یا PAC، ۵ تا ۱۵٪ از DS | منعقدکننده امولسیون را میشکند؛ پلیمر بهتنهایی کار چندانی انجام نمیدهد |
اینها نقاط شروع برای آزمایش جار هستند، نه تنظیمات. دو لجن با نام یکسان میتوانند بسته به سن لجن، دما، وجود باکتریهای رشتهای، و آنچه تصفیهخانه در بالادست تخلیه میکند، تا سه برابر در تقاضای پلیمر تفاوت داشته باشند.
تست جار: چگونه آن را برای فیلتر پرس اجرا کنیم
آزمایش جار برای پرس با آزمایش جار برای زلالساز متفاوت است، زیرا مسئله در اینجا زهکشی است، نه تهنشینی. روشی که بیشتر کارخانهها استفاده میکنند:
- پلیمر را با ۰.۱–۰.۲٪ ماده مؤثر در آب تمیز آماده کنید، بگذارید ۳۰–۶۰ دقیقه بماند، و غلظت را با دادههای تأمینکننده تأیید کنید.
- ۵۰۰ میلیلیتر از لجن را با غلظتی که خوراک پرس را تأمین میکند، بردارید. خوراک واقعی را آزمایش کنید، نه نمونهٔ رقیقشده یا غلیظشده.
- پلیمر را در پنج دوز در محدوده مورد انتظار (برای مثال ۳، ۴، ۵، ۶، ۸ کیلوگرم بر تن) اضافه کنید و هر کدام را به مدت ۱۰ تا ۲۰ ثانیه با سرعت متوسط و ثابت مخلوط کنید. مخلوط کردن بیش از حد باعث خرد شدن لخته میشود؛ مخلوط کردن کمتر از حد، پلیمر را واکنشنداده باقی میگذارد.
- هر نمونه را روی تکهای از پارچه صافی خود پرس که روی قیف کشیده شده است بریزید و زمان بگیرید که چقدر طول میکشد تا ۲۰۰ میلیلیتر از مایع صافشده جمعآوری شود (آزمون زهکشی آزاد یا «زمان صاف شدن»). شفافیت مایع صافشده و اینکه آیا جامدات باقیمانده روی پارچه سفت هستند و بهراحتی جدا میشوند را یادداشت کنید.
- بهترین دوز، کمترین مقداری است که نزدیک به حداکثر سرعت زهکشی و فیلتر شفاف را بدهد. بالاتر از آن، زهکشی متوقف میشود و لخته لزج شده و به پارچه میچسبد.
زمان مکش مویینگی (CST) و مقاومت ویژه در برابر فیلتراسیون (SRF) نسخههای آزمایشگاهی یک آزمون یکسان با اعداد پیوست هستند؛ CST کمتر از حدود ۲۰ ثانیه معمولاً نشاندهنده لجنی است که بهخوبی پرس میشود. آزمون قیف بوخنر تحت خلأ SRF را به دست میدهد و با کمی محاسبات، تخمینی از زمان چرخه. سنجی این آزمونها را روی نمونههای مشتری بهعنوان بخشی از تعیین اندازه پرس انجام میدهد؛ به فیلترپرس آزمایشگاهی و مقیاسپذیری مقاله.
کاهش دوز روی پرس
تست شیشهای تقریباً در محدوده ۲۰٪ دوز درست قرار میگیرد. پرس بقیه را پیدا میکند. سه یا چهار چرخه را با دوز تست شیشهای اجرا کنید و زمان چرخه تا رسیدن به فشار هدف، شفافیت فیلترات در ده دقیقه اول، مواد جامد کیک و اینکه کیک چقدر تمیز میافتد را ثبت کنید. سپس دوز را در گامهای ۱۰٪ کاهش دهید. نشانههای اینکه دوز را خیلی پایین آوردهاید، به ترتیب عبارتند از: کدر شدن فیلترات در شروع چرخه، طولانیتر شدن زمان چرخه، نرم و خیس شدن کیک در مرکز. نشانههای دوز بیش از حد عبارتند از کیک لزج، پارچهای که پس از شستشو براق میماند، و فیلتراتی که کف میکند. دوز درست یک گام بالاتر از نقطهای است که اولین نشانه کمدوزی ظاهر میشود.
