دیفیوزر هوادهی

انواع دستگاه ها و سیستم های هوادهی فاضلاب

•  هوادهی پراکنده(diffused aeration)
•  هوادهی مکانیکی( mechanical aeration)

انتخاب سیستم هوادهی مناسب

•  اندازه تالاب یا مخزن
• حجم فاضلاب
• اهداف هزینه انرژی
• اهداف کاهش تعمیر و نگهداری
• ترکیب فاضلاب و نیاز های اکسیژن
• اهداف هزینه سرمایه گذاری
• الزامات بهره وری
• اهداف هزینه نگهداری و تعمیر
• محل تصفیه خانه و آب و هوا

تصفیه خانه های فاضلاب قادر هستند بیشتر این نیاز ها را به صورت همزمان با انتخاب سیستم دیفیوزر هوادهی مناسب و با کیفیت برآورده نمایند.

سیستم هوادهی پراکنده فاضلاب

یکی از بخش های مهم تصفیه فاضلاب فرایند هوادهی است. به ویژه مرحله تصفیه ثانویه سیستم هوادهی. فاضلاب را به وسیله اکسیژن مخلوط کرده و به باکتری های هوازی کمک میشود تا قادر باشد ذرات بایو سالید موجود در آب را هضم نمایند.
دیفیوزر هوادهی در مرحله لجن نقشی مهم و فعالی دارد. زیرا از این طریق می توان باکتریها را از مواد آلی تغذیه نموده و تاز زمانی که باکتری ها و لخته های ماده از بین روند، لجن را تشکیل می دهند. لجن با باکتری هایی که بیشتر مواد آلی موجود در فاضلاب را تشکیل داده اند، کمک می کنند تا عمل تجزیه انجام شود. پس از دوباره برگشت داده شود.
برای این فرایند می توان از سیستم هوادهی فاضلاب پراکنده به عنوان یک ابزار مهم استفاده کرد. این سیستم ها مقادیر اندک و کم غلیظ هوا را درون مایعات پمپ می نمایند، تا فرایند دیفیوزر هوادهی با کارایی بهتری انجام شود.
سیستم هوادهی پراکنده چگونه کار می کند؟
این سیستم ها بیشتر به صورت عمودی کار می نمایند. میزان غلظت حباب ها را از نزدیکی کف تالاب با مخزن های تاسیس فاضلاب ارسال می کنند. این سیستم ها دارای لوله، دیفیوزر و دمنده هستند. هوای فشرده شده را از طریق لوله ها منتقل کرده و از طریق دیفیوزر هوادهی درون آب پخش می کند. که این عمل حباب های ریزی را به وجود می آورد.
حباب ها آب را جابجا نموده و مخلوط می کنند. در این حالت الگوی جریان مارپیچی شکل گرفته و اکسیژن در ستون آب منتقل می شود. تا در نتیجه باکتری ها به فرایند کاری خود کمک نمایند.
اصولا دیفیوزر هوادهی به میزان قابل توجهی کف مخزن را می پوشانند، و اجازه می دهند تا تکنسین ها به عملیات تعمیر و نگهداری از سیستم ها دسترسی آسان تری داشته باشند. این پوشش باعث می شود تا اکسیژن به صورت یکنواخت توزیع یابد.
در تصفیه خانه نوع فاضلاب، حجم فاضلاب، تعداد دیفیوزر هوادهی و دمنده های لازم و ابعاد مخزن تصفیه تعیین می گردد.

سیستم های هوادهی پراکنده

● حباب درشت (coarse bubble)
● حباب ریز (fine bubble)

هواساز هایی که دارای حباب ریز هستند، راندمان و بازدهی بالایی دارند. در حالی که هواساز های حباب درشت، منجر به افزایش سطح اکسیژن محلول و اختلاط برتر می شوند. هر هوا سازی الزامات خاص خود را برای جریان هوا دارد. از این رو اپراتورهای تصفیه خانه باید بر اساس لوله ها و بلوئر ها سیستم دیفیوزر هوادهی انتخاب نمایند.

