انواع دیفیوزر هوادهی
در صنایع تصفیه آب و فاضلاب، دیفیوزر هوادهی در کنار هوادهی مکانیکی برای باکتریهای هوازی برای کمک به تجزیه بیولوژیکی لجن ها استفاده میشود. با این تفاوت که دیفیوزر از عمق عمل میکند و به تولید حبابهای هوا و اکسیژن رسانی میپردازد و دستگاههای هوادهی مکانیکی از سطح تانک یا لجن این عمل را صورت میدهند.نحوه عملکرد دیفیوزر هوادهی بدین صورت است که در مرحله ثانویه، برای تجزیه بیولوژیکی باکتری های هوازی نیاز به اکسیژن دارند که این دستگاهها در تأمین آن نقش اساسی ایفا می کنند. برحسب نوع دیفیوزر هوادهی که در ادامه به طور کامل بررسی خواهیم کرد، حباب های ریز یا درشت تولید شده که حاوی مولکول های اکسیژن هستند از کف به سطح، وارد پساب و مواد مورد نظر میشوند تا به فرایند تجزیه ای کمک کنند.
سیستم کلی دیفیوزر از هر نوع متشکل از بلوئر، لوله و دیفیوزر است که بلوئر کار پمپاژ هوا با فشار زیاد را انجام داده که از طریق لوله ها و فیلترهای داخل آن به دیفیوزر هوادهی میرسد که برحسب نوع سوراخ ها و منافذ، حبابهای ریز یا درشت تولید خواهند شد، با این کار آب و هوا به صورت مارپیچی با یکدیگر ترکیب شده و اکسیژن مورد نیاز را تأمین می کنند.
نحوه عملکرد دیفیوزر هوادهی
انواع سیستم های هوادهی فاضلاب
آیا تاکنون در مورد تفاوت بین انواع سیستم های هوادهی و اینکه چه عواقبی در عملکرد یک تصفیه خانه فاضلاب به همراه دارد، اندیشدید؟
دو نوع اصلی سیستم هوادهی وجود دارد:
- هوادهی مکانیکی (mechanical aeration)
- هوادهی پراکنده (diffused aeration)
هوادهی مکانیکی در سطح مخزن یا تالاب کار می کند، در حالی که هوادهی پراکنده به طور معمول در کف مخزن کار می کند.
مدل های قدیمی تر سیستم های هوادهی غالباً سیستم های مکانیکی هستند که سال هاست که به طور قابل اعتماد در خدمت تصفیه خانه ها بوده اند. با این وجود صنعت فاضلاب با پیشرفتهای جدید تغییر می کند و تصفیه خانه های بیشتری به هوادهی پراکنده روی می آورند.
نحوه انتخاب سیستم هوادهی مناسب برای تصفیه خانه فاضلاب
تصفیه خانه های مختلف باید در طول فرآیند تصفیه فاضلاب نیازها و اهداف مختلفی را در اولویت قرار دهند. انتخاب سیستم هوادهی مناسب برای تصفیه خانه فاضلاب شما به چند عامل مختلف بستگی دارد:
- حجم فاضلاب
- ترکیب فاضلاب و نیازهای اکسیژن
- الزامات بهره وری
- اندازه مخزن یا تالاب
- محل تصفیه خانه و آب و هوا
- اهداف کاهش تعمیر و نگهداری
- اهداف هزینه سرمایه گذاری
- اهداف هزینه تعمیر و نگهداری
- اهداف هزینه انرژی
تصفیه خانه های فاضلاب می توانند بسیاری از این نیازها را همزمان با انتخاب سیستم هوادهی باکیفیت بالا برآورده سازند.
سیستم های هوادهی پراکنده فاضلاب
هوادهی بخش مهمی از فرآیند تصفیه فاضلاب، به ویژه مرحله تصفیه ثانویه را تشکیل می دهد. فاضلاب را با اکسیژن مخلوط می کند تا باکتری های هوازی بتوانند ذرات بایوسالید موجود در آب را هضم کنند. هوادهی نقش مهمی در مرحله لجن فعال دارد که طی آن باکتریها از مواد آلی تغذیه می کنند تا زمانی که لخته های ماده و باکتری ها از بین روند و لجن را تشکیل دهند. لجن به همراه باکتریهای آن برای کمک به تجزیه بیشتر مواد آلی موجود در فاضلاب، دوباره برگشت داده می شود.
