مقدمه
برخی از مواد موجود در مواد زاید جامد شهری و صنعتی برای بازیافت و استفاده مجدد مناسبند. با توجه به این نکته میتوان پی برد که کاغذ ، مقوا ، پلاستیک ، شیشه ، فلزات غیر آهنی و فلزات آهن مناسبترین مواد برای بازیابی‌اند و جز پلاستیکها بقیه مواد مذکور معمولا بازیابی می‌شوند.
مشخصات مواد
کاغذ ، مقوا ، پلاستیک ، شیشه ، فلزات آهنی و غیرآهنی از جمله مواد قابل بازیافت اصلی در مواد زاید جامد شهری هستند. در هر موقعیتی تعمیم برای بازیابی هر یک از این مواد معمولا با تکیه بر ارزیابی اقتصادی و ملاحظات محلی صورت می‌گیرد. در ارزیابی اقتصادی بازیابی مواد مشخصات مواد حائز اهمیت است.
سیستمهای فرآیند و بازیافت
به منظور جداسازی اجزای دلخواه و انجام فرآیند بر مواد قابل اشتعال ، برای بازیابی مواد یا انرژی لازم است دیاگرامهای عملیاتی ترسیم شود. مواد سبک قابل احتراق معمولا به نام سوخت حاصل از دور ریز خوانده می‌شوند.
طراحی و ترسیم سیستم
طراحی و ترسیم تاسیسات فیزیکی که دیاگرام واحد فرآیند را تشکیل می‌دهند، زمینه اصلی اجزا عملکرد موفقیت آمیز چنین سیستم‌ها هستند. عوامل مهمی که در طراحی و ترسیم چنین سیستم‌هایی باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:
1. بازده و کارایی فرآیند
2. اطمینان و انعطاف پذیری
3. سادگی و عملکرد اقتصادی
4. خوشایند بودن وضعیت ظاهری
5. کنترل‌های زیست محیطی
بازیابی مواد حاصل از تبدیل بیولوژیکی مواد زاید جامد عبارتند از: کود ترکیبی ، متان ، پروتئینها و الکلهای مختلف و انواع مختلفی از ترکیبات واسطه‌ای عالی. تهیه کود ترکیبی و هضم بی‌هوازی دو فرآیندی هستند که بیش از همه فرآیندها توسعه یافته‌اند.
تولید کود ترکیبی (تبدیل هوازی)
اگر مواد آلی به استثنای پلاستیک ، لاستیک و چرم از مواد زاید جامد شهری جدا شده و در معرض تجزیه باکتریایی قرار گیرند، محصول نهایی به جا مانده پس از فعالیت باکتریایی هاضم و غیرهاضم ، کود ترکیبی یا هوموس خوانده میشود. کل فرآیند که در برگیرنده جداسازی و تبدیل باکتریایی مواد زاید جامد آلی است به نام تولید کود ترکیبی شناخته میشود. تجزیه مواد زاید جامد آلی با وجود اکسیژن و یا نبودن آن ممکن است به دو صورت هوازی یا بی‌هوازی صورت گیرد.
مراحل عملیات تهیه کود ترکیبی
1. تهیه مواد زاید جامد
2. تجزیه مواد زاید جامد
3. تهیه محصولات و بازیابی
• مرحله سوم شامل آسیاب کردن ، اختلاط با مواد افزودنی متعدد ، دانه بندی ، بسته بندی ، ذخیره سازی ، محل و در برخی از مواقع عرضه مستقیمبه بازار است.
هضم بی‌هوازی
هضم بی‌هوازی یا تخمیر بی‌هوازی فرآیندی است که برای تولید متان از مواد زاید بکار می‌رود. در اغلب فرآیندها که گاز متان از مواد زاید جامد در اثر هضم بی‌هوازی تولید میشود.
مراحل هضم هوازی
• اولین مرحله عبارت است از آماده سازی جز آلی مواد زاید جامد برای هضم بی‌هوازی و این مرحله معمولا شامل مراحل دریافت ، تنظیم ، جداسازی و کاهش اندازه است.
• مرحله دوم عبارت است از افزایش رطوبت و مواد مغذی ، بهم زدن ، تنظیم PH تا حدود 7/6 ، حرارت دادن دوغاب تا دمای بین 228 تا 333k (55 تا 60Cْ) و هضم بی‌هوازی در یک راکتور با جریان پیوسته که محتویات آن به خوبی برای مدت زمانی بین 5 الی 10 روز مخلوط می‌شوند.
• مرحله سوم عبارتست از جمع آوری ، ذخیره سازی و در صورت نیاز جدا کردن اجزای گاز متصاعد شده در حین فرآیند هضم ، دفع مواد زاید هضم شده عملی است که الزاما باید صورت بگیرد.
بازیابی محصولات تبدیل گرمایی
محصولات تبدیلی گرمایی که از مواد زاید جامد بدست می‌آیند، عبارتند از حرارت ، گازها ، تعداد متنوعی از روغنها و مقداری از ترکیبات آلی مربوط به یکدیگر.
