پاسخ سریع: لجن پیش از آبگیری تغلیظ می‌شود، زیرا تجهیزات آبگیری بر اساس حجم لجنی که باید فرآوری کنند اندازه‌گذاری می‌شوند، نه بر اساس جامدات خشک موجود در آن. افزایش لجن از ۱٪ به ۴٪ جامدات، سه‌چهارم آب را حذف می‌کند و حجم را ۷۵٪ کاهش می‌دهد، بنابراین پرس فیلتر، پمپ تغذیه آن، دوز پلیمر و زمان سیکل همگی به‌تناسب کوچک‌تر می‌شوند. غلظت‌دهنده‌های ثقلی، شناورسازی با هوای محلول، غلظت‌دهنده‌های درام دوار و غلظت‌دهنده‌های نوار ثقلی گزینه‌های رایج هستند؛ انتخاب هر یک بستگی به این دارد که لجن اولیه، بیولوژیکی، شیمیایی یا معدنی باشد. یک پرس فیلتر که با ۳ تا ۶٪ جامدات تغذیه می‌شود، دو تا چهار برابر سیکل بیشتری در روز نسبت به یکی که با ۱٪ تغذیه می‌شود، اجرا می‌کند.
غلیظ‌کننده چه کاری انجام می‌دهد و چرا اول از همه می‌آید
غلیظ‌سازی و آبگیری همان عملیات در مقیاس‌های مختلف هستند. هر دو آب را از لجن حذف می‌کنند؛ غلیظ‌سازی آن را از زیر ۱٪ به ۳ تا ۸٪ مواد جامد می‌رساند، و آبگیری آن را از آنجا به ۲۰ تا ۴۰٪ مواد جامد یا بیشتر می‌رساند. دلیل اینکه این دو مرحله جداگانه هستند این است که تجهیزاتی که کار اول را ارزان انجام می‌دهند نمی‌توانند کار دوم را انجام دهند، و تجهیزاتی که کار دوم را انجام می‌دهند توان مالی انجام کار اول را ندارند.
گیاهی را در نظر بگیرید که روزانه یک تن مواد جامد خشک به‌صورت لجن فعال زائد با ۰٫۸٪ جامد تولید می‌کند. این یعنی ۱۲۵ مترمکعب لجن. اگر تا ۴٪ تغلیظ شود، به ۲۵ مترمکعب می‌رسد. یک پرس فیلتر که لجن تغلیظ‌نشده را دریافت کند، بیشتر هر چرخه را صرفاً با پر شدن از آب می‌گذراند، و پمپ روزانه ۱۰۰ مترمکعب آب را بدون هیچ سودی از پارچه عبور می‌دهد. با تغلیظ، همان تناژ در پرسي با یک‌سوم اندازه که چرخه عادی را اجرا می‌کند جا می‌گیرد. همین حساب برای پرس‌های نواری، سانتریفیوژها و پرس‌های پیچی صادق است.
غلیظ‌سازی همچنین خوراک را تثبیت می‌کند. تجهیزات آبگیری بهترین عملکرد را با غلظت خوراک یکنواخت دارند؛ یک غلیظ‌کننده نوسانات ناشی از تخلیهٔ زلال‌کننده و اختلالات فرآیند را هموار می‌کند و حجم بافری فراهم می‌آورد تا پرس بتواند طبق برنامهٔ شیفت کار کند در حالی که تصفیه‌خانه شبانه‌روزی کار می‌کند. مقالهٔ ما دربارهٔ یک تصفیه‌خانه فاضلاب چقدر لجن تولید می‌کند روش تخمین بار روزانه را ارائه می‌دهد.
