القمامة فى فيينا – منجم دهب
للاسف دائما ما يكون للغرب رؤية تطلعية للمستقبل ، و لديهم اليقين بالفقر القادم للوقود الأحفورى مما جعل الأولوية للعمل على محاولة التغلب على هذا الفقر . فما بالك عندما تجد الذهب من العدم !!
محطة فينا للغاز الحيوي Biogas Vienna:
تستخدم المحطة مصدر مميز لانتاج الطاقة المتجددة وتسلط الضوء على اهمية حماية البيئة وبنفس الوقت تعالج النفايات بشكل اقتصادي وصحي . اي انها تمكنا من استخدام مصادر غنيه للطاقة وبنفس الوقت تحمي البيئة.
المراحل التى تمر بها المخلفات للوصول إلى الغاز الحيوي (طريقة المعالجة)
العمليات الأساسية التي تقوم بها محطة فيينا للغاز الحيوي تبدأ بالتحضير الميكانيكي للنفايات الحيوية تليها عملية تحويل بيوكيميائية لهذه النفايات الغنية بالطاقة عبر التحلل اللاهوائي anaerobic decomposition في خزان التخمر. المنشأة تعمل على درجات حرارة متوسطة مناسبة لنمو البكتريا (37-40 oC) في بيئة رطبة (تقريبا 10% من المواد الجافة ). خلال هذه العملية يتم انتاج غاز مختلط بنسبة 40% الى 70 % ميثانول او ما يسمى بالغاز الحيوي Biogas عن طريق نشاط الكائنات الدقيقة المحبة لدرجات الحرارة المتوسطة.
الغاز الحيوي يحرق بمرجل ماء ساخن لينتج حرارة. حيث يستخدم الماء الساخن أولا لتلبية احتياجات المنشأة نفسها ، و باقي المياه الساخنة تغذي شبكة توزيع المياه الساخنة لمدينة فيينا . المواد المتخمرة (بقايا عملية التخمير) تفرغ من خزان التخمير ، ويتم في مرحلة التحويل تجفيفها وخلطها مع مواد منظمة ليتم تحويلها الى سماد .
1. المخلفات المستخدمة فى المحطة:
يتم في محطة فيينا للغاز الحيوي معالجة النفايات الحيوية بمختلف خصائصها:
* خصوصا النفايات التي تحتوي نسبة عالية من السوائل والمواد العضوية الصلبة contraries contents .
*يمكن تصنيف النفايات الواصلة للمحطة كنفايات حيوية من نقاط تجمع النفايات في مدينة فيينا وبقايا الطعام من المؤسسات الغذائية والمطاعم والفنادق ومن المستشفيات أيضاً .
*يمكن أيضاً معالجة السوائل والنفايات العضوية الخالية من الشوائب contraries-free organic waste الناتجة من مخلفات تصنيع الطعام أو الطعام المعلّب الذي تم تخزينه لفترات طويله ووجب إتلافه .
2. فلتر الغاز الحيوي Bio Filter:
وهو لتجنب الروائح الغير مرغوبة التي غالبا ما تكون مصاحبة للنفايات الحيوية ذات الروائح المركزة .فالهواء المنبعث من مختلف فتحات التهوية من المحطة المثقل بالرائحة (حجم الهواء المنبعث الكلي 25.000 m3/h) ، يتم ضخه ومن ثم تنظيفه بشكل مبدأي pre-purified بأداة تنظيف ويتم ترطيبهhumidified ومعالجته بفلتر حيوي bio filter facility .
يتم الاحتفاظ بالمكونات في الهواء الناتج والكائنات المجهرية بواسطة مرشح . الهواء الذي تم تنظيفه يتم ضخه للهواء مباشرة عبر مدخنة .
3. الغاز الحيوي Bio Gas:
هو ناتج عن تحلل المواد العضوية في بيئة لا هوائية anaerobic (بدون أكسجين) أو ما يسمى بعملية التخمير fermentation . عملية التخمر هذه لها عدة مسميات هي تخمر الميثان Methane fermentation ، الهضم Digestion أو انتاج الغاز الحيوي Biogas production .
