بازچرخانی آب خاکستری چرا اهمیت دارد؟

بازچرخانی آب خاکستری و استفاده مجدد از آن در سال های اخیر بسیار مورد تو جه قرار گرفته است.اما چرا؟!!! با هر بار استفاده از فلاش تانک در سرویس بهداشتی بین 5 تا 20 لیتر آب‌ آشامیدنی هدر می رود! اما چرا از آبی که می توان برای نوشیدن استفاده نمود برای پر کردن فلاش تانک استفاده کرد؟

راهکار اول

راه حل ساده ای برای استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری در بیشتر مناطق ژاپن برای مدت 30 سالکاربرد دارد! این روش، بازگرداندن آب حاصل از شستشوی دست ها به مخزن فلاش تانک و پر کردن آن با این روش می باشد. در این روش مسیر جریان آب قابل شرب ورودی به فلاش تانک توسط یک شیر منحرف شده می شود. پس از استفاده از این آب برای مصارفی مانند شستن دست و صورت و مسواک زدن از طریق سینک تعبیه شده وارد مخزن می‌گردد. شکل زیر نمونه‌ای از این طرح می باشد.

فلاش تانک با قابلیت بازچرخانی آب خاکستری(1)

فلاش تانک با قابلیت بازچرخانی آب خاکستری(2)

راهکار دوم

روش جالب دیگری نیز برای استفاده مجدد و بازچرخانی آب خاکستری وجود دارد. این متد طرحی است که مهرداد محجوبی برای اولین بار در سوئد ارائه داد. ساز و کار روش مشابه شیوه ی مورد استفاده در فضاپیماها دارد. ماموریت فضانوردان گاهی سال ها نیز به طول می انجامد. به همین دلیل از منابع آبی ای برای آشامیدن و استحمام استفاده می کنند که به صورت پیوسته در حال بازیابی می باشد.

این روش مانند دوش های فضایی، براساس “سیستم حلقه بسته” عمل می کند. آب گرم خارج شده از دوش توسط کف شوی جمع آوری شده و سریعا تصفیه و زلال سازی می شود، به طوری که به استانداردهای آب آشامیدنی رسیده و سپس دوباره به دوش برگردانده می‌شود. به دلیل سریع بودن این فرآیند آب گرمای خود را حفظ می کند و به مقدار کمی گرمایش مجدد نیاز دارد. این روش باعث کاهش 90 درصدی مصرف آب و کاهش 80 درصدی مصرف انرژی در هر بار استحمام می شود. میانگین مصرف آب برای هر مرتبه دوش گرفتن برای مدت زمان 10 دقیقه در حدود 150 لیتر می باشد در حالی که با استفاده از این روش به 5 لیتر کاهش می‌یابد.

دوش حمام با قابلیت بازچرخانی آب خاکستری

راه حل ساده!

راه حل های بسیاری برای استفاده مجدد و بازچرخانی آب خاکستری وجود دارد که به دو مورد از آن ها اشاره شد. اما ساخت اینگونه سیستم ها به طور معمول امری تخصصی و زمانبر است. به همین منظور شرکت تصفیه هوشمند آویسا سیستم هایی با راندمان بالا و مصرف انرژی ناچیز را به صورت پیش ساخته به بازار عرضه کرده است. برای آشنایی بیشتر با پکیج تصفیه فاضلاب خاکستری می توانید روی متن کلیک کنید.

برای آشنایی بیشتر با سایر روش های مرسوم جهان می توانید به سایت Greywater Action مراجعه کنید.

خلاصه عملکرد صافی یا فیلتر شنی کند

فیلتر شنی کند یک سیستم متمرکز یا نیمه متمرکز برای تصفیه آب است. یک فیلتر شنی کند (SSF) که به درستی طراحی و ساخته شده باشد، کدورت و ارگانیسم های پاتوژن موجود در آب را در یک مرحله از طریق فرآیندهای بیولوژیکی، فیزیکی و شیمیایی به خوبی تصفیه و حذف می‌کند.

فرآیندهای پیش تصفیه (مانند ته نشینی) تنها در صورتی ضروری و مورد نیاز می باشد که میزان کدورت و یا آلودگی جلبکی در ورودی فیلتر بسیار بالا باشد. از مشخصه های اصلی سیستم های فیلتر شنی کند می توان به قابلیت اطمینان بالا و هزینه های پایین آن اشاره نمود. همچنین غیر از ساخت، راهبری و تعمیر و نگهداری آن نیاز به مهارت های خاصی ندارد. از این رو فیلتر شنی کند، روش فیلتراسیون بسیار مناسبی برای تصفیه آب روستاهای کوچک و متوسطی که دارای منابع آبی سطحی با کیفیت مناسب هستند، می باشد. طبق اعلام سازمان جهانی بهداشت (WHO) فیلتر شنی کند روشی ساده و ارزان و در عین حال بسیار کارآمد برای مدیریت منابع آبی است.

مقدمه

فیلتر شنی کند در طول 150 سال گذشته روشی بسیار مناسب برای تصفیه آب و جلوگیری از شیوع بیماری های گوارشی بوده است که برای اولین بار در بریتانیا و سپس در سایر کشورهای اروپایی مورد استفاده قرار گرفته است. این سیستم در حال حاضر در لندن، اروپای غربی و سایر نقاط جهان مورد استفاده قرار می گیرد. دلیل اصلی کاهش محبوبیت فیلتر شنی کند در کشورهای صنعتی و توسعه یافته در سال های اخیر، افزایش قیمت زمین و نیروی کار می باشد. این امر موجب بالا رفتن قیمت آب خروجی تصفیه شده توسط این سیستم می گردد. در مناطقی که افزایش قیمت وجود نداشته باشد، فیلتر شنی روشی مقرون به صرفه و پربازده برای تصفیه آب می باشد. از آنجایی که این شرایط در بسیاری از کشورهای در حال توسعه مانند ایران وجود دارد، به کارگیری این سیستم برای تصفیه آب روشی مناسب و کاملا اقتصادی است.

فیلتر شنی در حال کار در مقیاس بزرگ-پورتسموث 1927

اصول اولیه طراحی صافی شنی کند

اصول اولیه این فرآیند بسیار ساده می باشد. جریان آب شیرین آلوده با عبور از لایه ای از شن و ماسه نه تنها به صورت فیزیکی فیلتر خواهد شد بلکه به صورت بیولوژیکی نیز تصفیه شده و لذا رسوبات و پاتوژن های آن حذف می گردند. مبنای اصلی این فرآیند بر پایه ی توانایی ارگانیسم ها برای حذف پاتوژن ها است. این نکته وجه تمایز میان فیلتر شنی سریع و کند می باشد. تفاوت میان این دو سیستم صرفا در مورد سرعت فیلتراسیون نمی باشد، بلکه در مفهوم اصلی تصفیه است. فیلتراسیون فیلتر شنی کند فرآیندی بیولوژیکی نیز می باشد. در حالی که فیلتر شنی سریع فرآیند تصفیه ای فیزیکی است.

فرآیند

اگر چه حذف فیزیکی ذرات جامد بخش مهمی از فرآیند یک فیلتر شنی کند می باشد، اما جنبه ی مهم دیگر آن فیلتراسیون بیولوژیکی می باشد. با تشکیل شدن یک کلونی میکروبی در لایه ی بالایی شن، لایه های بالایی فیلتر از لحاظ بیولوژیکی فعال می گردند. این میکروب ها معمولا از طریق آب ورودی وارد سیستم می شوند و ظرف مدت چند روز یک کلونی را تشکیل می دهند. استفاده از شن ریز و نرخ آهسته فرآیند فیلتراسیون موجب تسهیل شکل گیری این کلونی میکروبی می گردد. بخش عمده ای از این کلونی را باکتری های شکارچی ای تشکیل می‌دهند که از میکروب های منتقل شده از طریق آب و در حال عبور از فیلتر شنی، تغذیه می‌کنند. از این رو اصل اساسی در فیلتر شنی های کند بیو فیلتراسیون صورت گرفته توسط شن و ماسه است.

