مقاله در مورد سیستمهای بازیافت مواد و انرژی

بخشی از مقاله

سیستمهای بازیافت مواد و انرژی

مقدمه
برخی از مواد موجود در مواد زاید جامد شهری و صنعتی برای بازیافت و استفاده مجدد مناسبند. با توجه به این نکته می‌توان پی برد که کاغذ ، مقوا ، پلاستیک ، شیشه ، فلزات غیر آهنی و فلزات آهن مناسبترین مواد برای بازیابی‌اند و جز پلاستیکها بقیه مواد مذکور معمولا بازیابی می‌شوند.
مشخصات مواد
کاغذ ، مقوا ، پلاستیک ، شیشه ، فلزات آهنی و غیرآهنی از جمله مواد قابل بازیافت اصلی در مواد زاید جامد شهری هستند. در هر موقعیتی تعمیم برای بازیابی هر یک از این مواد معمولا با تکیه بر ارزیابی اقتصادی و ملاحظات محلی صورت می‌گیرد. در ارزیابی اقتصادی بازیابی مواد مشخصات مواد حائز اهمیت است.

سیستم‌های فرآیند و بازیافت
به منظور جداسازی اجزای دلخواه و انجام فرآیند بر مواد قابل اشتعال ، برای بازیابی مواد یا انرژی لازم است دیاگرامهای عملیاتی ترسیم شود. مواد سبک قابل احتراق معمولا به نام سوخت حاصل از دور ریز خوانده می‌شوند.
طراحی و ترسیم سیستم
طراحی و ترسیم تاسیسات فیزیکی که دیاگرام واحد فرآیند را تشکیل می‌دهند، زمینه اصلی اجزا عملکرد موفقیت آمیز چنین سیستم‌ها هستند. عوامل مهمی که در طراحی و ترسیم چنین سیستم‌هایی باید مورد توجه قرار گیرند عبارتند از:

1. بازده و کارایی فرآیند
2. اطمینان و انعطاف پذیری
3. سادگی و عملکرد اقتصادی
4. خوشایند بودن وضعیت ظاهری
5. کنترل‌های زیست محیطی

بازیابی مواد حاصل از تبدیل بیولوژیکی مواد زاید جامد عبارتند از: کود ترکیبی ، متان ، پروتئینها و الکلهای مختلف و انواع مختلفی از ترکیبات واسطه‌ای عالی. تهیه کود ترکیبی و هضم بی‌هوازی دو فرآیندی هستند که بیش از همه فرآیندها توسعه یافته‌اند.

تولید کود ترکیبی (تبدیل هوازی)
اگر مواد آلی به استثنای پلاستیک ، لاستیک و چرم از مواد زاید جامد شهری جدا شده و در معرض تجزیه باکتریایی قرار گیرند، محصول نهایی به جا مانده پس از فعالیت باکتریایی هاضم و غیرهاضم ، کود ترکیبی یا هوموس خوانده می‌شود. کل فرآیند که در برگیرنده جداسازی و تبدیل باکتریایی مواد زاید جامد آلی است به نام تولید کود ترکیبی شناخته می‌شود. تجزیه مواد زاید جامد آلی با وجود اکسیژن و یا نبودن آن ممکن است به دو صورت هوازی یا بی‌هوازی صورت گیرد.

مراحل عملیات تهیه کود ترکیبی
1. تهیه مواد زاید جامد
2. تجزیه مواد زاید جامد
3. تهیه محصولات و بازیابی
• مرحله سوم شامل آسیاب کردن ، اختلاط با مواد افزودنی متعدد ، دانه بندی ، بسته بندی ، ذخیره سازی ، محل و در برخی از مواقع عرضه مستقیمبه بازار است.
هضم بی‌هوازی
هضم بی‌هوازی یا تخمیر بی‌هوازی فرآیندی است که برای تولید متان از مواد زاید بکار می‌رود. در اغلب فرآیندها که گاز متان از مواد زاید جامد در اثر هضم بی‌هوازی تولید می‌شود.
مراحل هضم هوازی

• اولین مرحله عبارت است از آماده سازی جز آلی مواد زاید جامد برای هضم بی‌هوازی و این مرحله معمولا شامل مراحل دریافت ، تنظیم ، جداسازی و کاهش اندازه است.
• مرحله دوم عبارت است از افزایش رطوبت و مواد مغذی ، بهم زدن ، تنظیم PH تا حدود 7/6 ، حرارت دادن دوغاب تا دمای بین 228 تا 333k (55 تا 60Cْ) و هضم بی‌هوازی در یک راکتور با جریان پیوسته که محتویات آن به خوبی برای مدت زمانی بین 5 الی 10 روز مخلوط می‌شوند.
• مرحله سوم عبارتست از جمع آوری ، ذخیره سازی و در صورت نیاز جدا کردن اجزای گاز متصاعد شده در حین فرآیند هضم ، دفع مواد زاید هضم شده عملی است که الزاما باید صورت بگیرد.
بازیابی محصولات تبدیل گرمایی

محصولات تبدیلی گرمایی که از مواد زاید جامد بدست می‌آیند، عبارتند از حرارت ، گازها ، تعداد متنوعی از روغنها و مقداری از ترکیبات آلی مربوط به یکدیگر.

احتراق مواد زاید: عناصر اصلی مواد زاید جامد عبارتند از: کربن ، هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و گوگرد در شرایط مطلوب در هنگام سوختن مواد زاید جامد محصولان نهایی گازی شامل) CO2 دی اکسید کربن( )H2Oآب) N2 (نیتروژن) و) SO2 (دی اکسید سولفور) می‌شوند.
خاکسترسازی همراه با بازیافت گرما

گرمای موجود در گازها حاصل از خاکسترسازی جامد را می‌توان در اثر تبدیل به بخار بازیابی کرد. گرمای اندکی که در گازهای پس از بازیافت گرما باقی می‌ماند را می‌توان آن برای پیشگرم کردن هوای احتراق آب جبرانی دیگ بخار یا سوخت مواد زاید جامد مورد مصرف قرار داد.
خاکسترسازهای بزرگ موجود
خاکسترسازهای بزرگ موجود به منظور استخراج گرما از گازهای احتراق بدون وارد کردن مقادیر اضافی هوا یا رطوبت می‌توان از دیگهای بخاری که سوخت آنها را مواد زاید تشکیل می‌دهند، استفاده کرد. در عمل خاکسترساز پیش تخلیه به اتمسفر (از دامنه دمایی 1250 تا 1375k (1800 تا ْ2000f ( تا دامنه دمایی 500 تا 800k (600 تا ْ1000f خنک می‌شوند. قطع نظر از تولید بخار ، استفاده از سیستم دیگ بخار در کاهش حجم گازهای تحت فرآیند در تجهیزات کنترل آلودگی هوا کارساز است.

خاکسترسازهایی که آب در دیواره آنها جریان دارد.
در این خاکسترسازها ، دیواره‌های داخلی محفظه احتراق دارای لوله‌های دیگ بخار است که بطور عمودی قرار گرفته‌اند و در قسمتهای پیوسته بر یکدیگر جوش خورده‌اند. هنگامی که به جای مواد نسوز از دیواره‌های دارای لوله‌های جریان آب استفاده می‌شود. این سیستم نه تنها برای باز یافت بخار کار آمد است بلکه در کنترل دمای کوره بدون وارد ساختن هوای اضافی نیز به مقدار زیادی موثر است.
استفاده از سوختهای حاصل از مواد زاید
این قبیل سوختها که معمولا به شکل پودر هستند در دیگهای باز صنعتی در حال حاضر با استفاده از زغال سنگ یا نفت برای تولید انرژی استفاده می‌شوند، بطور مستقیم قابل سوختن می‌باشند. سوختهای حاصل از مواد زاید جامد همراه با زغال سنگ یا نفت نیز قابل سوختن هستند. با استفاده از ماشین‌های مکعب‌ساز کشاورزی می‌توان سوختهای تراکم حاصل از مواد زاید جامد تولید کرد. سوختهای مکعبی شکل برای استفاده در تعدادی از فرآیندهای تبدیلی خاکسترسازی و یا تبدیل به گاز و پیرولیز مناسبند.

تبدیل به گاز
فرایند تبدیل به گاز عبارت است از احتراق جزیی از سوخت کربنی به منظور تولید یک گاز سوختی قابل احتراق که مقدار منو اکسید کربن و هیدروژن در آن زیاد است. دستگاه تبدیل کننده گاز اساسا یک خاکستر ساز است که تحت شرایط احیا کننده عمل می‌نماید. گرمای لازم برای ادامه فرایند از واکنشهای گرمازا بدست می‌آید در حالیکه اجزای قابل احتراق گاز دارای انرژی کم عمدتا از واکنشهای گرماگیر بدست می‌آیند. وقتی که یک دستگاه تبدیل کننده گاز در فشار اتمسفر با استفاده از مواد به عنوان اکسید کننده عمل می‌کند، محصولات نهایی فرایند به گاز عموما گازهای کم انرژی هستند که از نظر حجمی حاوی CO2%100 و CO20% و H215% و CH42% می باشند که مابقی آن را گاز N<SUB<2< sub> و پودر غنی از کربن تشکیل می‌دهد.

