گرفتگی دیفیوزر هوادهی در پکیج تصفیه فاضلاب

گرفتگی دیفیوزرهادر انواع دیفیوزرها صرف نظر از جنس مواد ساخته شده و سایز منافذ آن ها رخ می دهد. این پدیده باعث کاهش راندمان انتقال اکسیژن و افزایش هزینه های عملیاتی می ­شود. سه نوع گرفتگی در فرایند هوادهی فاضلاب در دیفیوزرها ایجاد می­ شود: گرفتگی معدنی،  گرفتگی زیستی و  ترکیب گرفتگی زیستی – معدنی. گرفتگی معدنی عمدتاً به شکل کربنات کلسیم است که در منافذ دیفیوزرها در نقطه تماس بین فاز گاز و فاضلاب رسوب می ­کند. دمای بالای هوا منجر به تبخیر فاضلاب و گرفتگی ناشی از مواد معدنی می ­شود. این فرآیند توسط کربن دی اکسید تولیدی در فرآیند لجن فعال  تشدید می­ شود زیرا این امر منجر به افزایش Ph و کاهش حلالیت CaCO₃ می شود.

این نوع گرفتگی، در دیفیوزر هوادهی حباب درشت بیشتر رخ می دهد. گرفتگی زیستی به شکل بیوفیلم بر روی سطح دیفیوزر تشکیل می­شود. فضاهای آزاد حاصل منجر به تشکیل حباب ­هایی با اندازه های بزرگتر می ­شود که تاثیر منفی بر راندمان انتقال اکسیژن می ­گذارد. این نوع گرفتگی تاثیر قابل توجهی بر افت فشار ندارد. گرفتگی زیستی ممکن است باعث تغییرات برگشت ناپذیری در ساختار دیفیوزها شود. به عنوان مثال نفوذ باکتری ­ها به غشاء دیفیوزر، باعث ترک­خوردگی غشاء و کاهش الاستیسیته شده و در نهایت منجر به نیاز به تعویض دیفیوزر آسیب دیده و متحمل شدن هزینه­های مربوطه می ­شود.

با این حال، گاهی اوقات نیز ممکن است شرایطی رخ دهد که، خاصیت ارتجاعی غشا کاهش می­یابد و در نتیجه اندازه حباب‌های تشکیل‌شده به قدری کاهش می­یابد که منجر به کاهش فشار بیشتر و نهایتا ترک خوردن غشا می­شود. ترکیب گرفتگی زیستی – معدنی به صورت گرفتگی زیستی با سهم بالایی از مواد معدنی رخ می دهد که قسمت های خارجی یک دیفیوزر را مسدود می­کند و بازده انتقال اکسیژن و تلفات فشار را کاهش می ­دهد. ترکیب گرفتگی زیستی – معدنی به طور کامل شناخته نشده است.

در جدول زیر فهرست عواملی که بر روی عملکرد دیفیوزرها اثر منفی می‌گذارند و منجر به گرفتگی می شوند لیست شده است.

روش تشخیص گرفتگی در دیفیوزرهای هوادهی

گرفتگی دیفیوزرهای هوادهی در پکیج های تصفیه فاضلاب اغلب غیرقابل پیش بینی است. ساده ­ترین روش ارزیابی وضعیت آن ها جمع ­آوری و تجزیه و تحلیل داده­ های عملیاتی است. در صورت افت فشار شدید و یکنواخت در کل تصفیه خانه، با تجزیه و تحلیل بازخوانی فشارسنج نصب شده، می توان مشکل را تشخیص داد. در صورتی که کاهش افت فشار به صورت یکنواختی در طول پکیج تصفیه فاضلاب رخ ندهد، اپراتور برای مدت طولانی از موضوع گرفتگی بی­اطلاع می ماند. در این صورت مشاهدات میدانی و اندازه­گیری افت فشار در بخش­های خاص (که با استفاده از فشارسنج قابل حمل انجام می­شود) ضروری است.

تشخیص وضعیت دیفیوزرهوادهی از نظر راندمان انتقال اکسیژن بسیار دشوار است. راندمان انتقال اکسیژن را می­توان بر اساس داده­های عملیاتی با استفاده از بررسی­های جامع مربوط به COD و جریان­های نیتروژن (جریان به داخل و خارج از اتاق­های هوازی) و سرعت جریان هوا (ترجیحاً با استفاده از داده­های جمع­آوری شده در طول حداقل یک سال) محاسبه کرد. گزینه دیگر شامل خارج کردن دیفیوزرها از راکتور و آزمایش آنها در شرایط آزمایشگاهی است. چنین رویکردی سایر اثرات گرفتگی، از جمله تخریب غشا یا خروج هوای ناهموار را نیز شناسایی می ‌کند که متأسفانه، معمولاً به دلیل اینکه دیفیوزرها در کف راکتورها ثابت می­شوند غیرممکن یا دشوار است. بهترین راه حل این است که اندازه­گیری­ها بر روی یک راکتور فعال با استفاده از روش بدون گاز انجام گیرد، که امکان تعیین اثر گرفتگی را به روشی معتبر و بدون مشکل فراهم می­ کند.

 روش تشخیص گرفتگی دیفیوزرها:

• اندازه گیری افت فشار
• اندازه گیری سرعت جریان هوا
• خارج کردن دیفیوزرها از راکتور و آزمایش آنها در شرایط آزمایشگاهی
• اندازه­گیری­ بر روی یک راکتور فعال با استفاده از روش بدون گاز

Jakub Drewnowski, Anna Remiszewska-Skwarek, Sylwia Duda and Grzegorz Łagód , Aeration Process in Bioreactors as the Main Energy Consumer in a Wastewater Treatment Plant. Review of Solutions and Methods of Process Optimization, Wastewater Treatment
Processes, Doi: 10.3390/pr7050311 

Jakub Drewnowski, Anna Remiszewska-Skwarek, Sylwia Duda and Grzegorz Łagód , Aeration Process in Bioreactors as the Main Energy Consumer in a Wastewater Treatment Plant. Review of Solutions and Methods of Process Optimization, Wastewater Treatment Processes, Doi: 10.3390/pr7050311