شمای کلی یک فیلتر شنی کند

ساختار

همانند فرآیند، ساختار اصلی فیلتر شنی کند نیز بسیار ساده می باشد. در حالت کلی این سیستم فقط به مخزن فیلتر، نوعی تانک ذخیره و لوله کشی نیاز دارد. مخزن فیلتر با توجه به شرایط آب و هوایی می تواند به صورت روباز یا بسته ساخته شود. (در مناطق سردسیر به دلیل تاثیر درجه حرارت پایین بر روی عملکرد سیستم، از مدل روبسته استفاده می شود)

فیلتر شنی کند با یک شیر تنظیم و تانک ذخیره

پس از ساخت و فراهم نمودن تجهیزات یک فیلتر شنی کند، تنها نیاز به شن تمیز برای تعویض دوره ای آن می باشد. ترتیب قرار گرفتن لایه های فیلتر شنی بر اساس اندازه شن ها می باشد: دانه های درشت پایین و دانه های ریزتر بالای مخزن قرار می گیرند. معمولا بر روی بستر شنی یک متر آب وجود دارد. از آنجا که فرآیند فیلتراسیون بیولوژیکی برای تصفیه مناسب آب نیازمند زمان کافی می باشد، لذا فیلترهای شنی کند معمولا با دبی کمی و در حدود  0/3 – 0/1  متر مکعب بر ساعت در هر متر مربع در سطح کار می کنند. بنابراین آب به مدت چند ساعت در نیمه ی بالایی قرار خواهد گرفت و ذرات بزرگتری می توانند جداسازی و ته نشین شوند. سپس آب از بستر شنی عبور کرده و همزمان چند فرآیند تصفیه بر روی آن صورت می گیرد.

آب برای عبور از میان لایه های شن به نوعی فشار فیزیکی نیاز دارد و بسته به نوع ساخت دو نوع راه مختلف برای این کار وجود دارد. این فشار می تواند بوسیله پمپ یا نیروی جاذبه ایجاد شود. واضح است که در صورت استفاده از پمپ به نوعی نیروی محرک نیاز بوده و سیستم پیچیده تر خواهد شد.

جنبه های بهداشتی

فیلتر شنی کند روشی بسیار مفید و پربازده برای حذف آلودگی های میکروبی می باشد و در اغلب موارد شاخصه ی قابل توجهی از باکتری ها نیز در خروجی نیز وجود نخواهد داشت. این سیستم هم چنین برای حذف پروتوزوآ و ویروس ها نیز مفید است. در صورتی که کدورت جریان خروجی کمتر از 1NTU  باشد، فرآیند موفق به حذف 90 تا 99 درصد باکتری ها و ویروس‌های موجود می شود. با این حال فیلتر شنی کند برای حذف اغلب مواد شیمیایی کارایی چندانی ندارد. با این حال با توجه به آلودگی های شدید ناشی از باکتری ها می توان اذعان داشت که استانداردهای شیمیایی برای آب آشامیدنی نگرانی دوم در تامین منابع آبی هستند.

کاربردهای معمول فیلتر های شنی کند

گند زدایی

با وجود آن که فیلتر های شنی کند برای حذف پاتوژن های میکروبیولوژیکی بسیار کارآمد می‌باشند، از گندزداها (مانند کلرزنی) به عنوان مرحله بعدی تصفیه در واحدهای فیلتر شنی کند استفاده می شود. در ابتدا با هدف غیرفعال کردن باکتری های باقی مانده به عنوان واحد نهایی تصفیه است. هدف بعدی نیز از بین بردن بقایای باکتری هایی می باشد که در حین ذخیره یا توزیع تولید شده اند.

برای جلوگیری از ایجاد اختلال بر روی فرآیند بیولوژیکی، معمولا کلرزنی بعد از واحد فیلتراسیون می باشد. در مواردی که آب حاوی مقادیر زیادی از مواد آلی طبیعی (NOMs) باشد، به عنوان مثال آب های سطحی در مناطق گرمسیر، به دلیل خطر تشکیل محصولات ضد عفونی کننده(DBPs) نباید از کلرزنی استفاده نمود. هنگامی که مواد آلی طبیعی در معرض رادیکال های کلر قرار می گیرند باعث تولید تری هالومتان ها (THMs) و سایر مواد ضد عفونی کننده آلی (DBPs) می شوند که سرطان زا می باشند.

ساخت، راهبری، تعمیر و نگهداری فیلتر شنی کند

ساخت

فیلترهای شنی کند شامل یک مخزن (معمولا بتنی) می باشند که درون آن بستری از شن و ماسه بر روی لایه ای از گرانول و لوله های سوراخ دار قرار دارد. وظیفه این لوله ها جمع آوری آب تصفیه شده می باشد. برای مصارف عمومی، مخازن فیلتر می تواند از آجر یا فوم سیمان نیز ساخته شود. در سال های اخیر استفاده از انواع مخازن پلاستیکی نیز رواج پیدا کرده است.

نمونه ای از یک مخزن پلاستیکی کوچک فیلتر شنی

نمونه ای از مخازن بتنی فیلتر شنی کند در تصفیه خانه ها

با طراحی ساده و اصولی فیلترهای شنی کند می توان با استفاده از مواد، وسایل و نیروهای تخصصی موجود اقدام به ساخت آن نمود. با توجه به سادگی مراحل ساخت می توان با به کارگیری پیمانکاران باتجربه و یا توسط خود مجموعه و مشاوره های فنی لازم، اقدام به ساخت این مخازن نمود. در صورت بزرگ بودن مجموعه، استفاده از تجهیزات هیدرولوژیکی اصلی مانند شیرها و دستگاه های اندازه گیری ضروری می باشد.

ساخت فندانسیون یک فیلتر شنی کند توسط نیروهای محلی

راهبری

راهبری و تعمیر و نگهداری صحیح دو عامل اساسی در تعیین بازدهی فیلترهای شنی کند هستند. در صورت مساعد بودن شرایط جغرافیایی منطقه می توان از نیروی جاذبه برای برقراری جریان آب در تمام طول فرآیند استفاده نمود، که در این صورت دیگر نیازی به پمپ و نیروی الکتریکی نخواهیم داشت. این نکته را باید در نظر داشت که دبی آب باید در بازه ی 0/1 – 0/3 متر در ساعت نگه داشته شود. این کار باعث ایجاد جریان ثابتی از مواد مغذی و اکسیژن برای میکروارگانیسم ها شده و زمان مورد نیاز برای تصفیه را برای آن ها فراهم می کند.

با گذشت چند هفته یا حتی چند ماه ممکن است تراکم میکروارگانیسم ها به قدری بالا برود که موجب گرفتگی فیلتر شود. در صورتی که جریان بسیار کم باشد، پس از تخلیه نمودن فیلتر، لایه های بالایی شن را برداشته، پس از شستشو برای خشک شدن در معرض آفتاب قرار داده و دوباره به مخزن بر می گردانیم. برای جبران نمودن میزان شن از دست رفته در طی فرآیند فوق مقداری شن جدید نیز به مخزن اضافه می کنیم. پیشنهاد می شود هر دو ماه یکبار برای جلوگیری از گرفتگی شیرها، آن ها را باز و بسته نموده و در صورت مشاهده هرگونه نشتی در سیستم به سرعت آن را برطرف کنید.

تعمیر و نگهداری

در صورت آموزش صحیح و کامل، بهره برداری و نظارت بر عملکرد فیلتر شنی کند می تواند توسط خود افراد نیز صورت پذیرد. بازرسی روزانه ی عملکرد سیستم و در صورت نیاز، تنظیم جریان بسیار ساده بوده و کمتر از یک ساعت زمان خواهد برد. شستشوی فیلتر نیز کار دشواری نبوده و به راحتی توسط چند نفر در یک روز انجام می شود، اما بررسی مداوم پارامترهای بهداشتی سیستم بسیار مهم و ضروری می باشد. در صورت طراحی و ساخت اصولی فیلتر نیاز به انجام تعمیرات بر روی مخازن و سیستم زه کشی به ندرت بوجود می آید، اما شیرها و لوله های فلزی سیستم نیاز به بازرسی دوره ای و مرتب دارند.

شستشو و پاکسازی فیلتر توسط نیروهای محلی

در صورت وجود کیت های ساده ی اندازه گیری، کنترل کیفیت آب به سادگی و بدون نیاز به آموزش های تخصصی قابل اجرا می باشد. اما وجود آموزش ها، هر چند مختصر و کوتاه، ضروری می باشد. علاوه بر مبحث تعیین مقدار شن جدید مورد نیاز برای مخزن پس از شستشو، تعیین میزان کلر، مواد آزمایشی مورد نیاز و … نیاز به آموزش دارد. با به کارگیری مشاوره ها و آموزش‌ها از شرکت ها و نیروهای متخصص، صاحبان این سیستم ها می توانند خودشان به راحتی عملیات بهره برداری و تعمیرات را بر عهده بگیرند.

هزینه ها

هزینه های ساخت

قیمت فیلتر شنی کند به شدت وابسته به شرایط محلی است. از آن جا که این سیستم‌ها غالبا نیاز به فضای زیاد و تجهیزات کمی دارند، لذا سهم عمده ی هزینه های ساخت آن به قیمت زمین و دستمزد نیروی کار اختصاص دارد و هزینه های مربوط به مواد و تجهیزات در مقایسه با آن ناچیز می باشد. لذا تصفیه آب بوسیله فیلتر شنی کند در مناطقی که هزینه نیروی کار پایین و در دسترس بودن زمین و قیمت آن عامل محدود کننده ای نمی باشد، بسیار مقرون به صرفه می باشد.

