מדוע נדרש חמצן בטיפול במים במכרה
תהליכי טיפול במים במכרה מסתמכים לרוב על תגובות חמצון לפני שניתן להסיר מזהמים מהמים.
לדוגמה, ברזל ברזל מומס (Fe²⁺) נשאר מסיס במים ולא ניתן להסירו ביעילות באמצעות שקיעה. כאשר החמצן מוכנס, ברזל ברזל מתחמצן לברזל ברזל (Fe³⁺), אשר יוצר משקעי הידרוקסיד ברזל השוקעים בתוך מערכות מבהירות ועיבוי בוצה.
תהליך דומה מתרחש במהלך הסרת מנגן, חמצון גופרתי ומערכות ניטריפיקציה ביולוגיות.
יישומים טיפוסיים לטיפול במים במכרה הדורשים חמצן כוללים:
-
טיפול בניקוז מכרה חומצה
-
מערכות להסרת ברזל
-
מערכות להסרת מנגן
-
תהליכי חמצון סולפיד
-
טיפול ביולוגי בשפכים
-
מערכות ניטריפיקציה
-
תהליכי תמיכה בהרס ציאניד
-
מערכות לשימוש חוזר במים

ללא ריכוז מספיק של חמצן מומס, שיעורי החמצון יורדים ויכולת הטיפול עלולה לרדת.
עקרון עבודה
כניסת אוויר וסינון
התהליך מתחיל בשאיבת אוויר אטמוספרי דרך מערכת סינון תעשייתית.
סביבות כרייה מכילות לרוב אבק באוויר שנוצר על ידי:
מסנני הכנסה מרובי-שלבים לוכדים מזהמים חלקיקים לפני שהאוויר חודר למערכת הדחיסה.
בתי מסננים בנויים בדרך כלל מפלדת פחמן בציפוי אבקה- או מסגסוגת אלומיניום ומשתמשים במחסניות סינון להחלפה.
דחיסת אוויר
אוויר מסונן נכנס למדחס בורג סיבובי שבו הלחץ עולה לכ-7-10 בר(ג).
חבילת המדחס מורכבת בדרך כלל מ:
המדחס מעביר אוויר דחוס לקטע הטיהור דרך צנרת תהליך פלדת פחמן או נירוסטה.
חיישני לחץ עוקבים באופן רציף אחר תנאי פריקת המדחס ומשדרים נתונים למערכת בקרת ה-PLC.
טיהור אוויר
אוויר דחוס מכיל לחות, אירוסולים של שמן וחלקיקים עדינים שעלולים לפגוע באמצעי ספיחה. מדור הטיהור מסיר מזהמים באמצעות שלבי טיפול מרובים:
תהליך הטיפול מפחית את תכולת הלחות לפני כניסת האוויר למערכת PSA.
בהתאם לתצורה, נקודות הטל ליציאה נעות בדרך כלל בין -40 מעלות ל -70 מעלות.
שמירה על רמות לחות נמוכות מגנה על חומר מסננת מולקולרית ומייצב את ביצועי ייצור החמצן.
הפרדת חמצן
מערכת PSA מפרידה בין חמצן לאוויר דחוס באמצעות חומר מסננת מולקולרית זאוליט. אוויר דחוס נכנס לכלי ספיחה מלאים במסננת מולקולרית.
מולקולות חנקן נצמדות למשטח הפנימי של הסופח בעוד מולקולות חמצן עוברות דרך המיטה ונכנסות למערכת איסוף החמצן.
יחידת ה-PSA מחליפה בין מחזורי ספיחה והתחדשות.
במהלך הפעולה:
שסתומי מיתוג אוטומטיים הופכים את כלי השיט לאחור בהתאם לתזמון מחזור מתוכנת.
תהליך זה מאפשר יצירת חמצן מתמשכת מבלי להפריע לפעולות הטיפול במורד הזרם.
טוהר החמצן האופייני נע בין 90% ל-95%.