سیستم های هوادهی فاضلاب پراکنده یک ابزار مهم برای این فرایند است. آنها مقادیر اندک و کم غلیظ هوا را درون مایعات پمپ می کنند تا فرایند هوادهی بسیار کارآمد را فراهم کنند.
چگونه یک سیستم هوادهی پراکنده کار می کند؟
یک سیستم هوادهی پراکنده معمولاً به صورت عمودی کار می کند. غلظت حباب ها را از نزدیکی کف تالاب یا مخزن تاسیسات فاضلاب ارسال می کند. به طور معمول، این سیستم شامل دمنده، لوله و دیفیوزر است. هوا فشرده شده از طریق لوله ها انتقال داده می شود و از طریق دیفیوزورها درون آب پخش می شود و حباب های ریز ایجاد می کند. حباب ها آب را جابجا کرده و مخلوط می کنند و الگوی جریان مارپیچی ایجاد می کنند و اکسیژن را در ستون آب منتقل می کنند تا در نتیجه باکتری ها به کار خود کمک کنند.
معمولاً دیفیوزرها تا آنجا که ممکن است کف مخزن را پوشانده و در ضمن اجازه می دهند تا جایی برای تکنسین ها قدم بردارند و تعمیر و نگهداری کنند. این پوشش کامل امکان توزیع یکنواخت اکسیژن را فراهم می کند. در تصفیه خانه با در نظر گرفتن حجم و نوع فاضلاب و ابعاد مخزن تصفیه، تعداد دیفیوزرها و دمنده های لازم را تعیین می شود.
سیستم های هوادهی پراکنده در دو نوع اصلی وجود دارد:
- حباب ریز (fine bubble)
- حباب درشت (coarse bubble)
هواسازهای حباب ریز باعث افزایش هوادهی و راندمان بالا می شوند، در حالی که هواساز های حباب درشت در اختلاط و افزایش سطح اکسیژن محلول برتری دارند. هر نوع هواساز حباب الزامات خاصی برای جریان هوا دارد، بنابراین اپراتورهای تصفیه خانه باید بر این اساس بلوئر ها و لوله ها را انتخاب کنند.
دیفیوزر هوادهی حباب درشت
دیفیوزر های هوادهی حباب ریز (FINE BUBBLE DIFFUSERS)
دیفیوزرهای حباب ریز از غشاهای انعطاف پذیر ساخته شده است که حاوی هزاران سوراخ کوچک و کوچک است و حباب هایی به قطر 1 تا 3 میلی متر تولید می کند. این دیفیوزرها در سه نوع اصلی عرضه می شوند:
- دیفیوزرهای لوله ای (Tube diffusers):
این نوع دیفیوزرها سطح بیشتری دارند تا امکان انتشار حباب های بیشتر در هر دیفیوزر فراهم شود. بلندتر و پهن تر از دیسک هستند و بیشترین هوا را از طریق کمترین میزان لوله از جنس استنلس استیل تأمین می کنند، بنابراین از نظر سیستم های هوادهی قابل بازیابی که از تمیز کردن مخزن خارج می شوند، از کارکرد مناسبی برخوردار هستند.
- دیفیوزرهای دیسکی (Disc diffusers):
از دیفیوزرهای همه منظوره و محبوب ترین سیستم های هوادهی ثابت هستند که به کف مخزن وصل می شوند. نگهداری و ماندگاری آنها تا حدودی پایین است و آنها را به گزینه های معمول تبدیل می کند.
- پانل های سوراخ شده با سوزن (Needle-perforated panels):
بر خلاف غشاهای دیفیوزر لوله و دیسک، غشاهای این دیفیوزرها معمولاً انعطاف پذیر نیستند. آنها حاوی سوراخ های ثابت هستند که اندازه حباب آنها با جریان هوا متنوع ثابت می ماند. آنها همچنین با مخازن عمیق تر بسیار کارآمد تر می شوند و با فشار زیاد و پیشانی زیاد عمل می کنند.