دیفیوزرهای هوادهی حباب ریز

دیفیوزر های هوادهی (aeration diffuser) حباب ریز از غشاهای انعطاف پذیر ساخته شده اند. که حاوی هزارا سوراخ هستند. حباب های با قطر ۱ تا ۳ میلیمتر تولید نموده و به سه دسته تقسیم می شوند:
● دیفیوزرهای لوله ای(Tube diffusers):
این دیفیوزرها دارای سطح زیادی هستند و امکان انتشار حباب های بیشتری را فراهم می کنند. پهن تر و بلندتر از دیسک بوده و بیشتر هوا را از طریق لوله هایی از جنس استنلس استیل تامین می نمایند. از این رو دیفیوزر هوادهی قابل بازیابی که از تمیز کردن مخزن خارج شده اند، کارکرد مناسب تری دارند.
● دیفیوزرهای دیسکی (Disc diffusers):
دیفیوزرهای دیسکی از جمله سیستم های هوادهی ثابت و همه منظوره به شمار می روند که در کف مخزن استفاده می شوند. ماندگاری و نگهداری آنها تا حدودی پایین بوده و از این رو این سیستم ها را به گزینه های معمولی تبدیل کرده است.
● پانل های سوراخ شده با سوزن (Needle-perforated panels ):
این سری از سیستم های هوادهی برخلاف مدل های لوله ای و دیسکی انعطاف پذیر نیستند. پانل ها دارای سوراخ های ثابتی می باشند که اندازه حباب های آنها با تغییرجریان هوا و ثابت می مان د. از سوی دیگر این سیستم ها با مخازن عمیق تر سازگارتر بوده و عملکرد بهتری دارند. تا این که با فشار و پیشانی زیاد عمل نمایند.
اصولا دیفیوزر هوادهی حباب ریز نمی تواند زیاد با جریان هوا کار کند. یا در شکافهای هرگز نزدیک نیستند. پس به جای تولید حباب های ریز، حباب ها درشت تولید می شوند. حباب های ریز قابلیت تعویض ستون بزرگی از آب را ندارند. بنابراین این دیفیوزر ها در مخلوط نمودن قدرتمند عمل نمی کنند. اما آنها به اندازه کافی مخلوط می شوند تا ذرات بایو سالید معمولی را در حالت تعلیق نگه دارند.
حباب های کوچکی که توسط دیفیوزرهای حباب ریز تولید می شوند، دارای سطح بیشتری نسبت به حباب های تولید شده با سیستم های حباب درشت می باشند. از این رو بازدهی و انتقال اکسیژن بیشتر انجام می شود. از سوی دیگر حباب های ریز آهسته بوده تماس و انتقال بیشتری را حاصل می نمایند. این حباب ها می تواند نیمی از جریان هوای دیفیوزر هوادهی حباب درشت را تامین کنند.

مهمترین مزایای دیفیوزر هوادهی حباب ریز

● راندمان انتقال اکسیژن بالا:
راندمان انتقال اکسیژن حباب های ریز استاندارد SOTE را نشان می دهد. که این راندمان با اکسیژن مخلوط شده تا فرایند هوادهی رخ دهد. در این دیفیوزرها اکسیژنی که منتشر می شود بهتر با آب ترکیب شده و از آنجایی که حباب های ریز نسبت به حباب های درشت سرعت حرکت کمتری دارند، بیشتر با اب تماس برقرار می کنند. که این مسئله حباب بیشتری تولید کرده و سطح آب از حجم بیشتری اکسیژن برخوردار می شود.
● راندمان هوادهی بالا:
راندمان هوادهی این سیستم ها از استاندارد SAE برخوردار است. این راندمان میزان وزن اکسیژن را با آب بر حسب پوند بر اسب بخار- ساعت توان بلوئر می باشد. معمولا دیفیوزر هوادهی حباب ریز دو برابر حباب درشت اکسیژن تولید می کند. مخصوصا در مرحله دوم تصفیه پساب.
در مرحله دوم استاندارد EPA به کار رفته و بیش از ۸۵% از لجن ها و پساب ها از بین می روند. هوادهی عامل موثری برای حذف این مواد هستند.
● راندمان بالای انرژی:
در سیستم های ضدعفونی کننده آب، بیش از ۵۰ % برق مصرف می شود. اما زمانی که از دیفیوزر هوادهی حباب ریز در این تصفیه خانه ها استفاده شود، میزان مصرف برق کاهش می یابد. زیرا نیازی به هوای فشرده نیست تا حباب ریز تولید گردد. همین کار منجر به کاهش کارکرد بلوئر شده و مصرف برق را نیز کاهش می دهد.

