دستگاه آبگیری لجن چیست و چگونه دستگاه مناسب را انتخاب می کنید؟

آبگیری لجن یکی از مهمترین فرآیندهای عملیاتی و اقتصادی در تصفیه فاضلاب، فرآوری صنعتی و مدیریت پسماند شهری است. لجن تولید شده توسط سیستم‌های تصفیه بیولوژیکی، زلال‌کننده‌ها و فرآیندهای صنعتی حاوی نسبت زیادی آب - اغلب بین 95 تا 99 درصد وزنی است - که حمل و نقل آن را گران، دفع آن دشوار و پردازش بیشتر بدون کاهش رطوبت آن را دشوار می‌سازد. یک دستگاه آبگیری لجن به صورت مکانیکی این آب را از بخش جامد جدا می کند و یک کیک نیمه جامد تولید می کند که حجم و وزن آن به طور چشمگیری کاهش می یابد، حمل و نقل آن بسیار آسان تر است و برای گزینه های دفع پایین دست از جمله دفن زباله، کمپوست، سوزاندن یا کاربرد زمین کشاورزی مناسب است. انتخاب دستگاه آبگیری مناسب مستلزم درک کامل ویژگی های لجن، فناوری های موجود و محدودیت های عملیاتی تأسیسات مورد نظر است.

چرا آبگیری لجن در تصفیه فاضلاب اهمیت دارد؟

کاهش حجم و جرم حاصل از آبگیری موثر اثرات مستقیم و قابل اندازه گیری بر هزینه کل مدیریت لجن دارد. جریان لجنی که با 2 درصد مواد جامد وارد دستگاه آبگیری می شود و با 20 درصد مواد جامد به صورت کیک خارج می شود، حجم آن را تقریباً 90 درصد کاهش داده است. این کاهش به طور متناسب به هزینه های حمل و نقل پایین تر، کاهش هزینه های دفن زباله، نیازهای ذخیره سازی کمتر و مصرف انرژی کمتر در هر فرآیند تصفیه حرارتی اعمال شده در پایین دست ترجمه می شود. برای تأسیساتی که روزانه صدها یا هزاران متر مکعب لجن را پردازش می کنند، حتی یک بهبود متوسط ​​در خشکی کیک - که بر حسب درصد کل مواد جامد اندازه گیری می شود - می تواند ده ها هزار دلار صرفه جویی سالانه را نشان دهد.

فراتر از اقتصاد، آبگیری اغلب یک الزام قانونی است. بسیاری از حوزه‌های قضایی محدودیت‌های رطوبتی را بر لجن‌هایی که برای دفع دفن زباله یا کاربرد زمین در نظر گرفته می‌شوند، تحمیل می‌کنند و آب‌گیری کافی را به‌جای صرفاً یک هدف کارآمد، یک الزام رعایت می‌کنند. تأسیساتی که نتوانند حداقل آستانه محتوای جامد را برآورده کنند با محدودیت‌های دفع، افزایش نظارت نظارتی و مجازات‌های احتمالی مواجه هستند. این ترکیب انگیزه اقتصادی و فشار نظارتی، انتخاب و بهینه سازی تجهیزات آبگیری لجن را به یک دغدغه عملیاتی با اولویت بالا برای مدیران کارخانه و مهندسان تبدیل می کند.

انواع اصلی ماشین آلات آبگیری لجن

چندین فناوری مکانیکی اساساً متفاوت برای آبگیری لجن استفاده می شود که هر کدام از اصول فیزیکی مجزا برای جداسازی آب از جامدات استفاده می کنند. فناوری مناسب برای یک کاربرد معین به نوع لجن، خشکی کیک مورد نیاز، حجم توان عملیاتی، ردپای موجود، بودجه انرژی و سطح کارکنان عملیاتی بستگی دارد.