هزینه های راهبری و تعمیرات و نگهداری

هزینه های راهبری تقریبا با صرف نظر از هزینه های مربوط به شستشوی بسترهای فیلتر شنی در نظر گرفته می شود. در این فرآیند غالبا نیازی به مواد شیمیایی یا سایر مواد افزودنی، هوای فشرده شده، هم زن های مکانیکی یا آب پرفشار برای بک واش نمی باشد. بنابراین هزینه های مربوط به راهبری، تعمیر و نگهداری و تامین انرژی (سوخت و برق) بسیار ناچیز می باشد.

صافی شنی کند در یک نگاه

قابلیت اجرا

جریان ورودی به فیلتر شنی باید کدورتی کمتر از 30NTU داشته باشد. (مقدار ایده آل کمتر از 10NTU است) در غیر این صورت برای اطمینان از عدم بارگذاری بیش از حد روی فیلتر، پیش تصفیه (ته نشینی) ضروری می باشد. علاوه بر این شرایط آب و هوایی باید در حالت معتدل باشد. بازدهی فیلتر شنی کند برای حذف میکروارگانیسم ها از آب سرد به دلیل کم شدن فعالیت های بیولوژیکی با کاهش دما، به شدت افت می کند.

از آن جا که ساخت، بهره برداری و تعمیر و نگهداری فیلترهای شنی کند کار دشواری نمی باشد و به مهارت های تخصصی نیاز ندارد، تصفیه آب با این روش بسیار کارآمد و اقتصادی بوده و راه حل مناسبی برای مدیریت منابع آبی در کشورهای در حال توسعه می باشد. با وجود آن که فیلترهای شنی کند به صورت خودکار قابلیت سازگاری و تطبیق با نوسانات کم موجود در کیفیت آب ورودی، دما، شرایط آب و هوایی و مقدار کدورت آب را برای مدت کوتاهی دارا هستند، بازرسی و کنترل مداوم و مرتب شرایط بسیار ضروری می باشد.

مزایا

• حذف کارآمد کدروت، سم ها، پاتوژن ها، ویروس ها و فلزات سنگین از آب شیرین آلوده
• سادگی طراحی و قابلیت خودآموزی بالا
• در صورت امکان استفاده از نیروی جاذبه، نیازی به پمپ و نیروی برق نمی باشد
• برای ساخت می توان از امکانات موجود نیز استفاده نمود
• قابلیت اطمینان بالا و توانایی سازگاری با نوسانات آب
• عدم نیاز به فرآیندهای شیمیایی
• مناسب برای مناطق روستایی و نیمه شهری
• طول عمر بالا (حداقل بیش از 10 سال)

معایب

• شرایط خاص در جریان ورودی نیاز است. باید کدورت پایین بین 10 تا 30 باشد. آلودگی های جلبکی پایین نیاز است. در غیر این صورت پیش تصفیه ضروری می باشد.
• هوای سرد به دلیل کاهش فعالیت های بیولوژیکی موجب پایین آمدن راندمان سیستم می شود.
• از دست دادن بهره وری در خلال فرآیندهای گاها طولانی مدت مانند filter skimming (تخلیه و شستشوی لایه سطحی فیلتر شنی کند) و ripening (مدت زمان لازم برای رسیدن به حداکثر راندمان فیلتر از طریق به دام افتادن ذرات در بستر فیلتر و کاهش اندازه خلل و فرج بستر فیلتر)
• ضرورت بازرسی مداوم برخی از تجهیزات اصلی و نمونه برداری پارامترهای فیزیکی و شیمیایی دارند.
• آب با عبور از یک فیلتر سبز رنگ و نازک، بدون فرآیندهای شیمیایی برای نوشیدن کاملا مناسب نمی باشد. ترکیبات شیمیایی (مانند فلوراید) به صورت کامل حذف نمی شوند.
• عدم حذف مواد آلی طبیعی و سایر DBP ها
• نیاز به فضای زیاد، مقدار زیادی مدیای فیلتر و شستشوی دستی و هم چنین نرخ پایین فیلتراسیون

منبع: SSWM

عملکرد فیلتر شنی تند – فیلتر شنی سریع

فیلتر شنی تند یک واحد کاملا فیزیکی برای تصفیه آب آشامیدنی است. فیلترهای شنی سریع (RSF) باعث حذف سریع ذرات معلق نسبتا بزرگ شده و بازدهی بالایی دارد. دو نوع متداول این فیلتر شنی ها عبارتند از: فیلترهای شنی سریع ثقلی و فشاری. برای تهیه آب شرب مطمئن، فیلترهای شنی در اغلب مواقع نیاز به پیش تصفیه (معمولا انعقاد – لخته سازی) و تصفیه تکمیلی (معمولا گندزدایی با کلر) کافی دارند. ساخت و راهبری آن  ها نیز هزینه بر می باشد. همچنین معمولا نیاز به پمپ های قدرتمند، بک واش و شستشوی منظم و کنترل دقیق جریان خروجی پمپ دارد. در کشورهای توسعه یافته از فیلتر شنی تند برای تصفیه حجم های بالایی از آب به خصوص در مواردی که فضا عاملی محدود کننده می باشد و همچنین مواد مورد نیاز، نیروی کار ماهر و تامین مستمر انرژی مورد نیاز وجود دارد، استفاده می شود.

مقدمه ای بر فیلتراسیون سریع

فیلترهای شنی تند در اواخر قرن 19 در ایالات متحده طراحی و تکمیل شدند و به سرعت مورد توجه قرار گرفتند. در دهه 1920 از آن ها به عنوان روش اصلی برای تصفیه آب استفاده می شد چرا که در مقایسه با فیلترهای شنی کند نیاز به فضای کمتری داشتند. امروزه اصلی‌ترین روش برای تصفیه مقادیر زیاد آب در کشورهای صنعتی ترکیبی از فرآیندهای انعقاد و لخته سازی، ته نشینی، فیلتراسیون و گندزدایی می باشد.

فرایند تصفیه در فیلترهای شنی تند بر خلاف فیلترهای شنی کند، کاملا فیزیکی می باشند. با عبور آب از میان چندین لایه شن و ماسه ی درشت دانه، ذرات نسبتا بزرگ آن جدا می شود. توجه داشته باشید بدون پیش تصفیه و گندزدایی نهایی کافی، آب خروجی فیلتر شنی سریع برای آشامیدن مناسب نخواهد بود. معمولا فرآیندهای انعقاد و لخته سازی و کلرزنی برای این منظور مناسب می باشد.

فرآیند تصفیه و اصول اولیه طراحی فیلتر شنی تند

بخش های اصلی یک فیلتر شنی تند عبارتند از :

• مخزن فیلتر یا محفظه فیلتر
• مدیای فیلتر (شن و سیلیس فیلتر شنی)
• شن پشتیبانی
• سیستم زهکشی تحتانی
• تراف های آب شستشو

مخزن فیلتر معمولا از جنس بتن مسلح است که با شن و ماسه تا ارتفاع 1/5 الی 2 متر پر می‌شود. آب از بالا وارد بستر شنی شده و با عبور از لایه های شن و ماسه ی موجود فیلتر می‌گردد. زهکشی مخزن نیز توسط مجموعه ای از لوله های سوراخ دار در کف صورت می گیرد. مخزن فیلتر می تواند به صورت باز (فیلترهای سریع ثقلی) و یا بسته (فیلترهای سریع تحت فشار) ساخته شود.

مکانیزم عملکرد فیلتر شنی تند

این فرآیند فیلتراسیون با دو اصل فیزیکی پایه تعیین می شود. اصل اول، ذرات معلق نسبتا بزرگ با عبور از میانه ی فیلتر بین دانه های شن و ماسه گرفتار می شوند(تنش مکانیکی). اصل دوم، ذرات کوچکتر تحت تاثیر نیروی واندروالس بر روی سطوح دانه های شن خواهند چسبید(جذب فیزیکی). در صورت نیاز به چسبندگی بیشتر می توان از مواد شیمیایی کمکی(کواگولانت یا فلوکولانت) استفاده نمود.