دیفیوزرهای حباب ریز نمی توانند با جریان هوا زیاد کار کنند و یا شکافها هرگز کاملاً نزدیک نیستند. سپس به جای حباب های ریز، حباب های درشت تولید می کنند. حباب های کوچک ستون بزرگی از آب را تعویض نمی کنند، بنابراین این دیفیوزرها در مخلوط کردن بسیار قدرتمند کمک نمی کنند، اما آنها به اندازه کافی مخلوط می کنند تا ذرات معمولی بایوسالید معمولی را در حالت تعلیق در نظر بگیرند.
تجمع حبابهای کوچک تولید شده توسط دیفیوزرهای حباب ریز دارای سطح بزرگتر از تعداد حباب های بزرگتر تولید شده با سیستم های حباب درشت است، بنابراین آنها برای انتقال اکسیژن و بازده مهم هستند. حباب های ریز نیز آهسته تر می شوند و منجر به زمان تماس بیشتر و انتقال اکسیژن بیشتر می شوند. آنها به طور کلی می توانند با نیمی از جریان هوا دیفیوزرهای درشت حباب کار کنند.
مزایای دیفیوزر هوادهی حباب ریز
- راندمان هوادهی بالا.استاندارد راندمان هوادهی SAE میزان وزن اکسیژن مخلوط شده با آب به پوند بر اسب بخار- ساعت توان بلوئراست. معمولا دیفیوزر هوادهی حباب ریز نسبت به نوع حباب درشت دو برابر اکسیژن بیشتری منتشر میکنند مخصوصا در مرحلهی دوم تصفیهی پساب که طبق استاندارد EPA باید 85% از مواد لجن و پساب حذف شده باشند، هوادهی عامل بسیار کمک کنندهای است.
- راندمان انتقال اکسیژن بالا. استاندارد راندمان انتقال اکسیژن SOTE که نشان میدهد که با چه راندمانی اکسیژن منتشر شده با آب مخلوط میشود تا فرایند هوادهی اتفاق بیفتد.در این نوع دیفیوزرها، اکسیژن منتشر شده بهتر با آب ترکیب میشوند چون حبابهای ریز با سرعت کمتری نسبت به حبابهای درشت بالا میروند و زمان بیشتری برای تماس با آب وجود دارد، و تعداد بیشتری حباب نیز تولید میگردند که در کنار نسبت سطح به حجم بیشتر، اکسیژن بیشتری هم انتقال داده میشود.
- راندمان بالای انرژی.در هر سیستم تصفیهای، 50% مصرف برق کل، مربوط به سیستمهای هوادهی است که در نوع دیفیوزر هوادهی حباب ریز این مصرف برق به شدت کاهش پیدا میکنند چون نیاز به هوای فشرده کمتری است تا حباب ریز تولید شود و همین کاهش کارکرد بلوئر، سبب کاهش مصرف برق سیستم دیفیوزر میشود
معایب دیفیوزر هوادهی حباب ریز
- سرعت گرفتگی سوراخها بیشتر است که به آن آلفا فاکتور پایین میگویند
- قدرت هم زدن و مخلوط کنندگی کمتری دارند که در تصفیهی پساب برای معلق نگه داشتن ذرات جامد و عدم تشکیل لجن ضروری است در غیر این صورت زمان و هزینهی بیشتری در پی خواهد داشت
- نصب و تمیز کردن پیچیده و پروسهای زمان بر و نیازمند هزینه
دیفیوزر های هوادهی حباب درشت (DIFFUSERS BARBLE COARSE)
در مقابل دیفیوزر های درشت حباب آب بیشتری را با حباب های بزرگتر خود جابجا می کنند و خود را به مخلوط شدن قوی تر انتقال می دهند. آنها همچنین نسبت به دیفیوزرهای حباب ریز نسبت به رسوب کمتر حساس هستند زیرا منافذ بزرگتر آنها به سرعت قفل نمی شوند. مخلوط کردن و حساسیت به رسوب گذاری، دو ویژگی مهم در محیط های فاضلاب با محتوای جامد معلق زیاد هستند، بنابراین پراکندگی های حباب درشت در این شرایط و در سایر محیط هایی که اولویت های دیگر از اولویت کارایی دارند، نسبت به دیفیوزرهای حباب ریز برتر هستند.
