مقدمه و ضرورت ظرفیت‌سنجی در دستگاه اسکرو پرس

ظرفیت‌سنجی فرآیندی حیاتی است که میزان توان عملیاتی دستگاه اسکرو پرس را مشخص میکند. این بدان معنی است که چقدر لجن میتواند در واحد زمان به طور مؤثر فرآوری و آبگیری شود. بدون تعیین صحیح ظرفیت، احتمال انتخاب دستگاهی که یا کم ظرفیت باشد (باعث کمبود عملکرد و افزایش هزینه‌ها) یا بیش از ظرفیت باشد (باعث افزایش بی‌مورد هزینه سرمایه‌ای و فضای اضافی) وجود دارد. علاوه بر این، دستگاه خریداری شده باید ظرفیت سنجی شود تا مشخص گردد که آیا تعهد سازنده مبنی بر ظرفیت صحیح است و یا انحراف معیار قابل توجهی با تعهد وی وجود دارد. متاسفانه اغلب دستگاه‌هایی که ساخته و فروخته میشوند، ظرفیت تعهد شده را ندارند و عموما کارفرمایان با شرایط ظرفیت سنجی آشنا نیستند. به همین دلیل در این مقاله تلاش شده است ظرفیت سنجی از دو نگاه شامل (1) قبل از خرید و (2) بعد از خرید و نصب دستگاه، مورد کنکاش قرار گیرد.

ظرفیت سنجی قبل از خرید

در این مرحله، هدف اصلی انتخاب دستگاهی است که متناسب با نیازهای عملیاتی و کمی پروژه باشد. بررسی دقیق حجم و نوع مواد ورودی (مانند غلظت لجن، میزان آبگیری مورد انتظار و مشخصات فیزیکی مواد)، ظرفیت عملیاتی دستگاه لازم برای پاسخگویی به جریان کاری و همچنین، شرایط محیطی و محدودیتهای فضایی از جمله عوامل مهم در این ارزیابی هستند. ظرفیت سنجی پیش از خرید باعث میشود تا از خرید دستگاه با ظرفیت غیرواقعی یا ناکافی جلوگیری شده و ضمن صرفه جویی در هزینه‌ها، عملکرد بهینه تجهیزات تضمین شود. در این خصوص میتوانید با کارشناسان ما در تماس باشید و به صورت رایگان مشاوره بگیرید. عموما با اطلاعاتی که از شما اخذ میشود، دستگاه مناسب به شما پیشنهاد میشود. در مواردی که اطلاعات ناقص و یا قابل تردید باشد و یا در مواردی که ممکن است کارخانه شما با افزایش ظرفیت تولید لجن همراه باشد، گزینه‌های قابل ارتقا به شما پیشنهاد خواهد شد که باعث صرفه جویی در هزینه‌‌های فعلی خواهد شد.

ظرفیت سنجی پس از خرید و نصب

پس از نصب دستگاه، ظرفیت سنجی به منظور تضمین رعایت تعهدات فروشنده و انطباق عملکرد واقعی دستگاه با مقادیر اعلام شده انجام می‌گیرد. این ارزیابی شامل اندازه‌گیری دقیق کیک خشک خروجی، میزان آبگیری، مصرف انرژی و عملکرد کلی دستگاه در شرایط کاری واقعی است. ظرفیت سنجی دبی آبگیری که در ارتباط با کیک خروجی است از اهمیت زیادی برخوردار است.  رابطه مورد نیاز برای محاسبات در بخشهای بعدی این محتوی درج شده است.

اصول و روشهای ظرفیت سنجی

اصول و روشهای ظرفیت‌سنجی در دستگاه اسکرو پرس لجن، شامل تعیین توان عملیاتی بهینه و برآورد دقیق میزان لجن ورودی به اسکرو در واحد زمان است. این فرآیند به کمک اندازه‌گیریهای آزمایشگاهی، محاسبات مهندسی و پایش عملیاتی صورت میگیرد تا ضمن تضمین کیفیت آبگیری، از ظرفیت تعهد شده سازنده نیز آگاهی یابیم. ظرفیت‌سنجی مناسب نیازمند درک دقیق پارامترهای کلیدی مانند درصد مواد جامد در لجن ورودی، دبی یا حجم لجن، سرعت و فشار اعمالی توسط دستگاه، و کیفیت کیک خروجی است. ترکیب دادههای تجربی و محاسبات مهندسی باعث میشود تا ظرفیت دستگاه به طور بهینه تعیین شود و امکان تطابق عملکرد دستگاه با نیازهای تصفیه‌خانه فراهم گردد. در این خصوص موارد زیر باید مد نظر قرار گیرد.