پرس فیلتر کمربند

فیلتر پرس تسمه ای یکی از پرکاربردترین فناوری های آبگیری در تصفیه فاضلاب شهری در سراسر جهان است. این با ساندویچ کردن لجن شرطی شده بین دو تسمه متخلخل کششی که از یک سری غلتک عبور می کنند عمل می کند. این فرآیند در سه ناحیه متمایز رخ می‌دهد: یک منطقه تخلیه گرانشی که در آن آب آزاد از طریق تسمه تحت وزن خود تخلیه می‌شود، یک منطقه کم فشار که در آن تسمه‌ها شروع به فشردن لجن می‌کنند، و یک منطقه فشار بالا که در آن کیک لجن بین غلتک‌هایی با قطر کم‌تر کم‌تر فشرده می‌شود تا تحت فشار باقی بماند. فیلتر پرس‌های تسمه‌ای ماشین‌هایی با کار مداوم هستند که قادر به پردازش حجم‌های لجن بزرگ هستند و در مقایسه با جایگزین‌های گریز از مرکز به انرژی ورودی نسبتاً کمی نیاز دارند. با این حال، آنها نیاز به تهویه شیمیایی ثابت با لخته‌سازهای پلیمری، شستشوی مکرر کمربند با مصرف آب قابل توجه و توجه منظم اپراتور برای حفظ عملکرد دارند.

دکانتر سانتریفیوژ

سانتریفیوژهای Decanter از نیروی گریز از مرکز - معمولاً 1500 تا 4000 برابر نیروی گرانش - برای تسریع در جداسازی جامدات از مایع استفاده می کنند. لجن شرطی شده به یک کاسه دوار وارد می شود که در آن نیروی گریز از مرکز، ذرات جامد متراکم تر را به دیواره کاسه هدایت می کند. یک نوار نقاله حلزونی که با سرعت کمی متفاوت می چرخد، جامدات انباشته شده را به طور مداوم به سمت انتهای تخلیه کاسه حرکت می دهد، جایی که آنها به عنوان کیک آبگیری خارج می شوند در حالی که مایع شفاف شده از انتهای مخالف سرریز می شود. سانتریفیوژها نسبت به ظرفیت توان خود فشرده هستند، به عنوان سیستم های کاملاً بسته ای عمل می کنند که بو و انتشار آئروسل را کنترل می کنند، و می توانند تغذیه لجن بسیار متغیر را بدون حساسیت به نوسانات ورودی که بر فشارهای تسمه تأثیر می گذارد، مدیریت کنند. معایب اصلی آنها مصرف انرژی بیشتر، نیازهای تعمیر و نگهداری پیچیده تر و هزینه سرمایه بالاتر در مقایسه با تسمه فیلترپرس است.

پرس پیچ

پرس پیچ در سال های اخیر سهم بازار قابل توجهی را به دست آورده است، به ویژه در تاسیسات شهری کوچکتر، کارخانه های فرآوری مواد غذایی و کاربردهای صنعتی. این با انتقال لجن از طریق یک صفحه استوانه ای با استفاده از یک پیچ دوار با گام به تدریج کاهش می یابد، که به طور مداوم لجن را در برابر یک مخروط فشار برگشتی یا دریچه تخلیه قابل تنظیم در خروجی فشرده می کند. آب از طریق منافذ صفحه نمایش داده می شود و در زیر جمع می شود، در حالی که کیک آبگیری شده از انتهای تخلیه خارج می شود. پرس‌های پیچ با سرعت‌های چرخشی بسیار پایین - معمولاً 1 تا 10 دور در دقیقه - کار می‌کنند که مصرف انرژی را به حداقل می‌رساند، سایش را کاهش می‌دهد و به آنها اجازه می‌دهد تا برای مدت طولانی بدون مراقبت با حداقل مداخله اپراتور کار کنند. آنها به ویژه برای برنامه های کاربردی کم توان و لجن هایی با محتوای آلی بالا که ممکن است تسمه های فیلتر پرس تسمه ای را کور کند، مناسب هستند.