تجزیه مواد به کمک حرارت (پیرولیز(
پیرولیز فرآیندی به شدت گرماگیر است به همین دلیل عبارت تقطیر مخرب نیز به صورت ترازو با پیرولیز بکار می‌رود مشکل فیزیکی مواد زاید جامد تحت پیرولیز ، می‌تواند از مواد زاید خام خرد نشده تا مواد زاید کاملا پودر شده باقی مانده پس از دو مرحله خرد کردن و مواد تغییر نماید. خواص سه جز اصلی حاصل ازپیرولیز عبارتست از:

جریانی از گاز که عمدتا حاوی هیدروژن ، متان ، منو کسید کربن و دی اکسید کربن و گازهای دیگر در ارتباط با خواص آلی مواد پرولیز شونده می‌باشد.
1. جزئی از قیر و یا جریان روغن که در دمای متعارف محیط مایع است و دارای ترکیباتی نظیر اسید استیک ، استون و متانل می‌باشد.
2. پودری که از کربن تقریبا خالص همراه با موادی بی‌اثر داده شده در فرآیند تشکیل شده است.

انرژی و منابع تجدید شونده:

ممیزی انرژی :
ممیزی انرژی مطالعه‎ یا پیمایشی سیستماتیک برای تعیین چگونگی مصرف انرژی در یک واحد صنعتی است که فرصتهای صرفه جویی انرژی را مشخص می‎کند. ممیزی انرژی با بهره‎گیری از روشهای مناسب ممیزی و تجهیزات مورد نیاز قادر است که اطلاعات ضروری مربوط به چگونگی، کیفیت و کمیت مصرف انرژی را در اختیار مدیریت انرژی واحد صنعتی قرار دهد. ممیزی انرژی راندمان کلی مصرف و راندمان مصرف انرژی را در سطح فرایندهای واحد مشخص می‎کند. مدیر انرژی نیز با بهره‎گیری از اطلاعات مصرف انرژی در گذشته، هدفهای مصرف را در آینده واحد تعیین می‎کند.

قسمت اصلی گزارش ممیزی حاوی پیشنهادها و فرصتهای صرفه‎جویی انرژی به همراه تحلیل فنی و اقتصادی مربوط به آنها است. علاوه بر این ممیزی انرژی، روشهای جستجوی سیستماتیک فرصتها و موقعیتهای صرفه‎جویی انرژی را نیز تعیین می‎کند.
در مرحله بعد گزارش ممیزی انرژی به پروژه‎های بهینه سازی انرژی در بخشهای مختلف واحد تبدیل می‎گردد. مدیر انرژی نیز با بکارگیری اطلاعات ممیزی و پروژه‎های بهینه سازی انرژی اولویت انجام هر یک از آنها را تعیین کند و به مدیریت ارشد جهت تأیید ارائه نماید. اطلاعات و شیوه صحیح مطالعه انرژی، فرایند تصمیم سازی را تکمیل کرده و مدیریت ارشد را قادر می‎سازد که تصمیمات درستی را برای اجرای پروژه‎های بهینه‎سازی اتخاذ کند. نهادینه کردن این فرایند در هر واحد صنعتی به صورت یک فعالیت مستمر منجر به کنترل و مدیریت مصرف انرژی بر اساس واقعیتهای موجود در کارخانه می‎شود.
ممیزی انرژی بر خلاف ممیزی مالی موقعیتهای اتلاف و پتانسیلهای صرفه جویی انرژی را مشخص می‎کند و برای آنها راه حلهای کاربردی ارائه می‎کند. از اینرو ممیزی انرژی برای صنایع "به شدت انرژی بر" نظیر صنعت سیمان به دلیل بالا بودن هزینه‎های انرژی از اهمیت بالایی برخوردار است.

در کارخانه‎های سیمان سهم بالایی از قیمت تمام شده به هزینه‎های انرژی اعم از انرژی حرارتی و الکتریکی اختصاص پیدا می‎کند. سهم بالای انرژی در قیمت تمام شده سیمان، مدیریت انرژی و ممیزی انرژی را به عنوان یک ضرورت اجتناب ناپذیر برای کارخانه‎های سیمان مبدل کرده است.
علی رغم پیشرفتهای تکنولوژیک و کاهش انرژی مصرفی برای واحد سیمان تولیدی، در حال حاضر نیز پتانسیلهای بسیار مناسبی برای کاهش انرژی مصرفی در کارخانه‎های سیمان وجود دارد.

شناسایی راهکارهای بهینه سازی انرژی حرارتی و الکتریکی(به صورت توأم یا مجزا) در قالب پروژه‎های کوتاه مدت و بلند مدت یکی از نتایج انجام ممیزی انرژی در کارخانه‎های سیمان است.

تولید سوخت از ضایعات جامد :
برخی از کشورها وابستگی شدید به زغال سنگ، نفت و یا گاز طبیعی به منظور تولید انرژی دارند. از طرفی، منابع سوخت های فسیلی نیز رو به کاهش بوده و در نتیجه بکارگیری آنها جهت تولید انرژی الکتریکی مقرون به صرفه نخواهد بود.

این در حالی است که یکی از منابع سوخت جایگزین می‌تواند سوخت تولیدی از ضایعات جامد (RDF) باشد. سوخت تولید شده از ضایعات جامد، سوختی است که با اجرای عملیات خرد کردن و نیز فراوری ضایعات جامد شهری توسط بخار و یا اتوکلاو بدست می‌آید.
سوخت بدست آمده از ضایعات جامد، شامل مقادیر زیادی از مواد آلی موجود در زباله های شهری نظیر پلاستیک، لاستیکهای ضایعاتی و مواد آلی زیست تخریب پذیر می‌باشد. کارخانجات تولیدی چنین سوختی، معمولاً در نزدیکی محل جمع‌آوری زباله های شهری بنا می‌گردند. هر چند که طراحی و احداث این کارخانجات در محل‌های دورتر نیز امکان پذیر است.

فرایند های پیشرفته تولید سوخت از ضایعات (با بکارگیری بخار دارای دما و فشار بالا در اتوکلاو) می‌تواند تا حد زیادی از بار آلودگی های خطرناک، فلزات سنگین بکاهد تا امکان بکارگیری سوخت تولید شده در اماکن مختلف فراهم گردد.
مراحل تولید چنین سوختی شامل تمام و یا بخشی از موارد ذیل می‌باشد:
• جداسازی اولیه (که در فرایند اتوکلاو نیازی به آن نیست)

• غربال کردن و دانه بندی (به عنوان عملیات نهایی پس از فرایند اتوکلاو)
• جداسازی مغناطیسی (به عنوان عملیات نهایی پس از فرایند اتوکلاو)
• خرد کردن اجزای درشت(که در فرایند اتوکلاو نیازی به آن نیست)
• خالص سازی و پالایش نهایی

تصفیه خانه های آب

تصفیه خانه‌های آب شرب :
آب خام نیازمند طی نمودن مراحل مختلفی است تا به کیفیت مورد نظر جهت کاربری به عنوان آب آشامیدنی برسد. به عنوان مثال:
• لخته سازی
• زلال سازی

• حذف آهن و منگنز
• فیلتراسیون
• تنظیم PH
• گندزدایی
• کنترل طعم و بو

تولید آب آشامیدنی صرف نظر از منبع آب خام بکارگرفته شده (آب های جاری، آب چاه و یا آب دریا) یکی از تخصص‌های شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران می باشد.
در هر حال، هدف نهایی از بررسی فوق، یافتن راه حلی مناسب جهت غلبه بر مشکلاتی از قبیل هزینه‌های بالای راهبری و نگهداری، عدم استفاده بهینه انرژی و مواد شیمیایی مصرفی در نهایت عدم حصول آبی با کیفیت مناسب می‌باشد.

تصفیه خانه‌های آب صنعتی:

در اغلب صنایع، آب نقش اصلی را در چرخه تولید ایفا می‌نماید. غالباً آب مورد استفاده می‌بایست جهت حصول مشخصات مورد نیاز سختی گیری شود. بعنوان مثال :
هدف از تصفیه آب مورد کاربرد در بویلرها و برج‌های خنک کننده عبارت است از:
• جلوگیری از بروز پدیده خوردگی در بویلر

• جلوگیری از رشد بیولوژیکی جلبک، باکتری و قارچ در سیستم
• جلوگیری از بروز پدیده رسوب گرفتگی به منظور بالا نگهداشتن ضریب انتقال حرارت.
روشها و فرایندهای متفاوتی جهت رسیدن به اهداف فوق قابل اجراست، از جمله:
• عاری سازی یونی

• هوا زدایی
• حذف قلیا
• حذف فلزات سنگین
• خنثی سازی
• گند زدایی

آشنایی با فنون بکارگرفته شده :
تصفیه فیزیکی شیمیایی آب...
فیلتراسیون...
حذف بو و رنگ ...
تکنولوژی غشایی ...

تبادل یونی...
گندزدایی ...
تصفیه فیزیکی و شیمیایی آب :

حتی اگر تصفیه آب شامل مراحل متعددی باشد، فرایندهای فوق یکی از بخشهای اصلی قلمداد می‌گردند. به عنوان مثال در قالب فرایند پیش تصفیه و یا تصفیه نهایی پس از فرایند بیولوژیکی.
در این بخش، مرحله اول شامل حذف اجزایی است که موجب مشکل در سایر عملیات تصفیه می‌گردند. این مرحله شامل آشغال گیری، انعقاد، لخته سازی و خنثی سازی، ته نشینی، حذف روغن وچربی و ایجاد محیط بافری می‌باشد.
تزریق واکنش گرهایی با ماهیت معدنی (به عنوان منعقد کننده) نظیر فریک کلراید، پلی آلومینیم کلراید، آهک، آلومینیم سولفات جهت حذف فسفات، روی، منگنز، فلزات سنگین و حتی برخی از مواد آلی درون آب انجام می‌گیرد.