• تعیین پارامترهای کلیدی مانند غلظت مواد جامد در لجن ورودی و کیک لجن
• تعیین دبی پساب
• استفاده از تجهیزات دقیق اندازه گیری (مثل دبی سنج، ترازو، آون و تایمر)
• ثبت و تحلیل داده‌ها در دوره‌های زمانی مختلف جهت درک عملکرد و پایداری دستگاه (حداقل 3 تکرار پس از تثبیت شرایط کاری دستگاه)
• تطبیق نتایج با استانداردها و مشخصات فنی اعلام شده توسط سازنده

با رعایت این اصول، ظرفیت سنجی دستگاه اسکرو پرس به صورت سیستماتیک و علمی انجام شده و امکان تصمیم‌گیریهای درست مهندسی و مدیریتی فراهم میشود. توصیه اکید میشود که شرایط ظرفیت سنجی در قرارداد با سازنده درج و حضور یا عدم حضور وی برای ظرفیت سنجی دقیقا در قرارداد مشخص گردد.

پارامترهای کلیدی در ظرفیت‌سنجی اسکرو پرس

ظرفیت دستگاه بر پایه پارامترهای متعددی تعیین میشود که بدون توجه به آنها، نه تنها ظرفیت واقعی مشخص نمیشود بلکه ممکن است احتمال خطا در بهره‌برداری و کاهش کیفیت نیز بالا رود.

1. غلظت کل مواد جامد (Total Solids, TS) در لجن ورودی

   غلظت مواد جامد نشاندهنده درصد وزنی جامدات در لجن ورودی است که تعیین میکند چقدر آب در لجن وجود دارد و چقدر ان باید از لجن جدا شود. وقتی غلظت مواد جامد بالا باشد:

   • دبی مایع (پساب) کاهش می‌یابد، زیرا نسبت آب به جامد کمتر است.
   • درصد کیک لجن خروجی افزایش می‌یابد (یعنی کیک خشک‌تر و متراکم‌تر)
   • فشار لازم برای فشرده سازی کمتر یا بهینه‌تر تنظیم میشود

   بر عکس، اگر غلظت پایین باشد، دستگاه باید حجم آب بیشتری را جدا کند که دبی پساب بالاتر و کیک خشک خروجی کمتر خواهد بود. بنابراین باید در قرارداد با سازنده، ظرفیت دستگاه همراه با غلظت لجن ورودی درج شود. چرا که افزایش غلظت همراه با کاهش دبی ورودی به دستگاه و کاهش غلظت لجن، همراه با افزایش دبی ورودی به دستگاه است. هم چنین، افزایش غلظت ورودی باعث کاهش دبی پساب و کاهش ان، باعث افزایش دبی پساب خواهد شد. عدم اطلاع از این موضوع، معمولا باعث مشکلاتی فیمابین سازنده و خریدار میشود. لذا توصیه اکید میگردد که در قرارداد خرید، حتما غلظت و ظرفیت با هم درج شود. این موضوع هم باید مد نظر قرار گیرد که در شرایط بهره‌برداری، احتمال تغییر غلظت در طول زمان وجود دارد. لذا ظرفیت دستگاه هم در طول زمان و متاثر از غلظت تغییر خواهد نمود. منتها برای تحویل گیری دستگاه، باید شرایط با غلظت حدود درج شده در قرارداد انجام شود.

2. غلظت کل مواد جامد (Total Solids, TS) در کیک لجن خروجی

   غلظت کل مواد جامد (Total Solids, TS) در کیک لجن خروجی به معنی درصد وزنی مواد جامد موجود در لجن پس از فرآیند آبگیری است که نشاندهنده خشک بودن یا رطوبت لجن فشرده شده میباشد. این پارامتر اهمیت بسزایی در سنجش کارایی دستگاه اسکرو پرس دارد، به‌طوریکه میزان بالاترTS ، نشاندهنده کیک خشک‌تر و راندمان بالاتر آبگیری است.این غلظت نیز در ظرفیت سنجی دستگاه نقش کلیدی دارد. دستگاههای اسکرو پرس با اعمال فشار مکانیکی تدریجی و عبور آب از منافذ بین دیسکها، کیکی تولید میکنند که معمولاً دارای TS بالای 15 تا 25 درصد و بعضا تا 30 درصد است. این میزان با توجه به نوع لجن، طراحی دستگاه و شرایط عملکردی متفاوت است. افزایش TS در کیک خروجی به کاهش حجم دفع و هزینه‌های حمل‌ونقل کمک میکند و بهره‌وری تصفیه را بهبود می بخشد.