احتراق مواد زاید: عناصر اصلی مواد زاید جامد عبارتند از: کربن ، هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد در شرایط مطلوب در هنگام سوختن مواد زاید جامد محصولان نهایی گازی شامل) CO2 دی اکسید کربن( )H2Oآب) N2 (نیتروژن) و) SO2 (دی اکسید سولفور) می‌شوند.
خاکسترسازی همراه با بازیافت گرما
گرمای موجود در گازها حاصل از خاکسترسازی جامد را میتوان در اثر تبدیل به بخار بازیابی کرد. گرمای اندکی که در گازهای پس از بازیافت گرما باقی می‌ماند را میتوان آن برای پیشگرم کردن هوای احتراق آب جبرانی دیگ بخار یا سوخت مواد زاید جامد مورد مصرف قرار داد.
خاکسترسازهای بزرگ موجود
خاکسترسازهای بزرگ موجود به منظور استخراج گرما از گازهای احتراق بدون وارد کردن مقادیر اضافی هوا یا رطوبت میتوان از دیگهای بخاری که سوخت آنها را مواد زاید تشکیل می‌دهند، استفاده کرد. در عمل خاکسترساز پیش تخلیه به اتمسفر (از دامنه دمایی 1250 تا 1375k (1800 تا ْ2000f ( تا دامنه دمایی 500 تا 800k (600 تا ْ1000f خنک می‌شوند. قطع نظر از تولید بخار ، استفاده از سیستم دیگ بخار در کاهش حجم گازهای تحت فرآیند در تجهیزات کنترل آلودگی هوا کارساز است.
خاکسترسازهایی که آب در دیواره آنها جریان دارد.
در این خاکسترسازها ، دیواره‌های داخلی محفظه احتراق دارای لوله‌های دیگ بخار است که بطور عمودی قرار گرفته‌اند و در قسمتهای پیوسته بر یکدیگر جوش خورده‌اند. هنگامی که به جای مواد نسوز از دیواره‌های دارای لوله‌های جریان آب استفاده میشود. این سیستم نه تنها برای باز یافت بخار کار آمد است بلکه در کنترل دمای کوره بدون وارد ساختن هوای اضافی نیز به مقدار زیادی موثر است.
استفاده از سوختهای حاصل از مواد زاید
این قبیل سوختها که معمولا به شکل پودر هستند در دیگهای باز صنعتی در حال حاضر با استفاده از زغال سنگ یا نفت برای تولید انرژی استفاده می‌شوند، بطور مستقیم قابل سوختن می‌باشند. سوختهای حاصل از مواد زاید جامد همراه با زغال سنگ یا نفت نیز قابل سوختن هستند. با استفاده از ماشینهای مکعب‌ساز کشاورزی میتوان سوختهای تراکم حاصل از مواد زاید جامد تولید کرد. سوختهای مکعبی شکل برای استفاده در تعدادی از فرآیندهای تبدیلی خاکسترسازی و یا تبدیل به گاز و پیرولیز مناسبند.
تبدیل به گاز
فرایند تبدیل به گاز عبارت است از احتراق جزیی از سوخت کربنی به منظور تولید یک گاز سوختی قابل احتراق که مقدار منو اکسید کربن و هیدروژن در آن زیاد است. دستگاه تبدیل کننده گاز اساسا یک خاکستر ساز است که تحت شرایط احیا کننده عمل می‌نماید. گرمای لازم برای ادامه فرایند از واکنشهای گرمازا بدست می‌آید در حالیکه اجزای قابل احتراق گاز دارای انرژی کم عمدتا از واکنشهای گرماگیر بدست می‌آیند. وقتی که یک دستگاه تبدیل کننده گاز در فشار اتمسفر با استفاده از مواد به عنوان اکسید کننده عمل می‌کند، محصولات نهایی فرایند به گاز عموما گازهای کم انرژی هستند که از نظر حجمی حاوی CO2%100 و CO20% و H215% و CH42% می باشند که مابقی آن را گاز N<SUB<2< sub> و پودر غنی از کربن تشکیل میدهد.
تجزیه مواد به کمک حرارت (پیرولیز(
پیرولیز فرآیندی به شدت گرماگیر است به همین دلیل عبارت تقطیر مخرب نیز به صورت ترازو با پیرولیز بکار می‌رود مشکل فیزیکی مواد زاید جامد تحت پیرولیز ، می‌تواند از مواد زاید خام خرد نشده تا مواد زاید کاملا پودر شده باقی مانده پس از دو مرحله خرد کردن و مواد تغییر نماید. خواص سه جز اصلی حاصل ازپیرولیز عبارتست از:
جریانی از گاز که عمدتا حاوی هیدروژن ، متان ، منو کسید کربن و دی اکسید کربن و گازهای دیگر در ارتباط با خواص آلی مواد پرولیز شونده میباشد.
1. جزئی از قیر و یا جریان روغن که در دمای متعارف محیط مایع است و دارای ترکیباتی نظیر اسید استیک ، استون و متانل میباشد.
2. پودری که از کربن تقریبا خالص همراه با موادی بی‌اثر داده شده در فرآیند تشکیل شده است.
