برای انجام تصفیه فاضلاب های مکان های مختلف مثل بیمارستان، ساختمان های مسکونی، بخش های صنعتی و تولیدی از ابزار و تجهیزات زیادی برای فرایند تصفیه استفاده می شود و یکی از این ابزار مهم، دیفیوزر هوادهی حباب ریز است، زیرا لجن تولید شده باید از طریق هوازی و توسط میکروب ها و میکروارگانیسم ها تجزیه شده و از بین رود و نیاز به اکسیژن محلول برای زنده ماندن و انجام عمل دارند. تامین اکسیژن مورد نیاز برای تجزیه لجن به روش هوازی، با استفاده از دیفیوزر هوادهی حباب ریز انجام می شود.
در مواردی که از تکنیک بی هوازی استفاده می شود، عملا نیازی به دیفیوزر نیست زیرا منابع مورد نیاز برای تجزیه لجن، غیر اکسیژنی است و میکروارگانیسم ها باید از مواد آلی و معدنی سولفیدی استفاده کنند. بنابراین این ابزار که برای تامین اکسیژن است تنها در مواردی به کار برده می شود که برای تجزیه لجن ها، از باکتری های تجزیه کننده هوازی و تکنولوژی هوازی استفاده کنند و بهتر است که برای کارایی بهتر و سرعت انجام کار، از دیفیوزر هوادهی حباب ریز استفاده گردد.
دیفیوزر هوادهی حباب ریز برای فرایند تصفیه لازم و ضروری است و دارای انواع مختلف می باشد که با توجه به نیاز بخش مربوطه، عملکرد مورد نظر، حجم لجن، بهترین نوع آن را انتخاب کرد. عدم استفاده از آنها برای تجزیه بیولوژیک و هوازی لجن ها مشکل ساز است و غیر قابل جایگزین هستند.
انواع دیفیوزر هوادهی حباب ریز
دیفیوزر حباب ریز در تصفیه فاضلاب هایی که به روش هوازی عمل می کنند، کاربرد دارد و دارای انواع مختلفی می باشد که در ادامه به بررسی هر یک از آنها می پردازیم.
دیفیوزر دیسکی یا بشقابی (Disk Diffuser)
شکل ظاهری محل خروج حباب ها ی این نوع از دیفیوزر هوادهی به صورت دیسکی یا بشقابی بوده و از ممبران پلاستیکی و از جنس EPDM تشکیل شده است .در شرایطی که به افزایش راندمان و کارایی بیشتر نیاز است یک روکش PTFE روی آن قرار داده می شود که باعث می شود از رسوب میکروارگانیسم ها جلوگیری شود. عملکرد این نوع از دیفیوزر بدین روال است که بلوئر هوادهی، هوا را با سرعت بسیار زیاد و از طریق لوله های انتقالی پمپ می کند تا به قسمت دیسکی برسد، بر اثر فشار وارد آمده، تعداد سوراخ های ریزی که معمولا بسته هستند، باز شده و منجر به ایجاد حباب های ریز می شود. دیفیوزر هوادهی حباب ریز دیسکی اگرچه که عملکرد بسیار خوبی دارند، ولی نحوه ی نصب آن به نسبت انواع دیگر دشوار تر است.
دیفیوزر لوله ای یا تیوپی (Tube Diffuser)
مدل دیگری از دیفیوزر هوادهی حباب ریز، دیفیوزر لوله ای و یا تیوپی نامیده می شود که به شکل لوله های استوانه ای باریک و بلند پلاستیکی یا سرامیکی همراه با ممبرانی از جنس EPDM می باشند. نحوه کارکرد آن شبیه به مدل دیسکی است. یعنی بلوئر از طریق دیفیوزر هوادهی و به صورت پرفشار حباب تولید می کند و با کمک لوله های انتقال به درون دیفیوزر لوله ای منتقل می شود و با گسترده تر شدن بخش EPDM و از طریق سوراخ های موجود در آن، مقدار زیادی حباب ریز تولید می شود.
از آنجایی که دیفیوزر هوادهی لوله ای دارای سطح بیشتری نسبت به حجم آن است، بنابراین تعداد حباب هایی که تولید می کند در مقایسه با دو نوع دیگر، نیز زیادتر خواهد شد و به همین ترتیب روند تامین اکسیژن و عملکرد آن سریع تر است. نحوه نصب آن آسان است و در عین حال، تعمیرات و نگهداری آن هزینه زیادی در بر دارد.
