معرفی تیکنرهای HTR آبسان پالایش

تیکنر به طیف گسترده ای از مخازن فلزی و حوضچه های بتنی اتلاق می شود که به طور مشخص وظیفه ی جداسازی فاز جامد از محلول جامد-مایع را با بهره گیری از قوانین تهنشینی گرانشی و گریز از مرکز بر عهده دارند. این فرآیند که عمدتا بر مبنای معادلات رسوب ثقلی یا تهنشینی گرانشی طراحی می شود از بنیادی ترین و پرکاربرد ترین روشهای جداسازی است و قدمت به کار گیری آن به صورت علمی به بیش از 2 قرن می رسد.
تیکنرها (به انگلیسی Thickener) و زلال ساز (به انگلیسی Clarifier) به لحاظ عملکردی و ظاهری تقریبا مشابه و به لحاظ فرآیندی متفاوت اند، در تیکنرها هدف جداسازی فاز جامد و تغلیظ است اما در زلال سازها هدف جدا سازی فاز مایع و خالص سازی یا Purification است. در عین حال در صنعت گاهی به تیکنرها، کلاریفایر، شستشوگر و زلال ساز نیز اطلاق می شود.
تیکنرها در انواع مختلفی ساخته می شوند که هریک بسته به محل استفاده و کاربرد صنعتی آن دارای ویژگی های منحصر به خود است اما همه ی انواع تیکنرها از اصول فرآیندی مشترکی پیروی می کنند. فرآیند تغلیظ در تیکنرها عموما شامل بخش های انعقاد و لخته سازی، تهنشنی گرانشی و گریز از مرکز و زلال سازی می باشد که در ادامه کلیه بخش های فرآیندی توضیح داده خواهد شد.
تیکنر های نوین HRT آبسان پالایش تا 90% آب مورد استفاده را از فاز جامد جدا کرده و برای استفاده ی دوباره به مدار فرآوری باز گرداند. همچنین از بعد جامدات (لجن، شن و ماسه، خاکه و …) نیز در این فرآیند به میزان آب بازیافت شده تا 90% تغلیظ شده به این ترتیب می توان کلیه جامدات را استحصال نموده و بسته به نوع صنعت بازیافت نمود.

مقایسه ی تیکنر های HRT آبسان پالایش با سایر فناوری ها

به طور کلی می توان تیکنرها را بر اساس محل قرارگیری مکانیزم هدایت گِل به دو دسته ی، هدایت جانبی (Peripherally driven) و هدایت مرکزی (Centrally driven) نقسیم کرد نوع پل دار (Bridge type) و نوع ستونی (Column type) تقسیم کرد. تیکنرﻫﺎ بسته به نوع کاربری و تکنولوژی به کار رفته در آن در طیف های گسترده ای طبقه بندی می شوند. از ﻣﻬﻤﺘﺮﻳﻦ آﻧﻬﺎ ﻣﻲ ﺗﻮان ﺑه موارد ذیل اشاره کرد:

2-1 تیکنر های متداول (Conventional Thickener) یا معمولی و تیکنرهای خمیری (Paste Thickener)
به طبقه بندی تیکنرها، می توان تیکنرهای خمیری (Paste Thickener) و تیکنر های متداول (Conventional Thickener) را نیز اضافه کرد. تفاوت این دو نوع در میزان غلظت پالپ خروجی است. تیکنرهای خمیری در راستا اهميت بالاي توليد باطله خميري با درصد آب کمتر از پالپ و دانسيته و ويسکوزيته بالاتر از آن در مدارهاي آبگيري صنعت فرآوري مواد معدني ساخته شدند. از جمله مزایای آنها می توان به افزايش ميزان بازيافت آب، کاهش مصرف آب تازه، کاهش حجم باطله، کاهش هزينه هاي آماده سازي سد باطله و کاهش صدمات وارده به محيط زيست اشاره کرد. تیکنرهای خمیری بويژه در مناطقي با محدوديت منابع آب نقش به سزایی را ایفا می کنند. همچنین کلاریفایرها نیز به نحوی همان کار تیکنر را در مورد ته نشینی ذرات جامد انجام می دهد. به این ترتیب که با ایجاد ارتفاع بیشتر در مخزن، به ذارت جامد اجازه داده می شود تا به تدریج با پلمیر منعقد کننده (فلوکولانت) ترکیب شده و ته نشین شوند. به این ترتیب می توان از میزان مصرف پلیمر (فلوکولانت) برای ته نشینی ذرات جامد برخی از موارد معدنی از جمله سیلیس (شن و ماسه) کم کرد.