فیلتر پرس (صفحه و قاب)

فیلتر پرس صفحه و فریم یک دستگاه آبگیری دسته ای است که در آن لجن تحت فشار بالا به داخل محفظه هایی که بین صفحات فیلتر فرورفته که با پارچه فیلتر پوشانده شده اند پمپ می شود. فشار - که ممکن است در واحدهای پرفشار به 7 تا 15 بار برسد - آب را وارد پارچه فیلتر می کند و یک کیک جامد باقی می گذارد که محفظه را پر می کند. وقتی محفظه ها پر شد و کیک به حداکثر خشکی عملی خود رسید، پرس به طور خودکار باز می شود و کیک تخلیه می شود. فیلتر پرس‌ها به طور مداوم خشک‌ترین کیک‌ها را در بین هر فناوری آب‌گیری تولید می‌کنند، و اغلب محتوای جامدات کل را 30 تا 45 درصد برای لجن‌های بیولوژیکی به دست می‌آورند، و در مواقعی که حداکثر خشکی اولویت دارد، آنها را به انتخاب ترجیحی تبدیل می‌کند. چرخه عملیات دسته ای، هزینه سرمایه بالاتر و نیاز به پمپ های تغذیه فشار بالا محدودیت های اولیه نسبت به جایگزین های کارکرد مداوم هستند.

مقایسه عملکرد فن آوری های رایج آبگیری

درک محدوده عملکرد معمولی فن آوری های مختلف آبگیری به ایجاد انتظارات واقع بینانه کمک می کند و از تصمیمات آگاهانه انتخاب تجهیزات پشتیبانی می کند. جدول زیر عملکرد کلیدی و پارامترهای عملیاتی چهار فناوری اولیه را خلاصه می کند.

نقش تهویه شیمیایی در عملکرد آبگیری

اکثر ماشین‌های آب‌گیری لجن عملکرد قابل‌توجهی بهتری دارند - و در بسیاری از موارد اصلاً نمی‌توانند به طور موثر عمل کنند - بدون تهویه شیمیایی قبلی خوراک لجن. تهویه معمولاً شامل افزودن لخته‌کننده‌های پلیمری است که بار الکتریکی ذرات جامد معلق را بی‌ثبات می‌کنند و به آنها اجازه می‌دهند تا در لخته‌های بزرگ‌تری جمع شوند که تحت فشار مکانیکی یا نیروی گریز از مرکز، راحت‌تر آب محدود را آزاد می‌کنند. نوع پلیمر، وزن مولکولی، چگالی بار و دوز آن باید با ویژگی‌های لجن خاص مطابقت داشته باشد، که بین لجن هضم شده بی هوازی، لجن فعال پسماند هوازی، لجن اولیه و لجن فرآیند صنعتی به طور قابل توجهی متفاوت است.

پلیمر کم دوز باعث تشکیل لخته ضعیف، جذب کم مواد جامد و کیک مرطوب می شود. دوز بیش از حد معرف گران قیمت را هدر می دهد و در واقع می تواند عملکرد را با تثبیت مجدد لخته کاهش دهد. یافتن و حفظ دوز بهینه پلیمر به آزمایش منظم شیشه در طول راه اندازی و ارزیابی مجدد دوره ای نیاز دارد زیرا ویژگی های لجن به صورت فصلی یا در پاسخ به تغییرات فرآیند بالادست تغییر می کند. تأسیساتی که روی سیستم‌های کنترل دوز خودکار پلیمری سرمایه‌گذاری می‌کنند - که دوز را در زمان واقعی بر اساس نرخ جریان لجن و بازخورد کدورت تنظیم می‌کنند - معمولاً نسبت به دستگاه‌هایی که به دوز دستی ثابت تکیه می‌کنند، عملکرد آب‌گیری ثابت‌تری و مصرف پلیمر کمتری دارند.

فاکتورهای کلیدی برای ارزیابی هنگام انتخاب دستگاه آبگیری لجن

انتخاب مناسب ترین دستگاه آبگیری لجن برای یک تأسیسات مستلزم ارزیابی سیستماتیک عوامل متعدد وابسته به هم است. هیچ فناوری واحدی در سطح جهانی برتر نیست - انتخاب درست به ترکیب خاصی از محدودیت ها و اولویت ها در هر نصب بستگی دارد.