انرژی و منابع تجدید شونده:
ممیزی انرژی :
ممیزی انرژی مطالعه یا پیمایشی سیستماتیک برای تعیین چگونگی مصرف انرژی در یک واحد صنعتی است که فرصتهای صرفه جویی انرژی را مشخص می‌کند. ممیزی انرژی با بهرهگیری از روشهای مناسب ممیزی و تجهیزات مورد نیاز قادر است که اطلاعات ضروری مربوط به چگونگی، کیفیت و کمیت مصرف انرژی را در اختیار مدیریت انرژی واحد صنعتی قرار دهد. ممیزی انرژی راندمان کلی مصرف و راندمان مصرف انرژی را در سطح فرایندهای واحد مشخص می‌کند. مدیر انرژی نیز با بهرهگیری از اطلاعات مصرف انرژی در گذشته، هدفهای مصرف را در آینده واحد تعیین می‌کند.
قسمت اصلی گزارش ممیزی حاوی پیشنهادها و فرصتهای صرفهجویی انرژی به همراه تحلیل فنی و اقتصادی مربوط به آنها است. علاوه بر این ممیزی انرژی، روشهای جستجوی سیستماتیک فرصتها و موقعیتهای صرفهجویی انرژی را نیز تعیین می‌کند.
در مرحله بعد گزارش ممیزی انرژی به پروژههای بهینه سازی انرژی در بخشهای مختلف واحد تبدیل میگردد. مدیر انرژی نیز با بکارگیری اطلاعات ممیزی و پروژههای بهینه سازی انرژی اولویت انجام هر یک از آنها را تعیین کند و به مدیریت ارشد جهت تأیید ارائه نماید. اطلاعات و شیوه صحیح مطالعه انرژی، فرایند تصمیم سازی را تکمیل کرده و مدیریت ارشد را قادر میسازد که تصمیمات درستی را برای اجرای پروژههای بهینهسازی اتخاذ کند. نهادینه کردن این فرایند در هر واحد صنعتی به صورت یک فعالیت مستمر منجر به کنترل و مدیریت مصرف انرژی بر اساس واقعیتهای موجود در کارخانه میشود.
ممیزی انرژی بر خلاف ممیزی مالی موقعیتهای اتلاف و پتانسیلهای صرفه جویی انرژی را مشخص می‌کند و برای آنها راه حلهای کاربردی ارائه می‌کند. از اینرو ممیزی انرژی برای صنایع "به شدت انرژی بر" نظیر صنعت سیمان به دلیل بالا بودن هزینههای انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است.
در کارخانههای سیمان سهم بالایی از قیمت تمام شده به هزینههای انرژی اعم از انرژی حرارتی و الکتریکی اختصاص پیدا می‌کند. سهم بالای انرژی در قیمت تمام شده سیمان، مدیریت انرژی و ممیزی انرژی را به عنوان یک ضرورت اجتناب ناپذیر برای کارخانههای سیمان مبدل کرده است.
علی رغم پیشرفتهای تکنولوژیک و کاهش انرژی مصرفی برای واحد سیمان تولیدی، در حال حاضر نیز پتانسیلهای بسیار مناسبی برای کاهش انرژی مصرفی در کارخانههای سیمان وجود دارد. شناسایی راهکارهای بهینه سازی انرژی حرارتی و الکتریکی(به صورت توأم یا مجزا) در قالب پروژههای کوتاه مدت و بلند مدت یکی از نتایج انجام ممیزی انرژی در کارخانههای سیمان است.
تولید سوخت از ضایعات جامد :
برخی از کشورها وابستگی شدید به زغال سنگ، نفت و یا گاز طبیعی به منظور تولید انرژی دارند. از طرفی، منابع سوخت های فسیلی نیز رو به کاهش بوده و در نتیجه بکارگیری آنها جهت تولید انرژی الکتریکی مقرون به صرفه نخواهد بود.
این در حالی است که یکی از منابع سوخت جایگزین می‌تواند سوخت تولیدی از ضایعات جامد (RDF) باشد. سوخت تولید شده از ضایعات جامد، سوختی است که با اجرای عملیات خرد کردن و نیز فراوری ضایعات جامد شهری توسط بخار و یا اتوکلاو بدست می‌آید.
سوخت بدست آمده از ضایعات جامد، شامل مقادیر زیادی از مواد آلی موجود در زباله های شهری نظیر پلاستیک، لاستیکهای ضایعاتی و مواد آلی زیست تخریب پذیر میباشد. کارخانجات تولیدی چنین سوختی، معمولاً در نزدیکی محل جمع‌آوری زباله های شهری بنا می‌گردند. هر چند که طراحی و احداث این کارخانجات در محل‌های دورتر نیز امکان پذیر است.
فرایند های پیشرفته تولید سوخت از ضایعات (با بکارگیری بخار دارای دما و فشار بالا در اتوکلاو) می‌تواند تا حد زیادی از بار آلودگی های خطرناک، فلزات سنگین بکاهد تا امکان بکارگیری سوخت تولید شده در اماکن مختلف فراهم گردد.