2-2 ﺗیکنر ﻻﻣﻼ (Lamella) یا ته نشین کننده لاملا
در تیکنرها، سطح تیکنر متناسب با ظرفیت آن زیاد می شود. برای صرفه جویی در سطح اشغال شده توسط تیکنر و یا در مواردی که غلظت جامد در بار ورودی به تیکنر کم است و در نتیجه سطح مورد نیاز برای دستیابی به آب سرریز با کیفیت مورد نظر به مراتب بزرگتر از سطح مورد نیاز برای مواد ته نشین شده است، از تیکنر هزارلا( لاملا) استفاده می شود.
در داخل این تیکنر تعداد زیادی صفحه های شیبدار به موازات یکدیگر قرار گرفته اند و بار ورودی به فاصله بین این صفحه ها هدایت می شود. به این ترتیب سطح مفید برای ته نشینی افزایش یافته است. تیکنرهای لاملا از دو بخش تشکیل شده اند. بخش فوقانی آن ها به شکل متوازی السطوح است که صفحه های شیب دار به صورت دسته-دسته با شیب 55-45 درجه در داخل آن نصب شده اند و بخش تحتانی آن ها به شکل مخروط یا استوانه است
بار ورودی از طریق محفظه های عمودی در طرفین صفحه های شیبدار وارد می شود و از طریق دریچه هایی شیار مانند به فضای بین صفحه ها منتقل می شود. در بالای هر دسته از صفحه ها، کانال هایی سرتاسری مجهز به سوراخهای تنظیم کننده برای سرریز پیش بینی شده است. به این ترتیب فشار هیدرولیکی کمی بر جریان ورودی وارد می کند و باعث می شود بار اولیه در فضاهای بین صفحه ها به طور یکنواخت توزیع شود و میزان تلاطم در نقاط ورودی به حداقل برسد
دانه های جامد موجود در بار ورودی بر روی صفحه های شیبدار ته نشین می شوند و بر روی آن ها در جهت شیب حرکت می کنند تا به داخل مخزن تحتانی تخلیه شوند. نظر به اینکه بار اولیه از طرف صفحه های مایل به فضای بین آن ها وارد می شود، در این قسمت هیچ نوع حرکت رو به بالایی ایجاد نمی شود. مواد جامد پس از پیمودن صفحه ها، وارد منطقه آرامی می شوند و لذا امکان اختلاط آن ها با بار ورودی وجود ندارد
این نوع تیکنر برای پالپی با ابعاد ذرات 1-150µm و غلظت کمتر از 15٪ کاربرد دارد

2-3 تیکنرهایﻧﺮخ ﺑﺎﻻ HRT
در سالهای اخیر تیکنرهای با ظرفیت بالا یا با نرخ بالا تولید شده اند. این تیکنرها نسبت به نمونه های متداول به مساحت کمتری برای نصب تجهیزات نیاز دارند. در این نوع تیکنرها در داخل محفظه ای محلولی حاوی فلوکولانت و آب تهیه شده و به بار ورودی اضافه می گردد تا عمل ته نشینی با سرعت بیشتری صورت بگیرد. استفاده ی مناسب و اثربخش از فلوکولانت موجب افزایش کارایی تیکنر می شود. در این تیکنرها با تعبیه صفحات شیب دار موجب افزایش سرعت خروج مواد و اثر بخشی بیشتر نسبت به حالت ته نشینی عمودی شده اند. در این تیکنرها سطح مواد دوغابی به صورت خودکار توسط حسگر سطح کنترل می شود.