• نوع و مشخصات لجن: منشاء لجن - چه اولیه، چه ثانویه بیولوژیکی، هضم بی هوازی یا فرآیند صنعتی - اساساً آبگیری آن را تعیین می کند. لجن های هضم شده معمولاً راحت تر از لجن فعال ضایعات خام آبگیری می کنند. لجن های صنعتی حاوی غلظت بالایی از روغن ها، مواد فیبری یا جامدات معدنی ممکن است به تجهیزات تخصصی یا مراحل پیش تصفیه نیاز داشته باشند.
• ظرفیت عملیاتی مورد نیاز: حجم لجن مورد پردازش در روز، همراه با ساعات کار موجود، ظرفیت مورد نیاز دستگاه را تعیین می کند. تجهیزات بزرگ منجر به عملیات ناکارآمد و هزینه های سرمایه ای غیر ضروری می شود. کوچک‌تر کردن گلوگاه‌های عملیاتی ایجاد می‌کند و توانایی تأسیسات را برای رسیدگی به رویدادهای بارگذاری اوج محدود می‌کند.
• خشکی کیک هدف: میزان رطوبت مورد نیاز در کیک آبگیری شده بستگی به مسیر دفع مورد نظر یا استفاده نهایی دارد. دفع دفن زباله ممکن است به حداقل 20 تا 25 درصد کل جامد نیاز داشته باشد، در حالی که کمپوست سازی یا سوزاندن ممکن است به 25 تا 35 درصد یا بیشتر برای حفظ خودکفایی حرارتی نیاز داشته باشد. اگر نتوان با اقتصادی ترین فناوری به هدف دست یافت، یک گزینه با کارایی بالاتر اما سرمایه برتر مانند فیلتر پرس صفحه و قاب ممکن است توجیه شود.
• ردپای موجود و محدودیت‌های نصب: فیلتر پرس های تسمه ای برای سیستم های شستشوی تسمه ای نیاز به سطح قابل توجهی از کف و فضای بالای سر دارند. سانتریفیوژها جمع و جور هستند اما برای حذف روتور در حین تعمیر و نگهداری نیاز به جداسازی ارتعاش و دسترسی دارند. پرس های پیچ دارای ردپای کوچکی هستند اما در آب و هوای سرد نیاز به نصب سرپوشیده و ضد آب و هوا دارند.
• سطح کارکنان عملیاتی: فیلتر پرس های تسمه ای به توجه مداوم اپراتور بیشتر از سانتریفیوژها یا پرس های پیچی نیاز دارند. تأسیسات با کارکنان محدود یا ترجیح عملیات کم مداخله باید این عامل را در ارزیابی خود به شدت تعیین کنند، زیرا هزینه واقعی یک ماشین شامل نیروی کار مورد نیاز برای راه اندازی و نگهداری قابل اطمینان آن است.
• هزینه چرخه عمر، نه فقط هزینه سرمایه: مصرف انرژی، هزینه های مواد شیمیایی پلیمری، فواصل زمانی تعویض قطعه، مصرف آب شستشو و ساعات کار تعمیر و نگهداری، همگی به هزینه کل مالکیت در طول عمر 15 تا 25 ساله دستگاه کمک می کنند. یک فناوری با قیمت خرید اولیه بالاتر اما هزینه های عملیاتی کمتر ممکن است هزینه خالص فعلی به طور قابل توجهی کمتری را در طول عمر عملیاتی خود ارائه دهد.

روش های تعمیر و نگهداری که از عملکرد دستگاه آبگیری محافظت می کند

نگهداری پیشگیرانه مداوم برای حفظ عملکرد، قابلیت اطمینان و عمر مفید هر دستگاه آبگیری لجن ضروری است. عدم توجه به تعمیر و نگهداری منجر به تخریب تدریجی عملکرد می شود - افزایش تدریجی رطوبت کیک، افزایش مصرف پلیمر و در نهایت خرابی های مکانیکی برنامه ریزی نشده که منجر به خرابی های پرهزینه و هزینه های تعمیر اضطراری می شود.