دیفیوزر پلیتی (Plate Diffuser)
عملکرد نوع پلیتی، همانند دو مورد بیان شده قبلی است و تنها تفاوت آن این است که در هنگامی که جریان فشار هوای قوی به قسمت پلیتی شکل می رسد، آن را بزرگ تر و وسیع تر نمی کند و از طریق سوراخ هایی که در آن تعبیه شده است، خارج می شود. این نوع دیفیوزر دارای صفحه ای از آلیاژ آلومینیوم می باشد و یک لایه ممبران به صورت افقی بر روی آن قرار دارد. از ویژگی های آن می توان به نصب آسان، هزینه ارزان و مقرون به صرفه بودن، حجم کم، مقاومت و دوام خوب آن اشاره کرد.
کاربرد دیفیوزر هوادهی حباب ریز
ساختار دیفیوزر هوادهی حباب ریز به صورتی است که دارای سه بخش اصلی بلوئر، لوله انتقال و صفحات انتهایی است که حباب های ریز تولید شده، به درون مخازن ذخیره، وارد شده و سپس حباب ها از صفحات انتهایی آن خارج می شوند.
به دلیل آنکه عملکرد خوبی دارند و از تنوع زیاد و راندمان کاری بالایی برخوردارند نسبت به نوع مکانیکی آن ارجحیت دارد. کاربرد آن برای موارد صنعتی مختلف است و از جمله کاربردهای دیفیوزر هوادهی حباب ریز می توان به موارد زیر اشاره کرد.
- عمل هوادهی برای مخزن فاضلاب در روش تجزیه لجن فعال
- عمل هوادهی آب آشامیدنی برای انتشار کربن دی اکسید
- انتشار ازن
- تانک یا مخزن های آبی
- تزریق دی اکسید کربن
- مرحله تخمیر در صنایع دارویی
- صنایع آبکاری
- گودال های اکسیداسیونی
- سیستم معلق سازی ذرات
- استفاده از دیفیوزر در صنایع مختلف
دیفیوزر هوادهی حباب ریز در امور صنعتی مختلف به کار برده می شود و موارد استفاده متفاوتی دارد و بیشترین کاربری آن، کمک به میکروارگانیسم ها برای تجزیه بیولوژیکی است. زیرا عملکرد باکتری های آن هوازی است و برای تجزیه لجن موجود و انباشته شده در آن، به میزان مشخصی از اکسیژن نیاز است.
بنابراین هر کدام از صنایع با توجه به نوع کاربرد و مصرف دیفیوزرها، نوع خاصی از آن را مورد استفاده قرار می دهند. در برخی از صنایع که میزان پساب تولیدی آن بسیار زیاد و به شدت آلوده است، نیاز دارند که تجهیزات قوی تر و با سرعت و عملکرد بالاتری تهیه نمایند. صنایع مختلفی چون صنایع غذایی، صنایع تولید نوشیدنی، صنایع لبنیاتی، صنایع تولید برق و انرژی، صنایع دارویی، صنایع تولید کاغذ و خمیر و بسیاری دیگر نیز برای تصفیه فاضلاب و پساب تولیدی خود به دیفیوزر هوادهی حباب ریز نیاز دارند.
در برخی از کشورهای در حال توسعه مشاهده می شود که تعداد زیادی از صنایع آنها برای سیستم تصفیه فاضلاب، از این روش استفاده نکرده و پساب تولید شده تحت عنوان فاضلاب شهری جمع آوری و تنها در یک مرحله تصفیه فاضلاب انجام می شود. ولی توصیه بر این است که با اقدام به تهیه و نصب سیستم تصفیه و دیفیوزر هوادهی حباب ریز، راندمان تصفیه پساب های تولیدی را سرعت بخشیده و افزایش داد. زیرا منجر به تصفیه بهینه و حذف کامل مواد مضر می شود و از ایجاد و انتشار آلودگی در محیط زیست می کاهد.