مراحل تولید چنین سوختی شامل تمام و یا بخشی از موارد ذیل میباشد:
• جداسازی اولیه (که در فرایند اتوکلاو نیازی به آن نیست)
• غربال کردن و دانه بندی (به عنوان عملیات نهایی پس از فرایند اتوکلاو)
• جداسازی مغناطیسی (به عنوان عملیات نهایی پس از فرایند اتوکلاو)
• خرد کردن اجزای درشت(که در فرایند اتوکلاو نیازی به آن نیست)
• خالص سازی و پالایش نهایی
تصفیه خانه های آب
تصفیه خانه‌های آب شرب :
آب خام نیازمند طی نمودن مراحل مختلفی است تا به کیفیت مورد نظر جهت کاربری به عنوان آب آشامیدنی برسد. به عنوان مثال:
• لخته سازی
• زلال سازی
• حذف آهن و منگنز
• فیلتراسیون
• تنظیم PH
• گندزدایی
• کنترل طعم و بو
تولید آب آشامیدنی صرف نظر از منبع آب خام بکارگرفته شده (آب های جاری، آب چاه و یا آب دریا) یکی از تخصص‌های شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران می باشد.
در هر حال، هدف نهایی از بررسی فوق، یافتن راه حلی مناسب جهت غلبه بر مشکلاتی از قبیل هزینههای بالای راهبری و نگهداری، عدم استفاده بهینه انرژی و مواد شیمیایی مصرفی در نهایت عدم حصول آبی با کیفیت مناسب میباشد.
تصفیه خانه‌های آب صنعتی:
در اغلب صنایع، آب نقش اصلی را در چرخه تولید ایفا می‌نماید. غالباً آب مورد استفاده می‌بایست جهت حصول مشخصات مورد نیاز سختی گیری شود. بعنوان مثال :
هدف از تصفیه آب مورد کاربرد در بویلرها و برج‌های خنک کننده عبارت است از:
• جلوگیری از بروز پدیده خوردگی در بویلر
• جلوگیری از رشد بیولوژیکی جلبک، باکتری و قارچ در سیستم
• جلوگیری از بروز پدیده رسوب گرفتگی به منظور بالا نگهداشتن ضریب انتقال حرارت.
روشها و فرایندهای متفاوتی جهت رسیدن به اهداف فوق قابل اجراست، از جمله:
• عاری سازی یونی
• سختی گیری و حذف کربنات
• هوا زدایی
• حذف قلیا
• حذف فلزات سنگین
• خنثی سازی
• گند زدایی
آشنایی با فنون بکارگرفته شده :
تصفیه فیزیکی شیمیایی آب...
فیلتراسیون...
حذف بو و رنگ ...
تکنولوژی غشایی ...
تبادل یونی...
گندزدایی ...
تصفیه فیزیکی و شیمیایی آب :
حتی اگر تصفیه آب شامل مراحل متعددی باشد، فرایندهای فوق یکی از بخشهای اصلی قلمداد می‌گردند. به عنوان مثال در قالب فرایند پیش تصفیه و یا تصفیه نهایی پس از فرایند بیولوژیکی.
در این بخش، مرحله اول شامل حذف اجزایی است که موجب مشکل در سایر عملیات تصفیه می‌گردند. این مرحله شامل آشغال گیری، انعقاد، لخته سازی و خنثی سازی، ته نشینی، حذف روغن وچربی و ایجاد محیط بافری میباشد.
تزریق واکنش گرهایی با ماهیت معدنی (به عنوان منعقد کننده) نظیر فریک کلراید، پلی آلومینیم کلراید، آهک، آلومینیم سولفات جهت حذف فسفات، روی، منگنز، فلزات سنگین و حتی برخی از مواد آلی درون آب انجام می‌گیرد.
تزریق پلی الکترولیت نیز جهت افزایش راندمان حذف مواد فوق ممکن است صورت گیرد.
جهت حذف کامل مواد معلق باقی مانده در آب استفاده از فیلتر شنی و یا حتی بکارگیری فیلتراسیون غشایی ضروری خواهد بود.
فیلتراسیون
________________________________________
تمامی گونه‌های آب خام صرف نظر از منبع تأمین آن، دارای غلظت‌های متفاوتی از ناخالصی به شکل ذرات معلق می‌باشند، که نوع و مقدار مواد، تابع شرایط محیطی و نوع منبع تأمین آب خام میباشد. وجود چنین موادی موجب عدم قابلیت بکارگیری آب خام در مقاصد شهری و صنعتی میگردد.
در اغلب تصفیه خانه‌های آب از فیلتر شنی ثقلی استفاده میشود که در کاربردهای تجاری میتوان از مواد منعقد کننده به همراه فیلترهای تحت فشار نیز استفاده نمود.
در ساخت فیلترهای تحت فشار، مخزن تحت فشار توسط ماسه با سایزهای متفاوت پر میشود. در داخل مخزن فیلتر، نازل‌های توزیع کننده جریان یکنواخت و سیستم جمع آوری آب فیلتر شده تعبیه میگردد. معمولاً از شن و ذرات درشت تر به عنوان لایه تحتانی و از ذرات با سایز کمتر در لایه‌های فوقانی بستر استفاده میشود. در خلال عبور آب خام، ذرات معلق موجود در آن در لایه‌های بستر فیلتر شنی به دام افتاده و در نهایت آب زلال و تقریباً عاری از مواد معلق بدست می‌آید.
