چربی گیر چیست؟

یکی از آلاینده‌های معمول در فاضلاب و پساب، روغن و چربی است که در برخی موارد غلظت آن به قدری بالا است که لزوم استفاده از یک واحد چربی گیر برای حذف يا جلوگیری از ورود چربی به منابع تخلیه پساب و تصفیه‌خانه‌ ضروری می‌باشد.

چربی و روغن‌های محلول و غیرمحلول در آب عمدتاً باعث سه مشکل اساسی (گرفتگی شبکه داخلی و خارجی، گرفتگی روزنه‌های چاه جاذب و مختل شدن فرآیند بیولوژیک در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب) برای رستوران‌ها، آشپزخانه‌های صنعتی و سایر واحدهای تولیدی که فاضلاب چرب دارند، می‌شود.

چربی‌های رستوران‌ها معمولا چربی‌های حاوی لیپیدهای سنگین و نیم‌چرب می‌باشد، این نوع چربی به صورت معلق بوده و مقدار بسیار کمی از آن در آب محلول می‌باشد.

فاضلاب چرب و روغنی باعث مسدود شدن لوله‌های انتقال فاضلاب، شبکه فاضلاب شهری، منهول‌ها و درنهایت گرفتگی شبکه جمع‌آوری فاضلاب می‌گردد.

فاضلاب چرب باعث مسدود شدن روزنه‌های چاه‌های جذبی می‌شود‌، چاه‌های جذبی که عمدتاً در مناطقی با جذب خاک مناسب حفر می‌گردند به مرور زمان دچار گرفتگی می‌شوند، دیوار چاه‌ها با چربی به صورت لایه‌ای بسیار چرب پوشانده شده و چاه قابلیت جذب خود را از دست می‌دهد، با کاهش قابلیت جذب و تراوایی، ظرفیت چاه کاهش یافته و تخلیه چاه باید زمان زودتری انجام گیرد.

همچنین درصورت انتقال فاضلاب چرب به تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، فرآیند بیولوژیک تصفیه مختل شده و در خروجی نیز پارامترهای چربی خارج از استاندارد مشاهده می‌گردد.

در حال حاضر روشهای مختلفی جهت چربی گیری استفاده می‌شود که عبارتند از:

۱- روش فیزیکی (ثقلی)

۲- روش فیزیکی و شیمیایی

با مدنظر قراردادن پارامترهای چگالی و وزن مخصوص چربی‌ که سبک‌تر از آب و فاضلاب است، تکنیک‌های جداسازی چربی (فیزیکی و ترکیبی فیزیکی و شیمیایی) مبتنی بر شناورسازی بوده که با این روش ذراتی را که بسیار کوچک و سبک‌اند و به آرامی ته‌نشین می‌شوند را می‌توان به طور کامل‌تر و در زمان کوتاهتر حذف کرد، به محض شناور شدن ذرات روی سطح، می‌توان از طریق کفاب‌روب آن را جمع‌آوری کرد.

قبل از آنکه سیستم یا دستگاهی جهت جداسازی روغن یا چربی از آب یا پساب انتخاب شود، لازم است تا نوع پساب یا روغنی که باید مورد تصفیه قرارگیرد مشخص شود. روغن آزاد، امولیسیون، روغن محلول، امولیسیون‌های پایدار شیمیایی و ذرات احاطه شده توسط روغن، انواع آن می‌باشد.

انواع مختلف چربی و روغن در پساب‌ها:

روغن آزاد:

هنگامی که مخلوطی از آب و روغن برای مدت زمان کوتاهی به صورت ساکن قرارگیرد، درصورتی که دانسیته روغن کمتر از آب باشد، روغن به صورت لایه‌ای در سطح آب شکل می‌گیرد، لایه‌ای که بر روی سطح فاز مایع جمع می‌شود، دارای خصوصیت فیزیکی و شیمیایی منبع آن (روغن) می‌باشد. مگر اینکه در اثر تغییری یا واکنش مواد شیمیایی موجود در فاز آبی و محیط اطراف به این شکل درآمده باشد، این تغییرات و یا واکنش‌ها ممکن است به دلیل تبخیر ترکیبات فرار، اکسیداسیون اتمسفریک و فعالیت میکروب‌ها باشد.