در خلال این فرآیندها ذرات در محیط داخلی فیلتر بیشتر و بیشتر انباشته می شوند. این امر باعث افزایش میزان گرفتگی و کاهش راندمان سیستم می شوند. دستیابی مجدد به عملکرد اولیه سیستم فیلتراسیون بوسیله شستشو و پاکسازی بستر فیلتر امکان پذیر خواهد بود. این کار بوسیله فرآیند بک واش انجام می گیرد. جریان برعکس خواهد شد، لذا آب تصفیه شده در جهت مخالف در فیلتر جریان پیدا خواهد کرد. شن مجددا معلق شده و مواد جامد در سطح آب جدا خواهند شد. در اغلب مواقع برای تسهیل فرآیند شستشو، هوای اضافی نیز به سیستم تزریق می شود. به محض این که بخش اعظم ذرات از سیستم خارج شود. آب بک‌واش تمیز می گردد. عملکرد فیلتر به حالت اول باز خواهد گشت. واضح است که مقدار نسبتا قابل توجهی از لجن در طول فرآیند بک واش تولید می شود که قبل از تخلیه به محیط نیاز به تصفیه دارد.

جنبه های بهداشتی

در صورت بهره برداری صحیح، فیلتر شنی تند روشی موثر و کارآمد برای از بین بردن کدورت می باشد. به همان اندازه مواد جامد شکل گرفته طی فرآیندهای پیش تصفیه (مانند انعقاد و لخته سازی) را نیز فیلتر می کند. یک فیلتر شنی که به درستی ساخته و بهره داری شده باشد می تواند میزان کدورت را به کمتر از 1NTU برساند که در اکثر موارد این عدد به کمتر از 0/1NTU نیز می رسد. در مورد حذف سایر آلاینده ها فیلترهای شنی سریع بی اثر می باشند. اما اگر با پیش تصفیه و گندزدایی نهایی مناسبی همراه شود، می تواند آب شرب سالمی را تولید کند.

جدول زیر عملکرد معمول فیلتر شنی تند را در صورتی که جریان ورودی آن بوسیله انعقاد و لخته سازی پیش تصفیه شده باشد را نشان می دهد :

ساخت، راهبری و نگه داری فیلتر شنی تند

ساخت

ساخت یک فیلتر شنی سریع مستلزم نظارت دقیق مهندسی و وجود کارگران مجرب و ماهر می‌باشد. این کار شامل احداث پایه ها و دیواره هایی از جنس بتن مسلح و سایر تاسیسات فنی دیگر می باشد. چرا که عملکرد صحیح سیستم تصفیه آب در گروی این تحقیقات و مطالعات دقیق می باشد.

راهبری و نگه داری

عملکرد یک فیلتر شنی تند وابسته به کنترل جریان، بک واش های منظم و شستشو می باشد. مدت زمان میان بک واش ها، بسته به کیفیت آب ورودی بسیار متغیر می باشد. اما معمولا چیزی بین 24 الی 72 ساعت می باشد. فرآیند بک واش نیاز به ایجاد وقفه ای 5 تا 10 دقیقه ای به ازای هر بستر فیلتر، در فرآیند تصفیه دارد. برای اطمینان از تامین جریانی ثابت، چند واحد فیلتراسیون به صورت موازی به کار گرفته می شود. فرآیند بک واش بایستی به صورت دقیقی کنترل شود. به خصوص دبی جریان که ممکن است موجب فرسایش فیلتر شود. هم چنین ممکن است برای اطمینان از عملکرد و کارایی سیستم نیاز به دانه بندی و بارگذاری بسترهای فیلتر در فواصل زمانی کم و نامنظم باشد. در نتیجه برای نگهداری از سیستم، نیاز به نیروهای آموزش دیده و قابل اعتماد است.

هزینه ها

هزینه های ساخت

برآورد اولیه از هزینه ساخت یک فیلتر شنی تند توسط تخمین قیمت مواد اولیه مورد نیاز انجام می شود. مانند سیمان، ماسه مورد نیاز برای ساخت و ساز، شن، فولاد تقویت شده، مدیای فیلتر، لوله ها و شیرها. هم چنین قیمت زمین و هزینه های مربوط به ایاب و ذهاب و انتقال کالا نیز به موارد بالا اضافه خواهد شد.

هزینه های بهره برداری و نگه داری

انرژی مورد نیاز برای راهبری یک فیلتر شنی سریع و تصفیه لجن تولیدی حاصل از بک واش می تواند هزینه زیادی ایجاد نماید. گرچه فرآیند معمولا به صورت خودکار عمل می کند اما بازرسی های دقیق و دوره ای توسط نیرویی ماهر برای اطمینان از تصفیه مناسب و کامل، بسیار ضروری است.هزینه های نگهداری شامل تعمیر فیلترها و تعویض تجهیزات می باشد. در حالت کلی هزینه های ساخت، راهبری و تعمیر و نگهداری فیلتر شنی تند بسیار بالاتر از فیلتر شنی کند می باشد.

قابلیت اجرا

فیلترهای شنی تند به نصب تجهیزات پیچیده، نیروهای ماهر برای ساخت، راهبری، تعمیرات و تامین انرژی زیاد نیاز دارند. به غیر از مواردی که از پیش تصفیه و تصفیه تکمیلی در آن ها استفاده می شود، آب خروجی قابل آشامیدن نمی باشد. لذا استفاده از آن برای کشورهای صنعتی و مناطقی که محدودیت فضایی وجود دارد مناسب است. این تجهیز برای تامین آب مورد نیاز در شهرهای بزرگ با رعایت نکات مورد نیاز، بسیار مناسب می باشد. برای سایر مصارف و مناطق، صرفه اقتصادی نخواهد داشت.

مزایا

• بسیار کارآمد برای حذف کدورت (معمولا کمتر از 0/1-1)
• نرخ فیلتراسیون بالا و نیاز به فضای کم
• عدم محدودیت در میزان کدورت اولیه (در صورت وجود انعقاد و لخته سازی)
• کوتاه بودن زمان شستشو (بک واش) و سریع در مدار قرار گرفتن سیستم

معایب

• کارآمد نبودن برای حذف باکتری ها، ویروس ها، فلوراید، آرسنیک، نمک ها، بو و مواد آلی
• هزینه های ساخت و راهبری بالا
• نیاز به شستشو (بک واش) مداوم (هر 24 الی 72 ساعت)
• نیاز به نیروی ماهر
• نیاز به انرژی زیاد
• نیاز به سیستم تصفیه فاضلاب یا استخرهای تثبیت برای تصفیه لجن بک واش
• منبع: Wikipedia

قبل از بحث درباره سیستم شناورسازی با هوای محلول ( DAF )، باید دانست که چربی گیرهای ساده، ساده ترین ابزار برای حذف روغن و چربی (O&G) و جامدات معلق ریز (SS) از فاضلاب های تجاری و صنعتی هستند. اصول ساده ی عملکرد این سیستم ها با به کارگیری مدت زمان ماند کافی و استفاده از اختلاف موجود در وزن مخصوص، موجب جداسازی آلاینده ها و تولید فاضلاب تصفیه شده ای با استانداردهای قابل قبول برای صنایع کوچک گشته است.

با این حال تاثیر و کارایی این روش در بسیاری از شرایط روزانه و با توجه به نیاز به تعمیرات دوره ای پمپ ها به شدت کاهش می یابد. به عنوان مثال:

• طولانی شدن بازه های زمانی ای که در آن ها دبی جریان بالا می باشد، باعث کاهش زمان ماند و در نتیجه تضعیف توانایی سیستم در جداسازی آلاینده ها یا کاهش دما خواهد شد.
• بازه های زمانی کوتاه مدتی که در آن ها جریان بیش از حد مجاز است موجب خارج شدن برخی آلاینده ها از چربی گیرهای ساده و ورود آن ها به شبکه فاضلاب یا محیط می شود.
• هوادهی نادرست یا ناکافی فاضلاب منجر به تجزیه بی هوازی آلاینده های موجود می‌گردد و این امر باعث تولید بوی نامطبوع یا خروجی ای با خاصیت اسیدی (pH پایین) می شود.
• چربی گیرهای ساده توانایی جداسازی روغن و چربی هایی که مخلوط با شوینده های یا عوامل قلیایی هستند را ندارند.

برخی از فعالیت های تجاری و صنعتی که چربی گیرهای ساده ابزار مناسبی برای پیش تصفیه آن‌ها نیستند، عبارتند از:

• فعالیت های صنعتی ای مانند صنایع غذایی، صنایع شیمیایی و پتروشیمیایی و ….
• فاضلاب هایی با غلظت بالای SS و O&G
• آشپزخانه ها و رستوران های بزرگ
• و …

پیش تصفیه فاضلاب های تجاری و صنعتی با استفاده از سیستم هایی که دارای فرآیند شناورسازی با هوای محلول (DAF) می باشند یکی از بهترین راهکارها می باشد، به خصوص در مواردی که چربی گیرهای ساده یا سایر ابزارهای ساده ی پیش تصفیه تاثیر مورد نظر را ندارند.