روش‌های غلیظ‌سازی
| روش | خوراک معمولی | جامدات غلیظ‌شده معمولی | بهترین در | ضعیف در |
|---|---|---|---|---|
| غلیظ‌کننده ثقلی (مخزن دایره‌ای با شن‌کش دندانه‌دار) | 0.5–2% | ۳–۸٪ (اولیه)، ۲–۳٪ (زیستی) | لجن‌های اولیه، شیمیایی و معدنی که ته‌نشین می‌شوند | لجن فعال زائد (فاسد می‌شود، شناور می‌شود، تنها به ۲–۳٪ می‌رسد) |
| شناورسازی هوای محلول (DAF) | 0.3–1% | 3–5% | لجن فعال زائد، لجن‌های روغنی و سبک | جامدات معدنی سنگین؛ انرژی برای اشباع هوا |
| غلیظ‌کننده نوار گرانشی | 0.5–1.5% | 4–7% | لجن بیولوژیکی با پلیمر؛ ساده و فشرده | نیاز به پلیمر دارد؛ باز به بو؛ آب شستشوی تسمه |
| غلیظ‌کنندهٔ استوانهٔ چرخان | 0.5–1.5% | 5–9% | لجن بیولوژیکی با پلیمر؛ محصور، با ردپای کوچک | نیاز به پلیمر دارد؛ گرفتگی صفحه توسط الیاف یا گریس |
| سانتریفیوژ (حالت تغلیظ) | 0.5–1.5% | 4–8% | جایی که فضا بسیار محدود است و بو باید مهار شود | قدرت، نگهداری، پلیمر |
| مخزن نگهداری لجن ساکن (ته‌نشینی و جداسازی مایع) | 1–3% | 2–5% | گیاهان کوچک، لجن‌های شیمیایی و معدنی | کند؛ لجن بیولوژیکی فاسد می‌شود |
الگو این است که لجن‌هایی که خودبه‌خود ته‌نشین می‌شوند، یعنی لجن‌های اولیه، فیزیکوشیمیایی و معدنی، با ته‌نشینی ثقلی تغلیظ می‌شوند، در حالی که لجن‌های بیولوژیکی که به‌خوبی ته‌نشین نمی‌شوند، با شناورسازی یا با تغلیظ‌کننده مکانیکی کمک‌شده با پلیمر تغلیظ می‌شوند. راهنمای ما برای هنگامی که DAF مورد نیاز است جزئیات بیشتری از پرونده شناورسازی را پوشش می‌دهد.
چگونه غلیظ‌سازی تغییراتی در فیلتر پرس ایجاد می‌کند
فیلتر پرس یک ماشین بچ با حجم محفظه ثابت است. در هر سیکل، محفظه‌ها با کیک پر می‌شوند و زمان سیکل، مدت زمانی است که طول می‌کشد تا این کیک از خوراک ساخته شود. جامدات خوراک به سه روش بر آن تأثیر می‌گذارند:
- پر کردن زمان. در ۱٪ مواد جامد، یک محفظه باید تقریباً ۳۰ برابر حجم خودش لجن دریافت کند تا با کیک پر شود؛ در ۴٪، حدود ۸ برابر. مرحله پر شدن از چند ساعت به کمتر از یک ساعت کاهش می‌یابد.
- سایش و کورشدگی پارچه. هر متر مکعب آبی که از پارچه عبور داده می‌شود، ذرات ریز را با خود به داخل آن می‌برد. خوراک غلیظ‌تر به معنای آب کمتر به ازای هر کیلوگرم کیک و پارچه‌های تمیزتر است.
- پلیمر. پلیمر بر حسب کیلوگرم مواد جامد خشک دوز می‌شود، اما وقتی لجن پیش از اصلاح تغلیظ شود نه پس از آن، اختلاط بهتر و دوز کمتر است.
نتیجه عملی این است که یک پرس با خوراک ۳ تا ۶ درصد جامدات، دو تا چهار برابر چرخه در روز نسبت به همان پرس با خوراک ۱ درصد انجام می‌دهد، بنابراین پرسی که بار را تحمل می‌کند کوچک‌تر و ارزان‌تر است. از نظر تعیین اندازه، رقم جامدات خوراک اولین عددی است که می‌پرسیم، زیرا تعداد صفحات را بیش از هر پارامتر واحد دیگری تغییر می‌دهد. ببینید چگونه ظرفیت فیلتر پرس را محاسبه کنیم و چند صفحه فیلتر نیاز دارم.