يتكون الغاز الحيوي بشكل أساسي من الميثان CH4 وثاني أكسيد الكربون CO2 لكنه يحتوي أيضاً على شوائب مثل كبريتيد الهيدروجين H2S .
4. توصيل النفايات الصلبة Delivery Solid:
1- النفايات الصلبة الحيوية التي تحتوي على نسبة عالية من الشوائب contraries تصل عبر عربات جمع النفايات الخاصة بالمحطة. حيث يتم ادخال العربات والاقفال عليها
2- و بعد ان يتم سحب الهواء من الحمولة exhaust air extraction يتم تفريغ النفايات بمستودعين عميقين ذو قاعدة متحركة. بهذه الطريقة يمكن نقل المواد المخزنة تخزين مؤقت إلى ممرين لولبيين مزدوجين حيث تغذي هذه الممرات اداة السحق في النهاية .
3- القاع المتحرك Rakes مجهز ايضا بأحواض لجمع السوائل التي تضخ بعد المعالجة إلى خزان الماء المعالج Process water reservoir.
4- المستودع مجهز برافعة crane device تقوم بحركة واحدة حيث تقوم بنقل النفايات الكبيرة والخشنة من الطبقات العميقة السفلية عبر المراقبة البصرية . ويمكن استخدام الرافعة ايضا للقيام باصلاحات في المحركات الكهربائية .
5. توصيل النفايات السائلة Delivery liquid :
1- هو الماء أو السائل الناتج من تفريغ الشاحنات لحمولتها من مخلفات الطعام أو المطابخ و تنظيفها بمعدات خاصة .
2- يتم تفريغ الشاحنات فى مستودعات عميقة بنيت لتكون ذات قعر عازل لا يسرب سوائل ، ومزودة أيضاً بمسار لولبي لنقل النفايات الذي يقوم بنقل النفايات الصلبة الى آلة السحق ، أو السائلة عبر أنابيب ضخ لعملية معالجة السوائل .
3- يتم فتح المستودعات فقط خلال عملية التعبئة وهي موصولة مع نظام فلترة للهواء الناتج ، ولذلك فلا يمكن للهواء المحمل بالرائحة أن ينبعث من المستودعات .
6. تحطيم النفايات الصلبة Crushing Solid :
عملية سحق النفايات تتعلق بخصائص النفايات الحيوية في المدينة ، حيث إنها يمكن أن تحتوي على نسبة أعلى من النفايات التي لا يمكن إعادة تكريرهاcontraries بسبب الأخطاء التي قد تحصل عند التخلص من النفايات في الحاوية الخطأ. علاوة على ذلك تصل بعض النفايات داخل أكياس بلاستيكية .
1- تقوم محطة فيينا بمعالجة الطعام المخزن لفترات طويلة سواء كان معلّباً أم لا ، كما تعالج الطعام والشراب بعد انتهاء فترة صلاحيته ، وهو أمر مألوف بتجارة الأطعمة .
2- يتم استخدام قاطعة Shredder لكي نستطيع سحق النفايات الحيوية الصلبة مع المواد الغير قابلة للتكرير و لفتح الاغذية المعلبة .
3- يتم سحق المواد الى قطع لا يتجاوز حجمها ال200mm بواسطة حلقتين قاطعة تدور باستمرار . المحرك الكهربائي لهذه الالية مزود بدفع هيدروليكي hydraulic drive .
4- يتم نقل النفايات التي سحقت بواسطة حزام مموج الى جهاز الفصل المغناطيسي ، حيث يتم جمع المعادن التي تم فصلها بحاوية منفصلة. و الحزام المموج مزود بوعاء لجمع السوائل حتى يقوم بنقل بقية النفايات الحيوية ليتم فحصها .