جهت جلوگیری از گرفتگی بستر و افزایش افت فشار جریان درون بستر که ناشی از تجمع ذرات معلق در لایه‌های بستر میباشد، از فرایند شستشوی معکوس استفاده می گردد که زمان و رویه این عملیات، تابعی از نوع فیلتر، میزان مواد معلق درون آب خام و ماهیت مواد منعقد کننده بکارگرفته شده خواهد بود.
از جمله کاربردهای فیلتر شنی تحت فشار و فیلترهای ثقلی میتوان به کاربرد آنها در زلال سازی اب خام، حذف ذرات معلق موجود در آب برج های خنک کننده اشاره نمود.
حذف رنگ، طعم و بوی نامطبوع در فرایند تصفیه آب:
همانند فیلترهای شنی تحت فشار، فیلترهای کربن فعال جهت حذف رنگ و بوی نامطبوع آب خام بکارگرفته می‌شوند. کربن فعال مورد کاربرد بصورت دانه‌ای بوده و از حرارت دادن مواد طبیعی حاوی مقادیر زیاد کربن مانند زغال، مواد سلولزی، پوست نارگیل و یا پوست پسته در غیاب هوا تا دمایی در حدود 700 درجه سانتیگراد و متعاقب آن جهت افزایش تخلخل و فعال سازی کربن از عملیات اکسیداسیون در دمایی بین 800 تا 1000 درجه سانتیگراد توسط گازهای اکسید کننده ای نظیر بخار آب و یا دی اکسیدکربن استفاده میشود. لازم به یادآوری است کاربرد اکسیژن جهت اکسیداسیون به دلیل واکنش بسیار تند و غیر قابل کنترل با کربن امکان پذیر نمی‌باشد.
همانطور که اشاره گردید کربن فعال جهت حذف کلر باقیمانده در آب، کاهش و حذف مواد آلی محلول و حذف گاز رادن در آب بکار می‌رود.
تکنولوژی غشایی در تصفیه آب و فاضلاب
امروزه تکنولوژی غشایی به واسطه کم بودن اثر مخرب آن بر محیط زیست و نیز کم بودن هزینههای نگهداری و بهره‌برداری، در مقیاس بسیار وسیع در صنایع تصفیه آب و فاضلاب بکارگرفته میشود، که نتیجه آن حذف اغلب آلودگیهای محلول، معلق و بیولوژیکی در آب و فاضلاب میباشد.
اساس تکنولوژی اسمز معکوس بر فرایند نفوذ یا تراوش آب از غشای نیمه تراوا میباشد، که این غشا‌های نیمه تراوا فقط قابلیت عبور دادن آب خالص را از یک سمت به سمت دیگر دارند و در نتیجه باکتریها، نمکهای محلول و مواد آلی و معدنی موجود در آب بدلیل عدم توانایی در عبور از غشای فوق، از آب خالص جدا می‌گردند. راندمان حذف مواد خارجی در سیستم های اسمزمعکوس می‌تواند تا 5/99 درصد باشد.
سیستم اسمز معکوس تنها تکنولوژی است که قابلیت جداسازی انواع مواد خارجی محلول و معلق را دارد، که نتیجه آن حصول آبی با کیفیت مناسب جهت شرب و مصارف صنعتی میباشد.
منبع آب خام جهت تصفیه با روش اسمزمعکوس می‌تواند، آب چاه، چشمه، رودخانه و یا آب دریا باشد.
فیلتراسیون غشایی (میکروفیلتراسیون، اولتراسیون و نانوفیلتراسیون):
مزیت کاربرد تکنولوژی فیلتراسیون غشایی مانند میکروفیلتراسیون (با قابلیت جداسازی ذرات با سایز 1/0 تا 1میکرون)، اولترا فیلتراسیون (با قابلیت جداسازی ذرات با سایز 01/0 تا 1/0 میکرون) نسبت به سایر روشهای متعارف فیلتراسیون، کیفیت بالای جریان خروجی، مصرف بهینه انرژی ، اشغال فضای بسیار کم و سادگی عملیات بهره‌برداری و نگهداری آن است.
در فیلتراسیون غشایی جریان حاوی مواد معلق با قرار گرفتن در کنار غشای نیمه تراوا به دو جریان آب خالص (که بصورت انتخابی از غشا عبور می‌نماید) و یک جریان آب آلوده دفعی (که حاوی مواد معلق تغلیظ شده میباشد) تقسیم میشود. با توجه به مورد کاربری سیستم فوق، جریان غلیظ و جریان عاری از مواد معلق می‌توانند مورد کاربری مجدد واقع شده یا دفع گردند.