تزریق پلی الکترولیت نیز جهت افزایش راندمان حذف مواد فوق ممکن است صورت گیرد.
جهت حذف کامل مواد معلق باقی مانده در آب استفاده از فیلتر شنی و یا حتی بکارگیری فیلتراسیون غشایی ضروری خواهد بود.

فیلتراسیون
________________________________________
تمامی گونه‌های آب خام صرف نظر از منبع تأمین آن، دارای غلظت‌های متفاوتی از ناخالصی به شکل ذرات معلق می‌باشند، که نوع و مقدار مواد، تابع شرایط محیطی و نوع منبع تأمین آب خام می‌باشد. وجود چنین موادی موجب عدم قابلیت بکارگیری آب خام در مقاصد شهری و صنعتی می‌گردد.

در اغلب تصفیه خانه‌های آب از فیلتر شنی ثقلی استفاده می‌شود که در کاربردهای تجاری می‌توان از مواد منعقد کننده به همراه فیلترهای تحت فشار نیز استفاده نمود.
در ساخت فیلترهای تحت فشار، مخزن تحت فشار توسط ماسه با سایزهای متفاوت پر می‌شود. در داخل مخزن فیلتر، نازل‌های توزیع کننده جریان یکنواخت و سیستم جمع آوری آب فیلتر شده تعبیه می‌گردد. معمولاً از شن و ذرات درشت تر به عنوان لایه تحتانی و از ذرات با سایز کمتر در لایه‌های فوقانی بستر استفاده می‌شود. در خلال عبور آب خام، ذرات معلق موجود در آن در لایه‌های بستر فیلتر شنی به دام افتاده و در نهایت آب زلال و تقریباً عاری از مواد معلق بدست می‌آید.

جهت جلوگیری از گرفتگی بستر و افزایش افت فشار جریان درون بستر که ناشی از تجمع ذرات معلق در لایه‌های بستر می‌باشد، از فرایند شستشوی معکوس استفاده می گردد که زمان و رویه این عملیات، تابعی از نوع فیلتر، میزان مواد معلق درون آب خام و ماهیت مواد منعقد کننده بکارگرفته شده خواهد بود.

از جمله کاربردهای فیلتر شنی تحت فشار و فیلترهای ثقلی می‌توان به کاربرد آنها در زلال سازی اب خام، حذف ذرات معلق موجود در آب برج های خنک کننده اشاره نمود.

حذف رنگ، طعم و بوی نامطبوع در فرایند تصفیه آب:
همانند فیلترهای شنی تحت فشار، فیلترهای کربن فعال جهت حذف رنگ و بوی نامطبوع آب خام بکارگرفته می‌شوند. کربن فعال مورد کاربرد بصورت دانه‌ای بوده و از حرارت دادن مواد طبیعی حاوی مقادیر زیاد کربن مانند زغال، مواد سلولزی، پوست نارگیل و یا پوست پسته در غیاب هوا تا دمایی در حدود 700 درجه سانتیگراد و متعاقب آن جهت افزایش تخلخل و فعال سازی کربن از عملیات اکسیداسیون در دمایی بین 800 تا 1000 درجه سانتیگراد توسط گازهای اکسید کننده ای نظیر بخار آب و یا دی اکسیدکربن استفاده می‌شود. لازم به یادآوری است کاربرد اکسیژن جهت اکسیداسیون به دلیل واکنش بسیار تند و غیر قابل کنترل با کربن امکان پذیر نمی‌باشد.

همانطور که اشاره گردید کربن فعال جهت حذف کلر باقیمانده در آب، کاهش و حذف مواد آلی محلول و حذف گاز رادن در آب بکار می‌رود.
تکنولوژی غشایی در تصفیه آب و فاضلاب

امروزه تکنولوژی غشایی به واسطه کم بودن اثر مخرب آن بر محیط زیست و نیز کم بودن هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری، در مقیاس بسیار وسیع در صنایع تصفیه آب و فاضلاب بکارگرفته می‌شود، که نتیجه آن حذف اغلب آلودگیهای محلول، معلق و بیولوژیکی در آب و فاضلاب می‌باشد

.
اساس تکنولوژی اسمز معکوس بر فرایند نفوذ یا تراوش آب از غشای نیمه تراوا می‌باشد، که این غشا‌های نیمه تراوا فقط قابلیت عبور دادن آب خالص را از یک سمت به سمت دیگر دارند و در نتیجه باکتریها، نمکهای محلول و مواد آلی و معدنی موجود در آب بدلیل عدم توانایی در عبور از غشای فوق، از آب خالص جدا می‌گردند. راندمان حذف مواد خارجی در سیستم های اسمزمعکوس می‌تواند تا 5/99 درصد باشد.

سیستم اسمز معکوس تنها تکنولوژی است که قابلیت جداسازی انواع مواد خارجی محلول و معلق را دارد، که نتیجه آن حصول آبی با کیفیت مناسب جهت شرب و مصارف صنعتی می‌باشد.
منبع آب خام جهت تصفیه با روش اسمزمعکوس می‌تواند، آب چاه، چشمه، رودخانه و یا آب دریا باشد.

فیلتراسیون غشایی (میکروفیلتراسیون، اولتراسیون و نانوفیلتراسیون):

مزیت کاربرد تکنولوژی فیلتراسیون غشایی مانند میکروفیلتراسیون (با قابلیت جداسازی ذرات با سایز 1/0 تا 1میکرون)، اولترا فیلتراسیون (با قابلیت جداسازی ذرات با سایز 01/0 تا 1/0 میکرون) نسبت به سایر روشهای متعارف فیلتراسیون، کیفیت بالای جریان خروجی، مصرف بهینه انرژی ، اشغال فضای بسیار کم و سادگی عملیات بهره‌برداری و نگهداری آن است.

در فیلتراسیون غشایی جریان حاوی مواد معلق با قرار گرفتن در کنار غشای نیمه تراوا به دو جریان آب خالص (که بصورت انتخابی از غشا عبور می‌نماید) و یک جریان آب آلوده دفعی (که حاوی مواد معلق تغلیظ شده می‌باشد) تقسیم می‌شود. با توجه به مورد کاربری سیستم فوق، جریان غلیظ و جریان عاری از مواد معلق می‌توانند مورد کاربری مجدد واقع شده یا دفع گردند.
تکنولوژی نانو فیلتراسیون (با قابلیت حذف ذرات با سایز 001/0 تا 01/0 میکرون) و اسمزمعکوس (با قابلیت حذف ذرات با سایز 0001/0 تا 001/0 میکرون) قابلیت حذف نمکهای محلول و یونهای خارجی موجود در آب را نیز داراست که نسبت به سایر فرایندهای خالص سازی مانند تکنولوژی تبخیری هم از نظر راندمان و هم از نظر اقتصادی برتری بیشتری دارد.

در فرایند اسمزمعکوس، مواد معدنی محلول و سیلیس نیز از آب حذف می‌گردنبلیت تصفیه و شیرین سازی آب دریا و سایر آبهای شور جهت شرب و حتی مصارف صنعتی، آن هم بصورت کاملاً اقتصادی از مزایای مهم تکنولوژی اسمزمعکوس می‌باشد.

دامنه کاربرد تکنولوژی میکروفیلتراسیون و اولترا فیلتراسیون:
• حذف چربی و روغن
• بازیافت ذرات فلزی
• تصفیه فاضلاب صنایع فولاد
• تصفیه نهایی پس از فرایند لجن فعال جهت بازیابی و مصرف مجدد فاضلاب تصفیه شده
• حذف آلودگیهای غیر سمی و قابل تجزیه نظیر پروتئین‌ها و سایر ماکروملکول‌های آلی، رنگها و پوشش‌های صنعتی با جرم ملکولی بالا از آب و یا فاضلاب
• جداسازی فازی امولسیون‌های آب و روغن.
• جداسازی فلزات سنگین پس از فرایند تشکیل کمپلکس و ترسیب
• شیرین سازی آب (حذف نمک)
• جداسازی نهایی مواد سمی
• حذف مواد تجزیه پذیر در فاضلاب در صورتی که انجام فرایند بیولوژیکی ممکن نباشد.

تکنولوژی تبادل یونی

فرایند تبادل یونی یکی از اشکال پدیده جذب سطحی است، که در آن فاز سیال در تماس با فاز جامد جاذب قرار می‌گیرد. طی این تماس برخی از اجزای موجود در فاز سیال جذب فاز جامد شده و از سیال جدا می‌گردند. فرایند تبادل یونی فرایندی برگشت پذیر است که طی آن یونهای خارجی موجود در آب جذب گروههای عاملی قرار گرفته بر روی شبکه پلیمری (فاز جامد) می‌گردند و بدین ترتیب آب عاری از هرگونه ناخالصی یونی حاصل می‌گردد.
پس از اشباع شدن گروههای عاملی، سیستم تحت عملیات بازیابی و شستشوی شیمیایی قرار گرفته و مجدداً مورد استفاده قرار می‌گیرد.

