پیش تصفیه DAF آب شیرین کن آب دریا

فرایند DAF به عنوان یکی از موثرترین فناوریهای پیش تصفیه واحدهای آب شیرین کن آب دریا در سالهای اخیر مطرح شده است. وجود جلبک، تجمع بالای میکروارگانیسم ها و مواد آلی در آب دریا، ضرورت بکارگیری DAF در پیش تصفیه را بیش از پیش می کند. شرکت مهندسی فران پیمانکار طرح و ساخت آب شیرین کن های آب دریا، واحد DAF را در پیش تصفیه آب شیرین کن های دریایی با برداشت مستقیم آب دریا پیشنهاد می کند.

فرایند (DAF (Dissolved Air flotation یا فرایند جداسازی از طریق شناورسازی با هوای فشرده، یکی از فرآیندهای زلال سازی در تصفیه آب است که زلال سازی آب را با حذف ذرات معلق و مشتقات نفتی مانند ذرات روغن، گریس و ذرات کلوئیدی به دنبال دارد. در پکیج های DAF، هوای فشرده به مخزن حاوی آب خام ورودی تزریق می شود. حبابهای ریز آزاد شده به ذرات معلق موجود در پساب چسبیده و باعث شناور سازی ذرات در سطح مخزن DAF شده که پس از آن توده شناور توسط اسکیمر جمع آوری و به مخزن لجن هدایت می شود. یکی از مزایای مهم این پکیج ها، حذف ذرات کلوییدی سبک مانند لجن که امکان ته نشینی آن در فرآیند های معمول وجود ندارد، می باشد. پکیج های DAF معمولاً کارایی بالاتری را در کاهش کدورت(کمتر از نیم واحد NTU) پساب نسبت به سایر روش های انعقاد و ته نشینی معمول را دارا هستند.

ضرورت استفاده از DAF در پیش تصفیه آب شیرین کن های بزرگ آب دریا

استفاده از DAF در پیش تصفیه آب شیرین کن های بزرگ آب دریا از اوایل قرن ۲۱ متداول گردید. متعاقب شکوفایی جلبکی سال ۲۰۰۸ در منطقه خلیج فارس، بسیاری از آب شیرین کن های در حال کار متوقف شدند و خسارتهای سنگینی به تأسیسات آب شیرین کن وارد شد. پس از آن در طراحی  اغلب آب شیرین کن های بزرگ آب دریا، فرایند DAF جهت جداسازی جلبک، ذرات معلق جامد و پلانکتون ها به پیش تصفیه واحدهای آب شیرین کن افزوده شد.

در تابستان که فعالیت میکروارگانیسم ها اعم از پلانکتون ها(planktons) و بارینکل ها(barnacles) افزایش می یابد، ریسک گرفتگی و فولینگ بیولوژیکی در یکایک تجهیزات و فرایندهای پیش تصفیه تا ممبران های فرایند اسمز معکوس افزایش می یابد. تجمع و رشد نمایی این میکروارگانیسم ها سبب آسیب و گرفتگی به مدیا فیلتر، اولترافیلتراسیون و ممبرانهای اسمز معکوس می شود. موثرین روش جداسازی و کاهش تعداد این میکروارگانیسم ها روش شناورسازی توسط DAF است.

مزایای استفاده از DAF

فرایند شناورسازی نسبت به دمای محیطی حساسیت پایینی دارد و زمان مورد نیاز جهت شروع به کار بسیار کوتاهی در حدود ۳۰ دقیقه دارد و از آنجایی که این نوع شناور سازی نیاز به تشکیل فلوکه های سنگین جهت ته نشینی نمی باشد، نیاز به تزریق میزان پایین تری از منعقد کننده و کمک منعقد کننده و مدت زمان کمتری جهت تجمیع ذرات می باشد.

مهمترین مزایای بهره گیری از DAF در پیش تصفیه آب شیرین کن های آب دریا عبارتند از:

• نیاز به فضای کمتر جهت نصب، با ساختار مستحکم بدون اشغال فضای اضافه
• انعطاف بالا در مقابل نوسانات کیفیت در آب ورودی به سیستم
• استفاده بهینه از مواد شیمیایی منعقد کننده و کمک کننده و هزینه های بهره برداری پایین
• بهره برداری، سرویس و نگهداری آسان

