دیفیوزر هوادهی : اثرات گرفتگی و راهکارهای رفع آن

هر ساله در ایالات متحده بیش از 500 میلیون دلار صرف انتقال اکسیژن به زائدات مایع فاضلاب در فرایندهای مختلف تصفیه می‌شود. هزینه های هوادهی با ارتقاء استانداردهای تصفیه فاضلاب، افزایش می یابد. بسیاری از تصفیه خانه های فاضلاب موجود برای دستیابی به انتقال اکسیژن کارامدتر، سیستم هوادهی مجهز به دیفیوزرهای حباب ریز را به خدمت گرفته اند. اکثر تصفیه خانه‌های تازه تاسیس نیز به این سیستم مجهز شده اند. تحقیقاتی که بر روی این تصفیه خانه ها صورت گرفته است نشان می دهد که گرفتگی دیفیوزر هوادهی ، تاثیر بسزایی در راندمان انتقال اکسیژن دارد. کاهش کارایی انتقال اکسیژن بدلیل گرفتگی دیفیوزر هوادهی به طور قابل ملاحظه ای بر هزینه های تصفیه فاضلاب می افزاید.

کاهش بازده انتقال اکسیژن دیفیوزر هوادهی طی گذشت زمان غیر قابل اجتناب است. در همین زمان ، فشار متقابل (اغلب تحت عنوان فشار مرطوب دینامیک یا DWP شناخته می شود) معمولاٌ افزایش می یابد که در برخی موارد بسیار شدید است.DWP به دلیل گرفتگی منافذ در دیفیوزرهای سرامیکی(USEPA ,1989) و تغییرات ثابت در خصوصیات منافذ ممبران های پلیمری، افزایش می‌یابد (Kaliman et al ,2007). هر دو عامل باعث کاهش در بازده کلی فرایند و هدر رفت انرژی می‌گردند. معمولاً نیاز به شستشوی منافذ ریز دیفیوزرها خواهد بود که باعث بازیابی کارایی فرایند و کاهش هزینه های انرژی می گردد.

نتایج حاصل از 94 آزمایش میدانی، نشان می دهد که کاهش بازدهی با گذر زمان رخ می دهد و بیشترین نرخ کاهش در 24 ماه پس از شروع عملیات تصفیه مشاهده می شود (Rosso and Stenstrom , 2006b). میزان کاهش راندمان، اندازه گیری شده و آنالیز هزینه ها با هزینه ها در شرایط تمیز مقایسه می گردد. تناوب شستشو برای نرخ بالاتر گرفتگی، بیشتر است و تناوب بهینه حدود 9 ماه یکبار است و هیچ گاه نباید بیشتر از 24 ماه یکبار شود.

به دلیل ماهیت شیمیایی و مرفولوژی ممبران دیفیوزر هوادهی و بسته به شرایط فرایند، کیفیت آّب یا فاضلاب، نوع دیفیوزر و مدت زمان بهره برداری، این مواد دچار گرفتگی می شوند (USEPA 1985 , 1989). در نتیجه دیفیوزرهای با منافذ ریز باید بطور روتین شستشو شوند. روش های گوناگونی برای شستشوی دیفیوزرهای حباب ریز وجود دارد که هزینه و سختی انجام کار هرکدام از روش‌ها متفاوت است. آسان ترین روش، تخلیه مخزن هوادهی و شستشوی دیفیوزر هوادهی از قسمت بالای مخزن با استفاده از فشار آب است. این شکل از شستشو نیازمند تعبیه یک لوله آب به منظور شستشو بر روی مخزن می باشد که برای حذف لایه های بیولوژیکی به طور جزیی یا کامل بسیار موثر است.

این روش به دو صورت پاشش آب با فشار بالا و فشار پایین صورت می گیرد. شستشو با فشار آب پایین معمولاً اولین مرحله از هر نوع روش شستشو می باشد. فشار آب اعمال شده در این روش حدود 40 psi و مدت زمان شستشو برای هر دیفیوزر بین 10 تا 30 ثانیه می باشد. در روش پاشش آب با فشار بالا، فشار اعمال شده حدود 85 psi بوده و برای هر دیفیوز 1 دقیقه زمان شستشو در نظر گرفته می شود. فاصله نازل شستشو از هر دیفیوزر باید حدود 30 سانتیمتر باشد.

زمانی که مواد معدنی (مانند : سیلیکا ، کربنات کلسیم ، گچ و غیره ) ته نشین می شوند باعث ایجاد رسوب می گردند، که در این صورت ممکن است نیازمند اسیدشویی باشد. شستشویی دستی با اسید کلریدریک ضعیف ( 10تا 15 % بر اساس وزن تر ) متداول تر است، اما استفاده از روش‌های شستشو با تزریق گازهای اسیدی نظیر HCL یا استیک اسید به خطوط تقسیم هوا نیز امکانپذیر است. یکی از مشهورترین متدها، روش میلواکی است.

در این روش، ابتدا بلوئرها خاموش می شوند و پس از آن مخزن هوادهی تخلیه شده و دیفیوزرها به روش پاشش آب با فشار بالا، شستشو می شوند. در مرحله بعد هر یک از دیفیوزرها با محلول مورامیک اسید (محلول 14% هیدروکلریدریک اسید) پر می شود و به مدت 30 دقیقه بلوئرها روشن شده و هوادهی می کنند. پس از مرحله شستشوی اسیدی مجددا دیفیوزر هوادهی با فشار آب بالا، به مدت 1 دقیقه آبکشی می شود. در انتها بلوئرها مجدداً راه اندازی می شوند و توام با هوادهی، دیفیوزر هوادهی به مدت 10 تا 20 ثانیه با فشار آب بالا آبکشی می‌شود.