3. دبی پساب (حجم مایع خروجی در واحد زمان)

   دبی یا حجم پساب خروجی به عنوان بخشی مهم از ظرفیت سنجی باید اندازه‌گیری و کنترل شود. غلظت لجن ورودی کم، باعث افزایش این دبی و برعکس، غلظت بالای لجن روودی، باعث افزایش این دبی خواهد شد. هم چنین، کاهش دریچه انتهایی و افزایش غلظت لجن در کیک خروجی، باعث افزایش این دبی و برعکس، افزایش فاصله دریچه نهایی و کاهش غلظت لجن در کیک خروجی، باعث کاهش این دبی میشود.

 رابطه محاسباتی ظرفیت سنجی

برای ظرفیت سنجی دستگاه از دو روش میتوان استفاده نمود. (1) روش مستقیم و (2) روش غیر مستقیم.

1. استفاده از روش مستقیم

در این روش، اگر حجم لجن ورودی مشخص باشد(مثلا میزان حجم لجن موجود در یک تانک بتنی یا پلی اتیلن)، میتوان با دقت بالایی و با زمان سنجی، مدت زمانی که طول میکشد حجم مورد نظر با بخشی از آن آبگیری شود را تعیین کنید. سپس، از تقسیم حجم لجنی که وارد دستگاه شده بر زمان مورد نظر، دبی آبگیری را بر حسب مترمکعب بر ساعت تعیین و با مقدار درج شده در قرارداد یا پیش فاکتور یا فاکتور سازنده مقایسه کنید. تا 10 درصد انحراف به نظر قابل قبول است و ظرفیت سنجی را حداقل در سه تکرار انجام دهید تا نتایج قطعی تر باشد. دقت کنید که غلظت لجن ورودی و غلظت لجن خروجی بر ظرفیت آبگیری اثر گذار است و باید اندازه گیری شود. منتها مستقیما در محاسبه ظرفیت با روش فوق اثر گار نیست. برای ملاحظه اثر این غلظتها بر ظرفیت دستگاه، بخش بعدی را مطالعه فرمائید.

2. استفاده از روش غیر مستقیم

در این روش به جای اندازه‌گیری مستقیم دبی ورودی به اسکرو، از تعیین دبی پساب، غلظت لجن ورودی و غلظت لجن خروجی برای محاسبه ظرفیت دستگاه استفاده میشود. در فرآیند آبگیری لجن توسط اسکرو پرس، ارتباط معناداری بین متغیرهای تاثیرگذار بر ظرفیت (بین غلظت لجن ورودی، دبی لجن ورودی، دبی پساب و غلظت کیک خروجی) وجود دارد. دبی پساب خروجی از دستگاه به غلظت لجن ورودی، غلظت لجن خروجی و دبی ورودی لجن بستگی دارد و طبق  رابطه 1 قابل ارائه است.

رابطه اول

در این رابطه، Qs دبی لجن ورودیدر هر ساعت یا هر شبانه روز به دستگاه (ظرفیت دستگاه که باید تعیین شود)، Qw دبی پساب تولیدی در واحد زمان مورد بررسی که باید اندازه گیری شود، S0 غلظت لجن اولیه و S غلظت لجن خروجی مد نظر از دستگاه که باید اندازه‌گیری شود، است.

برای مثال و در صورتیکه لجن اولیه حدود 1 درصد جامدات داشته باشد(S0) و هدف رساندن آن به 50 درصد جامدات باشد (S)، به ازای هرمترمکعب لجن ورودی به دستگاه (Qs)، حدود 980 لیتر حجم پساب تولیدی خواهد بود(Qw) و بقیه لجن با رطوبت حدود 50 درصد است. حجم کیک لجن تولیدی نیز به راحتی از تفاوت دو دبی فوق قابل محاسبه است که با داشتن دانسیته آن، میتوان وزن ان را نیز محاسبه نمود. دانسیته کیک لجن تولیدی بسیار به رطوبت آن بستگی دارد و برای رطوبتهای حدود 50 درصد، بین 1200 تا 1300 کیلوگرم بر مترمکعب است. علاوه بر نکات فوق، موارد زیر نیز باید مورد توجه باشد. در صورت نیاز و برای محاسبه وزن کیک خروجی در واحد زمان، میتوان از رابطه 2 استفاده نمود:

رابطه دوم

در این رابطه، = دانسیته کیک لجن خروجی است.