2.4 تیکنر پارویی
تیکنر پارویی شامل یک محفظه ی استوانه ای شکل است که پالپ با استفاده از لوله های انتقال پساب به مرکز آن وارد می شود. به منظور جلوگیری از ایجاد اغتشاش در جریان آب تمیز تا حد امکان، محل ورود پالپ تا سطح 1 متر فاصله دارد. در این نوع تیکنرها در داخل محفظه ای محلولی حاوی فلوکولانت و آب تهیه شده و به بار ورودی اضافه می گردد تا عمل ته نشینی با سرعت بیشتری صورت بگیرد. استفاده ی مناسب و اثربخش از فلوکولانت موجب افزایش کارایی تیکنر می شود. آب تصفیه شده از محیط جانبی استوانه به شکل سرریز خارج شده و ذرات جامد نیز در ته استوانه ته نشین می شوند تا در نهایت از انتهای استوانه خارج شوند. در داخل استوانه بازوهایی وجود دارند که به صورت شعاعی حرکت می کنند. از هریک از این بازوها مجموعه صفحاتی (تیغه هایی) آویزان است تا هدایت فاز جامد (گِل) به مرکز محفظه راحت تر صورت بگیرد
همچنین این مجموعه صفحات علاوه بر هدایت جریان ته ریز تیکنر؛ به فشرده شدن فاز جامد ته نشین شده نیز کمک می کنند. ذرات جامد در این نوع تیکنرها به صورت مستمر به سمت پایین و ته ریز تیکنر هدایت می شوند تا نهایتا از تیکنر خارج شده و به سمت دپوی باطله پمپاژ شوند.

2.5 تیکنر پیوسته
تیکنر پیوسته، از یک حوضچه ی استوانه ای تشکیل شده است که بسته به ظرفیت آن دارای قطری بین 2 تا 200 متر و عمقی بین 1 تا 7 متر است. پالپ اولیه از طریق لوله ای که در قسمت مرکزی قرار دارد و انتهای آن تا حدود چندی دسیمتر به داخل پالپ موجود در حوضچه ی تیکنر فرو رفته است، وارد می شود تا به این ترتیب حتی المقدور تلاطم کمتری در محیط ایجاد شود. مایع صاف شده از طریق کانالی که در پیرامون بخش فوقانی تیکنر پیش بینی شده است، خارج می شود. حال آنکه دانه های جامد به صورت پالپی غلیظ شده از مجرایی که در بخش مرکزی قسمت تحتانی تعبیه شده است، به خارج هدایت می شوند. برای سهولت در تخلیه ی دانه های ته نشین شده، قسمت تحتانی تیکنر دارای شیب ملایمی به سمت مرکز آن است. به علاوه یک یا تعدادی بازوی گردان مجهز به یک سری پره در قسمت تحتانی قرار داده شده است تا مواد ته نشین شده را به سمت مجرای مرکزی هدایت می کنند. در تیکنرهای جدیدتر، این بازوها به نحوی طراحی شده اند که در صورت اعمال نیرویی بیش از حد مجاز به آنها، به صورت اتوماتیک به سمت بالا حرکت کرده تا از آسیب دیدن در امان باشند.

کاربرد تیکنر های HRT آبسان پالایش در صنعت

تیکنر ها به صورت گسترده و تقریبا در تمام صنایع معدنی به منظور استحصال و یا بازیافت کانه های معدنی کاربرد دارند. در صنعت تصفیه آب و فاضلاب نیز از تیکنرها جهت تغلیظ لجن و ایجاد ارزش افزوده در بحث مدیریت پسماند و لجن استفاده می شود.
یکی دیگر از کاربردهای تیکنرها بازیافت آب در پروژه های معدنی است که در حاشیه کویر و نقاط کم آب واقع شده اند. این قابلیت به نحوی مورد توجه صنایع معدنی قرار گرفته که امروزه تیکنرها را به یکی از بخش های ضروری فرآیند تبدیل نموده است.
در مجموع اینکه پساب خروجی تمامی این واحدهای صنعتی به انواع ذرات جامد آلوده شده و بایستی در واحد تیکنر تصفیه گردیده تا به منظور استفاده مجدد در خط تولید، به کار برده شوند.
از آنجایی که پساب این صنایع حاوی ذرات معلق و TSS بالایی می باشد، می توان با طراحی و ساخت تیکنر، از آب تصفیه شده در خط تولید استفاده نمود و در هزینه های بهره برداری واحدهای تولیدی صرفه جویی بالایی ایجاد نمود.
صنایعی که به طور گسترده از تیکنرها استفاده می کنند به طور عمده عبارت اند از:

  • (Steel,Copper & Mining Process) ته نشین سازی در صنایع فولاد , معدنی و مس معادن و کارخانجات فرآوری مواد معدنی همچون، طلا، مس، آهن، روی و سنگ: جهت بازیافت کانه های معدنی و بازیافت آب فرآیندی تیکنرها همچنین یکی از واحد های آبکشی در صنایع معدنی می باشد. در صنایع معدنی، آب به عنوان یکی از مهمترین مواد اولیه در فرایندهای تولید، استخراج، خردایش و فراوری به کار می رود. به طور کلی در معادن آهن، مس، طلا، آلومینیوم و بسیاری دیگر از سنگ های معدنی میزان زیادی آب در حین ساخت و تولید مواد معدنی مصرف می گردد.
    بازيافت آب در کارخانه هاى فرآورى غالبا امرى اجتناب ناپذير است . به ویژه در مواردى که کارخانه در منطقه اى کم آب واقع شده باشد، جلوگيرى از هدر رفتن آب به منظور بازيابى و همچنين جلوگيرى ازآلودگى محيط و اتلاف عناصر اهميت بسزايى دارد. با توجه به این که اکثر روش های کانه آرایی در محیطی صورت می گیرد که محتوی مقدار قابل توجهی آب است. در این صورت محصول پرعیار شده ی نهایی به صورت پالپ خواهد بوده که گاهی نیز بسیار رقیق است و باید با آبکشی کردن آن (یعنی جدا کردن جامد از مایع) رطوبت آن را تا اندازه ای کاهش داد تا آن را برای حمل یا انجام دیگر فعالیت های صنعتی آماده کرد. در بیشتر موارد قسمت عمده ی آب همراه با باطله خارج می شود بنابراین به منظور انبار کردن باطله، جلوگیری از آلوده شدن محیط توسط آب همراه با ماده ی معدنی، بازیابی و استفاده ی مجدد از آب؛ جدا کردن آب موجود در باطله از دانه های جامد ضروری است.
    در مراحل مختلف آرایش مواد معدنی نیز ممکن است آبکشی کردن جزئی پالپ به منظور تنظیم غلظت آن لازم باشد. همچنین در برخی از روش های آرایش، مانند روش های هیدرومتالورژی نیز پس از انحلال کانی یا عنصر مورد نظر در حلال مورد استفاده، جدا کردن فازهای جامد باقیمانده، از محلول غنی شده لازم است.

  • (Intake Water Treatment) تصفیه فیزیکی در تصفیه خانه های آب، آبشیرین کن ها، جهت تغلیظ و آبگیری لجن، همچنین مدیریت پسماند. آبگیری لجن ناشی از فرآیندهای شناورسازی، انعقاد و لخته سازی و ….

  • (Wastewater Treatment Plants) ته نشینی اولیه و ثانویه در تصفیه خانه های پساب بهداشتی و صنعتی

  • معادن شن و ماسه و ماسه شویی ها (Sand Washing): ته نشین سازی در صنایع ماسه شویی جهت تولید شن و ماسه و اخیرا بازیافت بیش از 90 درصدی ماسه بادی در گل آب خروجی ماسه شویی ها و همچنین بازیافت آب، در صنایع ماسه شویی نیز همانطور که از نام آن بر می آید به منظور تولید شن و ماسه، حجم بسیار زیادی از آب استفاده می گردد که در نهایت این آب به شدت تیره و کدر می گردد. در بسیاری از صنایع مختلف که از روشهای سنتی استفاده می شود آب ها ی آلوده در داخل حوضچه هایی ریخته و پس از ته نشینی آب و نفوذ و تبخیر آب عمل جذب و تخلیه گل ها و ماسه ها صورت می پذیرد و به نوعی بیش از حداقل ۶۰% آب به هدر می رود یکی از این صنایع شن شویی ها هستند که در این صنعت آب بسیاری جهت شستشو ماسه ها نیاز می باشد و همراه شستشو لجن هایی از ماسه وارد آب میشود که نیاز به احیاء مجدد آب و برگرداندن آب به چرخه شستشو و تولید ضروری می باشد که یکی از تجهیزات که این مهم را برآورده می کند تیکنر است . تیکنر کار ته نشینی و بازیابی ماسه های ریز و لجن را به عهده داشته و باعث برگشت بیش از ۹۰تا ۸۵% آب مصرفی یک کارخانه شن شویی میشود .