دامنه کاربرد تکنولوژی تبادل یونی عبارت است از:
• تولید آب بدون یون (Demineralization)
• حذف سختی آب
• حذف کاتیونهای خارجی از آب
• حذف قلیائیت
• بازیابی مجدد آب در صنایع فلزی
• حذف نیترات و سولفات
• بازیابی و یا جداسازی مواد دارویی
• بازیابی فلزات با ارزش در صنایع فلزی
گند زدایی

یافتن روش مناسب و صحیح گندزدایی جهت پالایش آب و فاضلاب با محدوده گسترده‌ای از آلودگی‌ها امری بسیار حساس و کلیدی می‌باشد. اصولاً اکثر صنایع فرایندی، سیستم گندزدایی خود را بر مبنای عواملی چون ایمنی، حمل آسان، سادگی بهره‌برداری، طول عمر تجهیزات، میزان ضایعات تولیدی و هزینه تجهیزات مورد نیاز، انتخاب می‌نمایند. لذا می‌بایست در این خصوص از مشاورین ورزیده ، با توجه به شرایط خاص حاکم بر هر صنعت فرایندی بهره‌گرفت

.
شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران توانایی ارایه هر گونه خدمات مهندسی و اجرایی سیستم‌های گندزدایی با بکارگیری تکنولوژیهای مختلف از جمله استفاده از گاز ازن، اشعه ماورای بنفش (UV) و سیستم کلرزنی مرسوم را در کاربردهای تصفیه آب و فاضلاب شهری و صنعتی دارد.
پکیج های پیش ساخته تصفیه فاضلاب:

پکیج‌های تصفیه فاضلاب، واحدهای پیش ساخته‌ای هستند که جهت تصفیه فاضلاب تولیدی اجتماعات کوچک یا واحدهای صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

هوادهی گسترده عمقی

روش هوادهی گسترده، فرایند بهینه شده لجن فعال متعارف کاربردی در تصفیه خانه های بزرگ می باشد که در آن به واسطه تامین اکسیژن کافی محلول توسط هوادهی عمقی، امکان فرایند بیولوژیکی توسط باکتریها فراهم شده و در نتیجه مواد آلی قابل تجزیه بصورت زیستی، از فاضلاب حذف می گردند. در این روش هوای فشرده تولیدی توسط بلوئر و نازل‌های موجود در مخزن، درون فاضلاب حل شده و علاوه بر تامین اکسیژن مورد نیاز، موجب اختلاط سیستم و در نتیجه در دسترس قرار گرفتن مواد مغذی برای باکتریهای معلق می‌گردد.

در این روش فاضلاب خام ورودی پس از عبور از آشغالگیر و جداسازی ذرات جامد درشت(در صورت نیاز) وارد مخزن همگن سازی می‌گردند. وظیفه مخزن فوق جلوگیری و از بین بردن شوک‌های کمی و کیفی فاضلاب ورودی به سیستم می‌باشد.
پس از این مرحله فاضلاب به صورت یکنواخت وارد حوضچه هوادهی شده و به مدت 24 ساعت هوادهی می‌گردد. سپس مخلوط فاضلاب به همراه توده باکتریایی تولید شده به مخزن ته نشینی هدایت گردیده و در آن مواد معلق بصورت لجن از کف مخزن جدا می گردند. فاضلاب تصفیه شده و زلال حاصل از ته نشینی از طریق سر ریز به مخزن گندزدایی هدایت گردیده و توسط فرایند کلرزنی و یا تابش اشعه UV گندزدایی می گردد.

جهت حفظ توده زنده باکتریایی و جلوگیری از شستشو و حذف این توده از محیط بیولوژیکی، مقداری از لجن ته نشین شده در زلال ساز توسط پمپ به مخزن هوادهی برگشت داده می شود و اضافه آن به مخزن هاضم لجن هدایت می گردد. لجن موجود در هاضم به واسطه زمان ماند طولانی دچار فرایند تجزیه و هضم شده و به ماده‌ای کاملا بی اثر و بی خطر برای محیط زیست تبدیل می‌شود، که حتی می‌توان از آن به عنوان کودی مناسب و بهداشتی جهت باغبانی و کشاورزی استفاده نمود.

پکیجهای هوادهی گسترده عمقی شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران جهت تصفیه فاضلاب‌‌های بهداشتی(و در موارد خاص صنعتی) با ظرفیت 10 تا 180 متر مکعب در روز طراحی و ساخته می شوند و عملکرد آنها از لحاظ شیمیایی و مکانیکی گارانتی می‌گردد.
________________________________________
دیسک بیولوژیکی گردان(RBC)

روش دیگر مورد استفاده به صورت پکیج های پیش ساخته تصفیه فاضلاب استفاده از سیستم رشد چسبیده می باشد، که در این روش میکرو ارگانیسم های موجود در فاضلاب با تشکیل لایه ای ژلاتینی شکل بر روی یک پایه جامد نظیر پرکننده های سنگی یا پلاستیکی موجود در صافی چکنده و یا دیسک های گردان در پکیج‌های RBC مواد مغذی درون فاضلاب را مصرف می نمایند.در این روش اکسیژن هوا با مکانیسم نفوذ به لایه ژلاتینی نفوذ نموده و باکتریها با مصرف مواد مغذی و نمکها،

رشد نموده ودر نتیجه ضخامت لایه ژلاتینی مرتبا افزایش می یابد تا جایی که اکسیژن کافی به لایه های میانی نمی رسد. لایه های میانی با کمبود اکسیژن مواجه شده و بی هوازی می گردد. نتیجه شرایط بی هوازی، سست شدن لایه و جدایی آن از سطح به واسطه تنش برشی ناشی از جریان سیال می باشد.
لجن جدا شده به همراه فاضلاب خروجی از این بخش به واحد ته نشینی هدایت شده و از فاضلاب جدا می گردد.

از مزایای روش رشد چسبیده (RBC) نسبت به هوادهی گسترده می توان به موارد ذیل اشاره نمود :

 کاهش مصرف انرژی
 آلودگی صوتی کمتر به دلیل عدم استفاده از بلوئر
 قابلیت مقاومت در برابر بروز شوک های کمی و کیفی در فاضلاب ورودی
مزایای پکیج های RBC ساخت شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران عبارتند از:
 مصرف حداقل انرژی

 کم و مقاومت بالا در برابر خوردگی ( قابلیت تولید از جنس کامپوزیت)
گفتنی است که امروزه به دلیل پیچیدگیهای راهبری و وجود قسمتهای متحرک در این روش تصفیه، استفاده از این تکنولوژی در اروپا و آمریکا بسیار محدود شده است.
________________________________________
فرایند IFAS

شرکت فران با بهره‎گیری از مشاوران خارجی متبحر توانایی طراحی و ساخت پکیجهای تصفیه فاضلاب با فرایند IFAS را نیز دارا می‎باشد.
سیستم IFAS (Integrated Fixed Film Activated Sludge) با هدف ترکیب مزایای روشهای بستر ثابت(Fixed Film) و لجن فعال(Activated Sludge) در تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته است. تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال با راندمان بالای تصفیه و انعطاف پذیری بالا سالها است که در تصفیه‎خانه‎های فاضلاب مورد استفاده قرار می‎گیرد. از طرف دیگر فرایند بستر ثابت، پایداری و مقاومت بالایی را در مقابل شوکهای آلی و هیدرولیکی قاضلاب از خود نشان داده است. لذا

بهره‎گیری از پر کننده‎های بستر ثابت در فرایند تصفیه فاضلاب به روش لجن فعال، مزایای استفاده از دو فرایند را بطور همزمان به دنبال دارد. نتایج کارکرد این سیستم نیز نشان می‎دهد که استفاده از این فرایند افزایش راندمان تصفیه فاضلاب را به دنبال دارد. به همین دلیل استفاده از سیستم IFAS معمولاً به عنوان یکی از گزینه‎های افزایش ظرفیت تصفیه‎خانه‎های فاضلاب بدون توسعه فیزیکی مطرح می‎شود.

________________________________________
فرایند Attached Growth Airlift Reactor) AGAR)

فرایند AGAR با هدف افزایش کارایی فرایند هوادهی ابداع گردیده است. در این روش با استفاده از پرکنهای(Packing) ویژه سطح هوادهی به شدت افزایش مییابد. سیستم هوادهی عمقی به کمک توزیع کنندههای هوا موجب چرخش و حرکت پرکنها و ایجاد آشفتگی در مخزن هوادهی میشود. وجود آشفتگی در مخزن هوادهی راندمان هوادهی و مقاومت در برابر شوکهای آلی و هیذرولیکی را افزایش میدهد. این روش نیز به دلیل تغییرات اندک نسبت به سیستم هوادهی جهت افزایش ظرفیت واحدهای تصفیه فاضلاب موجود کاربرد دارد.