رابطه 1 را میتوان برای محاسبه ظرفیت دستگاه به صورت رابطه 3 ارائه نمود:

رابطه سوم

 برای مثال و اگر غلظت لجن ورودی 2 درصد، غلظت کیک لجن 30 درصد و دبی پساب اندازه‌گیری شده معادل 2500 لیتر در ساعت باشد، ظرفیت دستگاه حدود 2700 لیتر در ساعت است. با توجه به انحراف معیار حدود 10 درصدی، اگر تعهد سازنده این دستگاه بین 2500 تا 3000 لیتر بر ساعت باشد، ظرفیت دستگاه قابل قبول و قابل تحویل‌گیری است. 

در موقع تست دستگاه، شما با آزمایش S0، S در آزمایشگاه و اندازه‌گیری Qw با یک ظرف با حجم مشخص، به راحتی و بر اساس رابطه فوق میتوانید مقدار Qs را که در تعهد سازنده است محاسبه کنید. از انجایی که این مقدار در تکرارهای مختلف ممکن است کمی متغییر باشد، اولا باید در حداقل 3 تکرار تعیین و تا حدود 10 درصد انحراف معیار نسبت به مقدار تعهد شده را نیز به عنوان مقدار قابل قبول تلقی کنید.

برای آشنایی بیشتر با دیگر مباحث مربوط به دستگاه اسکرو پرس همچون مقایسه انواع اسکروپرس‌های موجود در ایران، نکات اصلی و چالش های بهره برداری اسکروپرس در آبگیری لجن،  مکانیزم خود تمیز شوندگی در آبگیری لجن با مولتی دیسک اسکروپرس، فرار لجن در دستگاه اسکرو پرس ، راهنمای جامع تنظیمات اسکرو پرس لجن می توانید از مقالات مورد نظر دیدن کنید و برای دریافت مشاوره با شماره های موجود در سایت تکنوزیست تماس حاصل فرمایید.

 نتیجه‌گیری

ظرفیت‌سنجی دستگاه اسکرو پرس باید جامع، دقیق و مبتنی بر پارامترهای کلیدی فیزیکی و عملکردی لجن و دستگاه باشد. ظرفیت سنجی از دو منظر اهمیت دارد که در این مقاله به آنها پرداخته شد. این دو منظر شامل (1) ظرفیت برای انتخاب دستگاه مناسب  و (2) برای موقع تحویل گیری دستگاه از سازنده. در این مقاله به روابط مورد نیاز و نیز پارامترهای موثر از جمله غلظت لجن ورودی، دبی پساب و حجم کیک خروجی بر روی ظرفیت دستگاه اشاره شد.

 سوالات متداول

1. چه پارامترهایی در ظرفیت سنجی دستگاه نقش دارند؟

     پاسخ:درصد مواد جامد لجن ورودی ، دبی پساب تولیدی و غلظت کیک خروجی. بدهی است که دبی پساب تولیدی و غلظت کیک خروجی تابعی از عملکرد دستگاه است.

2. چگونه درصد مواد جامد ورودی را اندازه‌گیری میکنند؟

     پاسخ:با نمونه‌برداری از لجن و آزمایش در آزمایشگاه برای تعیین غلظت کل مواد جامد.

3. نقش درصد مواد جامد در ظرفیت سنجی چیست؟

     پاسخ: درصد مواد جامد بیشتر به معنای غلظت بالاتر لجن و تاثیر مستقیم بر توان پردازش و خروجی کیک است. با افزایش غلظت لجن ورودی، ظرفیت دستگاه از نظر آبگیری کاهش ولی وزن کیک لجن در واحد زمان افزایش خواهد یافت.

4. دبی لجن ورودی چه تاثیری دارد؟

     پاسخ: دبی ورودی تعیین‌کننده حجم لجن قابل پردازش است که باید با ظرفیت دستگاه هماهنگ باشد. این دبی با 10 درصد انحراف معیار باید مطابق ظرفیت قید شده در تعهد فروشنده باشد)با ذکر غلظت لجن ورودی)

5. آزمایشهای میدانی برای ظرفیت سنجی چطور انجام میشود؟

     پاسخ: با نمونه‌برداری و اندازه‌گیری دبی پساب و غلظت لجن در ورودی و خروجی.

