שיטה חדשנית להרחקת חלקיקים ממים

מתקני הרחקת חלקיקים המתבססים על כוחות צנטריפוגליים במהירות גבוהה, קיימים בשוק כבר שנים ארוכות. המפריד ההידרודינמי שפותח לאחרונה ומבוסס על יצירת כוחות צנטריפוגליים בלחץ נמוך, הוא קומפקטי וקטן משמעותית ממתקני השיקוע, אבל יעיל כדי להפריד חלקיקים בעלי משקל סגולי דומה למים

 

מתקני טיפול במים עיליים מתמודדים עם אתגר של אספקת מים זמינים באיכות גבוהה לשימושים ביתיים, לתעשייה או לחקלאות, ללא קשר לאיכות המים הנכנסת אליהם. מתקני הטיפול במים מתמודדים עם שינויים מהירים בעכירות המים ובריכוז המוצקים המרחפים במי הכניסה למתקן, שנגרמים הן מסיבות טבעיות (אירועי גשם, פריחת אצות ועוד) או מזיהומי מים. כתוצאה מכך, במתקני טיפול במים רבים בעולם, קיים מתקן הפרדת מוצקים כחלק מתהליך הטיפול במים. שלב של הפרדת חלקיקים יידרש או כטיפול קדם לפני סינון אם העכירות במים חורגת מ 50-100 NTU או לטיפול של חלקיקים קטנים כגון אצות.
מסורתית, רוב תהליכי הפרדת חלקיקים בעומס גבוה יחסית של מעל 100 NTU, מתבססים על הפרשי צפיפויות בין החלקיקים לבין המים. חלקיקים בעלי משקל סגולי גבוה משל המים ישקעו באגן שיקוע (או לגונה) וחלקיקים בעלי משקל סגולי נמוך משל המים יצופו ויורחקו משכבת המים העליונה. מכיוון שלחלקיקים רבים משקל סגולי קרוב מאוד למים, על מנת להשיג הרחקה טובה של חלקיקים מהמים, יש לעבוד או במהירויות שיקוע נמוכות (0.6-1.0 מ/שעה) באגני שיקוע, עובדה שמכתיבה אגני שיקוע גדולים ויקרים, או שימוש בהצפה מאולצת במתקני DAF, מכשירים אלו יקרים להקמה ועלויות התפעול שלהם יקרה.
למרות שמתקני הרחקת חלקיקים אלו המתבססים על כוחות צנטריפוגליים במהירות גבוהה קיימים בשוק כבר שנים ארוכות (הידרוציקלון), מתקנים אלו מוגבלים בגודל החלקיקים אותם יוכלו להרחיק (גדולים מ-70 מיקרון) ובצפיפות החלקיקים (גבוה מ- 1.9 g/cc). עקב כך, הידרוציקלונים משמשים בעיקר להרחקת חול. בעוד ששימוש בתהליכי פלוקולציה וקואגולציה, יכולים לתרום להגדלת גודל וצפיפות החלקיקים וע״י כך לשפר את יעילות ההרחקה של החלקיקים הללו. היווצרות כוחות הגזירה גדולים המופעלים במתקנים אלו, מונעת שימוש בתהליכי קואגולציה ופלוקולציה לפני מתקנים אלו.
המפריד ההידרודינמי שפותח ע״י חברת AquaHD, נותן מענה לאתגרים של תהליכי הפרדת מוצקים סטנדרטיים. עקרון הפעולה של המפריד ההידרודינאמי מבוסס על יצירת כוחות צנטריפוגליים בלחץ נמוך ע״י הזרמת המים בתעלה מעגלית. התנועה המעגלית של המים יוצרת כוחות של 6-8G תוך שמירה על זרימה למינארית. מצד אחד מתקן קומפקטי וקטן משמעותית ממתקני השיקוע ומצד שני הוא מבוסס על כוחות צנטריפוגליים אבל יעיל מספיק כדי להפריד חלקיקים בעלי משקל סגולי דומה למים ורכים יחסית.
עקב הכוחות הצנטריפוגליים הגבוהים, חלקיקים יתרכזו על ההיקף החיצוני של התעלה. הזרימה הלמינארית בתוך התעלה מבטיחה כי חלקיקים אשר מגיעים להיקף החיצוני לא יחזרו למרכז התעלה. בסוף התעלה המעגלית, ישנה הפרדה לשני זרמים: זרם מההיקף החיצוני אשר מכיל את החלקיקים שרוכזו בהיקף החיצוני וזרם של מים נקיים. הזרם החיצוני (אשר מכיל את מירב החלקיקים), יועבר להמשך הסמכה במסמיך גרביטציוני. תמונה 1 מציגה סקיצה של עקרון הפעולה של המערכת.