وقتی می‌توانید غلیظ‌کننده را حذف کنید
هر گیاهی به یک مرحله غلیظ‌سازی جداگانه نیاز ندارد:
- لجن‌های شیمیایی و معدنی از زیرجریان زلال‌کننده اغلب already دارای ۳–۱۰٪ مواد جامد هستند و مستقیماً به پرس می‌روند. لجن‌های آبکاری الکتریکی، دباغی، نساجی و معدنی معمولاً در این گروه قرار می‌گیرند.
- STPها و ETPهای کوچک در زیر حدود ۵۰۰ مترمکعب در روز، معمولاً در مخزن نگهداری لجن با ته‌نشینی و سرریز کردن در طول شب تغلیظ می‌شود، که برای تغذیه یک پرس کوچک با غلظت ۲–۳٪ کافی است.
- تصفیهخانههای MBR مایع مخلوط آن‌ها را در ۸ تا ۱۲ گرم بر لیتر نگه می‌دارند، بنابراین لجن زائد آن‌ها از قبل نزدیک به ۱٪ است و به‌طور کلی پیش از پرس، به یک غلیظ‌کننده استوانه‌ای چرخان یا DAF نیاز است؛ هیچ لجن اولیه‌ای برای کمک وجود ندارد.
قاعده سرانگشتی: اگر لجنی که به پرس می‌رسد کمتر از ۲٪ مواد جامد داشته باشد، تغلیظ از نظر اندازه پرس هزینه خود را جبران می‌کند؛ اگر بیش از ۳٪ باشد، تغلیظ‌کننده چیز زیادی اضافه نمی‌کند. بین ۲٪ و ۳٪ بستگی دارد به اینکه پرس چند ساعت در روز می‌تواند کار کند.
غلیظ‌شدگی در قطار تصفیه
در یک STP معمولی، قطار شامل زلال‌ساز اولیه و زلال‌ساز ثانویه → مخلوط لجن → تغلیظ‌کننده → (هاضم، در صورت وجود) → آماده‌سازی → آبگیری است. در یک ETP معمولاً زلال‌ساز یا DAF → مخزن نگهداری لجن → آماده‌سازی → آبگیری است، که مخزن نگهداری عمل تغلیظ را انجام می‌دهد. در معدن و فرآوری مواد معدنی، تغلیظ‌کننده یک واحد با قطر بزرگ و سرعت بالا است که پرس را با ۳۰–۶۰٪ مواد جامد تغذیه می‌کند، و نقش‌های «تغلیظ‌کننده» و «آبگیری» همانند موارد بالا اما در غلظت بسیار بالاتر است. ETP در مقابل STP و آبگیری باطله‌های معدنی مقالات نشان می‌دهند که مطبوعات در هر کدام کجا قرار دارند.
انتخاب غلیظ‌کننده با در نظر گرفتن پرس
دو نکته برای پرس پایین‌دستی اهمیت دارد. نخست، پلیمری که در غلیظ‌کننده مکانیکی افزوده می‌شود، لجن را یک بار شرطی می‌کند؛ افزودن بیشتر در پرس برای شرطی‌سازی دوم عادی است، اما دو محصول باید سازگار باشند و دوز کل باید با آزمون جار بررسی شود نه اینکه فرض شود. دوم، لجن غلیظ‌شده باید قابل پمپاژ به پرس باشد: بالای ۶ تا ۸ درصد جامدات، لجن زیستی با پمپ گریز از مرکز به‌سختی پمپاژ می‌شود و به پمپ حفره‌ای پیشرو یا پیستونی نیاز دارد، و مخزن نگهداری لجن به همزن نیاز دارد تا از لایه‌لایه شدن آن جلوگیری شود. صفحه ما درباره تجهیزات تصفیه فاضلاب گزینه‌های غلیظ‌کننده و پمپاژ را فهرست می‌کند که با پرس‌های ما جفت می‌شوند، و شرطی‌سازی پلیمری برای پارچه فیلترپرس سمت دوز را پوشش می‌دهد.