مقرون به صرفه‌ترین روش جهت تصفیه اینگونه چربی‌ها، CPI می‌باشد.

روغن پراکنده (امولیسیون):

گاهی به خاطر شدت اختلاط، قطرات روغن در فاز آبی پراکنده می‌شوند که این مسئله ارتباط با میزان حجم آن و سایر فاکتورها دارد. اندازه ذرات روغن پراکنده در امولیسیون بسیار مهم می‌باشد، باتوجه به شدت اختلاط ممکن است پراکندگی اولیه یا ثانویه در فاز مایع صورت گیرد.

پراندگی نوع اول به دلیل وجود قطرات ماکروسکوپی روغن که قطر آنها بین 1000 تا 10000 انگستروم می‌باشد شکل می‌گیرد. این قطرات را می‌توان با استفاده از مواد شیمیایی ناپایدار نمود و با تبدیل آن‌ها به قطعات بزرگتر و ایجاد سکون به مدت 24 ساعت، اقدام به جداسازی نمود. پراکندگی اولیه می‌تواند به علت استفاده از پمپ دیافراگمی و همچنین پمپ‌های سانتریفیوژ با سرعت کم شکل گیرد.

پراگندگی نوع دوم به دلیل قطرات میکروسکوپی روغن با قطر بین 50 تا 600 انگستروم شکل می‌گیرد. این نوع پراکندگی با ایجاد شرایط سکون به مدت طولانی و یا حتی استفاده از حرارت از بین نرفته و پایدار باقی می‌ماند. توربولانس و اغتشاشات شدید جریان سبب شکل‌گیری این نوع از پراکندگی می‌باشد.

امولیسیون‌های پایدار شیمیایی :

این نوع از محلول دارای اندازه مشابه با پراکندگی ذرات از نوع اول و دوم امولسون می‌باشد، دراین قسمت ذرات پایداری بیشتری نسبت به حالت‌های قبل دارند، زیرا حضور ترکیب سوم در فاز روغن و یا فاز آبی سبب این افزایش پایداری می‌شود. این عامل و ترکیب سوم تحت عنوان سورفاکتانت‌ها (عامل فعال سطحی یا دترجنت، صابون و امولسیون کننده‌ها) می‌باشد. غلطت ناچیز این مواد می‌تواند روغن را به شکل امولیسون‌های پایدار درآورد.

روغن محلول :

با حضور مواد آلی محلول در فاز آبی، میزان حلالیت روغن افزایش می‌یابد، مخصوصا ذراتی که بخش عمده آن‌ها هیدروکربن‌های آلیفاتیک می‌باشد. قطرات محلول روغن معمولا کوچکتر از 0.5 میکرون هستند.

ذرات احاطه شده توسط روغن :

جامدات معلق موجود در فاز آبی ممکن است به وسیله روغن احاطه شوند. این ذرات دارای منابع، دانسیته و اندازه‌های مختلفی هستند. این ذرات می‌توانند ذرات رس، سیلیس، فلزات سنگین و … ‌باشند.

انواع روشهای جداسازی چربی و روغن:

• جداکننده API.
• جداکننده CPI.
• جداکننده AF یا DAF.

روشهای تصفیه و حذف روغن

عمده روشهای حذف چربی و روغن بر اصل شناورسازی استوار است. شناورسازي يك روش تصفيه فيزيكي است كه براي جداسازي ذرات جامد يا مايع از يك فاز مايع به كار مي‌رود. عمده ترین روشهای شناورسازی عبارتند از :

1.  شناورسازی ثقلی(GF)
2. شناورسازی با هوای تحت فشار (DAF)

چربی گیر با شناورسازی ثقلی(GF)