تکنولوژی نانو فیلتراسیون (با قابلیت حذف ذرات با سایز 001/0 تا 01/0 میکرون) و اسمزمعکوس (با قابلیت حذف ذرات با سایز 0001/0 تا 001/0 میکرون) قابلیت حذف نمکهای محلول و یونهای خارجی موجود در آب را نیز داراست که نسبت به سایر فرایندهای خالص سازی مانند تکنولوژی تبخیری هم از نظر راندمان و هم از نظر اقتصادی برتری بیشتری دارد.
در فرایند اسمزمعکوس، مواد معدنی محلول و سیلیس نیز از آب حذف می‌گردند. قابلیت تصفیه و شیرین سازی آب دریا و سایر آبهای شور جهت شرب و حتی مصارف صنعتی، آن هم بصورت کاملاً اقتصادی از مزایای مهم تکنولوژی اسمزمعکوس میباشد.
دامنه کاربرد تکنولوژی میکروفیلتراسیون و اولترا فیلتراسیون:
• حذف چربی و روغن
• بازیافت ذرات فلزی
• تصفیه فاضلاب صنایع فولاد
• تصفیه نهایی پس از فرایند لجن فعال جهت بازیابی و مصرف مجدد فاضلاب تصفیه شده
• حذف آلودگیهای غیر سمی و قابل تجزیه نظیر پروتئینها و سایر ماکروملکول‌های آلی، رنگها و پوشش‌های صنعتی با جرم ملکولی بالا از آب و یا فاضلاب
• جداسازی فازی امولسیون‌های آب و روغن.
• جداسازی فلزات سنگین پس از فرایند تشکیل کمپلکس و ترسیب
• شیرین سازی آب (حذف نمک)
• جداسازی نهایی مواد سمی
• حذف مواد تجزیه پذیر در فاضلاب در صورتی که انجام فرایند بیولوژیکی ممکن نباشد.
تکنولوژی تبادل یونی
فرایند تبادل یونی یکی از اشکال پدیده جذب سطحی است، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می‌گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می‌گردند. فرایند تبادل یونی فرایندی برگشت پذیر است که طی آن یونهای خارجی موجود در آب جذب گروههای عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمری (فاز جامد) می‌گردند و بدین ترتیب آب عاری از هرگونه ناخالصی یونی حاصل میگردد.
پس از اشباع شدن گروههای عاملی، سیستم تحت عملیات بازیابی و شستشوی شیمیایی قرار گرفته و مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرد.
دامنه کاربرد تکنولوژی تبادل یونی عبارت است از:
• تولید آب بدون یون (Demineralization)
• حذف سختی آب
• حذف کاتیونهای خارجی از آب
• حذف قلیائیت
• بازیابی مجدد آب در صنایع فلزی
• حذف نیترات و سولفات
• بازیابی و یا جداسازی مواد دارویی
• بازیابی فلزات با ارزش در صنایع فلزی
گند زدایی
یافتن روش مناسب و صحیح گندزدایی جهت پالایش آب و فاضلاب با محدوده گسترده‌ای از آلودگی‌ها امری بسیار حساس و کلیدی میباشد. اصولاً اکثر صنایع فرایندی، سیستم گندزدایی خود را بر مبنای عواملی چون ایمنی، حمل آسان، سادگی بهره‌برداری، طول عمر تجهیزات، میزان ضایعات تولیدی و هزینه تجهیزات مورد نیاز، انتخاب می‌نمایند. لذا می‌بایست در این خصوص از مشاورین ورزیده ، با توجه به شرایط خاص حاکم بر هر صنعت فرایندی بهره‌گرفت.
شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران توانایی ارایه هر گونه خدمات مهندسی و اجرایی سیستمهای گندزدایی با بکارگیری تکنولوژیهای مختلف از جمله استفاده از گاز ازن، اشعه ماورای بنفش (UV) و سیستم کلرزنی مرسوم را در کاربردهای تصفیه آب و فاضلاب شهری و صنعتی دارد.
پکیج های پیش ساخته تصفیه فاضلاب:
پکیجهای تصفیه فاضلاب، واحدهای پیش ساخته‌ای هستند که جهت تصفیه فاضلاب تولیدی اجتماعات کوچک یا واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
هوادهی گسترده عمقی
روش هوادهی گسترده، فرایند بهینه شده لجن فعال متعارف کاربردی در تصفیه خانه های بزرگ می باشد که در آن به واسطه تامین اکسیژن کافی محلول توسط هوادهی عمقی، امکان فرایند بیولوژیکی توسط باکتریها فراهم شده و در نتیجه مواد آلی قابل تجزیه بصورت زیستی، از فاضلاب حذف می گردند. در این روش هوای فشرده تولیدی توسط بلوئر و نازل‌های موجود در مخزن، درون فاضلاب حل شده و علاوه بر تامین اکسیژن مورد نیاز، موجب اختلاط سیستم و در نتیجه در دسترس قرار گرفتن مواد مغذی برای باکتریهای معلق میگردد.
در این روش فاضلاب خام ورودی پس از عبور از آشغالگیر و جداسازی ذرات جامد درشت(در صورت نیاز) وارد مخزن همگن سازی می‌گردند. وظیفه مخزن فوق جلوگیری و از بین بردن شوکهای کمی و کیفی فاضلاب ورودی به سیستم میباشد.