مزایای دیفیوزر هوادهی حباب ریز
هوادهی مقرون به صرفه
براساس استاندارد SAE یا Standard Aeration Efficiency راندمان و کارایی هوادهی هر یک از انواع دیفیوزر هوادهی حباب ریز با توجه به میزان اکسیژن تولیدی، انتشار آن توسط بلوئرها، ترکیب با پساب فاضلاب و مصرف انرژی آن سنجیده می شود. دیفیوزر هوادهی حباب ریز از استاندارد لازم برخوردار بوده و در سطح قابل قبولی قرار دارد. زیرا اندازه گیری استاندارد EPA نشان داده که می تواند در مرحله تجزیه لجن فعال، بیش از ۸۵% مواد آلی را از بین ببرد و حذف نماید که به معنای عملکرد عالی آن است.
انتقال اکسیژن
راندمان انتقال اکسیژن استاندارد که SOTE نام دارد، به میزان ترکیب مؤثر اکسیژن پخش شده درون آب اشاره دارد تا از طریق حل شدن اکسیژن، فرایند هوادهی به صورتی کارآمد انجام شود. حباب های ریزی که تولید می گردد دارای حجم بیشتری نسبت به سطح هستند. در نتیجه می توانند به راحتی میزان اکسیژن بیشتری را منتقل نمایند و به همین دلیل گفته می شود که دارای انتقال کارآمد اکسیژن است. دلیل مثبت دیگر آن، سرعت کمتر حرکت حباب های تولید شده است که بدین طریق فرصت بیشتری برای ترکیب شدن با هوا را دارد و در نتیجه اکسیژن بیشتری قبل از خروج از سطح در آب حل می شود و عامل موثری بر انتقال کارآمد اکسیژن برای میکروارگانیسم ها و تجزیه لجن محسوب می شود.
مصرف انرژی کمتر
مزیت خوب دیگر دیفیوزر هوادهی حباب ریز، میزان کم مصرف انرژی است که باعث کارکرد بیشتر آن شده است. بخشی از میزان مصرف برق در سیستم تصفیه فاضلاب ها مربوط به دیفیوزرهای هوادهی آن است که می توان با استفاده از دیفیوزر هوادهی حباب ریز تا حد زیادی، مصرف برق را کاهش داد. علت اصلی مصرف برق کمتر این است که حباب های تولید شده بسیار کوچک و ریز هستند و به فشار هوای زیاد برای پخش کردن حباب ها نیاز ندارند و همین عامل نیز موجب کاهش مصرف برق می شود.
عدم نیاز به هزینه تعمیرات
ویژگی دیگری که منجر به محبوبیت زیاد دیفیوزر هوادهی حباب ریز می شود این است که به دلیل مواد اولیه به کار رفته برای ساخت آن، بسیار محکم و مقاوم بوده و نیازی به تمیز کاری مداوم و تعمیرات و نگهداری زیاد ندارند. در نتیجه هزینه های جانبی استفاده از آن به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.
تنوع سیستمی
دارای انواع مختلف و متنوع است که در متن بالا بدان ها اشاره شده است. بنابراین مطابق با بودجه و انتظارات صنعت مورد نظر، بهترین و مناسب ترین نوع را انتخاب نمایید.
معایب دیفیوزر هوادهی حباب ریز
آلفا فاکتور پایین
در سیستم های دیفیوزر، آلفا فاکتور نشانگر مقاومت آن نسبت به گرفتگی و ته نشینی باکتری و میکروارگانیسم هاست و از آنجایی که دارای سوراخ های ریز هستند، به سرعت دچار گرفتگی می شوند. دیفیوزر هوادهی حباب ریز دارای آلفا فاکتور پایین است که منجر به اختلال در عملکرد دیفیوزر و کاهش راندمان هوادهی و انتقال اکسیژن، انتقال فشار درون سیستم به سمت عقب و بلوئرها و احتمال پارگی و از بین رفتن، افزایش تعداد دفعات تمیز کاری و تعویض دیفیوزر، افزایش هزینه نگهداری می شود.
نصب دشوار و تعداد دفعات تمیزکاری
نصب آن همیشه ساده و آسان نیست و با توجه به شرایط و محیطی که در آن قرار داده می شود، ممکن است دشوار باشد. به دلیل تعداد سوراخ های ریزی و احتمال گرفتگی آن، نیاز به تمیز کاری دارند که مشمول هزینه ی جانبی خواهد بود.