پرسش‌های متداول
چرا لجن قبل از آبگیری تغلیظ می‌شود؟
از آنجا که تجهیزات آبگیری بر اساس حجم لجن اندازه‌بندی می‌شوند، تغلیظ از ۱٪ به ۴٪ مواد جامد، سه‌چهارم آب را حذف می‌کند؛ بنابراین پرس فیلتر، پمپ تغذیه، پلیمر و زمان سیکل همگی کوچک‌تر می‌شوند. این فرآیند همچنین غلظت خوراک را یکنواخت می‌کند و ذخیره‌سازی بافری فراهم می‌آورد.
غلظت جامدات را برای تغذیه فیلتر پرس چقدر باید تنظیم کنم؟
برای لجن‌های بیولوژیکی و مخلوط، ۳ تا ۶٪ مواد جامد هدف مناسبی است؛ برای لجن‌های شیمیایی و معدنی حاصل از زلال‌ساز، ۳ تا ۱۰٪ معمول است و نیازی به تغلیظ‌کننده جداگانه ندارد. زیر ۲٪، یک تغلیظ‌کننده از نظر اندازه پرس، هزینه خود را جبران می‌کند.
کدام غلیظ‌کننده برای لجن فعال فاضلاب بهترین است؟
شناورسازی با هوای محلول، غلیظ‌کننده نوار گرانشی یا غلیظ‌کننده درام چرخان، که همگی به ۴ تا ۷ درصد مواد جامد می‌رسند. غلیظ‌سازی گرانشی به‌تنهایی فقط به ۲ تا ۳ درصد در لجن فعال زائد می‌رسد و لجن تمایل به فساد دارد.
می‌توانم غلیظ‌کننده را حذف کنم؟
اغلب، برای لجن‌های شیمیایی و معدنی که پیش از این با غلظت ۳٪ یا بیشتر از کلاریفایر خارج می‌شوند، و برای تصفیهخانههای کوچکی که در مخزن نگهداری لجن ته‌نشین و دکانت می‌کنند. رقیق‌سازی لجن بیولوژیکی به زیر ۲٪ تقریباً همیشه از یک تغلیظ‌کننده سود می‌برد.
آیا غلیظ‌سازی مصرف پلیمر را کاهش می‌دهد؟
پلیمر بر اساس تن خشک دوز می‌شود، بنابراین مجموع به‌طور خودکار کاهش نمی‌یابد، اما اختلاط و تشکیل لخته در لجن غلیظ بهتر است، و در عمل دوز ترکیبی غلیظ‌کننده به‌همراه پرس معمولاً کمتر از دوز مستقیم لجن رقیق به داخل پرس است.
میزان جامدات خوراک چگونه بر زمان سیکل پرس فیلتر تأثیر می‌گذارد؟
به‌شدت. در ۱٪ مواد جامد، یک محفظه تقریباً به ۳۰ برابر حجم محفظه لجن نیاز دارد تا با کیک پر شود؛ در ۴٪ حدود ۸ برابر. پرس روی لجن تغلیظ‌شده روزانه دو تا چهار برابر چرخه بیشتری انجام می‌دهد، بنابراین یک پرس کوچک‌تر همان تناژ را مدیریت می‌کند.
نوع لجن، مقدار جامد خشک روزانه و غلظت خوراک فعلی خود را به ما بگویید، و ما به شما خواهیم گفت که آیا افزودن یک تغلیظ‌کننده ارزش دارد یا خیر و در هر صورت اندازه پرس را تعیین می‌کنیم: درخواست پیشنهاد غلیظ‌سازی و آبگیری.
منابع: آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات فناوری لجن‌های زیستی: غلیظ‌سازی ثقلی, آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات فناوری زیست‌جامدات: تغلیظ و آبگیری با سانتریفیوژ, آژانس حفاظت محیط زیست ایالات متحده — برگه اطلاعات فناوری زیست‌جامدات: پرس فیلتر صفحه‌فرورفته.