پس از این مرحله فاضلاب به صورت یکنواخت وارد حوضچه هوادهی شده و به مدت 24 ساعت هوادهی میگردد. سپس مخلوط فاضلاب به همراه توده باکتریایی تولید شده به مخزن ته نشینی هدایت گردیده و در آن مواد معلق بصورت لجن از کف مخزن جدا می گردند. فاضلاب تصفیه شده و زلال حاصل از ته نشینی از طریق سر ریز به مخزن گندزدایی هدایت گردیده و توسط فرایند کلرزنی و یا تابش اشعه UV گندزدایی می گردد.
جهت حفظ توده زنده باکتریایی و جلوگیری از شستشو و حذف این توده از محیط بیولوژیکی، مقداری از لجن ته نشین شده در زلال ساز توسط پمپ به مخزن هوادهی برگشت داده می شود و اضافه آن به مخزن هاضم لجن هدایت می گردد. لجن موجود در هاضم به واسطه زمان ماند طولانی دچار فرایند تجزیه و هضم شده و به ماده‌ای کاملا بی اثر و بی خطر برای محیط زیست تبدیل میشود، که حتی میتوان از آن به عنوان کودی مناسب و بهداشتی جهت باغبانی و کشاورزی استفاده نمود.
پکیجهای هوادهی گسترده عمقی شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران جهت تصفیه فاضلاب‌‌های بهداشتی(و در موارد خاص صنعتی) با ظرفیت 10 تا 180 متر مکعب در روز طراحی و ساخته می شوند و عملکرد آنها از لحاظ شیمیایی و مکانیکی گارانتی میگردد.
________________________________________
دیسک بیولوژیکی گردان(RBC)
روش دیگر مورد استفاده به صورت پکیج های پیش ساخته تصفیه فاضلاب استفاده از سیستم رشد چسبیده می باشد، که در این روش میکرو ارگانیسم های موجود در فاضلاب با تشکیل لایه ای ژلاتینی شکل بر روی یک پایه جامد نظیر پرکننده های سنگی یا پلاستیکی موجود در صافی چکنده و یا دیسک های گردان در پکیجهای RBC مواد مغذی درون فاضلاب را مصرف می نمایند.در این روش اکسیژن هوا با مکانیسم نفوذ به لایه ژلاتینی نفوذ نموده و باکتریها با مصرف مواد مغذی و نمکها، رشد نموده ودر نتیجه ضخامت لایه ژلاتینی مرتبا افزایش می یابد تا جایی که اکسیژن کافی به لایه های میانی نمی رسد. لایه های میانی با کمبود اکسیژن مواجه شده و بی هوازی می گردد. نتیجه شرایط بی هوازی، سست شدن لایه و جدایی آن از سطح به واسطه تنش برشی ناشی از جریان سیال می باشد.
لجن جدا شده به همراه فاضلاب خروجی از این بخش به واحد ته نشینی هدایت شده و از فاضلاب جدا می گردد.
از مزایای روش رشد چسبیده (RBC) نسبت به هوادهی گسترده می توان به موارد ذیل اشاره نمود :
کاهش مصرف انرژی
آلودگی صوتی کمتر به دلیل عدم استفاده از بلوئر
قابلیت مقاومت در برابر بروز شوک های کمی و کیفی در فاضلاب ورودی
مزایای پکیج های RBC ساخت شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران عبارتند از:
مصرف حداقل انرژی
عدم گرفتگی و از کارافتادگی سیستم
کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی ( قابلیت تولید از جنس کامپوزیت)
گفتنی است که امروزه به دلیل پیچیدگیهای راهبری و وجود قسمتهای متحرک در این روش تصفیه، استفاده از این تکنولوژی در اروپا و آمریکا بسیار محدود شده است.
________________________________________
فرایند IFAS
شرکت فران با بهرهگیری از مشاوران خارجی متبحر توانایی طراحی و ساخت پکیجهای تصفیه فاضلاب با فرایند IFAS را نیز دارا میباشد.
سیستم IFAS (Integrated Fixed Film Activated Sludge) با هدف ترکیب مزایای روشهای بستر ثابت(Fixed Film) و لجن فعال(Activated Sludge) در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته است. تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال با راندمان بالای تصفیه و انعطاف پذیری بالا سالها است که در تصفیهخانههای فاضلاب مورد استفاده قرار می‌گیرد. از طرف دیگر فرایند بستر ثابت، پایداری و مقاومت بالایی را در مقابل شوکهای آلی و هیدرولیکی قاضلاب از خود نشان داده است. لذا بهرهگیری از پر کنندههای بستر ثابت در فرایند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال، مزایای استفاده از دو فرایند را بطور همزمان به دنبال دارد. نتایج کارکرد این سیستم نیز نشان میدهد که استفاده از این فرایند افزایش راندمان تصفیه فاضلاب را به دنبال دارد. به همین دلیل استفاده از سیستم IFAS معمولاً به عنوان یکی از گزینههای افزایش ظرفیت تصفیهخانههای فاضلاب بدون توسعه فیزیکی مطرح میشود.