دیفیوزرهای هوادهی حباب درشت به دو نوع تقسیم میشوند:
- دیسکی
- لوله ای
دیفیوزر هوادهی دیسکی برای صنایع تصفیه فاضلاب
مزایای دیفیوزر هوادهی حباب درشت
- آلفا فاکتور بالا که احتمال گرفتگی سوراخها به دلیل وجود سوراخها و منافذ درشتتر پایینتر است.
- قدرتمخلوط کنندگی بیشتر که بخاطر بزرگتر بودن حبابهای هوای تولید شده است و در نتیجه جابجایی پساب بیشتر که در ضمن سبب کاهش احتمال ته نشینی دوبارهی لجن میگردد
- کاهش هزینههای تعمیر و نگهداری بابت گرفتگی و تمیز کردن
- دوام و ماندگاری بسیار بیشتر
معایب دیفیوزر هوادهی حباب درشت
- راندمان انتقال اکسیزن کمتر بخاطرتولید حباب های کمتر و بزرگتر که با سرعت بیشتری حرکت میکنند و همین امر باعث میشود هم SOTE دیفیوزر هوادهی حباب درشت کمتر از 1% باشد و هم میزان تماس آن با آب کمتر گردد.
- راندمان هوادهی آن تا 50% کمتر است که بخاطر نسبت سطح به حجم کمتر و در نتیجه مقدار کمتر اکسیژن انتقال داده شده است.
- مصرف انرژی بیشتری دارند چون بلوئر باید با سرعت و قدرت بیشتری حبابهای هوا را انتقال دهد و همین امر مصرف انرژی را بالا میبرد.
دیفیوزر هوادهی در چه صنایعی کاربرد دارد؟
در این بخش به کاربردهای مختلف دیفیوزر هوادهی و همچنین به موارد استفاده آن در فرایندها و صنایع مختلف می پردازیم.
کاربردها :
- فاضلاب شهری
- فاضلاب صنعتی
- سیستم های شبکهای ثابت
- سیستم های lift out
- سیستمهای معلق سازی
- تانکهای مخلوط کننده
- انتقال اکسیژن به میزان زیاد
- کاهش آسیب و فرسایش لوله ها برای انتقال
فرایندهایی که دیفیوزر هوادهی کاربرد دارد:
- هوادهی بیولوژیکی
- فرایندهای لجن فعال
- گودالهای اکسیداسیونی
- فرایند SBR
- فرایند MBR
- فرایند MBBR
- هضم و تثبیت لجن
- کارخانه های بسته بندی
صنایعی که از دیفیوزر هوادهی استفاده میکنند:
- صنایع غذا و نوشیدنی
- صنایع پنیر و لبنیات
- صنایع کاغذ و خمیر
- صنایع نفت و گاز
- صنایع برق و انرژی
- صنایع دارویی
انواع دیفیوزرهای هوادهی از نظر جنس
دیفیوزر هوادهی از جنس استیل ضد زنگ، سرامیک و EPDM و PTFE که ممبرانی هستند ساخته میشود که دو نوع اول خط تولید نداشته و جای خود را به انواع ممبرانی داده اند چرا که مقاومت در برابر فرسایش، خورده شدگی و تجزیه شدن تدریجی بسیار بیشتری دارند و هم وزن کمتری داشته و نصب و نگهداری پایین تری دارند که این مورد علاوه بر کاهش هزینه های تعمیر و نگهداری، قیمت خرید را نیز پایین می آورد.
گروه مهندسی اوژن اطلس سپهر بزرگترین و معتبرترین شرکت وارد کننده و ارائه دهندهی انواع دیفیوزر هوادهی در کشور آمادهی خدمات رسانی به شما عزیزان است.
دیفیوز هوادهی
کاتالوگ های دیفیوزر هوادهی
https://ozhen.co/wp-content/uploads/2019/11/ecologix_bubble_disc_diffuser.pdf
https://ozhen.co/wp-content/uploads/2019/11/Jaeger_Diffuser_hd270.pdf
https://ozhen.co/wp-content/uploads/2019/11/Jaeger_Diffuser_hd340.pdf
https://ozhen.co/wp-content/uploads/2019/11/Jaeger_Diffuser_td63.pdf