به طور کلی پکیج‌های تصفیه فاضلاب شرکت مهندسی فران با استفاده از فرایند AGAR دارای مزایای زیر میباشد:
 افزایش راندمان هوادهی و در نتیجه آن کاهش هزینههای عملیاتی
 کاهش حجم سیستم تصفیه فاضلاب
 امکان افزایش ظرفیت سیستم تصفیه و کاهش استفاده از مواد اولیه، در نتیجه آن کاهش سرمایه گذاری اولیه
 افزایش راندمان حذف نیتروژن بدون افزایش زمان ماند هیدرولیکی
مدیریت مواد زاید

بخاطر تقلیل مداوم ذخیره مواد خام و افزایش قیمت آنها بهمان نسبت، مدیریت مواد زائد در آینده اهمیت هر چه بیشتری خواهد یافت. با کمک تکنولوژی پیشرو شیوه های نوین و زیست محیطی برای تفکیک و بازیابی زباله باجرا درآیند.

یکی از حوزه های تخصصی شرکت Wessel Umwelttechnik اجرای ساختمان و ساخت و نصب تجهیزات تفکیک و بازیابی زباله و ارائه خدمات مهندسی طراحی پایه ای و تفصیلی برای پروژه های مکانیکی و فرآیندی است. با رعایت استانداردهای جاری ما بنا به نیاز مصرف کننده آماده ارائه راه حل در همه زمينه های صنعت محيط زيست از قبيل صنعت تفکيک زباله و یا صنعت بيولوژی – مکانیکی برای نگهداری زیست محیطی زباله و یا بازیابی آنها هستیم. و در اینجا هم با کمک تکنولوژی تخمیر امکان بازیابی انرژی موجود است.

مدیریت ضایعات جامد

دفن بهداشتی زباله:
یکی از مرسوم ترین روشهای حذف زباله از محیط ، دفن بهداشتی آن می باشد.مهمترین محصول دفن زباله تولید گازهای ناشی از فرایند بی هوازی می باشد که مهمترین آن گاز متان است.در سیستمهای دفن زباله می بایست غلظت گازهای خروجی به دقت کنترل شود تا از بروز انفجار جلوگیری گردد.
________________________________________
تولید کمپوست :
کمپوست ماده ای به شکل خاک است که نتیجه فرایند تثبیت بیولوژیکی به روش هوازی بر روی زباله های با ماهیت آلی و قابل تجزیه می باشد. از این ماده به عنوان نرم کننده و تقویت کننده خاک جهت کشاورزی استفاده می گردد. از مزایای استفاده از کمپوست در کشاورزی می توان به موارد ذیل اشاره نمود:

• بهبود ساختار خاک
• افزایش ظرفیت نگهداری رطوبت
• کاهش شسته شدن نیتروژن محلول از خاک
• افزایش ظرفیت بافری خاک
________________________________________
کارخانجات بازیافت :
فرایند بازیافت شامل بازیابی مواد با ارزش نظیر چوب ، کاغذ ، پلاستیک ، شیشه و فلزات از زباله و استفاده مجدد از آن است که با توجه به افزایش روز افزون جمعیت و نیاز بیشتر به مواد اولیه امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.

شرکت مهندسی فرایند و انرژی فران قابلیت طراحی و اجرای طیف وسیعی از کارخانجات بازیافت زباله را دارد.
________________________________________
تصفیه شیرآبه زباله :
ضایعات جامد به هنگام دفن به واسطه بروز تغییرات بیولوژیکی ، فیزیکی و شیمیایی و نیز تجزیه هوازی و بی هوازی ترکیبات موجود در آنها تبدیل به محصولاتی به شکل گاز و مایع می گردند.
از طرفی برخی از مواد جامد موجود در زباله نیز در آب حل شده و به همراه شیرابه زباله ناشی از فرایندهای فوق ، موجب آلودگی شدید آبهای زیر زمینی می گردند.

لازم به ذکر است در برخی از موارد، آلودگی شیرابه زباله تقریبا به 20 برابر آلودگی فاضلاب بهداشتی می رسد.از اینرو مدیریت و تصفیه شیرابه زباله در محل دفن امری ضروری و اجتناب ناپذیر است.
بازیافت فولاد، شیشه، کاغذ و پلاستیک

به گزارش انجمن ورلدواچ در حال حاضر بیش از یک سوم از فولاد دنیا از مواد قراضه بازیافت می شود. بنا به تحلیل این موسسه در سال 2008 بیشتر از 4/1 بیلیون تن فلز(الومینیوم، آرسنیک، کادمیوم، کروم، مس، سرب، طلا، جیوه، نیکل و فولاد) در دنیا تولید شد که این مقدار 2 برابر فلز

تولید شده در سال 1970 و هفت برابر بیشتر از تولید در سال 1950 بوده است. به نقل از میچل رنر محقق ارشد این موسسه، از اواخر سال 1990 رشد سریع اقتصاد چین منجر به افزایش تولید شد، آن هم تولید فولاد چین که با شتابی بی سابقه از 66 میلیون تن در سال 1990 به 500 میلیون تن در سال 2008 رسید و توانست 38 درصد از کل تولید فولاد جهان را به خود اختصاص دهد. پس ا

ز چین، کشور ژاپن با تولید 119 میلیون تن و ایالات متحده امریکا با 91 میلیون تن دومین و سومین تولید کننده بزرگ فولاد در دنیا هستند. در این تحلیل آمده است که شدت انرژی و نشر گازهای گلخانه ای حاصل ازتولید فولاد در کشورهای مختلف بسیار متفاوت بوده وبستگی به سهم آن کشور در تولید فولاد از مواد قراضه بازیافت شده دارد. در حال حاضر فولاد بازیافت شده 35 درصد از کل فولاد تولید شده را تشکیل داده که این مسئله موجب صرفه جویی در انرژی مورد نیاز برای تولید فولاد خام شده است. به علاوه فرایند بازیافت موجب کاهش نیاز به استخراج فلزات که اثر مخربی بر محیط زیست دارد شده است، چرا که فرایند تولید منجر به ایجاد مقدار بسیار زیادی از مواد زائد و آلوده شده و پوشش گیاهی را نابود می کند. دراین اثنا نرخ بازیافت در مناطق مختلف بسیار با هم فرق می کند: در سال 2008، اسپانیا و ترکیه تقریبا نزدیک به 90 درصد فولاد خود را از طریق بازیافت تامین کردند، پس از آنها ایتالیا با 77 درصد، ایالات متحده آمریکا با 64 درصد، کره جنوبی با 52 درصد، روسیه/اوکراین با 48 درصد و آلمان با 45 درصد در رتبه های بعدی قرار می گیرند. به نقل از آقای رنر، سهم فولاد تولید شده از طریق بازیافت در کشورهای چین، هندو برزیل به طور قابل

ملاحظه ای پایین می باشد. همچنین تسهیلات کشور چین نیز برای این منظور فرسوده و ناکارا می باشند. بازیافت کاغذ شیشه و پلاستیک ها می توان فلزات را بدون آن که موادی تلف شود بازیافت کرد، اما در بازیافت کاغذ طول عمر آن محدود می باشد چرا که فیبر آن فرسوده می شود. طبق آمارهای صنعت کاغذ تولید خمیر کاغذ جهان در سال 2007 برابر 2/194 میلیون تن و تولید کاغذ 3/394 میلیون تن بوده است. بنا بر گزارش صنعت کاغذ اروپا به طور میانگین نیمی از مواد خام این صنعت از کاغذ و مقواهای بازیافت شده تامین می گردد. استفاده از شیشه بازیافت شده هم

انرژی کمتری در فرایند ذوب مصرف می کند و مانع ایجاد مواد زائد می شود. با این که شیشه ماده است که می توان آن را 100 درصد بازیافت نمود، نرخ بازیافت آن در کشورهای اروپایی متفاوت بوده (در رومانی 9 درصد و در بلژیک 92 درصد) و به طور میانگین برابر 62 درصد می باشد. در خصوص بازیافت پلاستیک ها نیز مصرف سالانه جهانی مواد پلاستیکی از 5 میلیون تن درسال 1950 به بیش از 100 میلیون تن افزایش یافته است. با این حال نرخ بازیافت کل پلاستیک های مصرف شده در سال 2006 فقط 20 درصد بود.
بازيافت کاغذ
معمولاً کاغذهاي باطله مثل روزنامه ، مجلات و غيره قابل بازيافت هستند ، ولي کاغذ شيرهاي پاکتي ، نوشابه‌ها، کاغذهـــاي فتوکپي ، آلومينيومي و شايد کامپيوتري براي استفادة مجدد چندان مناسب نيستند. استفاده مجدد از پس‌مانده‌هاي کاغذي موجب احياي جنگلها و منابع طبيعي مي‌گردد که خود اقدامي اساسي براي مقابله با آلودگي هواست. منافع اقتصادي و عدم وابستگي در جهت ورود خمير کاغذ از خارج ، محاسن زير را نيز در پي دارد:

صرفه‌جويي در مصرف انرژي ، کمک مستقيم به سيستم جمع‌آوري و دفع زباله‌هاي توليدي ، کاهش بار آلودگي و نهايتاً عادت دادن مردم به جلوگيري از اسراف و تبذير از نتايج بازيافت کاغذ است.
در کشور ما مصرف سرانة کاغذ سالانه بالغ بر 11 کيلوگرم است. توليد يک تن خمير کاغذ 40 کيلوگرم ضايعات آلوده‌ساز وارد محيــط مي‌کند که از جنبه بهداشتي قابل تعمق است (4).