________________________________________
فرایند Attached Growth Airlift Reactor) AGAR)
فرایند AGAR با هدف افزایش کارایی فرایند هوادهی ابداع گردیده است. در این روش با استفاده از پرکنهای(Packing) ویژه سطح هوادهی به شدت افزایش مییابد. سیستم هوادهی عمقی به کمک توزیع کنندههای هوا موجب چرخش و حرکت پرکنها و ایجاد آشفتگی در مخزن هوادهی میشود. وجود آشفتگی در مخزن هوادهی راندمان هوادهی و مقاومت در برابر شوکهای آلی و هیذرولیکی را افزایش میدهد. این روش نیز به دلیل تغییرات اندک نسبت به سیستم هوادهی جهت افزایش ظرفیت واحدهای تصفیه فاضلاب موجود کاربرد دارد.
به طور کلی پکیجهای تصفیه فاضلاب شرکت مهندسی فران با استفاده از فرایند AGAR دارای مزایای زیر میباشد:
افزایش راندمان هوادهی و در نتیجه آن کاهش هزینههای عملیاتی
کاهش حجم سیستم تصفیه فاضلاب
امکان افزایش ظرفیت سیستم تصفیه و کاهش استفاده از مواد اولیه، در نتیجه آن کاهش سرمایه گذاری اولیه
افزایش راندمان حذف نیتروژن بدون افزایش زمان ماند هیدرولیکی
مدیریت مواد زاید
بخاطر تقلیل مداوم ذخیره مواد خام و افزایش قیمت آنها بهمان نسبت، مدیریت مواد زائد در آینده اهمیت هر چه بیشتری خواهد یافت. با کمک تکنولوژی پیشرو شیوه های نوین و زیست محیطی برای تفکیک و بازیابی زباله باجرا درآیند.
یکی از حوزه های تخصصی شرکت Wessel Umwelttechnik اجرای ساختمان و ساخت و نصب تجهیزات تفکیک و بازیابی زباله و ارائه خدمات مهندسی طراحی پایه ای و تفصیلی برای پروژه های مکانیکی و فرآیندی است. با رعایت استانداردهای جاری ما بنا به نیاز مصرف کننده آماده ارائه راه حل در همه زمینه های صنعت محیط زیست از قبیل صنعت تفکیک زباله و یا صنعت بیولوژی – مکانیکی برای نگهداری زیست محیطی زباله و یا بازیابی آنها هستیم. و در اینجا هم با کمک تکنولوژی تخمیر امکان بازیابی انرژی موجود است.
مدیریت ضایعات جامد
دفن بهداشتی زباله:
یکی از مرسوم ترین روشهای حذف زباله از محیط ، دفن بهداشتی آن می باشد.مهمترین محصول دفن زباله تولید گازهای ناشی از فرایند بی هوازی می باشد که مهمترین آن گاز متان است.در سیستمهای دفن زباله می بایست غلظت گازهای خروجی به دقت کنترل شود تا از بروز انفجار جلوگیری گردد.
________________________________________
تولید کمپوست :
کمپوست ماده ای به شکل خاک است که نتیجه فرایند تثبیت بیولوژیکی به روش هوازی بر روی زباله های با ماهیت آلی و قابل تجزیه می باشد. از این ماده به عنوان نرم کننده و تقویت کننده خاک جهت کشاورزی استفاده می گردد. از مزایای استفاده از کمپوست در کشاورزی می توان به موارد ذیل اشاره نمود:
• بهبود ساختار خاک
• افزایش ظرفیت نگهداری رطوبت
• کاهش شسته شدن نیتروژن محلول از خاک
• افزایش ظرفیت بافری خاک
________________________________________
کارخانجات بازیافت :
فرایند بازیافت شامل بازیابی مواد با ارزش نظیر چوب ، کاغذ ، پلاستیک ، شیشه و فلزات از زباله و استفاده مجدد از آن است که با توجه به افزایش روز افزون جمعیت و نیاز بیشتر به مواد اولیه امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.
شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران قابلیت طراحی و اجرای طیف وسیعی از کارخانجات بازیافت زباله را دارد.
________________________________________
تصفیه شیرآبه زباله :
ضایعات جامد به هنگام دفن به واسطه بروز تغییرات بیولوژیکی ، فیزیکی و شیمیایی و نیز تجزیه هوازی و بی هوازی ترکیبات موجود در آنها تبدیل به محصولاتی به شکل گاز و مایع می گردند.
از طرفی برخی از مواد جامد موجود در زباله نیز در آب حل شده و به همراه شیرابه زباله ناشی از فرایندهای فوق ، موجب آلودگی شدید آبهای زیر زمینی می گردند.
لازم به ذکر است در برخی از موارد، آلودگی شیرابه زباله تقریبا به 20 برابر آلودگی فاضلاب بهداشتی می رسد.از اینرو مدیریت و تصفیه شیرابه زباله در محل دفن امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.
فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد
تعداد صفحات این مقاله 86 صفحه
پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید
دانلودمقاله سیستمهای بازیافت مواد و انرژی