قلب سیستم های شناورسازی با هوای محلول تولید حباب های بسیار ریز هوا می باشد که با آلاینده های نامحلول موجود در فاضلاب مخلوط شده و باعث بالا آمدن آن ها بر روی سطح می شوند. اسکرابرهای مکانیکی لایه ی لجن تشکیل شده بر روی سطح را جمع آوری نموده و فاضلاب تصفیه شده به شبکه فاضلاب تخلیه می شود. این روش بازدهی بیشتری نسبت به تکنولوژی های جداسازی ثقلی معمول در دبی های بیشتر و میزان بارگذاری بالاتر آلاینده ها دارا می باشد.

در برخی از نمونه های طراحی شده واحدهای شناورسازی با هوای محلول از صفحات موازی بسته بندی شده ای به نام لاملا استفاده می کنند که موجب ایجاد سطح بیشتری برای جداسازی شده و متعاقباً باعث افزایش بازدهی جداسازی واحد می گردد.

سیستم های DAF را می توان از نظر شکل به دو دسته اصلی گرد (بازدهی بیشتر) و مستطیلی (زمان ماند بیشتر) تقسیم نمود. زمان ماند مورد نیاز در سیستم های نوع اول تنها 3 دقیقه می‌باشد اما نوع مستطیلی نیاز به زمان ماندی بین 20 تا 30 دقیقه دارد. همچنین یکی دیگر از مزایای بزرگ دسته ی اول (گرد) حرکت مارپیچی آن است.

واحد شناورسازی با هوای محلول تنها یکی از اجزای یک سیستم تصفیه فاضلاب چند بخشی می باشد که وظیفه ی کنترل و پیش آماده سازی فاضلاب را برای انجام بهینه ترین فرآیند تصفیه بر عهده دارد. انتخاب نوع و اندازه ی تجهیزات و فرآیندهای مورد نیاز مستلزم داشتن دانش فنی، آشنایی کامل با سیستم ها و تجربه ی کافی می باشد تا پکیج تصفیه فاضلاب شناورسازی با هوای محلول را با توجه به نیازهای کارفرمایان و خصوصیات فاضلاب هایشان تبدیل به راه حلی مقرون به صرفه و کارآمد کند.

معمولاً در واحدهای شناورسازی با گاز محلول (DGF) که بیشتر در صنایع نفتی مورد استفاده قرار می گیرند، به دلیل خطر انفجار از هوا به عنوان عامل شناورساز استفاده نمی شود و غالباً از گازهای بی اثری مانند نیتروژن استفاده می گردد.

این مقاله به بررسی تخصصی سیستم های شناورسازی با هوای محلول نمی پردازد و هدف اصلی آن آشناسازی تولید کنندگان فاضلاب با برخی جنبه های طراحی این سیستم ها و بیان بعضی از نکات مهمی می باشد که در عملکرد سیستم تاثیر فراوانی دارند.

چه زمانی نیاز به استفاده از سیستم های شناورسازی با هوای محلول می باشد؟

فعالیت های کوچک

• مراکز تازه تاسیس با فاضلاب های متنوع (مانند مراکز خرید، رستوران ها و آشپزخانه ها) که ظرفیت چربی گیر مورد نیاز در آن ها بیش از 12000 لیتر باشد.
• مراکز موجود که دارای فاضلاب های متنوعی می باشند و نوع و ماهیت فعالیت ها در آن یا تعداد و حجم این فعالیت ها تغییر نموده و این تغییر موجب افزایش میزان (بیش از 12000 لیتر) و تغییر نوع فاضلاب تولیدی گشته است.
• مراکز تجاری و صنعتی ای که دارای فاضلاب های متنوعی بوده و سیستم مورد استفاده‌ی فعلی قادر به تامین استانداردهای مورد نیاز برای تخلیه نبوده و همین امر موجب بروز مشکلاتی برای صاحب صنعت و سیستم فاضلاب پایین دست گردیده است.

فعالیت های صنعتی

از واحدهای شناورسازی با هوای محلول یا پکیج چربی گیر DAF به صورت گسترده ای برای تصفیه فاضلاب های صنعتی ای که دارای مقدار زیادی از جامدات، روغن، چربی و BOD نامحلول هستند، استفاده می شود. بیشتر فرآیندهای صنعتی (مانند صنایع غذایی و پتروشیمی) قادر به تامین استانداردهای لازم برای تخلیه فاضلاب خود توسط سیستم های چربی گیری و ته نشینی متداول نیستند. برخی از دلایل این پیشامد میزان بارگذاری، دبی و دمای نامنظم و زیاد این دسته از فاضلاب ها می باشد که طبیعتاً موجب جداسازی، حذف و تصفیه ناقص آلاینده های موجود در فاضلاب توسط چربی گیرها و مخازن ته‌نشینی می شود.

تصفیه آب

معمولاً منابع آبی که در مقابل جلبک های تک سلولی آسیب پذیر هستند و منابعی که دارای کدورت کم اما رنگ زیاد می باشند، از DAF استفاده می کنند. پس از فرآیندهای انعقاد و لخته‌سازی، آب وارد مخازن DAF شده و در آنجا دیفیوزرهای قرار گرفته در کف مخزن حباب های ریزی تولید می کنند که با چسبیدن به لخته ها، موجب شناور شدن آن ها بر روی سطح می‌گردند. لایه (پتوی) تشکیل شده بر روی سطح از سیستم خارج شده و آب زلال از پایین مخزن DAF خارج می شود.

یک سیستم متداول شناورسازی با هوای محلول

 

 

1- آشغال گیری

استفاده از آشغال گیر مناسب و انجام صحیح این فرآیند به منظور جداسازی جامدات بزرگ از جریان ورودی فاضلاب و جلوگیری از ورود آن ها به مخازن متعادل ساز و سایر مراحل تصفیه به دلایل زیر از اهمیت زیادی برخوردار است:

• جلوگیری از گرفتگی و آسیب رسیدن به پمپ های جریان ورودی فاضلاب، پمپ های برگشتی شناورسازی با هوای محلول و پمپ های لجن.
• کاهش تولید بوی نامطبوع حاصل از تجزیه لجن ته نشین شده در واحد شناورسازی با هوای محلول و مخزن ته‌نشینی. (و همچنین کاهش نیاز به شستشو)
• کاهش میزان تشکیل لجن بر روی ستون های هوادهی واحد شناورسازی با هوای محلول و به دنبال آن جلوگیری از بروز اختلال برای ایجاد حباب ها.
• کاهش استفاده از مواد شیمیایی برای انعقاد و لخته سازی (در صورت استفاده) با حذف هرچه بیشتر مواد جامد با ابزاری ساده تر در مراحل قبلی.

مکانیزم های معتددی برای فرآیند آشغال گیری وجود دارد. یکی از نکات مهم در زمان طراحی و انتخاب آشغال گیرها توجه به تطابق خصوصیات فاضلاب ورودی و اندازه ی مواد زائد موجود با ویژگی ها و اندازه ی دریچه ی آشغال گیر می باشد. امروزه استفاده از آشغال گیرهای درام چرخشی و گرد بسیار مرسوم شده است.

استفاده از سبدهای آشغال گیر در آشپزخانه ها و رستوران ها، برای جلوگیری از بروز گرفتگی‌ها بسیار مفید می باشد اما این سیستم به تنهایی برای پیش تصفیه فاضلاب ورودی به واحد شناورسازی با هوای محلول، کافی و کارآمد نمی باشد.

2- مخزن نگهداری/متعادل ساز

اطمینان از یکنواخت بودن جریان ورودی به فرآیند تصفیه (تا جای ممکن)، امری حیاتی برای تضمین عملکرد پربازده واحد شناورسازی با هوای محلول می باشد. جمع آوری فاضلاب آشغال گیری شده برای مدت زمان کافی در یک مخزن پیش از انجام سایر فرآیندهای تصفیه موجب تعدیل متغیرهای کیفی خواهد شد. از جمله مهم ترین متغیرها می توان به موارد زیر اشاره نمود:

دما

بالا رفتن درجه حرارت جریان یا گرم شدن مواد شیمیایی موجود در فاضلاب می تواند موجب تحریک O&G و در نتیجه پایین آمدن راندمان و عبور آلاینده ها از سیستم شناورسازی با هوای محلول شود. همچنین این عامل می تواند مانع از تامین هوای محلول در سیستم گشته و به دنبال آن تجزیه نامطلوب بیولوژیکی مواد در واحد شناورسازی با هوای محلول اتفاق بیفتد. معمولاً دما در واحد شناورسازی با هوای محلول می بایست کمتر از 40 درجه سانتی گراد باشد.

pH

بی ثباتی pH می تواند موجب آسیب رساندن به تجهیزات تصفیه، تولید بوی نامطبوع و عدم تطابق با استانداردهای مربوط به تخلیه فاضلاب (pH در بازه 10 – 6) گردد. تنظیم pH بوسیله مخلوط نمودن جریان های خروجی قلیایی و اسیدی می تواند منتج به حذف نیاز به استفاده از مواد شیمیایی گردد. این کار موجب کاهش هزینه ها و تقلیل اثرات جانبی نامطلوبی مانند جامدات محلول کل (TDS) می گردد.