  • در صنایع سنگبری : برای تغلیظ دوغاب ناشی از عملیات سنگ بری، شست و شوی صخره ها و سنگ های خرد شده همچنین بازیافت آب از پساب در صنایع سنگبری، در بخش های برش کاری و پولیش سنگ به میزان زیادی از آب استفاده می شود تا هم گرد و غبار برش کاری در فضا منتشر نگردد و هم کیفیت پولیشینگ افزایش یابد. در نتیجه پساب سنگبری حاوی ذرات جامد معلق و بسیار ریزی می باشد.

  • در صنایع کاشی و سرامیک : جهت تغلیظ دوغاب، بازیافت مواد اولیه و کاهش میزان مصرف آب با بازیافت آب ، استفاده از تیکنرهای HRT این امکان را به بهره برداران می دهد تا از محل بازیافت آب و مواد معدنی تا 20 درصد ظرفیت تولید کارخانه های کاشی و سرامیک را افزایش دهند. در صنایع کاشی و سرامیک و موزائیک نیز آب به عنوان یک ماده پر کاربرد در ساخت و تولید انوع محصولات در فرآیندهای دوغاب زنی و سایش و پرداخت نهایی به کار می رود.

  • (Steel,Copper) ته نشین سازی در صنایع فولاد ، صنایع تولید فولاد، شمش و نورد : جهت بازیافت پساب و بازگردانی آب به صنعت همچنین تغلیظ لجن و ایجاد ارزش افزوده روی لجن تولیدی همچنین استفاده ی مجدد از لجن

مزایای اقتصادی و بهره برداری تیکنر های HRT آبسان پالایش

  • صرفه جویی در مصرف آب: کاهش قابل توجه میزان TSS و بازیافت نزیک به 90% آب در تیکنرهای HRT آبسان پالایش موجب کاهش هزینه های تامین آب مصرفی، بازگرداندن آب تصفیه شده به ابتدای خط تولید و کاهش هزینه های جاری واحد تولیدی می شود. همچنین بازگرانی آب به فرآیند موجب ایجاد امکان افزایش ظرفیت تولید در مجتمع های معدنی و کارخانجات می شود. همچنین به دلیل کیفیت آب تولیدی در تیکنرهای HRT نیاز به استفاده از آب ورودی به فرآیند کاهش می یابد.
  • حفظ محیط زیست: تغلیظ لجن و دوغاب و بازیافت مواد اولیه، حفاظت از محیط زیست نیز می گردد ایجاد یک مکان پاکیزه و ایمن به علت کاهش چشمگیر پساب ها نیاز به تامین آب تازه از چاه و سایر منابع را کاهش داد و تنها افت آب صورت گرفته در این فرآیند را مجددا تامین

  • مدیریت لجن و پسماند: همچنین انتقال و حمل فاز جامد جدا شده در این فرآیند نیز ساده تر می شود. تغلیظ فوق العاده ی انواع دوغاب ها و لجن امکان کاهش کیک یا لجن خروجی و تولید پودر خشک به وسیله فیلتر پرس
  • کاهش فضای مورد نیاز : مساحت زمین مصرفی بسیار محدود به جای سد های باطله و یا مخازن تبخیر پساب به حداقل رساندن سطح مورد نیاز برای دستگاه شستشو زیرا دیگر نیازی به فضای بسیار بزرگ برای ایجاد حوضچه ها و لاگون ها نیست
  • کاهش نیاز به نیروی انسانی: راهبری و نگهداری آسان تمام اتومات بودن عملیات – بدون نیاز به نیروی انسانی هزینه های عملیاتی راه اندازی تیکنر بسیار کمتر از هزینه های نگهداری حوضچه های بزرگ است
  • ساخت سفارشی: مشتل بر تنظیم محل قرار گیری آب بند متناسب با نیاز و شر ایط پروژه، رنگ آمیزی مطابق استاندارد های کارفرما

ویژگی های فنی تیکنر های HRT آبسان پالایش

در تیکنرهای HRT آبسان پالایش عوامل مختلف طراحی با روشهای نوین علمی بهینه سازی شده است که از می توان به موارد ذیل به عنوان ویژگی های بارز این فناوری اشاره کرد:

  • بهینه سازی در تزریق فلوکولانت: به منظور تهنشینی سریع تر در اغلب تیکنرهای HRT از فلوکولانت های پلیمری استفاده می شود. فلوکولانت های پلیمری یا فلوکولانت های مصنوعی باعث بهم چسبندگی بالا و سریع در جامدات و در نتیجه تهنشینی حجم قابل توجهی از TSS دوغاب یا لجن می شود. استفاده از فلوکولانت یا دوز فلوکولانت با استفاده از نرم افزارهایی که بدین منظور در شرکت آبسان پالایش توسعه داده شده است تعیین می شود ، استفاده ی بیش از دوز تعیین شده منجر به سوسپانسیونی شدن محلول و دریافت نتیجه ی معکوس از تیکنر می شود. استفاده از فلوکولانت مناسب یکی از دلایل برتری تیکنرهای HRT آبسان پالایش است که منجر می شود در این فناوری نوین بار ورودی بیشتر و سطح تیکنر در کمترین مقدار و میزان بهره وری در بهینه ترین حالت ممکن باشد.
    به دلیل انتخاب دوز مناسب فلوکولانت میزان ذراتی که تحت اثر قرار می گیرند در بیشینه مقدار بوده و در نتیجه به هم پیوستگی ذرات بیشتر شده و طول زنجیره ی فلوک افزایش پیدا می کند كرده و در نتيجه به لحاظ وزن بالاي مواد جامد سرعت تهنشيني آنها بالا رفته و بستري با درصد جامد زياد و ارتفاع كم در داخل تيكنر ايجاد مي شود. در تیکنرهای HRT همچنین ارتفاع بستر جامد موجود در تیکنر به دلیل لخته سازی مهندسی شده کاهش و میزان جامدات خروجی افزایش پیدا کرده است.

  • بهینه سازی هیدرولیک جریان به منظور تهنشینی ذرات ریزدانه: با توجه به بهینه سازی های هیدرولیکی انجام شده در مهندسی این تیکنرها، نیروهای برشی سیال در کمینه مقدار خود بوده و باعث می شود تهنشینی ذرات ریزدانه در بیشنه مقدار خود صورت گیرد و تیکنر های HRT آبسان پالایش به لحاظ راندمان حذف TSS بالاترا از استانداردهای جهانی عمل نمایند.
  • طراحی و مهندسی یک به یک: بعد از دریافت نمونه ی پساب، دوغاب یا لجن، بر اساس آزمایشات استاندارد در آزمایشگاه تخصصی شرکت فنی مهندسی آبسان پالایش گراف سرعت تهنشی برای هر نمونه به ترسیم شده و کلیه مراحل طراحی بر مبنای آنالیز گراف سرعت تهنشینی انجام می پذیرد. در مراحل بعدی طراحی با تکیه بر نرم افزار های توسعه داده با مدلسازی ریاضی شده سایر پارامترهای تیکنر مانند قطر، ارتفاع و دوز فولوکولانت تعیین می گردد.
  • بازوهای مکانیکی خود تنظیم شونده: در تیکنرهای HRT آبسان پالایش از فناوری بازوهای خود تنظیم شونده استفاده می شود. در این بازوهای مکانیکی نوین با افزایش میزان گشتاور پیچشی از مقدار تعیین شده، به صورت خودکار طول این بازوها بیشتر شده تا تیکنر در بازه ی گسترده ای از میزان بارگذاری عملکرد بهینه ی خود را حفظ نموده و انعطاف پذیر باشد.
  • بر اساس مدل های ریاضی بهینه سازی شده مستخرج از قوانین Stokes و Newton همچنین لحاظ نمودن اثر نیروهای Van der Waals تیکنرهای HRT آبسان پالایش قادر اند تا ریز ترین ذرات را با کمترین میزان فلوکولانت مصرفی تهنشین نمایند. همچنین بر مبنای همین معادلات بهینه سازی شده برآیند نیروهای گرانش(رو به پائین) شناوری (روبه بالا) دراگ (اصطحکاک ذرات) و گریز مرکز(در مواردی که ذرات بسیار ریز باشند) به نحوی تنظیم می شود تا تکیه سیستم بر غلبه ی نیروی گرانش و فرآیند تهنشینی باشد و استفاده از مواد شیمیایی تنها در تعداد معدودی از تیکنرها در کمینه مقدار صورت می گیرد.