רכיבי מערכת
PSA יחידה לייצור חמצן
החלקה ליצירת חמצן מכילה את ציוד הפרדת הליבה. המרכיבים העיקריים כוללים:
כלי הספיחה מיוצרים מפלדת פחמן מדורגת-לחץ ומורכבים על מסגרות תמיכה מפלדה מבניות.
קיבולות המערכת נעות בדרך כלל בין 10 Nm³/h ל- 5,000 Nm³/h בהתאם לדרישות מכון הטיהור.
מיכל אחסון חמצן
חמצן שנוצר נכנס לכלי חיץ לפני הפצה. מיכל האחסון מבצע מספר פונקציות:
לחצי אחסון אופייניים נעים בין 8 ל-16 בר(ג).
עבור מתקני טיפול גדולים יותר, ניתן לשלב כלי אחסון חמצן נוספים במערכת ההפצה.
רשת הפצת חמצן
מערכת חלוקת החמצן מעבירה חמצן מהגנרטור לציוד טיפול. הרשת כוללת בדרך כלל:
כותרות הפצה עשויות לספק חמצן למספר שלבי טיפול בו זמנית.
ניתן להתאים את קצבי הזרימה באופן עצמאי עבור כל אזור טיפול.
טכנולוגיות העברת חמצן
מערכות פיזור בועות עדינות
מפיצי בועות עדינות מעבירים חמצן למים דרך מכשירי אוורור ממברנות. מכלול מפזר טיפוסי מורכב מ:
• ממברנת EPDM • צינור תומך PVC • חומרת הרכבה מנירוסטההממברנה משחררת בועות חמצן קטנות המגדילות את שטח המגע של גז-בנוזל. כאשר בועות עולות דרך עמודת המים, החמצן עובר לתמיסה ומגביר את ריכוז החמצן המומס.
מערכות בועות עדינות מותקנות בדרך כלל באגני טיפול ביולוגי ובמיכלי חמצון.
הזרקת חמצן ונטורי
מערכות ונטורי מחדירות חמצן ישירות לתוך צינורות מים בתהליך בלחץ. פיית הוונטורי יוצרת אזור בלחץ נמוך- השואב חמצן לזרם המים.
תערובת המים- של החמצן נכנסת לאחר מכן למיכלי תגובה, לכלי חמצון או למערכות הפצה.
מערכות הזרקת ונטורי מבטלות את הצורך באגני אוורור גדולים בתצורות טיפול מסוימות.
כורי קונוס חמצן
כורי חרוט חמצן ממיסים חמצן בלחץ גבוה. הכור מורכב מ:
• כלי בלחץ • תא ערבוב פנימי • מכלול הזרקת חמצן • צנרת מחזורמים נכנסים לחרוט בלחץ בזמן שהחמצן מוזרק לאזור המחזור הפנימי. הסביבה בלחץ מגבירה את פירוק החמצן וממזערת את איבודי הגזים.
מערכות קונוס חמצן משמשות בדרך כלל כאשר נדרשות רמות חמצן מומסות משמעותית מעל הרוויה האטמוספרית.
טיפול בניקוז מכרה חומצה
ניקוז מכרה חומצה (AMD) נוצר כאשר מינרלים הנושאים גופרית- מגיבים עם חמצן ומים, ויוצרים נגר חומצי המכילים מתכות מומסות. מערכות טיפול ב-AMD משתמשות לעתים קרובות בחמצן כדי להאיץ תגובות חמצון לפני הבירור.
תהליך הטיפול מתבצע בדרך כלל לפי השלבים הבאים:
מחולל החמצן מספק ברציפות חמצן לכורי חמצון שבהם ברזל ברזל מומס הופך לברזל ברזל.
ברזל הברזל משקע לאחר מכן ומתיישב בציוד בירור במורד הזרם.
יישומי טיפול ביולוגי
מחנות כרייה, סדנאות תחזוקה ומתקני עיבוד מייצרים שפכים שעלולים לדרוש טיפול ביולוגי.
מיקרואורגניזמים אירוביים צורכים מזהמים באמצעות פעילות מטבולית ודורשים חמצן מומס כדי לתפקד.