جامدات

برای دستیابی به نسبت دلخواه میان هوا و جامدات در شناورسازی با هوای محلول، تنظیمات میزان هوا و حجم مواد برگشتی به صورت دستی انجام می گیرد. به همین ترتیب، مقدار دوز منعقد کننده ها یا لخته سازها نیز برای تصفیه ی غلظت مشخصی از آلاینده ها تنظیم می شود.

در اغلب مواقع واحد شناورسازی با هوای محلول قادر به تغییر اتوماتیک تنظیمات سیستم برای تطبیق با تغییرات فراوان در کیفیت فاضلاب ورودی نیست و در صورتی که فاضلابی با غلظت جامداتی بسیار بیشتر از مقدار مورد انتظار وارد واحد شود، به احتمال فراوان بخشی از این مواد جامد از سیستم عبور خواهند و وارد مرحله بعدی یا شبکه فاضلاب خواهند شد. استفاده از متعادل سازها موجب کاهش تغییرات غلظت مواد جامد در فاضلاب ورودی شده و جایگزین مناسبی برای تغییر مداوم تنظیمات واحد شناورسازی با هوای محلول می‌باشد چرا که قابلیت مقابله با تاثیرات مخرب غلظت بالای آلاینده ها در کوتاه مدت را دارا می‌باشد.

بررسی دقیق و مداوم کیفیت فاضلاب و تغییرات جریان ورودی از مهم ترین عوامل برای تعیین بهینه ترین ظرفیت ممکن برای مخازن نگهداری/متعادل ساز است. حداقل ظرفیت مورد نیاز برای این مخازن برای فعالیت ها و فاضلاب های گوناگون، می تواند بسیار متفاوت باشد (به خصوص در صنایع). با این حال می توان گفت برای فعالیت ها و صنایع کوچک حداقل ظرفیت مورد نیاز برای مخزن متعادل ساز معادل با ظرفیت 4 ساعت از بیشترین مقدار جریان است.

سایر نکات مربوط به متعادل سازها

اختلاط مناسب محتویات درون مخزن موجب جلوگیری از جدا شدن چربی ها و مواد جامد گشته و همچنین این کار موجب انتقال هوا (هوازی شدن) به مخلوط و پیشگیری از تولید بوی نامطبوع ناشی از تجزیه فاضلاب پیش از تصفیه می گردد.

در نظر گرفتن ظرفیت بیشتر برای مخزن متعادل ساز یا داشتن مخزن کمکی نیز از موارد مورد نیاز برای مواقع اضطراری (خاموش کردن واحد برای تعمیرات، عدم دسترسی به شبکه فاضلاب) می باشد. همچنین می توان از این مورد برای ارتقاء سطح تصفیه (در صورت نیاز به فاضلاب ورودی مدت زمان ماند بیشتری داده می شود) نیز استفاده نمود.

با این نگهداری بیش از حد فاضلاب در مخازن نگهداری/متعادل ساز بنا به دلایلی همچون ظرفیت بالای این مخازن یا ایجاد وقفه و تاخیر در فرآیندهای تصفیه می تواند منجر به کاهش کیفیت فاضلاب، تولید بو و پایین آمدن pH آن شود. در دوره هایی که میزان دبی جریان کم می شود نیز تنظیمات مربوط به مخزن باید متناسب با آن تغییر کند. حجم مخازن پیش واکنش و پیش تصفیه نیز می تواند متناسب با حداقل حجم مورد نیاز برای متعادل ساز تنظیم گردد.

3- پیش تصفیه

در حالت کلی معمولاً غیر از آشغال گیری، پیش تصفیه ی دیگری برای رستوران ها، آشپزخانه و صنایع کوچک نیاز نیست.

در برخی فعالیت های صنعتی ممکن است استفاده از فرآیندها و تجهیزات مختلف پیش تصفیه قبل از واحد شناورسازی با هوای محلول برای به حداقل رساندن هزینه های بهره برداری از واحد شناورسازی با هوای محلول، تامین میزان بارگذاری ثابت در سیستم شناورسازی با هوای محلول یا حذف آلاینده های خاصی که برای ورود به این واحد مناسب نیستند، ضروری و حتی مقرون به صرفه باشد. برای مثال:

• استفاده از واحد جداکننده آب و روغن برای جداسازی روغن آزاد (و کمی از جامدات) برای کاهش هزینه های مربوط به راهبری واحد شناورسازی با هوای محلول.
• کاهش بارگذاری جامدات در واحد شناورسازی با هوای محلول با استفاده از مخزن ته نشینی/زلال ساز توسط جداسازی ثقلی. این مورد به طور خاص برای دانه گیری و جداسازی سایر جامداتی که به سرعت ته نشین شده و موجب ته نشینی لجن در واحد شناورسازی با هوای محلول می گردند، کاربرد دارد.

4- نتظیم pH/افزودن مواد شیمیایی

استفاده از سیستم های تنظیم pH تقریباً برای تمام واحدهای شناورسازی با هوای محلول ضروری و مورد نیاز می باشد مگر در مواردی که متخصصان با توجه به نتایج و مدارک موجود نیازی به استفاده از آن ها نبینند.

برای فعالیت ها و صنایع کوچک که متعادل سازی کافی ای در آن ها صورت می گیرد، تزریق مواد قلیایی معمولاً ضروری می باشد (برای افزایش pH). این کار به دلیل تمایل طبیعی فاضلاب به زیست تخریب پذیر بودن پیش از اتمام تمام مراحل تصفیه می باشد. طراحی نادرست سیستم تصفیه و بهره برداری غیراصولی از آن نیز می تواند موجب تسریع این روند شوند. در مقابل نیاز به استفاده از اسید برای پایین آوردن pH بسیار به ندرت مورد نیاز خواهد بود.

کنترل pH سیستم های تصفیه شناورسازی با هوای محلول بنا به دلایل زیر بسیار مهم و ضروری می باشد:

• اطمینان از تطابق pH جریان خروجی با استانداردهای موجود.
• اطمینان از قرار گرفتن pH در بازه ایده آل برای انعقاد و لخته سازی.
• به حداقل رساندن امولسیون های چربی/روغن.

در مواردی که سیستم شناورسازی با هوای محلول به تنهایی قادر به حذف کامل آلاینده های مورد نظر نباشد، ممکن است نیاز به استفاده از منعقد کننده ها و یا لخته سازها باشد. این مواد می توانند به جداسازی مواد جامد/چربی از آب کمک شایانی نموده و راندمان حذف را در واحد شناورسازی با هوای محلول به طور چشمگیری افزایش دهند یا حتی توانایی سیستم را در مقابله با بار آلودگی بیشتر از میزان پیش بینی شده تقویت نمایند. مواد شیمیایی گوناگونی برای انجام این عمل وجود دارد که برای انتخاب صحیح آن و ایجاد توازن میان هزینه و بهره وری، نیاز به استفاده از متخصصین می باشد.

معمولاً استفاده از مواد شیمیایی برای صنایع خرد مورد نیاز نمی باشد، با این حال ممکن است در آینده نیاز به استفاده از این سیستم بوجود بیاید، لذا انجام پیش بینی های لازم (فضا و تجهیزات مورد نیاز) برای امکان اضافه شدن آن برای تمام سیستم های DAF توصیه می گردد.

5- مخزن پیش واکنش

استفاده از مخازن پیش واکنش برای فعالیت های کوچک مرسوم نمی باشد اما در تصفیه فاضلاب‌های صنعتی کاربرد فراوانی دارند. وظیفه اصلی این مخازن کمک به اختلاط مواد شیمیایی برای تصحیح pH و اضافه نمودن منعقد کننده ها/لخته سازها می باشد. مخزن پیش واکنش وظیفه تامین مدت زمان ماند کافی برای اطمینان از تماس مناسب و کافی فاضلاب با مواد شیمیایی را پیش از هوادهی بر عهده دارد. نقش این مخازن زمانی پررنگ و حیاتی می شود که منعقد کننده/لخته ساز مورد استفاده دارای پایه ی رس یا بنتونیت بوده و برای جداسازی موثر نیاز به مدت زمان ماند بیشتری می باشد. استفاده از مخازن پیش واکنش می تواند موجب کاهش هزینه های مواد شیمیایی و کم کردن میزان افزایش غلظت نهایی TDS گردد.