7. المراقبة أو الفحص Screening :
1- بعد عملية سحق النفايات الأولية تنقل التنفايات الحيوية الصلبة إلى وحدة الفحص screening unit.
2- يتم فصل النفايات التي حجمها اصغر من 100mm . أما النفايات الباقية (الخشنة ) التي تحتوي على قطع خشبية والصفائح البلاستيكة وغيرها تنقل عبر حزام النقل وتفرغ بحاويات خاصة ، حيث يتم بعد ذلك معالجتها واعادة تدويرها حراريا thermal recycling.
3- المواد التي عبرت الفحص (الأقل من 100mm) تنقل عبر حزام النقل الى قاطعة تقوم بسحقها وتقطيعها مرة اخرى . القاطعة مجهزه بمحرك كهربائي وتوجه بدائرين لهما حلقات قاطعة. بواسطة هذا المحرك يمكن سحق النفايات الى حجم اقل من 40–60mm و يتم نقل النفايات عبر ناقل لولبي الى المرحلة التالية وهي مرحله المعالجة الرطبة في خلاطات التوربين .
8. تحطيم النفايات السائلة Crushing liquid :
الطعام ومخلفات المطابخ في مستودعات السوائل العميقة ذات السطح العازل (ضد التسرب leek-proof) تنقل لجهاز التحطيم، وذلك لسحق النفايات الكبيرة .
يتم سحق النفايات إلى طول لا يتجاوز ال 40mm . ثم تنقل النفايات الى مضخة للسوائل عالية اللزوجة عبر سدادة لولبية. بعد ذلك يتم ضخها عبر أنابيب إلى الخلاط التوربيني لمرحلة المعالجة الرطبة .
استخدام مضخة للسوائل عالية اللزوجه يسمح بضخ الأجزاء السائلة والصلبة على حد سواء.
الجزيئات السائلة التي لا يمكن أن تنقل عبر الناقل اللولبي الى جهاز التحطيم يتم فصلها الى قعر المستودع العميق بمساعدة مضخة الطرد المركزي centrifugal pump وتضخ فوراً الى الخلاط التوربيني .
9. الخلاط التوربيني Turbo mixer:
يتم في وحدتي الخلط التوربينية عملية ترطيب liquefaction ومجانسة homogenization للكتلة الحيوية biogenous. عبر إضافة المياه نحصل على معلق مكون من ماء و مادة جافة بنسبة 8–12% يسهل ضخه والتعامل معه بالعمليات القادمة .
1- تجهز الخلاطات التوربينية بأداة تحريك التي تضمن الخلط المكثف للخليط (الماء والنفايات المضافة ) وذلك للتحكم بالنسب الثابته للماء والنفايات .
2- الخلاطات مجهزة بأداة لقياس الوزن (load cells) حيث يتم تعبئة وحدتي الخلط بالتناوب بعد كل عملية تعبئة وخلط يتم تفريغ الوحدتين معاً ، يتم تسمية عملية الخلط المركز بين النفايات الحيوية والماء باسم “mash-making“.
3- يتم فصل المواد الثقيلة مثل الزجاج والحجارة في أرضية الخلاطات التوربينية الى أحواض المواد الثقيلة و بعد ذلك تنقل مباشرة عبر الناقل اللولبي الى وحدة الفصل .
10. وحدتي الفصل Rake-riffler
1- يمر معلق النقايات اولا عبر قفص اسطواني في وحدة الفصل الأولي ذو فتحة عرضها 15 mm .
2- الجزيئات التي لم تمر عبر هذا الانبوب المائل rake يتم تجميعها بشكل مستمر بواسطة ناقل لولبي screen rake و يتم تفريغها ، و بنفس الوقت يتم نزع السوائل منها dewatered.
3- المواد التي تحتاج لعملية نزع مياه بنسبه بسيطة متل الخشب او البلاستيك الخ ، يتم نقلها عبر ناقل لولبي ايضا لحاويه حيث يتم تغذيتها لعملية اعادة التدوير الحراريةthermal recycling.