محاسبه کلي بهاي کاغذهاي بازيافت شده از زباله در جهان مي‌تواند سهم عظيمي از هزينه‌هاي جمع‌آوري و دفع زباله را بخوبي جبران نمايد و تحقيقات نشان داده است که اگر در پروسه توليد کاغذ ، مقداري کاغذ باطله به مخلوط اصلي اضافه شود به همان مقدار از بار آلودگي آب و هواي حاصل از اين پروسه کاسته مي‌شود.

بازيافت پلاستيک
مصرف پلاستيک به علت سبکي وزن و عدم شکستگي بسيار رايج است و به ندرت در اثر تجزيه بيولوژيکي و شيميايي از بين مي‌رود. پلاستيک‌ها يکي از منابع عمده ايجاد زباله هستند. مواد پلاستيکي از نظر بازيافت طبقه‌بندي شده و با خواص مختلف حرارتي مثلاً از نوع ترموپلاستيک‌ها تقسيم مي‌شوند. از اين مواد معمولاً پلاستيک‌هاي نرم ، بطري‌هاي فشارپذير ، گلدان اسفنجي ، پرده‌هاي روشن و غيره و يا فيلم و ورقه‌هاي پلاستيکي ساخته مي‌شود. اگر اين مواد در انواع ويژه جداسازي شوند، مي‌توان دوباره آنها را ذوب کرد و به محصولات جديد و مفيد ديگري تبديل نمود. مثلاً مي‌توان پلي‌اتيلن ، تري‌فتالات را از بطري‌هاي نرم نوشابه‌ها بازيابي کرد و از آن بالش ، لباس اسکي و کيسه‌خواب ساخت. از مخلوط اين پلاستيک‌ها با يکديگر پايه‌هاي زهکشي ، نرده‌هاي پلاستيکي ، بلوک‌هاي سنگ فرش ، تسمه نقاله و ديگر لوازم مشابه قابل تهيه است. بر اساس قوانين بهداشتي ، ساخت ظروف غذا يا نوشابه از پلاستيک‌هاي بازيافت شده ممنوع است.

دسته‌اي از پلاستيکها قابليت ذوب ندارند که پلاستيک‌هاي سخت هستند که نه قابل سوخت هستند ، نه قابل بازيافت. بنابراين دفن دائم آنها تنها راه محوشان به شمار مي‌رود.
استفاده از مواد پلاستيکي براي کفپوش ، ايزولاسيون و در ماشين‌آلات و استفاده از مواد

پلاستيکي در بسته‌بندي به جاي کاغذ يا کاربرد آن به جاي شيشه و چوب براي صرف هزينه کمتر نيز خود يکي از علل ازدياد آنهاست. قابل توجه است که برخي از مخازن و ديگهاي حرارتي حتي لوله‌هاي فشار قوي بخارآب از مواد پلاستيکي ساخته مي‌شود.
جلوگيري از اتلاف منابع مالي و طبيعي کشور که براي توليد پلاستيک مورد ا

ستفاده قرار مي‌گيرد ، جلوگيري از ورود مواد اوليه و وابستگي به خارج ، حفاظت محيط زيست و جلوگيري از انتشار آلودگي به آب ، خاک و هوا از محسنات بازيافت پلاستيک است. متأسفانه پلاستيک‌هاي بيمارستاني به علت مرغوبيت و رنگي نبودن خريداران زيادي دارد که مخاطرات بهداشتي آن را بيشتر مي‌کند.
بازيافت فلزات آهني
بازيافت فلزات آهني جزئي از صنعت آهن و فولادي به حساب مي‌آيد. توليد فولاد و چدن هميشه با بازيافت مواد زائد همراه بوده است. کيفيت بازيافت اين مواد به خلوص آنها و مواد اوليه متشکله آنها بستگي دارد.

بازيافت فلزات غيرآهني
ارزش فلزات غير آهني در مقايسه با ساير مواد موجود در زباله‌هاي شهري بسيار بالاست. اخيراً ازدياد قوطي‌‌هاي آلومينيمي در زباله‌هاي شهري نيز ديده مي شود و نتايج بازيافت آن بسيار خوب است و صنايع خاصي نير بدين منظور بوجود آمده‌اند.
فلز مس در زباله از سيم‌کشي‌ها، وسايل متروکه و لوازم برنجي به دست‌ مي‌آيد، سرب از پس‌مانده‌هاي صناي

ع بطري سازي و لوله‌کشي جدا مي‌شود.
بازيافت شيشه
علاوه بر کمبود مواد خام اوليه که براي بازيافت شيشه خود دليل موجهي است، استفاده از شيشه‌هاي دست دوم (خرده‌شيشه) نيز از نظر اقتصادي بسيار مقرون به صرفه است، زيرا نقطه ذوب خرده‌شيشه از مواد خام اوليه پايين‌تر بوده و باعث کاهش مصرف سوخت مي‌گردد. کاهش هزينه، کاهش زمان و نقصان آلودگي از مزاياي ديگر استفاده از خرده شيشه مي‌باشد که در خور اهميت هستند.
بازيافت لاستيک

افزايش لاستيک‌هاي مستعمل در سالهاي اخير مشکلات زيادي را در سطح جهان به وجود آورده است. در بسياري از موارد لاستيک‌هاي غير مستعمل روي هم انباشته شده و به شکل کوهي از زباله مناظر زشتي را بوجود آورده و خطر آتش‌سوزي را نير همراه دارد. دودهاي سياه و مضر در اثر سوختن حتي يک حلقه لاستيک، مناطق بسيار وسيعي را آلوده کرده و محيط زيست را به مخاطره مي‌اندازد. اخيراً به وسيله ماشين‌هاي جديد و پر قدرت، لاستيک‌هاي کهنه آسياب شده و پس از ذوب به لاستيک‌هاي جديدي تبديل مي‌شوند.
اگر ضايعات لاستيک‌ها را با آسفالت خيابانها مخلوط کنند روکش با دوامي براي سطح جاده‌ها و باند فرودگاهها بوجود مي‌آيد. روکش مخلوط شده از لاستيک‌هاي باز يافتي در آسفالت خيابان به سادگي ترک نخورده و موجب صرفه‌جويي ميليونها دلار در بازسازي ، لکه‌گيري و جلوگيري از آسفالت دوباره خيابان‌ها مي‌گردد.

بازیافت مواد حاصل از ساخت و تخریب:
یکی از مشکلات سیستم مدیریت مواد زائد جامد شهری تهران تولید روزانه حدود ۱۸ هزار تن خاک و نخاله است.
یکی از مشکلات سیستم مدیریت مواد زائد جامد شهری تهران تولید روزانه حدود ۱۸ هزار تن خاک و نخاله است. دفع این مواد علاوه بر مسائل اقتصادی باعث آلودگی های زیست محیطی نیز می شود. بنابراین بازیافت این مواد از جنبه های زیست محیطی و اقتصادی حائز اهمیت است. مواد زائد جامدی که از تغییر وضع ، تعمیر و از نو بنا کردن سازه ها از قبیل راهها یا ساختمان های مسکونی و تجاری در شهرها حاصل می شود، در اصطلاح نخاله های ساختمانی نامیده می شود. بررسی

ها نشان می دهد میانگین عمر مفید ساختمان ها در کشورهای جهان حدود ۴۰ سال است. عمر ساختمان ها در ایران ۳۰ سال برآورد شده است و با توجه به این که ۲۵ درصد بافت شهری در کشورهای جهان فرسوده هستند ، احداث ساختمان های جدید مقدار زیادی نخاله های ساختمانی تولید خواهد کرد.بدیهی است بازیافت این نخاله های ساختمانی علاوه بر تولید مواد و انرژی ، به حفظ محیطزیست کمک خواهد کرد. کمک به حفظ محیطزیست به ۲ صورت تحقیق می

یابد ؛ یکی کاهش استخراج مواد اولیه از منابع طبیعی و دیگری کاهش آلودگی های ناشی از انباشت این مواد در طبیعت.
در صنعت ساخت وساز ، مواد معدنی مورد نیاز ساخت وساز از معادن استخراج و در نهایت پس از عملیات تخریب ، در مناطق شهری برجای می مانند. به علت حفاری های زیاد برای دفن مواد

حاصل از ساخت وساز در بعضی از شهرها، برخی دانشمندان تخمین می زنند که برای جلوگیری از دگرگونی توپوگرافیک در بعضی مناطق باید فعالیت های ساخت وساز تا سالهای آینده متوقف شود. در حالی که ممکن است تاثیر جریان این مواد در مکانهای دیگر چندان جدی نباشد ، این پدیده ضرورت چگونگی دفع مواد پسمانده حاصل از تخریب و ساخت وساز را نشان می دهد. در بسیاری از کشورها، دستورالعمل های شهرداری برای دفع مواد جامد پسماند باعث جداسازی مواد پسماند حاصل از ساخت و تخریب از مواد جامد
زباله های خانگی و تجاری می شود. مواد حاصل از تخریب و ساخت وساز ساختمان ها، بخش

مهمی از کل مواد پسماندهای جامد شهری را شامل می شوند. بلایای طبیعی همانند سیل ، زلزله و تندبادها به میزان زیادی ، این درصدها را افزایش می دهند.در بازیافت این مواد از آنجا که میزان زیادی از مواد مختلط با هم پیچ شده ، میخ شده ، جوش داده شده ، ذوب شده یا با سیمان با هم محکم شده و به صورت مجتمع های سقفی و دیواری به چشم می خورد ، باید این مواد را بسته بندی کرد.سودآوری بازیافت مواد زائد جامد کاملا به سیاست های تنظیمی از طرف دولت ، مشخصه های قراردادی ، اقتصادی بودن و انتخاب فناوری بستگی دارد. صنعت بازیافت نخاله های ساختمانی برگشت سرمایه با توجه به معیارهای کنترل هزینه ها و یارانه های دولتی و درآمد از محل فروش محصولات گوناگون در بازارهای

مواد ثانویه تامین می شود. شناسایی یک بازار بالقوه می تواند یک عامل موثر برای موفقیت یک برنامه بازیافت نخاله های ساختمانی باشد. سیستم های سیاسی اقتصادی در دنیای فعلی هم به استخراج منابع طبیعی و نو و هم به دفن مواد زباله و احتراق آن یارانه می دهد. در یک منطقه روستایی که زمین نسبتا ارزان است ، اقتصاد بازیافت طوری است که هزینه کمتری برای دفن مواد ناشی از ساخت و تخریب صرف می شود.تاکنون در دنیا مطالعات وسیعی برای ارزیابی فناوری مدیریت مواد زائد جامد به منظور کاهش حجم نخاله ها و پسماندهای

ناشی از ساخت و تخریب وارد شده به لندمین انجام گرفته است اما کماکان افزایش هزینه ها برای کمتر شدن
حجم ورودی نخاله های ساختمانی به محلهای دفن برای یک دوره طولانی قابل پذیرش است.

