هوادهی فاضلاب و معرفی انواع سیستمهای هوادهی

در فرآیندهای بیولوژیکی هوازی تصفيه فاضلاب يكی از مهم ترين واحدها كه نقش مهمی در تصفيه ايفا می كند واحد هوادهی فاضلاب می باشد. زیرا میکرو اورگانیسم ها برای رشد و نمو به هوا احتیاج دارند. سيستم‌هاي هوادهي تصفیه فاضلاب بايد قادر باشند به نسبت ميزان مصرف اکسيژن توده بیولوژیکی، اکسيژن بيشتري را توليد کنند. اساساً دو نوع سيستم‌ هوادهي وجود دارند: دستگاه‌هاي هوادهي سطحي و دستگاه های هوادهي عمقي (بلوئرها).

هوادهی فاضلاب چیست؟

تصفیه فاضلاب بر حذف آلاینده‌ها از آب‌های شهری – سیستم آب‌رسانی عمومی – تمرکز دارد تا خروجی به دست آمده به اندازه‌ای ایمن باشد که بتوان آن را دوباره به محیط زیست بازگرداند. در اصل، هدف اصلی تصفیه فاضلاب سرعت بخشیدن به فرآیندی است که فاضلاب به طور طبیعی در طی تصفیه شدن طی می‌کند. باکتری‌ها و سایر موجودات ریز آب، فاضلاب و مواد آلی را مصرف کرده و آن‌ها را به محصولات جانبی بی‌خطر تبدیل می‌کنند. انجام این فرآیند، و یافتن راه‌هایی برای انجام آن در زمان، انرژی و هزینه بهینه، حداکثر بازدهی را برای تصفیه خانه فاضلاب به ارمغان می‌آورد. همچنین باید مقررات زیست محیطی سختگیرانه برای دفع پساب را رعایت کند. یکی از بهترین راه‌ها برای انجام این کار هوادهی است. هوادهی فرآیند افزودن هوا به فاضلاب برای تسهیل تجزیه زیستی هوازی آلاینده‌های آلی است.

هوادهی فاضلاب عبارت است از تزریق هوا به پساب به منظور تسهیل تجزیه زیستی هوازی آلاینده‌ها. این فرآیند، جزء لاینفکِ اغلب سیستم‌های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب محسوب می‌شود. برخلاف روش‌های شیمیایی که با استفاده از مواد شیمیایی به واکنش و تثبیت آلاینده‌ها در جریان فاضلاب می‌پردازند، در روش بیولوژیکی از میکروارگانیسم‌های بومی موجود در فاضلاب برای تجزیه آلاینده‌ها استفاده می‌شود.

در فرایند هوادهی، هوا درون یک مایع یا ماده به گردش درمی‌آید، با آن مخلوط می‌شود و یا در آن حل می‌گردد. هوادهی فاضلاب با هدف ایجاد تماس نزدیک بین آب و هوا صورت می‌گیرد تا گازهای محلول حذف شده و فلزات حل‌شده نظیر آهن، سولفید هیدروژن و ترکیبات آلی فرار (VOCs) اکسید شوند. این فرآیند، معمولا اولین مرحله‌ی کلیدی در واحد تصفیه آب آشامیدنی محسوب می‌شود و همچنین در بخش تصفیه ثانویه لجن فعال، در تاسیسات تصفیه فاضلاب به کار می‌رود. توزیع یکنواخت اکسیژن در سامانه هوادهی، برای تصفیه موثر فاضلاب و تکثیر میکروبی، امری حیاتی است.

هوادهی در مایعات، خاک‌ها و مواد غذایی برای ارتقای کیفیت و کاهش آلودگی به کار می‌رود. این فرآیند برای اکسید کردن آهن و منگنز محلول به رسوب‌های غیرمحلول کاربرد دارد. همچنین، هوادهی می‌تواند منجر به کاهش آمونیاک و سولفید هیدروژن شده و برای کنترل باکتری‌ها ایده‌آل است. در حوزه‌ی تصفیه آب صنعتی، هدف اصلی هوادهی، حذف دی‌اکسید کربن می‌باشد.