מחולל החמצן מספק חמצן לכורים ביולוגיים באמצעות רשתות מפזרות או מערכות הזרקת חמצן.
יעדי חמצן מומס אופייניים נעים בין 2-6 מ"ג/ליטר בהתאם לתכנון הטיפול.
מערכת העברת החמצן מפיצה חמצן בכל נפח הכור ותומכת בתהליכי חמצון ביולוגיים.

דרישות תחזוקה
ניטור יומי
המפעילים בודקים:
- טוהר החמצן
- לחץ חמצן
- קצב זרימה
- טמפרטורת המדחס
- מצב אזעקה
נתוני ההפעלה מוצגים דרך ממשק HMI ומאוחסנים על ידי מערכת ה-PLC.
תחזוקה מונעת
פעילויות תחזוקה מתוכננות כוללות:
- החלפת רכיבי מסנן
- בדיקת שסתומים פניאומטיים
- שירות מדחסים
- כיול מנתחי חמצן
- בדיקת משדרי לחץ
מרווחי התחזוקה תלויים בשעות הפעילות ותנאי האתר.
חיי שירות של מסננת מולקולרית
המסננת המולקולרית מבצעת את תהליך הפרדת החמצן.
גורמים שיכולים להפחית את חיי הסופח כוללים:
- זיהום מים
- העברת שמן
- טמפרטורות עבודה מוגזמות
- מחזור לחץ לא תקין
בתנאי הפעלה המתוחזקים כהלכה, מרווחי החלפת המסננת המולקולרית נעים בדרך כלל בין 8 ל-12 שנים.
מפרט טכני
| פָּרָמֶטֶר | טווח טיפוסי |
|---|---|
| טוהר החמצן | 90–95% |
| קיבולת חמצן | 10–5,000 Nm³/h |
| לחץ חמצן | 4-10 בר(ג) |
| לחץ אוויר | 7-10 בר(ג) |
| נקודת טל | -40 מעלות עד -70 מעלות |
| טמפרטורת סביבה | -20 מעלות עד +50 מעלות |
| מערכת בקרה | PLC + HMI |
| ספק כוח | 380V–690V |
| סוג התקנה | החלקה-רכבת או מיכלית |
שאלות נפוצות
ש: כיצד אוכל לבחור את קיבולת מחולל החמצן הנכונה?
ת: הקיבולת נקבעת לפי קצב זרימת המים, ריכוז המזהמים ורמות היעד של חמצן מומס (DO). NEWTEK יכולה לחשב את דרישת החמצן הנדרשת בהתבסס על נתוני ניתוח המים ותהליך הטיפול שלך.
ש: באילו תהליכי טיפול במים יכולה מערכת זו לתמוך?
ת: המערכת יכולה לספק חמצן עבור:
- טיפול ב- Acid Mine Drainage (AMD).
- סילוק ברזל ומנגן
- חמצון סולפיד
- טיפול ביולוגי בשפכים
- מערכות ניטריפיקציה
- עיבוד יישומים לשימוש חוזר במים
ש: האם ניתן לשלב את המערכת עם מתקני טיפול קיימים?
ת: כן. מחולל החמצן יכול להתחבר למיכלי חמצון, מזרקי ונטורי, כורי חרוט חמצן, מערכות מפזרים וצינורות טיפול קיימים.
ש: איזה מידע נדרש עבור גודל המערכת?
ת: כדי להתאים את המערכת בצורה מדויקת, NEWTEK דורשת בדרך כלל:
- קצב זרימת מים (מ³/שעה)
- דוח איכות המים
- תיאור תהליך הטיפול
- גובה התקנה
- ספק כוח זמין
ש: האם המערכת מתאימה לאתרי כרייה מרוחקים?
ת: כן. המערכת מייצרת חמצן באתר- מאוויר אטמוספרי, ומבטלת את הצורך באספקת חמצן נוזלי ומיכלי אחסון קריוגניים.
תגיות פופולריות: מחולל חמצן לטיפול במים במכרה, יצרנים, ספקים, מחולל חמצן לטיפול במים במכרה