با وجود آنکه اولویت اول و اصلی، وجود مخزن نگهداری/متعادل سازی با اندازه مناسب می باشد اما مخزن پیش واکنش نیز می تواند در مواردی که اندازه مخزن متعادل ساز دارای محدودیت‌های حجمی باشد، به متعادل سازی کمک کند.

6- واحد شناورسازی با هوای محلول

 

 

جریان ورودی از ناحیه ای با میزان اختلاط مناسب که در آنجا حباب های بسیار ریز هوا که در آب حل شده اند و با چسبیدن به جامدات/چربی ها آن ها را بر روی سطح می برند، وارد سیستم می شود. تیغه های گردان موجود در بالای سطح، لجن شناور را برای آبگیری و دفع از سیستم خارج می کنند. به این ترتیب میزان جامدات/چربی جریان خروجی از سیستم در پایین ترین حد ممکن قرار خواهد گرفت. بخشی از جامدات به علت ماهیت خود به سرعت ته نشنین می شوند و امکان شناورسازی آن ها وجود ندارد، این جامدات باید به صورت منظم و پیش از تشکیل لایه‌ای ضخیم از سیستم خارج شوند.

سیستم نشان داده شده در بالا از نوع شناورسازی با هوای محلول مستطیلی با جریان مخالف می باشد و انعطاف‌پذیری بالایی در انطباق با تغییرات دبی، میزان بارگذاری و … دارد.

استفاده از واحدهای شناورسازی با هوای محلول که دارای هاپر (hopper) یا بخش مخروطی شکل (قیفی) در پایین خود هستند، در مواردی که فاضلاب دارای بارگذاری زیادی از دانه ها، خاک، گل و لای و هر نوع جامد دیگری که تمایل بیشتری به ته نشینی نسبت به شناور شدن دارد، بسیار مناسب و کاربردی می باشد. این نوع طراحی موجب ساده سازی جداسازی لجن ته نشین شده می گردد.

لوله کشی ورودی و خروجی از واحد شناورسازی با هوای محلول باید به گونه ای باشد که از ایجاد هر نوع سیستم سیفون مانندی جلوگیری نموده و عملکرد سیستم را مختل نکند. در غیر این صورت افزایش سطح آب می تواند موجب انتقال آب به بخش لجن گشته و حذف جامدات شناور را با کاهش سطح تماس تیغه های اسکرابر و لجن، دچار اختلال کند.

فراهم نمودن میزان ثابتی از جریان و آلاینده ها با توجه به محدودیت های عملکردی واحد شناورسازی با هوای محلول بسیار حائز اهمیت می باشد. یکی از مهم ترین نکات دیگر انتخاب صحیح پمپ های تغذیه می‌باشد (پمپ های دیافراگمی گزینه ی مناسبی می باشند).

رها سازی هوای محلول به درون واحد شناورسازی با هوای محلول بایستی از طریق شیرهای خودکار (خود بازشو) با صافی مناسب انجام گیرد. استفاده از شیرهای دستی (مانند شیرهای توپی) برای تامین هوای محلول ورودی به سیستم توصیه نمی شود چرا که احتمال گرفتگی و ایجاد اغتشاش در این شیرها بسیار بالا می باشد و این عامل موجب کاهش بازدهی و اطمینان سیستم می گردد.

7- دفع لجن و آشغال

واحدهای شناورسازی با هوای محلول، آشغال گیرها و مکانیزم های پیش تصفیه حجم قابل توجهی از آشغال و لجن را برای دفع در خارج از مجموعه تولید می کنند. با داشتن اطلاعات دقیقی در مورد کیفیت و کمیت فاضلاب خام ورودی می توان حجم این مواد زائد دفعی را با تقریب خوبی پیش بینی نمود. همین محاسبات، تعیین کننده ی اندازه ی مخزن لجن نهایی خواهند بود.

استفاده از یک تجهیز آبگیری به منظور کاهش حجم جامدات دفعی، تقریباً برای تمام سیستم‌های شناورسازی با هوای محلول مورد نیاز است. استفاده از منعقد کننده ها/لخته سازهای مناسب می تواند گزینه های دیگری را برای دفع لجن (مانند استفاده به عنوان کمپوست) به جای دفن آن ها فراهم نماید.

8- نظارت، بازرسی و اندازه گیری

کنترل فرآیند

سنسورهای اندازه گیری و تصحیح pH که از آن ها برای اطمینان از استاندارد بودن فاضلاب تصفیه شده و عملکرد بهینه شناورسازی با هوای محلول استفاده می شود، می بایست در بالا دست واحد شناورسازی با هوای محلول و در معرض جریان فاضلاب قرار گیرد. این محل ها می توانند مخازن پیش واکنش یا مخزن متعادل‌ساز با اختلاط کافی باشند.

معمولاً سنسورهای اندازه گیری pH را در داخل مخزن اصلی واحد شناورسازی با هوای محلول قرار نمی دهند، مگر در مواردی که سنسورها بسیار قوی و دقیق باشند و با انجام تنظیمات مناسب توانایی کار در شرایط را دارا باشند. انتخاب سنسورها باید متناسب با خصوصیات فاضلاب صورت گیرد.

نظارت بر خروجی نهایی

استفاده از ابزارهای کنترلی جریان خروجی برای تمام واحدها بسیار ضروری می باشد.

نظارت الکترونیکی بر روی کیفیت جریان خروجی نهایی

در بسیاری از موارد نیاز به اندازه گیری و نظارت بر روی pH، TDS و … جریان خروجی نهایی می‌باشد. سنسورهای الکترونیکی باید در جایی قرار گیرند که به طور پیوسته در تماس با جریان فاضلاب تصفیه شده نهایی باشند. برخی از این محل ها عبارتند از:

• بخش لوله کشی شده ای که در پایین دست واحد شناورسازی با هوای محلول قرار دارد و بلافاصله وارد مدار می شود.
• سرریز جریان خروجی (در صورت بی وقفه بودن جریان)
• درون شناورسازی با هوای محلول، در مقابل سرریز جریان خروجی

جمع آوری اطلاعات و هشدارها

این مورد نیز بسیار مهم و حائز اهمیت می باشد.

کنترل بو و تهویه

فاضلابی که دارای مواد غذایی یا سایر مواد زیست تخریب است، در اغلب مواقع مستعد تولید بوی نامطبوع حاصل از فعالیت های میکروبیولوژیکی طبیعی می باشد. با مدیریت صحیح می توان این مشکل را به حداقل رسانده و آن را کنترل کرد. برخی از قسمت های سیستم ِشناورسازی با هوای محلول که تولید بو در آن ها می تواند رخ بدهد عبارتند از:

• مخزن اصلی DAF. بخش اصلی واحد شناورسازی با هوای محلول در حالت معمول به صورت پوشیده یا بسته نمی باشد و به همین دلیل فرآیند هوادهی می تواند موجب تولید بو و پخش شدن آن در محیط اطراف شود. برای نصب این سیستم در ساختمان ها یا سایر مراکز سرپوشیده استفاده از فن های مکنده درست بالای مخزن اصلی و یا در نظر گرفتن تهویه مناسب بسیار ضروری می باشد.
• مدیریت لجن. مخزن لجن معمولاً حاوی حجم بالایی از مواد آلی با غلظت زیاد می باشد که منبع اصلی مشکلات مربوط به بوی نامطبوع در سیستم های تصفیه شناورسازی با هوای محلول می باشد. این مخازن باید به میزان کافی پوشیده باشند و در محل هایی که لجن به صورت عادی پمپاژ می شود و بو در کمترین حالت خود قرار دارد به سیستم تهویه متصل شوند.
• آشغال گیر. آشغال گیرها معمولاً مقدار زیادی از مواد جامد آلی را از سیستم حذف و وارد مخزن دیگری می کنند. این مخزن باید به صورت دوره ای تخلیه و تمیز شود تا از تولید بو جلوگیری شود.

از دیگر نکات مربوط به تهویه و تولید بوی نامطبوع می تواند به موارد زیر اشاره کرد:

• استفاده از مواد مناسب برای طراحی و ساخت که در مقابل مقادیر pH پایین و هیدروژن سولفید بالا، مقاوم باشند. لوله/مخزن مسی یا با درصد کم استیل می تواند به سرعت خورده شود.
• سطح مخزن متعادل ساز و مدت زمان نگهداری جریان باید به صورت پیوسته برای به حداقل رساندن بو، بررسی شود. دمای بالا (به عنوان مثال در فصل تابستان) و تغییرات شدید در حجم و دبی موجب تشدید این عامل می گردد.
• تنظیم pH سیستم موجب به حداقل رساندن H₂S و تولید بو می شود.