سیستم بازیافت حرارت (WHRS)

امروزه مقادیر بسیاری گاز گرم حاصل از احتراق سوخت توسط بویلرها و انواع متنوع کوره‌ها در صنایع مختلف تولید می‌شود. بازیافت انرژی(Waste Heat Recovery) موجود در این گازها این امکان را فراهم می‌کند که مقادیر بسیاری از انرژی اولیه مصرفی کاهش یابد. "کیفیت حرارت" در کنار کمیت انرژی موجود در جریان خروجی یکی از متغیرهای اصلی تأثیر گذار روی میزان توجیه‌پذیری اقتصادی طرح‌های بازیافت حرارت می‌باشد.
در صنایع مختلف جریانهای گرم خروجی اعم از گاز یا مایع با دماهای متفاوت به محیط دفع می‌شوند. معمولاً جریان‌های خروجی با دمای بالا به دلیل کیفیت مناسب حرارت جهت اجرای واحدهای بازیافت از توجیه اقتصادی بالاتری برخوردار هستند. گفتنی است که بهای انرژی نیز یکی از مهمترین متغیرهای تأثیر‌گذار روی تحلیل هزینه- فایده طرحهای WHRS می‌باشد. به زبان ساده، بازیافت حرارتی که دارای ارزش پایینی است، منطقی نمی‌باشد.
کاهش هزینه‌های انرژی مصرفی به طور مستقیم و کاهش آلودگیهای زیست محیطی، اندازه تجهیزات و مصرف انرژی تجهیزات جانبی همگی از مزایای غیر مستقیم بازیافت حرارت از جریانهای خروجی می‌باشد. حتی در برخی از کاربردها بازیافت حرارت از جریانهای خروجی منجر به افزایش ظرفیت تولید در واحد صنعتی می‌شود.

بازیافت حرارت از جریانهای گرم خروجی به طرق مختلفی انجام می‌شود. افزایش حرارت جریانهای ورودی، افزایش دمای محیط فرایند و تولید انرژی الکتریکی از انرژی بازیافتی طرق اصلی بکارگیری انرژی بازیافتی می‌باشند که با توجه به کیفیت و کمیت جریان گرم خروجی یکی از این مسیرها جهت بازیافت حرارت استفاده می‌شود.

TYPICAL WASTE HEAT TEMPERATURE AT HIGH TEMPERATURE RANGE FROM VARIOUS SOURCES
Types of Device Temperature, oC
Nickel refining furnace 1070 –1650
Aluminium refining furnace 540-760
Zinc refining furnace 580-1100
Copper refining furnace 550- 815
Steel heating furnaces 925-1050
Copper reverberatory furnace 800-1100
(Cement kiln (Dry process 350- 730
Glass melting furnace 1000-1550
Hydrogen plants 650-1000
Solid waste incinerators 650-1000
Fume incinerators 650-1450

سیسنم بازیافت حرارت

سیستم بازیافت حرارت در کارخانه های سیمان

بازیافت حرارت در کارخانه‌های سیمان یکی از روشهای متداول جهت افزایش بازده انرژی مصرفی است. بازیافت حرارت از گازهای گرم خروجی از فرایند پخت و کولر دو منبع اصلی تأمین حرارت سیستم بازیافت حرارت در کارخانه‌های سیمان می‌باشد. در تکنولوژیهای قدیمی یا جدید تولید سیمان که از پیش‌گرمکن‌های چهار یا پنج طبقه در سیستم پخت و از گریت کولر جهت خنک کردن کلینکر استفاده می‌کنند، قابلیت بهره‌گیری از سیستمهای بازیافت حرارت وجود دارد. گرمای بازیافت شده از دو منبع فوق در بویلرهای بازیافت حرارت صرف افزایش دمای آب و تبدیل آن به بخار شده که از انرژی آن در توربین بخار جهت تولید انرژی الکتریکی بهره‌گیری می‌شود.

بهای انرژی و کیفیت منبع گرمایی مهمترین فاکتورهای تأثیر گذار روی میزان توجیه پذیری اقتصادی سیستمهای بازیافت حرارت می‌باشد. گاز گرم خروجی از پیش‌گرمکن‌های چند طبقه‌ای دمایی در حدود 370 تا 450 درجه سانتیگراد و گاز گرم خروجی از کولر 320 تا 420 درجه سانتیگراد با توجه به نوع تکنولوژی و شرایط بهره‌برداری دارا می‌باشد که کیفیت نسبی مطلوبی را جهت بازیاب حرارت دارا می‌باشد.
جدول زیر پتانسیل تولید انرژی الکتریکی را از بازیافت حرارت در کارخانه‌های سیمان با ظرفیت‌های مختلف نشان می‌دهد.
ظرفیت دما و دبی گاز خروجی از پیش‌گرم‌کن دما و دبی گاز خروجی از کولر انرژی الکتریکی تولیدی
ton/day 2500 150000Nm3/h-340 ̊C 65000Nm3/h-350 ̊C 4.5MW
ton/day 2×2500 2×150000Nm3/h-340 ̊C 2×65000Nm3/h-350 ̊C 7.5MW
ton/day 5000 340000Nm3/h-350 ̊C 240000Nm3/h-360 ̊C 9MW
ton/day 2×5000 2×340000Nm3/h-350 ̊C 2×240000Nm3/h-360 ̊C 18MW

انرژی الکتریکی تولیدی توسط واحد WHRS بخشی از انرژی الکتریکی مصرفی کارخانه سیمان را تأمین می‌کند. بهره‌گیری از سیستم بازیافت حرارت در کارخانه‌های سیمان 20 تا 38 کیلووات ساعت به ازای تولید هر تن کلینکر تولیدی در کارخانه‌های سیمان را تأمین می‌کند. انرژی تولیدی توسط این واحد با توجه به کارکرد یا توقف آسیاب مواد متغیر خواهد بود. انرژی تولیدی در زمانهای توقف آسیاب مواد در حداکثر ظرفیت واحد می‌باشد.

آب مورد نیاز بویلرها با آنالیز ویژه توسط تصفیه‌خانه آب تأمین می‌شود. آب تصفیه شده توسط پمپهای انتقال آب به بویلرها منتقل شده و بخار مافوق گرم حاصل شده از بازیافت حرارت صرف تولید انرژی در توربین بخار می‌شود. دمای بخار میعان شده در برجهای خنک کن کاهش یافته و به مخزن ذخیره جهت استفاده مجدد منتقل می‌شود. تلفات آب در سیکل تولید حرارت نیز از طریق خط تأمین آب Make Up جبران می‌شود.
چشم انداز قیمتهای انرژی در کشور و رقابتی شدن بازار سیمان، ضرورت و اهمیت بالای بهینه سازی مصرف انرژی را در صنعت سیمان بیش از پیش روشن می‌کند.

واکنش گرمازا
دید کلی
بسیاری از واکنشهای شیمیایی با آزاد کردن انرژی همراه هستند. این انرژی آزاد شده می‌تواند بصورت گرما ، نور یا صدا باشد. چنین واکنش‌هایی را واکنش گرماده می‌گویند. روزانه از واکنش‌های گرماده زیادی برای منظورهای مختلف استفاده می‌کنیم. ساده‌ترین این واکنش‌ها روشن کردن کبریت است که واکنشی بین اکسیژن هوا و ماده آتشگیر آن رخ می‌دهد که با آزاد کردن نور و گرما همراه است. سوخت‌های طبیعی ترکیبات پیچیده‌ای از کربن و هیدروژن هستند. وقتی که این مواد در اکسیژن می‌سوزند دی‌اکسید کربن ، آب و حرارت ایجاد می‌کنند.

برخی از سوخت‌ها مانند هیدروژن و مواد منفجره مانند TNT و دینامیت‌ها در اثر واکنش ظرفیت‌های بالایی از انرژی را در مدت زمان کوتاهی آزاد می‌کنند، بنابراین انفجار را می‌توان واکنش گرماده در نظر گرفت که انرژی زیادی را بصورت گرما ، صدا و نور در زمان کمتری آزاد می‌کند.