هر بار که لجن تغییر میکند، این تمرین را تکرار کنید: تغییر فصل، تغییر در فرآیند بیولوژیکی، تخلیه جدید در بالادست، یا دسته جدید پلیمر. تصفیهخانههایی که دوز را یکبار تنظیم میکنند و رها میکنند، معمولاً سالها ۳۰ تا ۵۰ درصد بیشدوز میدهند.
انتخاب پلیمر: بار، وزن مولکولی و شکل
پلیآکریلآمیدهای کاتیونی بر اساس چگالی بار (کم، متوسط، زیاد) و وزن مولکولی (متوسط تا بسیار زیاد)، به شکل پودر خشک، امولسیون یا دانهای فروخته میشوند. برای پرسهای فیلتر الگوی کلی به این صورت است:
- شارژلجن بیولوژیکی به بار کاتیونی متوسط تا بالا نیاز دارد؛ لجن هضمشده اغلب بسیار بالا؛ لجنهای شیمیایی و معدنی معمولاً آنیونی یا غیر یونی هستند. بار اولین متغیری است که باید غربال شود.
- وزن مولکولیدستگاههای پرس، وزن مولکولی متوسط تا بالا را ترجیح میدهند، نه بالاترین حد را. وزن مولکولی بسیار بالا باعث ایجاد لختهای بزرگ و نرم میشود که برای پرس نواری یا سانتریفیوژ ایدهآل است، اما تحت فشار پرس فیلتری به لایهای لزج فشرده میشود.
- فرمپودر از نظر هر کیلوگرم ماده مؤثر ارزانترین است و بهخوبی ذخیره میشود، اما به یک واحد ساخت محلول مناسب با زماندهی نیاز دارد؛ امولسیون در کارخانههای کوچک دوز کردنش آسانتر است، اما حاوی ۵۰ تا ۶۰٪ روغن و آبی است که هزینه حمل آن را میپردازید.
پیش از انتخاب نهایی، سه یا چهار محصول از سبد تأمینکننده را با آزمون جار تست کنید؛ تفاوت میان بهترین و بدترین محصول روی یک لجن مشخص معمولاً دو به یک در دوز است.
تجهیزات آرایشی و دوزینگ
بیشتر مشکلات پلیمری روی پرسها مشکلات مربوط به محلولسازی هستند. پودری که بهطور کامل حل نشده باشد، «چشمماهی» تشکیل میدهد که پارچه را کور میکند و محصول را هدر میدهد؛ محلولی که با غلظت بیش از حد دوز شود، در لجن مخلوط نمیشود. قواعد: محلولسازی در ۰٫۱–۰٫۵٪ و رقیقسازی بیشتر تا ۰٫۰۵–۰٫۱٪ در نقطه تزریق؛ محلولهای پودری را ۳۰–۶۰ دقیقه نگهداری کنید؛ از طریق یک میکسر یا میکسر استاتیک به خط لجن با ۱۰–۳۰ ثانیه تماس پیش از پمپ تغذیه تزریق کنید؛ و هرگز پلیمر را به مکش پمپ تغذیه گریزازمرکز دوز نکنید، زیرا لخته را میبرد. پمپ تغذیه حفرهای پیشرو یا دیافراگمی ملایمتر است. صفحه ما درباره پمپهای دیافراگمی بادی و ما تجهیزات تصفیه فاضلاب محدوده شامل واحدهای آمادهسازی پلیمر و پمپهای دوزینگ متناسب با پرس است.