راندمان هوادهی وابسته به میزان سطح تماس بین هوا و آب است. اندازه ذرات آب یا حباب‌های هوا این عامل را به طور عمده کنترل می‌کند. هوادهی با در معرض قرار دادن قطرات یا لایه‌های نازک آب با هوا و یا با تزریق حباب‌های هوای ریز و صعود آن‌ها در ستون آب، موجب تماس نزدیک آب و هوا می‌شود. در نتیجه، گازهای محلول از محلول خارج شده و امکان انتشار آن‌ها به هوای اطراف فراهم می‌گردد.

اهمیت هوادهی در تصفیه فاضلاب

هوادهی، جزء ضروری و حیاتی هر سامانه تصفیه فاضلاب با فرآیند لجن فعال به شمار می رود. طراحی مناسب سیستم هوادهی تاثیر مستقیمی بر کیفیت پساب خروجی از تصفیه خانه دارد. توزیع یکنواخت و کافی اکسیژن در راکتورهای هوادهی، عامل کلیدی برای دستیابی به فرآیندی سریع، اقتصادی و موثر در تصفیه فاضلاب است.

ظهور راکتور بیوفیلم هوادهی با غشاء (MABR) تحولی اساسی در عرصه تصفیه فاضلاب ایجاد کرده است. با درک چگونگی به کارگیری این فناوری نوین و بهره مندی از سیستم هوادهی هوشمند، امکان کاهش هزینه های عملیاتی (OPEX) مربوط به تصفیه بیولوژیکی فاضلاب فراهم می گردد.

هوادهی در تصفیه فاضلاب چگونه انجام میشود؟

در فرآیند تصفیه فاضلاب، هوادهی نقش حیاتی در تأمین اکسیژن مورد نیاز باکتری ها جهت تجزیه زیستی (بیودگراداسیون) آلاینده های آلی ایفا می کند. اکسیژن محلول، بستر مناسبی را برای فعالیت باکتری ها فراهم آورده و آنها را قادر می سازد تا مواد آلی حاوی کربن را به دی اکسید کربن و آب تجزیه نمایند. فقدان اکسیژن کافی موجب کندی فرایند تجزیه بی هوازی (سپتیک) شده و شرایط نامطلوبی را به وجود می آورد. تجزیه بی هوازی کند بوده، با تولید بوهای نامطبوع همراه است و منجر به تبدیل ناقص آلاینده ها می گردد. در چنین شرایطی، برخی فرآیندهای بیولوژیکی، هیدروژن و گوگرد را به سولفید هیدروژن و کربن را به متان تبدیل می کنند. همچنین کربن به اسیدهای آلی با خاصیت اسیدی (pH پایین) تبدیل شده که بر دشواری فرآیند تصفیه و تشدید بوهای نامطلوب اثر می گذارد. به طور خلاصه، تجزیه بیولوژیکی مواد آلی در غياب اکسیژن، فرآیندی بسیار کند و ناکارآمد است.

هوادهی با تأمین اکسیژن، رشد میکروبی در فاضلاب را تقویت می‌کند. این میکروارگانیسم‌ها از مواد آلی تغذیه کرده و لخته‌هایی (فلاک) را تشکیل می‌دهند که به سهولت ته نشین می‌شوند. باکتری‌های تشکیل‌دهنده‌ی لجن فعال پس از ته نشینی در مخزن ته نشینی اختصاصی، به طور مداوم به حوضچه‌ی هوادهی بازگردانده می‌شوند تا نرخ تجزیه‌ی مواد آلی افزایش یابد.

انواع سیستم های هوادهی در تصفیه فاضلاب

در فرآیند تصفیه فاضلاب، از انواع مختلفی از سامانه‌های هوادهی استفاده می‌شود. این سامانه‌ها شامل سیستمهای هوادهی عمقی با استفاده از دیفیوزرهای حباب ریز و حباب درشت، سیستم‌های هوادهی سطحی و هواده های شناور هستند هستند.