 

 

تعمیر و نگهداری

تعمیر و نگهداری تمام بخش ها در سیستم های شناورسازی با هوای محلول باید با مشاوره تامین کننده یا افراد با تجربه انجام شود.

• لجن تشکیل شده در واحد شناورسازی با هوای محلول باید به صورت دوره ای تخلیه و تمیز گردد تا از اختلال در فرآیند تولید هوا جلوگیری شود.
• سنسورهای pH باید به صورت ماهانه تنظیم و به صورت هفتگی تمیز شوند.
• آشغال گیرها باید به طور مداوم تمیز شوند تا از ورود مواد جامد بزرگ و تیز به واحد شناورسازی با هوای محلول جلوگیری شود.

وجود قطعات یدکی مهم، انجام هماهنگی های لازم برای حضور افراد متخصص در زمان بروز خرابی تجهیزات و نقص فنی و سایر اقدامات ضروری برای به حداقل رساندن مدت زمان از مدار خارج بودن سیستم نیز بسیار ضروری و حیاتی می باشد.

منبع : sciencedirect

چرا باید از بازیافت آب استفاده نمود؟

استفاده از بازیافت آب روش نوینی در جوامع پیشرفته می باشد که موجب افزایش بهره وری، کاهش فشار بر روی منابع آبی موجود مانند آب های زیرزمینی و رودخانه ها و کاهش هزینه ها می گردد.

در واکنش به تاثیر خشکسالی و تغییرات جوی، تقاضا برای استفاده از آب های بازیافتی (آب خاکستری) روز به روز در حال افزایش است. همچنین به دلیل مشکلات سیاست های آبی دولت‌های حاکم در اکثر نقاط در تغییر و اصلاح می باشد و همین امر در آینده ای نزدیک موجب تغییر الگوی رفتاری آبی مردم در جوامع خواهد شد.

با تصفیه فاضلاب، رواناب ها و از همه مهم تر آب خاکستری و در نظر گرفتن شبکه ای جداگانه برای آن، می توان از این منابع آبی مجددا استفاده نمود و به محیط زیست نیز کمک شایانی نمود.

با تصفیه فاضلاب و آب خاکستری متناسب با نوع استفاده از آن و انتقال آن به منازل از طریق سیستم جداگانه لوله کشی می توان از بازیافت آب در امور متعددی مانند آبیاری فضاهای سبز، شستشوی اتومبیل و سطوح، فلاش تانک های سرویس های بهداشتی و … استفاده نمود. این کار علاوه بر کاهش هزینه های آب برای محیط زیست نیز مفید می باشد چرا که باعث کاهش نیاز به استفاده از منابع آب شیرین و تخلیه فاضلاب به آن می گردد.

آیا استفاده از بازیافت آب روش مطمئنی است؟

بازیافت آب، فاضلاب تصفیه شده ای می باشد که متناسب با مورد استفاده به استاندارد خاصی رسیده است. در برخی موارد این آب شامل رواناب های تصفیه شده نیز می باشد.

یکی از نکات حیاتی در رابطه با استفاده مجدد از بازیافت آب، استفاده از لوله کش های باتجربه و حرفه ای می باشد، چرا که لوله کشی خطوط مربوط به بازیافت آب باید به دقت صورت گیرد و در صورت اتصال این سیستم به شبکه آب آشامیدنی مشکلات بهداشتی و سلامتی جدی می‌تواند اتفاق بیفتد.

یکی از ساده ترین راه های جلوگیری از بروز این اشتباه استفاده از رنگ منحصر به فردی برای لوله کشی خطوط مربوط به این سیستم است. این کار موجب اطمینان از عدم اتصال تصادفی بازیافت آب به سیستم آب شرب می شود.

در مواردی که آب خاکستری برای مصارف غیرشرب تصفیه می شود، مانند شستشو و آبیاری، استفاده از علایم هشدار دهنده مناسب برای آگاه سازی افراد و یادآوری مداوم این مطلب به خود مهم می باشد.

از بازیافت آب برای چه مواردی می توان استفاده نمود؟

• آبیاری چمن ها، پارک ها، باغ ها و فضای سبز
• فلاش تانک های سرویس های بهداشتی
• شستشوی اتومبیل
• پر کردن حوض های تزئینی (بدون ماهی)
• آبیاری باغات میوه، سبزی و گلخانه ها
• شستشوی حیوانات
• کولرهای تبخیری و سیستم های تهویه هوا

تامین استاندارد آب نوشیدنی برای بازیافت آب ها کاری بسیار دقیق، حساس و هزینه بر است. در صورتی از دستیابی به این استاندارد اطمینان ندارید از آب خاکستری تصفیه شده برای موارد زیر به هیچ عنوان استفاده نکنید:

• آشامیدن
• پخت و پز(سایر مصارف آشپزخانه مانند شستشوی سبزیجات)
• استحمام یا مسواک زدن (حتی شستشوی دست ها)
• نظافت محیط داخلی خانه
• استخرها و آبگرم ها
• فعالیت های تفریحی آبی (مانند پارک های آبی یا اسباب بازی های کودکان مانند آبپاش‌ها)

1-پیش از اتصال هرگونه وسیله ای به بازیافت آب، از مناسب بودن دستگاه برای اتصال به این نوع منابع آبی اطمینان حاصل کنید (مشورت با سازنده یا تامین کننده).

2-میزان مواد مغذی، املاح و نمک ها در بازیافت آب بیشتر از آب های آشامیدنی می‌باشد. لذا برای جلوگیری از تغذیه بیش از حد باغ، سبزیجات و فضای سبز خود توسط این مواد با افراد متخصص مشورت کنید.

3-از آنجا که بخش قابل قبولی از موارد استفاده از آب را مصارف غیرشرب تشکیل می دهد، به کارگیری بازیافت آب برای این مقاصد سودمند و مقرون به صرفه می باشد. با این حال بازیافت آب منبع ارزشمندی برای مصارف آبیاری نیز به حساب می آید.

چگونه از موفق بودن عملیات بازیافت آب اطمینان حاصل کنیم؟

محلی که دارای دو منبع تامین کننده آب (آب شرب و بازیافت آب) است، می تواند از دو ابزار کنترلی (کنتور) برای اندازه گیری آب مصرفی استفاده کند.

همانطور که گفته شد با استفاده از یک رنگ منحصر به فرد می توان به سادگی شبکه بازیافت آب را متمایز نمود. و از همه مهم تر اطمینان از عدم اتصال این سیستم با شبکه آب آشامیدنی می باشد. همچنین می توان برای اطمینان بیشتر، شیرهای استفاده برای دسترسی به آب بازیافتی را نیز به رنگ خاصی درآورده تا از مصرف نادرست آن جلوگیری شود.

وظایف شما

شما بایستی به صورت دوره ای و منظم از سیستم مورد استفاده خود بازدید به عمل آورده و از عملکرد مطلوب و نبود مشکلات اطمینان حاصل نمایید. در برخی موارد نیز شرکت تصفیه هوشمند آویسا با اعزام متخصصان مربوطه اقدام به بازرسی دوره ای، عیب یابی و رفع این عیوب می نماید. این بازرسی ها موجب اطمینان از عملکرد مطلوب سیستم و برطرف نمودن نقص های احتمالی در کمترین زمان ممکن با پایین ترین هزین می گردد. در صورت نیاز، شرکت می تواند چک لیستی از مهم ترین موارد را نیز در اختیار شما قرار دهد.

لوله کشی مربوط به هر دو بخش شبکه آشامیدنی و شبکه بازیافتی بر عهده متقاضی بوده و شرکت تنها مسئول انجام لوله کشی های مربوط به سیستم و اتصال آن ها به کنتورها (در صورت وجود) می باشد.

 

شما چطور می توانید کمک کنید؟

• اطمینان از مصرف بازیافت آب برای موارد ذکر شده
• برداشتن سرشیرهای بازیافت آب برای اطمینان از عدم دسترسی افراد متفرقه و ناآگاه به ویژه کودکان
• انجام بازرسی ها دوره ای و منظم برای زیر نظر داشتن سلامت و عملکرد مجموعه
• بررسی خطوط لوله کشی بازیافت آب پیش از آغاز به کار سیستم برای اطمینان از عدم اتصال به خطوط آب شرب
• آگاه سازی دیگر افرادی که امکان دسترسی و استفاده از این آب را دارند
• متمایز نمودن شیرهای مربوط به بازیافت آب
• اطمینان از نصب تابلوهای هشدار دهنده در مناطق مورد نیاز

منبع : greywateraction