مهمترین مزیت استفاده از پکیج های DAF در پیش تصفیه واحدهای آب شیرین کن، کارایی و راندمان بالای فرایند(۹۵%) در مواقع پدیدار شدن انواع شکوفایی ها در آب خام ورودی مانند کشند یا موج سرخ (Red tide)، شکوفایی جلبک ها (algae bloom) و یا نشتی نفت در آب نسبت به فناوری های دیگر موجود در پیش تصفیه است. هیچ یک از فناوریتهای موجود در پیش تصفیه واحدهای آب شیرین کن آب دریا(نظیر اولترافیلتراسیون یا مدیا فیلتر) توانایی جداسازی جلبک و روغن را در مواقع شکوفایی جلبکی یا افزایش بیش از حد محتوای روغن در آب را ندارند. خصوصیت منحصر به فرد فرایند DAF محافظت از ممبرانهای UF و بسترهای مدیا فیلتر در برابر فولینگ شدید ناشی از حمله های جلبکی یا مواد آلی است.

مزیت دیگر استفاده از DAF در پیش تصفیه تأسیسات آب شیرین کن، کاهش نیازمندی فرایند به تزریق مواد منعقد کننده است. در فرایند DAF بدلیل چسبیدن ذرات به سطح میکرو حباب های هوا بر خلاف سیستم های ته نشینی با سرعت بالا، اغلب نیازی به تزریق پلیمر جهت تجمیع و چسبندگی ذرات ندارد. این ویژگی به خصوص در مواقعی که این واحد بعنوان پیش تصفیه در سیستم های فیلتراسیون غشایی مورد استفاده قرار می گیرد، با توجه به ریسک گرفتگی ممبران ها توسط پلیمر و مواد منعقد کننده حایز اهمیت است.

عامل محدود کننده بکارگیری از DAF در پیش تصفیه آب شیرین کن های آب دریا، کدورت آب خام ورودی است. سیستم شناور سازی با هوای فشرده در مواقعی که آب خام ورودی( آب دریا) حاوی ذرات با چگالی بالا و کدورت بالاتر از ۱۰۰ NTU باشد با توجه به نیاز به پمپاژ میزان بیشتر آب برگشتی به سیستم و صرف انرژی بیشتر نسبت به روش های آلترناتیو از توجیه اقتصادی کمتری برخوردار است. با توجه به حجم بالای آب برگشتی در فرایند DAF نسبت به روش های رایج ته نشینی، نیاز به صرف انرژی بیشتری دارد.

جهت حذف رنگ، مواد آلی، و آلایندهایی مانند آهن و منگنز در پساب بایستی از روش های مناسب در پیش تصفیه استفاده نمود، در صورت بالابودن میزان لجن در ذرات معلق ورودی، هزینه ی اولیه ساخت سیستم DAF بدلیل طراحی سیستم در فلاکس پایینتر و هزینه های بهره برداری به دلیل نیاز بیشتر سیستم به شستشو و مواد شیمیایی  افزایش می یابد.

استفاده از DAF به عنوان پیش تصفیه در سیستم های فیلتراسیون غشایی MF/UF تاثیر به سزایی در افزایش کارایی سیستم و کاهش پتانسیل گرفتگی در غشاء دارد. و به همین دلیل به عنوان یکی از روش های موثر و رایج در پیش تصفیه سیستم های غشایی کاربرد دارد.

ذرات رنگی، کلوئیدی، مواد آلی و فلزات محلول در آب پس از تزریق مواد شیمیایی و تشکیل هیدروکسایدهای آهن و آلومینیوم تشکیل فلوکه های سبکی میدهند که توانایی ته نشینی ندارد، و نیاز به تزریق مواد شیمیایی و زمان اختلاط بیشتری می باشد تا بتوانند به اندازه ی مناسب جهت ته نشینی برسند (سایزی حدود صدها میکرون و بالاتر) و این در حالیست که جهت شناور سازی ذرات معلق تنها ده ها میکرون کفایت می کند از اینروست که در منابع آبی بهترین گزینه برای بالاترین میزان حذف لجن شناور، فرآیند شناور سازی است. لجن شناور شده در سطح مخزن با غلظتی حدود ۲ تا ۵ درصد از جامد، توسط تجهیزات مکانیکی و هیدرولیکی مناسب جمع آوری به همراه لجن جمع آوری شده از کف مخزن به مخزن ذخیره لجن منتقل و آب تصفیه شده از پایین مخزن جمع آوری می شود.

مزایای استفاده از DAF با سرعت بالا در پیش تصفیه واحدهای آب شیرین کن عبارتند از:

• افزایش فلاکس ممبران به دلیل کاهش SDI
• کاهش دفعات شستشو و میزان مواد شیمیایی مورد استفاده جهت شستشوی ممبران ها
• افزایش طول عمر ممبران ها