چربی گیر ثقلی معمولاً برای زدودن و حذف روغن، گریس و نفت به صورت آزاد و غیرامولسیون به کار می‌روند. از نظر تئوری فرآیند جداسازی در جداکننده‌های ثقلی براساس قانون استوکس در غیاب جریان توربولانسی و جریانهای گردشی پیش‌بینی می‌شود. بنابراین در عمل، بازدهی جداکننده ثقلی بستگی به طراحی دقیق هیدرولیک جداکننده و زمان ماند پساب دارد. این نوع شناورها برای حذف و کاهش روغن‌های امولسیون طراحی نمی‌شوند، بلکه فقط برای روغن‌های آزاد مورد استفاده قرار می‌گیرند. از آن جمله می‌توان نفت، روغن زیتون و روغن و چربی‌های موجود در فاضلاب رستوران‌ها را نام برد. از این نوع شناور سازها می‌توان به دو نوع API و CPI اشاره نمود.

چربی گیر API ( American Petroleum Institute)

چربی گیر API درواقع یک سیستم جداکننده روغن از آب است که تحت استانداردهای موسسه نفتی آمریکا طراحی شده است. این سیستم به طور وسیعی در تصفیه خانه‌ها و بسیاری از واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای طراحی مخازن دایره‌ای و مستطیلی استانداردهایی وجود دارد، ولی در عمل واحدهای مستطیل شکل سازگاری بیشتری داشته و به میزان وسیعتری به کار می‌رود. در این واحدها علاوه بر حذف روغن و چربی، ذرات جامد قابل ته‌نشینی که غالباً در فاضلاب‌روها ملاحظه می‌شوند در کف این واحد ته‌نشین می‌شوند. در نتیجه در این نوع جداکننده‌ها به لجن‌روب‌های قوی نیاز خواهیم داشت. در زیر پلان و نمای شناور ساز API نشان داده شده است.

چربی گیر CPI (Corrugated Plate Interceptors )

چربی گیر CPI که گاهی به نام TPI (Tilted Plate Interceptors) نیز خوانده می‌شوند به طور گسترده‌ای جایگزین جداکننده‌های API و مخازن ته‌نشینی اولیه شده‌اند. این واحدها فقط نیاز به ۱۵ تا۲۰ درصد از فضای مورد نیاز یک جداکننده API داشته و به طور چشمگیری هزینه ساخت و نگهداری را کاهش می‌دهند. واحدهای CPI از مجموعه‌ای از صفحات موجدار تشکیل می‌شود که با زاویه ۴۵ تا۶۰ درجه در داخل مخزن قرار گرفته‌اند. ملاحظه شده است که اگر صفحات با زاویه ۶۰ درجه قرار بگیرند، ذرات جامد به سهولت از روی صفحات به سمت پایین لیز خورده و در کف مخزن جمع‌آوری می‌شوند.

چربی گیر با شناورسازی با هوای تحت فشار (DAF)

در واقع این نوع چربی گیر جهت حذف روغن‌های آزاد و محلول به کار می‌رود. در چربی گیر DAF، هوا تحت فشار چند اتمسفر در فاضلاب حل مي‌شود؛ سپس فشار تا حد فشار اتمسفر كاهش مي‌يابد. كل جريان به مدت چند دقيقه در يك مخزن تحت فشار باقي مي‌ماند تا فرصت براي حل‌شدن هوا تأمين شود؛ سپس جريان تحت فشار از ميان يك شير فشارشكن عبور مي‌كند و به مخزن شناورسازي، جايي كه هوا به صورت حباب‌هاي كوچك از ميان كل حجم مايع خارج مي‌شود، راه مي‌يابد.

در چربی گیر نوع DAF مواد شیمیایی نظیر نمک‌های آلومینوم و آهن در یک مخزن اختلاط با فاضلاب خام آمیخته شده تا بازده شناورسازی را بهبود بخشد. فاضلاب آمیخته شده وارد یک تانک شده تا در آنجا هوای تحت فشار را در خود حل نماید تا پس از انحلال هوا در آن و عبور از یک شیر فشار شکن وارد واحد چربی گیر گردد. در این واحد حباب‌های هوا که فشاری را بر خود احساس نمی‌کنند آزاد شده و به همراه خود مواد سبک نظیر چربی و روغن را بالا می‌آوردند.