תמונה 1

 

נהר הירדן, הורדת עכירות – ממוצע יומי
שלא כמו תהליכי הפרדת מוצקים אחרים, המפריד ההידרודינאמי, מרחיק טווח רחב של מוצקים מרחפים במים ללא פגיעה באיכות ההפרדה. המפריד יכול להרחיק חלקיקים מגודל של 2 מיקרון ולהתמודד עם עומסים של עשרות אלפי מג״ל של מוצקים מרחפים.
המפריד ההידרודינאמי הותקן במתקן בוחן לטיפול במי נהר הירדן לאחר אירועי גשם. לאחר אירועי גשם העכירות בנהר עולה בתקופה קצרה ויכולה להגיע למאות NTU. המפריד נבחן בין דצמבר 2017 למרץ 2018 במשך 93 ימים. מטרת מתקן הבוחן הייתה לבדוק את יעילות המפריד באירועים אלו להרחקה של 70% בעכירות ובריכוזי המוצקים המרחפים בנהר הירדן. מטרה נוספת הייתה לבדוק את יעילות השימוש במסנני מדיה לאחר המפריד. הפרויקט נעשה בשיתוף פעולה ובמימון של חטיבת Watec במקורות.
העכירות של מי הנהר השתנתה בתדירות גבוהה במהלך תקופת ההרצה של המתקן. כפי שניתן לראות מתרשים 2, ערכי העכירות עלו מ-40 NTU ל 120-500 NTUבמהלך אירועי גשם. למרות העליות המהירות בערכי הכניסה למפריד, עכירות המים ביציאה מהמפריד נשארה קבועה ובמשך רוב הזמן הייתה נמוכה מ-20 NTU. ערכי היציאה מהמפריד לא עלו מעל 30 NTU אפילו כאשר ערכי הכניסה עלו ל-500 NTU.
הורדת העכירות של המפריד ההידרודינאמי הייתה 84.2% והרחקת המוצקים המרחפים הממוצעת הייתה 78.1%, ערכים אלו היו מעל היעד של הרחקת 70% עכירות ומוצקים מרחפים. כאשר הופעל מסנן מדיה לאחר המפריד, עלתה הרחקת העכירות לערכים של 95% במהירות סינון של 17 מטר לשנייה (לעומת ערכי תכנון מקובלים של 10-12 מטר/שנייה) מה שמקטין את שטח במסננים הנדרשים.
כפי שניתן לראות מהתוצאות, המפריד ההידרודנאמי מסוגל להרחיק חלקיקים ביעילות רבה בטווח רחב של ערכי כניסה ומסוגל לספק מים נקיים, אם להמשך טיפול במערכות סינון או בפני עצמו כטיפול היחידי בכל מקרה בו נדרשת הרחקת חלקיקים. מלבד טיפול במים עיליים, המפריד הוכיח יעילות רבה בליטוש מי בריכות קולחין, טיפול בשפכים (כתחליף למשקע) ובמחזור מים של בתי אריזה ובתעשייה.

 

 

 

This e-mail address is being protected from spambots. You need JavaScript enabled to view it.
המחבר הוא שותף ומנהל פיתוח עסקי בחברת AquaHD

הדפסה הורדה

לשאלות ופרטים נוספים

נא מלאו את פרטיכם ונציגינו ייצרו עמכם קשר בהקדם