هواده های سطحی تصفیه فاضلاب (مکانیکی)

اساس کار هواده های سطحی اختلاط هوای محیط اطراف با پساب می باشد. به طور کلی، هواده‌های سطحی آب را با فشار زیاد به هوا پرتاب می‌کنند و باعث ایجاد امواج در سطح آب می‌شوند. با شکستن فیزیکی آب، سطح بیشتری برای تبادل گاز ایجاد می‌شود. این کار به طور مؤثری باعث می‌شود تا مقدار زیادی اکسیژن به سرعت به آب اضافه شود. از آنجایی که هواده‌های سطحی می‌توانند در عمق کم آب کار کنند، ما معمولاً آنها را برای استخرها یا برکه‌هایی با عمق ۸ فوت یا کمتر توصیه می‌کنیم.

سیستم‌های هوادهی سطحی با عملکرد بالا، حجم قابل توجهی از آب را به طور مؤثر به هوا منتقل می‌کنند. این فرآیند منجر به بهبود کیفیت کلی آب شما شده و باعث همگن شدن کامل آن می‌گردد. تأمین اکسیژن و ایجاد حرکت در آب، به شکسته شدن لایه‌های راکد، رفع بو، ممانعت از رشد جلبک و در نهایت، ارتقاء یک محیط آبی سالم کمک می‌کند. هواده‌های سطحی در توان‌های ½، ¾، ۱، ۲، ۳ و ۵ اسب بخار عرضه می‌گردند.

هواده های سطحی به دو صورت ثابت و شناور هستند در نوع ثابت هواده بر روی یک شاسی که معمولا بتنی ساخته می شود نصب می شود. در نوع شناور هواده بر روی قطعات شناور بر روی سطح آب نصب می شود و برای جلوگیری از حرکت، هواده را توسط کابل های فلزی مهار می کنند. شکل پروانه هواده سطحی نیز متغیر می باشد و متداول ترین نوع پروانه هواده سطحی مخروطی می باشد. در هواده های سطحی توان الکتروموتور هواده بر اساس میزان اکسیژن های بیولوژیک پساب محاسبه می شود. قطر، ارتفاع و سرعت چرخش پروانه نیز به عوامل مختلفی از جمله میزان اکسیژن خواهی بیولوژیک درجه حرارت محیط ارتفاع از سطح دریا و … محاسبه می شود.

هواده سطحی شناور

هوادهی سطحی شناور، روشی نوین و کارآمد در تصفیه فاضلاب است که با به‌کارگیری مکانیزم‌های ابتکاری، فرآیند اکسیژن‌رسانی را بهینه می‌سازد. این سیستم‌ها در مقایسه با نوع ثابت، به دلیل برخورداری از قابلیت شناوری، از انعطاف‌پذیری بیشتری در اجرا و عملکرد برخوردارند.

سیستم‌های هوادهی سطحی شناور از اجزای اصلی زیر تشکیل شده‌اند:

• سازه شناور: سکویی مستحکم که محل استقرار سایر اجزای سیستم است.
• شفت و پروانه: قلب تپنده سیستم، وظیفه‌مند به ایجاد مکش و اختلاط.
• لوله مخروطی: هدایت پساب‌ها به سمت پروانه برای انجام فرآیند هوادهی.
• کلاهک باران‌گیر: محافظت از سیستم در برابر بارش و عوامل جوی.
• الکتروموتور: تامین نیروی محرکه برای چرخش پروانه.

در عملکرد این سیستم‌ها، چرخش پروانه در انتهای دستگاه، خلاء جزئی در لوله مخروطی ایجاد می‌کند. این خلاء، سبب کشیده شدن فاضلاب به داخل لوله و تماس گسترده آن با هوا می‌شود. در نهایت، پساب با سرعت بالا از منافذ موجود در سازه به بیرون پرتاب شده و با هوا مخلوط می‌گردد. تلاطم ناشی از پروانه و پخش شدن ریز ذرات پساب، سطح تماس وسیعی با هوا ایجاد می‌کند و اکسیژن مورد نیاز فرآیند تصفیه را تامین می‌نماید.