6. نقش فشار دینامیکی در ظرفیت سنجی چیست؟

     پاسخ: فشار به تقسیم آب از جامدات کمک میکند و باید تنظیم شود تا ظرفیت مناسب ایجاد کند.

7. سرعت پیچ مارپیچ چه تاثیری روی ظرفیت دارد؟

     پاسخ: سرعت پیچ بیشتر، ظرفیت را افزایش میدهد اما ممکن است کیفیت کیک را کاهش دهد.

8. چگونه خطاهای ظرفیت سنجی کاهش مییابد؟

     پاسخ: با تکرار آزمایشها، پایش مداوم و تنظیم به‌موقع پارامترها.

9. تغییر کیفیت لجن چه تاثیری بر ظرفیت دارد؟

     پاسخ: تغییر در TS یا ترکیب شیمیایی لجن باعث تغییر در ظرفیت دستگاه خواهد شد که بخشی از ان را با تنظیم سرعت اسکرو و دریچه نهایی، میتوان جبران نمود.

10. چه عواملی باعث کاهش ظرفیت عملیاتی دستگاه میشوند؟

      پاسخ: گرفتگی دیسکها، افت فشار، سرعت نامناسب پیچ و مشکلات مکانیکی.

11. چرا ظرفیت سنجی قبل از خرید دستگاه اهمیت دارد؟

      پاسخ: انتخاب غلط دستگاه منجر به هزینه‌های زیاد تعمیر و عملکرد ناکارآمد میشود. حتی ممکن است دستگاه برای آبگیری لجن مورد نظر ناکافی و نامناسب باشد.

12. چه پارامترهایی بر اثر تغییرات فصل یا آب و هوا دچار تغییر میشوند؟

      پاسخ: دمای لجن و ویسکوزیته که بر راندمان آبگیری و ظرفیت تاثیر میگذارند. توصیه میشود لجن در محیطی نگهداری شود که تغییرات فصول، چندان بر روی دمای لجن اثرگذار نباشد. دما مناسب بین 20 تا 40 درجه سلسیوس توصیه میشود.

13. آیا ظرفیت سنجی محدود به یک روش خاص است؟

      پاسخ: خیر، ترکیب روشهای آزمایشگاهی، محاسبات مهندسی و پایش عملی نهایی است.

14. چگونه میتوان ظرفیت دستگاه را بهبود داد؟

      پاسخ: با بهینه‌سازی دوز پلیمر و تنظیم فشار و سرعت ماردون.

15. نقش دوره‌های آموزش اپراتورها در ظرفیت سنجی چیست؟

      پاسخ: آموزش به بهینه‌سازی تنظیمات و جلوگیری از خطاهای انسانی در بهرهبرداری بسیار کمک میکند.

16. آیا ظرفیت سنجی فقط برای اسکرو پرس اهمیت دارد؟

      پاسخ: خیر، برای هر سیستم آبگیری لجن برای تحویل گیری از فروشنده و نیز تضمین بهره‌وری اهمیت دارد.

17. آیا ظرفیت سنجی فقط در موقع تحویل گیری دستگاه اهمیت دارد؟

      پاسخ: خیر، بهتر است به صورت دوره‌ای انجام گردد که اگر تغییرات قابل توجهی مشاهده شد، موضوع بررسی و اصلاحات لازم در پارامترهای بهره‌برداری انجام شود.

18. عملکرد ظرفیت سنجی چگونه میتواند به کاهش مشکلات عملیاتی اسکرو پرس کمک کند؟

      پاسخ: با تعیین ظرفیت دقیق و بهینه، از بارگذاری بیش از حد یا ناکافی دستگاه جلوگیری شده و مشکلاتی مانند گرفتگی یا فرار لجن کاهش مییابد.

19. در مواقعی که کیفیت لجن تغییر میکند، ظرفیت سنجی چگونه باعث پایدار نگه داشتن عملکرد دستگاه میشود؟

      پاسخ: با بازبینی پارامترهای کلیدی و تنظیم دوباره دستگاه، عملکرد بهینه حفظ و کاهش راندمان جلوگیری میشود.

20. چگونه میتوان ظرفیت واقعی یک دستگاه اسکرو پرس را در شرایط مختلف عملیاتی سنجید؟

      پاسخ: با پایش مداوم دبی پساب، درصد مواد جامد ورودی و کیک خروجی و تطبیق آنها با داده‌های مد نظر.