4- في نهاية الوحدة الاولى rake يوجد وعاء تجميع للمواد الخامدة مثل الرمل والحصى والزجاج ومعادن ثقيلة غير حديدية التي تترسب بعد انخفاض سرعة التدفق .
5- يتم ادخال مجرى اضافي اسطواني عبر تهوية بسيطةmicro-bubble ventilation بزاوية معينة للفيض ، بحيث يدعم عملية الترسيب ولا يؤثر سلبا فيها sedimentation ، لكن بنفس الوقت يبقي هذا النظام على المواد العضوية عن طريق نظام من عدة نواقل لولبية ، يتم نقل المواد الي تم ايداعها بقموع التجميع ويتم تجفيفها ووضعها بحاويات .
في نهاية مرحلة الفصل يتم نقل معلق النفايات الى خزان لحفظه ، و لكن بعد التأكد من ان يتم تفكيك النفايات الى حجم اقل من 12 mm عن طريق macerator.
11. خزان حفظ المعلق suspension reservoir:
يستخدم كمصدر تغذية ثابت لوحدة المعالجة الصحية hygienisation facility. وذلك لمنع فصل المعلق (الى سائل في الأعلى و تترسب المواد الصلبة في القاع) حيث يتم خلط المواد بشكل مستمر بمساعدة أداة تحريك stirring device. و عندما يكون محتوى الخزان منخفض حيث لا يمكن لجهاز التحريك أن يستمر عندها تعمل مضخة الدوران circulation pump.
12. المعالجة الصحية hygienisation:
بما أن النفايات تحتوي على نسبة من بقايا الطعام الحيوانية فلابد من معالجتها مع مراعاة قانون الصرف الصحي الخاص بالاتحاد الاوربي رقم 1774/2002. لتنفيذ المتطلبات لابد أن يسخن المعلق الى درجة حرارة 70Co لساعة واحدة على الاقل.
كي تعمل المرافق الصحية بشكل مستمر يتم استخدام حاويات الصرف الصحي hygienisation containers بحيث يتم تعبئة أحد الوحدات ويتم تفريغ الثانية ، أما الحاوية الثالثة فتكون في مرحلة المعالجة hygienisation بالتناوب .
يتم تأمين درجة الحرارة للمعلق في مرحلة التعبئة عبر أنابيب تبادل حراري tubular heat exchanger كمرحلة أولى ، حيث يتم استخدام حرارة النفايات التي يتم تفريغها بنفس الوقت من الحاويات ، والمرحلة الثانية يتم استخدام مياه ساخنة .
كل حاوية مزودة بأداة للتحريك لتضمن التحريك المستمر لمعلق النفايات و بالتالي يمنع تفاوت درجات الحرارة .
يتم التحكم بعملية المعالجة الصحية بشكل مستمر ويتم توثيق النتائج ، وذلك حتى يكون بالإمكان التحقق من الشروط المعيارية للعملية وضمان تحققها (T>70Co لمدة لا تقل عن الساعة ). في حال وجود الأخطاء يتم بشكل تلقائي إعادة تعبئة الدفعة التي من المحتمل انه تم معالجتها بشكل خاطئ الى حاوية حفظ المعلق suspension reservoir ليتم معالجتها مره اخرى .
بعد عملية المعالجة الصحيةhygienisation الناجحة يتم سحب المعلق بواسطة مضخة ويتم نقله بعد تبريده في المبادل الحراري الى وعاء التخمير fermentation tank.
13. وعاء التخمير fermentation tank :
العملية البيولوجية الاساسية التي تتم في المحطة هي عملية تخمر ذات مرحلة واحدة عبر كائنات دقيقة محبة لدرجات الحرارة المنخفضةmesophile fermentation .
معلق النفايات المعالج صحيا hygienisation يتم الاحتفاظ به في حاوية في نفس الشروط البيئية ودرجة الحرارة لمدة 20 يوم كمتوسط و تعالج عند درجة حرارة ما بين ال 37–40Coبشكل مستمر .