مزایای هوادهی سطحی شناور

• راندمان بالا در اکسیژن‌رسانی: به دلیل تماس گسترده پساب با هوا، اکسیژن به طور موثرتری به میکروارگانیسم‌های تصفیه‌کننده فاضلاب می‌رسد.
• قابلیت انعطاف‌پذیری: نصب و جابجایی آسان این سیستم‌ها در حوضچه‌های مختلف، سهولت بهره‌برداری را به ارمغان می‌آورد.
• مقاومت در برابر خوردگی: نوع دور تند این سیستم‌ها، به دلیل جنس بدنه، عمر مفید طولانی‌تری دارند.
• کاهش هزینه‌ها: در مقایسه با برخی سیستم‌های هوادهی عمیق، این روش مقرون‌به‌صرفه‌تر است.
• کاهش مصرف انرژی: نوع دور کند این سیستم‌ها با مصرف بهینه‌تر برق، در حفظ منابع انرژی نقش‌آفرین هستند.

انواع هوادهی سطحی شناور

• دور تند: مناسب برای سطوح بزرگ، با راندمان بالا و مقاومت در برابر خوردگی.
• دور کند: ایده‌آل برای سطوح کوچک، با قیمت مناسب و سهولت در نصب و نگهداری.

هوادهی سطحی ثابت

هوادهی سطحی ثابت، روشی اثربخش و اقتصادی جهت اکسیژن‌رسانی به فاضلاب در تصفیه‌خانه‌ها به شمار می‌رود. این سامانه‌ها در مقایسه با نوع شناور، در موقعیتی ثابت بر روی پل‌های بتنی نصب شده و با ایجاد تلاطم در سطح فاضلاب، تبادل کارآمد اکسیژن بین هوا و پساب‌ها را تسهیل می‌بخشند.

اجزای بنیادی سیستم هوادهی سطحی ثابت عبارتند از:

• الکتروموتور: نیروی لازم برای چرخش پره‌ها را فراهم می‌کند.
• توربین: گشتاور الکتروموتور را به پره‌ها منتقل می‌کند.
• پره‌ها: با چرخش در سطح فاضلاب، تلاطم ایجاد کرده و به انتقال اکسیژن به درون پساب‌ها کمک می‌کنند.

انواع سیستم هوادهی سطحی ثابت

• دور تند: در این نوع سامانه‌ها، پروانه به طور مستقیم به شافت الکتروموتور متصل است. این امر سبب سرعت چرخش بالا و هوادهی بیشتر می‌شود. به همین دلیل، برای تصفیه فاضلاب‌های با غلظت آلاینده بالا مناسب هستند.
• دور کند: در این نوع سامانه‌ها، از گیربکس برای کاهش سرعت چرخش پروانه استفاده می‌شود. این امر سبب افزایش طول عمر سیستم و کاهش مصرف انرژی می‌شود. به همین دلیل، برای تصفیه فاضلاب‌های با غلظت آلاینده کم و همچنین تانکرهای هوادهی و لاگون‌ها مناسب هستند.

مزایای سیستم هواده سطحی ثابت

• راندمان بالا در انتقال اکسیژن: این سامانه‌ها با ایجاد تلاطم در سطح فاضلاب، به انتقال موثر اکسیژن به درون پساب‌ها کمک می‌کنند.
• نصب و نگهداری آسان: ساختار ساده این سامانه‌ها، نصب و نگهداری آنها را آسان می‌کند.
• هزینه کم: در مقایسه با سایر سامانه‌های هوادهی، این سامانه‌ها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه تر هستند.
• قابلیت تنظیم: با توجه به نیازهای تصفیه‌خانه، می توان سرعت چرخش پروانه‌ها را تنظیم کرد.

از تجهیزات هوادهی سطحی ثابت در تصفیه فاضلاب‌ خانگی و تصفیه فاضلاب صنعتی، تانکرهای هوادهی، لاگون‌ها و تصفیه فاضلاب‌های شور استفاده میشود.

