سیستم خشک کردن لجن خورشیدی یا سولار چیست و چگونه کار می کند

سیستم خشک کردن لجن خورشیدی یا سولار (solar)

این فرایند از سازه هایی از نوع گلخانه تشکیل شده است که یک محفظه خشک کردن را در داخل یک ساختمان گلخانه ای محوطه یا سالن خشک کردن را ارائه می دهند. این گلخانه به منظور جلوگیری از خیس شدن دوباره لجن از باران، و گرفتن تابش خورشیدی برای تبخیر رطوبت از لجن، خدمت می کند.

یک وسیله نقلیه روباتیک،  لجن موجود در داخل محفظه خشک کن را هوادهی کرده و مخلوط می کند. محفظه خشک کردن بصورت عمومی شامل دریچه های هوا روی یک شیروانی و اگزوز هوا در سمت مخالف برای تبادل هوا بین محفظه خشک کردن و محیط اطراف است.

دفع لجن تولید شده در پلنت تصفیه فاضلاب به یک مسئله فزاینده مشکل تبدیل شده است. به طور سنتی، بیوسولیدها در محل های دفن یا سوزاندن زباله یا زمین هایی که در مناطق معین شده استفاده می شوند، دفع شده اند. تغییر آیین نامه های زیست محیطی و سختگیری ها نیاز به تغییر در روش های تصفیه و دفع دارد.

خشک کردن سولار یا خورشیدی یک فناوری جایگزین است که در سالهای اخیر پدید آمده و جایگزینی برای بستر لجن خشک کن متعارف است. از سال ۱۹۹۴، سیستم های خشک کن خورشیدی اتوماتیک با موفقیت در اروپا در پلنت ها با اندازه ۰٫۲ تا ۴۰ میلی گرم در میلی متر مورد استفاده قرار گرفت.

تخمین زده می شود که بیش از ۲۰۰ بستر خشک کن بیوسولید خورشیدی در اروپا، در مناطق مختلف اقلیمی اعم از جزایر گرم و خشک اسپانیا، تا مناطق برفی آلپ اتریش و سوئیس، مناطق سرد و تاریک شمال آلمان و مناطق مختلف انگلستان وجود دارد.  با توجه به آب و هوای مطلوب آمریکای شمالی، این فناوری در ایالات متحده کشش قابل توجهی را به خود اختصاص داده است که حدود ۱۸ کارخانه در حال کار یا در دست ساخت هستند.

اساس کار بستر لجن خشک کن خورشیدی

اصل اساسی کار یک سیستم خشک کردن سولار ( خورشیدی)، تبخیر آب از لجن است که ۹۵٪ انرژی خشک کننده آن از انرژی خورشید حاصل می شود. در بسیاری از موارد، بیوسولیدها درون یک ساختار گلخانه ای پخش می شوند که به عنوان محفظه خشک کردن عمل می کند.

نور خورشید وارد محفظه خشک کردن می شود و هوای داخل را گرم می کند. در نتیجه این گرمایش، رطوبت نسبی داخل محفظه ریخته می شود که باعث می شود آب بیشتری تبخیر شود، حتی در روزهایی با رطوبت نسبی نزدیک به ۱۰۰٪. این فرایند به منبع سوخت یا نیروی ماهر نیاز ندارد، که به طور قابل توجهی هزینه های عملیاتی را کاهش می دهد.

مشتریان آینده نگر معمولاً این ادعاها را با شک و تردید مشاهده می کنند، بنابراین بخش عمده ای از نصب های اولیه در جاهایی نصب شده است که در آن شرایط آب و هوایی به طور کلی مطلوب تلقی می شود. ساعات طولانی تر روز، زمستان گرمتر و تابش مستقیم نور خورشید در طول سال شرایط مرطوب را در جنوبی تر پیدا می کند.

ساختار بستر خشک کردن لجن خورشیدی

فرآیند خشک کن سولار، اساساً از یک ساختار گلخانه ای با کف بتونی و دیوارهای مهارکننده تشکیل شده است که از آن به عنوان “محفظه خشک کردن” یاد می شود. کیک لجن آبدار از حداقل ۱۳٪ مواد جامد خشک در قسمت جلوی سالن خشک کردن به صورت دسته ای یا به طور مداوم در زمان تولید آن وارد می شود. این فرآیند بارگیری کیک می تواند به صورت دستی یا خودکار (به عنوان مثال تسمه یا نقاله پیچ) باشد.