يتم التخمير بواسطة البكتريا bacteria فهي تستخدم الأجزاء الحيوية من المعلق كطعام عبر تفاعلات كيمياحيوية ، وينتج عن هذه التفاعلات غاز حيوي ناتج من استقلاب metabolism هذا الغذاء. هذه العملية تم تعديلها لتوافق لزوجة النفايات الحيوية في فيينا وتمتاز ببساطتها واستقرارها .
لابد من تحريك المزيج في الحاويات بشكل مستمر وذلك لضمان أن التغذية متوفرة دائما للبكتريا وذلك لمنع عملية الترسب sedimentation process بالخزان ، يمكن أن يتم تنفيذ هذا عبر ضغط الغاز الحيوي في حاوية التخمير بواسطة ضاغط compressor .
خزان التخمير مزود بخزان إضافي لحالات الطوارئ في حال زادت النفايات عن الحد المسموح به ، ويستخدم أيضاً لتخفيف الضغط في حال زاد ضغط الغاز لدرجة لا يمكن التحكم بها.
يتم إنتاج الغاز الحيوي في سقف الخزان ويتم تعبئته فى خزان الغاز ، أما المواد الباقية في الخزان يتم تغيتها الى خزان التخمير بعد انتهاء عملية التخمير وذلك حتى يعاد تخميرها .
14. معالجة الغاز الحيوي Biogas Processing
تتم مرحلة معالجة الغاز الحيوي على 3 قواعد :
– نزع الكبريت Desulphurization:
الغاز الحيوي الذي تم انتاجه من مخازن التخمير يحتوي على كبريتيد الهيدروجين sulphur hydrogen H2S الذي يؤثر سلبا على الغاز الحيوي لذا لا بد من ازالته.
يمر الغاز الحيوي بمرحلة نزع الكبريت بواسطة سرير تقطير trickle-bed facility, حيث توجد فيه مواد صناعية ذات غطاء من الكائنات الدقيقة micro organisms التي تساعد على تكوين مادة أكسيد كبريتيد الهيدروجين H2S-oxidised.
يتم اضافة الهواء الى الغاز الحيوي عبر ضاغط compressor وذلك للسماح لأوكسيد كبريتيد الهيدروجين أن يتكون بمساعدة الكائنات الدقيقة ، ويتم إضافة مواد غذائية بصيغة سائلة مخصبة. يتم تحويل كبريتيد الهيدروجين في الغاز الحيوي الى الحالة السائلة بتيار معاكس وبهذا تسمح للكائنات الدقيقة أن تساعد بعملية الأكسدة oxidising decomposition. و ذلك لضمان أن معدل الحموضة pH-value مناسب ، ثم يتم ازالة السائل من النظام بشكل منتظم ويستبدل بمياه الينابيع .
عملية نزع الكبريت قابلة للتسخين لضمان كفائة اعلى للعملية و أيضاً لضمان نزع الكبريت من الماء.
– التخزين Storage:
بعد عملية نزع الكبريت يتدفق الغاز الحيوي الى مخزن ذو ضغط منخفض .
نظام التخزين المزدوج diaphragm مصمم ليعوض التقلب الاسبوعي في الغاز المنتج الذي يعتبر صغير نسبيا.
قبل دخول خزان الغاز وقبل ازالة المتبقي يتم توجيه الغاز الحيوي الى وعاء التكثيف condensate tank وذلك لفصل أي من المواد المكثفة المتراكمة.
يتم نقل الغاز الحيوي الى مرجل تسخين عبر ضاغط وهناك يتم استخدامه لإنتاج الماء الساخن لشبكة التدفئة العامة.
– شعلة الأمان Security Torch:
يتم وضع شعلة الامان بين خزان التخمير وخزان الغاز الحيوي كأداة أمان في أنابيب الغاز.