چه زمانی باید از یک منعقدکننده نیز استفاده کرد
وقتی آزمایش جار نشان میدهد فلوک ضعیف است و تحت فشار میشکند، وقتی لجن روغنی است، وقتی فیلترات حاوی کلوئیدهای ریز است که پلیمر بهتنهایی نمیتواند آنها را بگیرد، یا وقتی دوز پلیمر از ۱۰ کیلوگرم بر تن فراتر میرود، کلرید فریک، PAC یا آهک را پیش از پلیمر اضافه کنید. فریک با ۳ تا ۸ درصد مواد جامد خشک معمولاً دوز پلیمر را یکسوم تا نصف کاهش میدهد و کیک را سختتر میکند، به بهای مواد جامد خشک بیشتر برای دفع و نیاز به محافظت از خوردگی برای تجهیزات دوزینگ. آهک با ۱۰ تا ۲۰ درصد مواد جامد خشک، اصلاحکننده کلاسیک پرس فیلتر بود و هنوز هم جایی استفاده میشود که کیک به زمین میرود و افزایش pH برای کنترل پاتوژن مفید است. رسوب فلزات سنگین مقاله شیمی منعقدکننده را در آن زمینه پوشش میدهد.
پرسشهای متداول
یک فیلتر پرس چقدر پلیمر نیاز دارد؟
معمولاً ۳ تا ۸ کیلوگرم پلیمر کاتیونی فعال به ازای هر تن خشک برای لجن بیولوژیکی، ۶ تا ۱۲ برای زیستجامدات هضمشده، ۰٫۵ تا ۲ برای لجن شیمیایی و هیدروکسید فلزی، و اغلب هیچکدام برای دوغابهای معدنی. دوز واقعی را با آزمون جار تعیین کنید و آن را روی پرس تنظیم کنید.
چگونه بفهمم که در حال مصرف بیش از حد پلیمر هستم؟
کیک لزج و چسبناک؛ پارچهای که پس از شستشو لغزنده میماند؛ فیلترات کفکننده؛ و بدون بهبود در زمان چرخه هنگام افزایش دوز. بهصورت پلهای ۱۰٪ کاهش دهید تا فیلترات شروع به کدر شدن کند، سپس یک پله به عقب برگردید.
کدام پلیمر برای فیلتر پرس بهترین است؟
معمولاً برای لجن بیولوژیکی از پلیآکریلآمید کاتیونی با بار متوسط تا بالا و وزن مولکولی متوسط تا بالا (نه خیلی بالا) استفاده میشود، و برای لجن شیمیایی و معدنی از محصول آنیونی یا غیریونی. سه یا چهار محصول را با آزمون جار تعیین کنید؛ تفاوت دوز بین محصولات میتواند دو به یک باشد.
آیا باید به جای پلیمر از کلرید آهن یا آهک استفاده کنم؟
در صورت ضعیف بودن استحکام لخته، روغنی بودن لجن، یا افزایش دوز پلیمر به بالای حدود ۱۰ کیلوگرم بر تن، از آنها علاوه بر پلیمر استفاده کنید. آنها کیک را سفت میکنند و تقاضای پلیمر را کاهش میدهند، اما جامدات خشک به دفع اضافه میکنند.
پلیمر باید کجا تزریق شود؟
به خط لجن از طریق یک میکسر استاتیک یا میکسر درونخطی، ۱۰ تا ۳۰ ثانیه پیش از پمپ تغذیه، با غلظت محلول ۰٫۰۵ تا ۰٫۱٪. هرگز به سمت مکش پمپ گریزازمرکز، که باعث برش فلاک میشود.
چرا دوز مناسب مدام تغییر میکند؟
لجن با فصل، سن لجن، تخلیههای بالادست و فرآیند بیولوژیکی تغییر میکند. هر زمان که تصفیهخانه تغییر کرد یا محموله جدید پلیمر رسید، آزمون جار را دوباره اجرا کنید و تنظیمات پرس را اصلاح نمایید؛ تصفیهخانههایی که دوز را یکبار تنظیم میکنند، معمولاً ۳۰ تا ۵۰ درصد بیشدوز میدهند.
نمونهای از لجن برای ما ارسال کنید و ما آزمایشهای زهکشی و CST را انجام میدهیم، نوع پلیمر و دوز شروع را توصیه میکنیم و اندازه پرس را تعیین میکنیم: درخواست آزمایش شرطیسازی و اندازهبندی.
منابع: آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات فناوری زیستجامدات: پرس فیلتر صفحهفرورفته (دادههای آمادهسازی و عملکرد), آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات فناوری زیستجامدات: پرس فیلتر نواری (محدودههای دوز پلیمر بر اساس نوع لجن).