مهمترین معایب دیفیوزر هوادهی حباب ریز

● نیازمند هزینه بالا، تمیز کردن پیچیده، نصب در پروسه های زمانی بالا
● گرفتگی بالای سوراخ ها در زمان گرفتگی که به ان الفا فاکتور پایین هم می گویند
● قدرت مخلوط کنندگی و هم زنی کمتر، که در تصفیه پساب ها برای معلق نگه داشتن ذرات جامد و تشکیل نشدن لجن ها ضروری هستند. در غیر این صورت هزینه و زمان بیشتری لازم دارد.
دیفیوزرهای هوادهی حباب درشت (DIFFUSERS BARBLE COARSE)
این سری از سیستم ها حباب های درشت، آب بیشتری را جابجا میکنند و قدرت انتقال و مخلوط شدن آنها با آب بیشتر است. این سیستم ها برخلاف دیفیوزر هوادهی حباب ریز ها از حساسیت کمتری نسبت به رسوب برخوردار هستند. زیرا منافذ آنها بزرگتر بوده و به سرعت در رسوی قفل نمی شوند.
حساسیت رسوب گذاری و مخلوط کردن دو ویژگی مهم در محیط های جامد معلق و فاضلاب هستند، که نیاز به پراکندگی های حباب درشت در این محیط ها را افزایش می دهد. از این رو استفاده از حباب ریز ها در این محیط مناسب نبوده و لازم است از حباب درشت ها استفاده شود.

سیستم های حباب درشت

● لوله ای
● دیسکی

مزایای استفاده از دیفیوزر هوادهی حباب درشت

● دوام و ماندگاری زیاد
● کاهش هزینه های تمیز کردن، تعمیر و نگهداری از آنها
● دارای آلفا فاکتور بالا که احتمال گرفتگی سوراخ های آن را به دلیل وجود منافذ درشت و سوراخ های بیشتر پایین می آورد.
● قدرت بیشتر در مخلوط کردن هوا با آب، به دلیل وجود حباب های هوای درشت.در نتیجه جابجایی پساب بیشتر و کاهش ته نشینی دوباره لجن ها

معایب دیفیوزرهای هوادهی حباب درشت

● مصرف انرژی بیشتر. زیرا بلوئر ها از قدرت و سرعت بیشتری برای انتقال حباب های هوا استفاده می کنند که همین مسئله انرژی زیادی لازم دارد.
● راندمان انتقال اکسیژن کمتر به خاطر حباب های بزرگ و کمتر که با سرعت حرکت می کنند. همین مسئله منجر می شود تا استاندارد SOTE دیفیوزر هوادهی حباب درشت کمتر از ۱ درصد باشد و کمتر با اب تماس برقرار کند.
● راندمان هوادهی کمتر از ۵۰% . زیرا نسبت سطح به حجم در این سیستم ها کمتر است و مقدار اکسیژن نیز کمتر تولید می شود.

موارد استفاده از دیفیوزر هوادهی در صنایع مختلف

● سیستم های معلق سازی
● انتقال اکسیژن به میزان زیاد
● فاضلاب صنعتی
● سیستم های شبکه ای ثابت
● فاضلاب شهری
● سیستم های lift out
● کاهش آسیب و فرسایش لوله ها برای انتقال
● تانک های مخلوط کننده

کاربرد های فرایند دیفیوزر هوادهی:

● کارخانه های بسته بندی
● فرایندهای لجن فعال
● فرآیند MBR
● هضم و تثبیت لجن
● هوادهی بیولوژیکی
● فرآیند SBR
● گودالهای اکسیداسیونی
● فرآیند MBBR
صنایع مختلفی که از دیفیوزر هوادهی استفاده می کند:
● صنایع دارویی
● صنایع برق و انرژی
● صنایع کاغذ و خمیر
● صنایع نفت و گاز
● صنایع غذا و نوشیدنی
● صنایع پنیر و لبنیات

انواع دیفیوزرهای هوادهی از نظر جنس

دیفیوزر هوادهی از جنس های مختلف استیل ضد زنگ، PTFE، سرامیک و EPDM ساخته می شوند. ممبران استیل ضد زنگ و سرامیک تولید زیادی نداشته و جای خود را به ممبران دیگری داده اند. زیرا مقاومت آنها در برابر خورده شدگی، فرسایش و تجزیه شدن تدریجی زیاد است.
از سوی دیگر وزن کمتری داشته و نصب و نگهداری آنها هزینه کمتری دارد. همین مسائل قیمت خرید آنها را نیز کاهش می دهد.