عند وصول الغاز الى أكبر قيمه ممكنه في الخزان فزيادة إنتاج الغاز تؤدي الى ضغط زائد في نظام الغاز ، في هذه الحالة الغاز الحيوي الزائد يتم حرقه في شعلة الأمان .
نظام الغاز الحيوي مزود أيضاً بمنظم ضغط للحماية في حال فشلت شعلة الأمان بالعمل ، وعندها يتم طرد الغاز الحيوي الى الهواء مباشره عبر هذه الألية .
15. استخدام الغاز الحيوي Biogas Recovery
الماء الساخنة التي تم انتاجها في المرجل عبر حرق الغاز الحيوي تنقل الطاقة الحرارية الى المحطة أولاً و أيضاً الى شبكة التوزيع العامة حسب متطلبات الشبكة ، حيث تنقل الطاقة عبر عدة محطات تحويل متتالية .
بالنسبة لاحتياجات محطة فينا للغاز الحيوي نفسها يستخدم الماء الساخن في عملية المعالجة الصحيةhygienisation لمعلق النفايات ولضبط الحرارة في حاوية التخمير ، و أيضاً لتدفئة المبنى وللماء الساخن .
اما الماء المغذي لشبكة التوزيع العامة يمكن ان يؤمن ماء ساخن للاستخدام و للتدفئة طوال العام .
16. معالجة بقايا الاختمار Fermentation residue processing
1- عملية نزع الشوارد من المعلق الخارج من مرحلة التخمير يتم بواسطة طاردات مركزية centrifuges.
2- اضافات عملية التخمر Fermentation additiveيتم إضافتها لجريان الطاردات المركزية وذلك لضمان الحصول على افضل عملية فصل ممكنة للمعلق .
3- الماء الناتج بعد عملية نزع السوائل من المعلق أو ما يسمى (fugat) يتم تجميعه في خزان الماء.
4- يتم إضافة الماء الناتج مرة أخرى للنظام عند عملية الخلط عن طريق جهاز الخلط التوربيني ، كما أنه من الممكن أيضاً أن يتم طرح هذا الماء مباشرة في المجاري الصحية.
5- الماء الناتج الداخل للمجاري العامة يتم التحكم به حسب المواصفات المحددة specified quality characteristics.
6- يتم نقل بقايا عملية نزع الماء ليتم إعادة تدويرها عبر ناقل لولبي.
17. اعادة تدوير بقايا عملية التخمير fermentation residue recycling
بقايا عملية التخمير المتراكمة يتم استخدامها كسماد عضوي compost. ولهذا يتم خلط بقايا عملية التخمير مباشرة بعد عملية نزع الماء منها بمواد لهيكلتها structural material مثل (فروع الشجر او قطع خشب صغيرة) وبعد ذلك يتم نقلها الى مركز التسميد facility composting.
– مواد إعادة الهيكلة structural material المستخدمة التي لا يزيد طولها على ال 80mm كحد أقصى يتم توصيلها عبر شاحنات وتخزن في حاويات لها ذراع للنقل.
– يتم نقل مواد إعادة الهيكلة وبقايا عملية التخمير الى الخلاط بنسبة معينة عبر ناقل لولبي .
– يتم معالجة المواد لتصبح مزيج متجانس عبر لولبين دائرين ذات صفائح تدور أيضاً متعاكسة ذات شكل حاد نجمي .
بعد انتهاء عملية المزج يتم نقل مزيج بقايا التخمير والمواد التي تساعدها على التماسك عبر ناقل لولبي الى الحاوية ويتم نقلها إلى آلة مركز التسميد للمدينة composting facility of the municipal department 48.
عند الوصول الى جودة كافية يمكن أن يتم استخدام السماد الناتج في الزراعة ، بكل الأحوال يمكن استخدامه في الأراضي بشكل عام landscaping.
رسم تخطيطي للمحطة ومراحل العمل بها:
اكتب تعليقك .؟