معمولا یک وسیله نقلیه رباتیک کوچک یا سیستم مشابه، لجن موجود در داخل محفظه خشک کردن را هوادهی و مخلوط می کند. محفظه خشک کردن شامل دریچه های هوا روی یک سقف شیروانی و خروجی هوا در سمت مخالف، برای تبادل هوا بین محفظه خشک کردن و محیط اطراف است. برای جلوگیری از تعادل بین فشار بخار در داخل و خارج لجن، هوای مرطوب باید تخلیه شود. این امر به طور طبیعی به این واقعیت کمک می کند که بخار آب از هوای خشک سبک تر است.

سیستم های تهویه فعال و غیرفعال برای کنترل رطوبت داخل گلخانه استفاده می شود. معمولا پنکه هایی روی ستون های محفظه خشک کردن نصب شده و حرکت هوای آشفته بر روی لجن را فراهم می کند تا بتواند پتوهای رطوبت مرزی را که می تواند در بالای لجن تشکیل شود، شکسته و همچنین آب را از طریق انتقال اجباری تبخیر کند.

بخار آب از طریق دریچه (های) اتوماتیک سقف در گلخانه منتقل می شود. هوای خشک و خنک (از داخل) هوا از خارج از گلخانه به طول طول در دو طرف سالن کشیده می شود.

کنترل بستر خشک کردن لجن خورشیدی

 برای به حداکثر رساندن تبخیر (برای کار با تنها تابش خورشیدی)، دما و رطوبت نسبی در داخل و خارج و داخل هر سالن کنترل می شود. کنترل کننده منطق قابل برنامه ریزی (PLC) اختلاف دما و مقدار مطلق آب در داخل و خارج را برای هر سالن به طور جداگانه محاسبه می کند. سنسورهای اقلیمی واقع در داخل و خارج محفظه خشک کردن لجن، پارامترهای مربوط به فرآیند را به کنترلر منطقی قابل برنامه ریزی (PLC) ارسال می کنند. در PLC یک برنامه نرم افزاری اختصاصی برای نظارت و کنترل خودکار تمام جنبه های فرآیند خشک کردن برای بهینه سازی زمان خشک کردن برنامه ریزی می شود.

در بهره برداری، لجن آبگیری شده مکانیکی در کف محفظه پخش می شود. این کار معمولاً با استفاده از یک تریلر بستر انجام می شود اما می توان با استفاده از یک لودر جلویی ، کامیون خوراک پایین یا پخش کننده کود نیز انجام داد.

پس از پر شدن محفظه از لجن، اپراتور غلظت جامد مطلوب خشک لجن ورودی را در PLC وارد می کند. از آنجا که PLC بطور خودکار تمام جنبه های خشک کردن را کنترل می کند تا اینکه به غلظت مواد جامد خشک مورد نظر برسد. در آن زمان، زنگ خطر به اپراتور هشدار می دهد که محفظه آماده تخلیه و پر کردن از لجن مرطوب و تازه است.

با توجه به تغییر فصلی در تابش خورشید ، میزان تبخیر بر این اساس متغیر است. در نتیجه ، به منظور حفظ محصول دانه ای با حداقل مواد جامد خشک مطلوب ، عمق بستر لجن در سالن خشک کردن در کل سال متفاوت است. بنابراین توان یک سیستم خشک کن لجن خورشیدی سالانه بیان می شود.

بهره برداری و نگهداری

عملیات خشک کردن اتوماتیک همراه با تعداد کمی از قطعات متحرک منجر به نیاز کم برای توجه اپراتور و نگهداری سیستم می شود.

این امر گزینه های مختلفی را برای پلنت ایجاد می کند: مقامات می توانند استفاده از لجن پخش شده در مزارع خود را از سر بگیرند، لجن خشک شده را به یک توزیع کننده کود محلی بفروشند یا لجن خشک شده را به محل دفن زباله محلی منتقل کنند.

با افزودن سیستم خشک کن خورشیدی، هزینه دفع لجن خشک شده در محل دفن زباله محلی به مقدار قابل توحهی کاهش می یابد. در مقایسه با قرارداد آبخیزداری و حمل و نقل قبلی، این کاهش ۸۰ درصدی هزینه ها پس از تعیین هزینه های عملیاتی سانتریفیوژ و خشک کن خورشیدی است.

لجن آبگیری شده یا گرانول برای استفاده مجدد از کشاورزی به عنوان کود و همچنین سوخت ثانویه در نیروگاه های زغال سنگ یا کارخانه های سیمانی مناسب است.