انجام واکنش گرماده از لحاظ تئوری
طبق قانون بقای انرژی ، انرژی از بین نمی‌رود اما بصورت‌های دیگر تبدیل می‌شود، بنابراین انرژی یک سیستم مقدار ثابتی است. بعنوان مثال انرژی امروزی جهان با انرژی آن در هزاران سال پیش برابر است. واکنش‌های شیمیایی با تغییر انرژی همراه‌اند. در یک واکنش وقتی پیوندهای ناپایدار با پیوندهای پایدارتری جایگزین می‌شوند مقداری انرژی آزاد می‌شود، بنابراین تشکیل پیوندهای پایدار با آزاد کردن انرژی همراه است و وقتی میلیون‌ها پیوند پایدار در یک واکنش ایجاد می‌شود این انرژی‌ها با هم جمع شده و انرژی بالایی را بصورت حرارت ، نور یا انفجار آزاد می‌کنند.

بنابراین در یک واکنش گرماده سطح انرژی کمتر از سطح انرژی مواد واکنش دهنده است و گرمای آزاد شده را با آنتالپی منفی نمایش می‌دهند.

وقوع واکنش‌های گرماده از لحاظ ترمودینامیکی
برخی از واکنش‌های شیمیایی گرماده بصورت خود بخودی انجام می‌گیرند. میزان خود بخودی بودن یک واکنش را ΔG که معیاری از آنتروپی و محتوای آنتالپی است، مشخص می‌کند. اما پیش‌گویی خود بخودی بودن یک واکنش دلیل بر وقوع آن واکنش نیست. زیرا ترمودینامیک ، چیزی در مورد سرعت یک واکنش پیش‌بینی نمی‌کند. بعنوان مثال واکنش کربن با اکسیژن در دمای 25ْ و فشار 1 atm از لحاظ ترمودینامیکی قابل انجام است. اما بدون یک عامل موثر مثل حرارت ممکن است مخلوط کربن و مدت‌های مدیدی بدون تغییر باقی بماند.

تغییر آنتروپی یک محیط بر اثر گرمایی که بعلت تغییر آنتالپی واکنش به محیط یا از محیط منتقل می‌شود بوقوع می‌پیوندد. هر چه بزرگ‌تر باشد بی‌نظمی بیشتری در محیط ایجاد می‌شود.

پس در یک واکنش گرماده خود بخودی:
ΔG = ΔH -TΔs < 0

0> ΔH در یک واکنش گرمازا

Δs > 0 میزان بی‌نظمی در یک واکنش خود بخودی

پس T.Δs > 0

آنگاه TΔs < 0- است. چون Δs برای یک تغییر خود بخود بزرگتر از صفر است و TΔs کل هم باید بزرگتر از صفر باشد در اینصورت بوده برای یک تغییر خود بخود است. برای بسیاری از واکنش‌های شیمیایی در 25 درجه سانتیگراد و فشار 1atm مقدار مطلق ΔH بسیار بزرگتر از مقدار TΔs می‌باشد در این شرایط واکنش‌های گرمازا بصورت خود بخود صورت می‌گیرند.
استفاده از واکنش‌های گرمازا در صنعت
بیشتر کوره‌های احتراقی که عملیات گداختن و تصفیه کانی آهن و تولید آهن در آنها انجام می‌گیرد نیاز به دماهای بسیار بالا برای انجام واکنش دارند. در عملیات ذوب سنگ آهن ، سنگ آهن را با کک و سنگ آهک در کوره قرار داده و جریانی از هوای داغ را به درون کوره هدایت می‌کنند. واکنش کک ( کربن ) با اکسیژن بسیار گرمازا است. بنابراین این کوره‌ها را از اکسیژن غنی می‌کنند. کک در اثر گرما هوای داغ با اکسیژن وارد واکنش شده و ایجاد می‌کند که از گرمای فراوان حاصل از این واکنش برای ذوب سنگ آهن استفاده می‌شود.

مواد قابل احتراق

دید کلی
مواد از نظر این که به عنوان سوخت (منبع تولید نیرو و انرژی(مورد استفاده قرار گیرند, به دو دسته قابل احتراق و غیر قابل احتراق تقسیم می‌شوند. آن دسته از موادی که براحتی می‌سوزند (دارای دمای احتراق پایینی هستند) و به دنبال سوختن ، مقدار زیادی انرژی آزاد می‌کنند، مواد قابل احتراق و دسته ای از مواد که یا نمی‌سوزند یا سوزاندن آنها سخت است (دمای احتراق بالایی دارند) مواد غیر قابل احتراق نام دارند.

تقسیم‌ بندی مواد قابل احتراق
مواد قابل احتراق به نوبه خود به سه دسته زیر تقسیم می‌شوند:
• مواد قابل احتراق جامد
• مواد قابل احتراق مایع
• مواد قابل احتراق گازی

مواد قابل احتراق جامد
تورب
این ماده ، در باتلاق‌ها بر اثر تجزیه مواد گیاهی پدید می‌آید و دارای 20% آب است که پس از سوختن ، 5 تا 20 در صد خاکستر باقی می‌ماند. قدرت گرمایی آن ، 4 هزار کیلو کالری بر کیلو گرم می‌باشد و یک ماده قابل احتراق متوسط است. با سوزاندن آن ، زغال تورب ، روغن تورب و نیز مخلوط آن باقیمانده مواد نفتی ، محصولی می‌دهد که از مواد اصلی آسانتر می‌سوزد.

تورب بطور معمولی درمقیاس کوچک بویژه برای گرم کردن اماکن مورد استفاده قرار می‌گیرد. مجموع ذخایر تورب در حدود یک درصد انرژی زغال سنگ است. با نسبت تجمع فعلی تورب به مقدار 48x1010 وات قدرت به طور مداوم قابل دست‌یابی است.
لیگنیت ( لینییت)
این ماده قابل احتراق ، حد وسط بین تورب و زغال سنگ ، شامل 20% آب 10% خاکستر ، خوب نمی‌سوزد و در ضمن سوختن ، دود زیادی پدید می‌آورد و تا 6500 کیلو کالری بر کیلوگرم انرژی می‌دهد. در زیر فشار 1000 بار ، بدون افزودن ماده ای دیگر به شکل آجر سوختنی در می‌آورند. سه تن لیگنیت 2100 کیلو کالری ، یک تن آجر سوختنی 5000 کیلو کالری انرژی می‌دهند.
زغال سنگ
زغال سنگ ، یک ماده قابل احتراق بسیار خوب است. آخرین مرحله ، تبدیل تورب و لیگنیت است. استخراج آن آسان نیست.، به ندرت روباز است و در اغلب موارد در لایه‌های زیر زمینی یافت می‌شود که استخراج آن با مخارج و خطرات مهمی همراه است. معمولا به کارگران زغال سنگ نقدی داده می‌شود به علت شرایط کار مشکل و قیمت ، زغال سنگ با سایر انرژی‌ها در رقابت است. زغال سنگ از نقطه نظر شعله خوب دارای امتیاز است. دمای آن بالا و بازده دیگش بسیار خوب است.

عیب اصلی آن عدم قابلیت گداخت خاکستر است که شبکه‌های دیگر را چرب و چرک کرده ، تفاله آهن تولید می‌کند. از این نقطه نظر ، چوب بسیار جالب‌تر است، زیرا که خاکسترهای آن به آسانی تخلیه و زدوده می‌شود. آلودگی هوا براثر سوزاندن زغال سنگ و از آن جمله آزاد شدن گوگرد و مواد شیمیایی دیگر است. زغال سنگ جامد را نمی‌توان به عنوان سوخت در هواپیما یا اتومبیل بکار برد.
چوب
این اولین ماده قابل احتراق است که بشر آن را بکار برده و گرد آوردن آن هم ساده است. ظرفیت گرمایی آن از 1500 تا 6000 کیلو کالری بر کیلو گرم بر حسب رطوبت تغییر می‌کند. فعلا ً چوب یک انرژی روستایی است و بازده بخاری‌های چوبی حدود 20% است. در هر هکتار جنگل ، سالانه بطور متوسط 5 متر مکعب چوب تولید می‌شود. 5 متر مکعب چوب با 3000 کیلو کالری بر کیلو گرم حدود 11 میلیون کیلو کالری یا معادل با یک تن نفت در سال است.

زغال چوب یکی از منابع انرژی‌زا ی مناسب برای مصارف خانگی است. در کشورهایی که جنگل وسیع داشته باشند، تولید آن آسان است و یکی از سوخت‌های بدون دود محسوب می‌شود. مصرف آن برای آشپزی به علت مزه خوبی که به غذا می‌دهد، مورد توجه خاص است. هر تن زغال 7.1x106 کیلو کالری انرژی می‌دهد. مصرف صنعتی آن در کارخانه‌ها برای خشک کردن محصولات و کارخانه‌های تولید آهک ، سیمان ، استخراج آهن و در تصفیه آب و فاضلاب است.
مواد قابل احتراق مایع

سوخت های مایع ، همیشه به علت خواصشان و قابلیت کاربرد عملیشان مورد توجه بوده‌اند. آنها توسط لوله منتقل می‌شوند و در مخازن بدون منفذ ذخیره شده ، جای زیادی را اشغال نمی‌کنند.
نفت
ه