هواده عمقی در تصفیه فاضلاب (بلوئر)

در هواده های عمقی هوای محیط توسط بلوئرها مکش شده و از طریق دیفیوزرها به پساب تزریق می شود. سیستم هوادهی عمقی راندمان بالاتری نسب به هواده های سطحی دارند. میزان هوای تولیدی بلوئرها معمولا بر اساس میزان اکسیژن خواهی بیولوژیک پساب محاسبه می شود، فشار هوای مورد نیاز نیز بر اساس عمق مخزن و سطح آب موجود در مخزن و افت فشار دیفیوزها، لوله و اتصالات محاسبه می شود.

انواع دیفیوزرهای مورد استفاده در هوادهی عمقی فاضلاب به شرح زیر هستند:

1. دیفیوزرهای حباب ریز: فناوری میکرو حباب، نوعی هوادهی زیرسطحی است که هوا را از طریق حباب‌های با ابعاد بسیار کوچک وارد آب کرده و با افزایش قابل توجه سطح تماس هوا و آب، انتقال اکسیژن به فاضلاب را به حداکثر می‌رساند. میکرو دیفیوزرهای هوادهی، سیستم‌های هوادهی شناوری با راندمان انرژی بالا می‌باشند که به منظور تامین اکسیژن در فرآیند تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرند. این سیستم‌ها با پراکنده‌سازی حجم گاز به صورت حباب‌های بسیار ریز، قادرند همان میزان اکسیژن را در مقایسه با سیستم‌های حباب درشت، به آب منتقل نمایند. در سیستم های هوادهی عمقی بهتر است از دیفیوزرهای حباب ریز استفاده شود زیرا هر چه قطر حباب ریزتر باشد تعداد حباب ها افزایش یافته و سطح تماس آب و هوا افزایش یافته و سبب میشود اکسیژن بیشتری وارد محیط شود.
2. دیفیوزرهای حباب درشت: پخش‌کننده‌های هوای حباب درشت قطر بزرگ‌تری از حباب تولید می‌کنند تا فاضلاب را به طور موثر جابجا کرده، خرد کرده و مخلوط کنند. منافذ ریز معمولا حباب هایی با قطر بین 0-3 میلی متر آزاد می کنند، در حالی که دیفیوزرهای حباب درشت حباب هایی با قطر 3-50 میلی متر آزاد می کنند. هوادهی حباب درشت برای هوادهی معمولی، سیستم‌های پر بار، ذخیره‌سازی لجن، هاضم‌های هوازی و کانال‌ها مناسب‌تر است.
3. دیفیوزر لوله‌ای: دیفیوزرهای لوله‌ای، با بدنه PVC و غشای EPDM، برای هوادهی عمقی فاضلاب در مخازن و حوضچه‌های بزرگ ایده‌آل هستند. عبور هوا از منافذ ریز غشا، حباب‌های ریزی ایجاد می‌کند که سطح تماس هوا با آب را افزایش داده و به اکسیژن‌رسانی مؤثرتر منجر می‌شود.
4. دیفیوزر دیسکی: دیفیوزرهای دیسکی با صفحات گرد پلی‌پروپیلن و غشای EPDM، گزینه‌ای ایده‌آل برای هوادهی در مخازن کم‌عمق هستند. حباب‌های ریز و یکنواخت تولید شده توسط این دیفیوزرها، به طور موثری اکسیژن را به آب منتقل می‌کنند و از لجن‌نشینی در کف مخزن جلوگیری می‌کنند.

شرکت مهندسی فراب زیست فراز تولید کننده و تامین کننده انواع دیفیوزرهای هوادهی عمقی و سطحی شامل دیفیوزرهای حباب ریز و حباب درشت جهت استفاده در سیستمهای تصفیه فاضلاب میباشد. برای اطلاع از جزئیات بیشتر در مورد قیمت انواع دیفیوزر هوادهی فاضلاب با کارشناسان ما تماس حاصل نمایید.