• بازرسی و تعویض تسمه (فیلتر پرس کمربند): تسمه های فیلتر باید هر روز از نظر کور شدن، پارگی، انحراف ردیابی و آسیب لبه بررسی شوند. کمربندهای کور شده باید در طول زمان توقف برنامه ریزی شده در اسید رقیق یا محلول سوزاننده خیس شوند تا نفوذپذیری بازیابی شود. تعویض تسمه باید بر اساس کاهش عملکرد مستند به جای فاصله زمانی تقویم برنامه ریزی شود.
• بلبرینگ و روانکاری مهر و موم (سانتریفیوژ): بلبرینگ های سانتریفیوژ تحت بار گریز از مرکز بالا کار می کنند و باید طبق برنامه سازنده با استفاده از گریس های مشخص روغن کاری شوند. مهر و موم های مکانیکی که از آلودگی لجن مجموعه های یاتاقان جلوگیری می کنند باید در هر بازه زمانی برنامه ریزی شده تعمیر و نگهداری بازرسی شوند و قبل از ایجاد نشتی به طور فعال جایگزین شوند.
• تمیز کردن صفحه نمایش (پرس پیچ): صفحه های استوانه ای پرس های پیچی در معرض کور شدن توسط ذرات ریز یا رشد بیولوژیکی هستند. چرخه‌های شستشوی معکوس برنامه‌ریزی‌شده و بازرسی دوره‌ای دستی اطمینان حاصل می‌کنند که منافذ صفحه نمایش شفاف باقی می‌مانند و ظرفیت زهکشی در سطح طراحی حفظ می‌شود.
• بازرسی و تعویض پارچه فیلتر (فیلتر پرس): پارچه های فیلتر به مرور زمان کشیده، کور و سوراخ می شوند و به تدریج خشکی کیک را کاهش می دهند و مشکل انتشار کیک را افزایش می دهند. ردیابی وضعیت پارچه از طریق نظارت منظم بر عملکرد - با توجه به تغییرات در زمان چرخه فیلتراسیون و رطوبت کیک - امکان تعویض پیشگیرانه پارچه را قبل از اینکه عملکرد به طور قابل توجهی بدتر شود، می دهد.

فن آوری ها و روندهای نوظهور در آبگیری لجن

این تجهیزات آبگیری لجن این بخش در پاسخ به تشدید الزامات بهره وری انرژی، افزایش هزینه های دفع، و علاقه فزاینده به لجن به عنوان یک منبع و نه جریان زباله، به تکامل خود ادامه می دهد. آبگیری الکتروکینتیکی - که یک میدان الکتریکی را در سراسر لجن اعمال می کند تا مهاجرت آب را به سمت کاتد هدایت کند - به عنوان روشی برای دستیابی به سطوح خشکی کیک به طور قابل توجهی فراتر از آنچه که از نظر مکانیکی با فناوری های معمولی قابل دستیابی است، توجه تحقیقاتی و تجاری را به خود جلب کرده است، با برخی از تاسیسات آزمایشی که محتوای کل جامدات را بیش از 40 تا 50 درصد نشان می دهند.

اینrmal drying systems integrated downstream of mechanical dewatering machines are increasingly used at large facilities to produce granular or pelletized sludge products with total solids content above 90%, suitable for use as fertilizer, soil amendment, or fuel. The economics of integrated mechanical-thermal dewatering systems have improved markedly as energy recovery from biogas produced by anaerobic digestion is used to offset the substantial thermal energy demand of drying. As regulatory pressure on sludge disposal options intensifies and the value of recovered nutrients in dewatered sludge becomes more widely recognized, the role of the sludge dewatering machine continues to expand from a cost management tool into a central component of resource recovery infrastructure.