تُعد عمليات الضخ والتهوية عادةً أكبر مستهلكي الطاقة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي، وتُعد منفاخات التهوية في الأساس ضواغط هواء منخفضة الضغط وعالية الحجم، وفقًا لتقرير صادر عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) عام 2010. تقوم شركة « Ultra Controlo » بتوزيع وصيانة منفاخات القناة الجانبية من طراز «Elmo Rietschle» والمضخات الخطية من طراز «Thomas»، والتي يحدد مصنعوها استخدامها في تهوية خزانات المياه ومياه الصرف الصحي، كما تزود الشركة محطة الأكسجين «VSA» من شركة « ULTRAOX »، والتي تذكر ورقة بيانات المنتج أن محطات معالجة مياه الصرف الصحي من بين تطبيقاتها.
تصف وكالة حماية البيئة الأمريكية (2010)، ووزارة الطاقة الأمريكية (2016)، ومؤسسة أبحاث المياه (2022)، بالإضافة إلى براءة اختراع أمريكية صادرة عام 2016، هذه الاستخدامات في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وفي شبكات الصرف الصحي.
تقوم المنافيخ بتزويد الهواء عبر الأنابيب إلى الناشرات؛ وعادةً ما يحتوي مدخل الهواء على مرشحات تحمي المنافيخ والناشرات من الجسيمات العالقة في الهواء (وكالة حماية البيئة الأمريكية).
توفر المضخات الارتفاع الهيدروليكي، وتنقل التدفقات والمواد الصلبة والمياه العادمة، وتدفع مياه الصرف الصحي عبر شبكة التجميع؛ ويأتي الضخ في كثير من الحالات في المرتبة الثانية بعد التهوية من حيث استهلاك الطاقة (وكالة حماية البيئة الأمريكية).
يؤدي تصميم وتشغيل أنظمة التهوية بحيث تتوافق قدر الإمكان مع الطلب الفعلي على الأكسجين إلى توفير الطاقة؛ وتتميز الناشرات ذات المسام الدقيقة بأعلى كفاءة في نقل الأكسجين (وكالة حماية البيئة الأمريكية).
معدل نقل عالي للأكسجين ومعدل أكسدة بيولوجية أعلى، مما يتيح استخدام مفاعلات حيوية أصغر حجمًا بشكل ملحوظ؛ وهو ما يجعلها خيارًا جذابًا لمعالجة بعض مياه الصرف الصناعية التي تحتوي على نسبة عالية من الطلب على الأكسجين البيولوجي القابل للذوبان (مؤسسة أبحاث المياه).
يمنع إذابة الأكسجين في مياه الصرف الصحي ظهور الظروف اللاهوائية التي تشكل فيها بكتيريا المجاري مركبات الكبريت المسببة للروائح الكريهة والتآكل (براءة الاختراع الأمريكية رقم 9,340,438).
تذكر وزارة الطاقة الأمريكية المرشحات الفراغية وأنظمة النقل كأمثلة على استخدامات الهواء المضغوط في معالجة مياه الصرف الصحي.
المصادر: وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، «تقييم تدابير توفير الطاقة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي»، EPA 832-R-10-005 (2010)؛ وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) ومبادرة «تحدي الهواء المضغوط» (Compressed Air Challenge)، «تحسين أداء أنظمة الهواء المضغوط» (2016)، الجدول 1.2؛ مؤسسة أبحاث المياه (WRF)، ورقة المعلومات WRF 4973 (2022)؛ براءة الاختراع الأمريكية رقم 9,340,438 B2 (2016)، الخلفية.
تصف «مؤسسة أبحاث المياه» (2022) وعرض تدريبي أُقيم عام 2021 واستضافه مختبر أوك ريدج الوطني الحمأة المنشطة بالأكسجين عالي النقاء (HPO).
تُعد هذه التقنية مناسبة لبعض مياه الصرف الصناعية التي تحتوي على نسبة عالية من الطلب على الأكسجين البيولوجي (BOD) القابل للذوبان أو المواد العضوية المتطايرة التي تتطلب احتواءً، حيث تكون المساحة المطلوبة صغيرة ولا تكون إزالة المغذيات ضرورية.
المصدر: ورقة المعلومات الخاصة بـ WRF 4973 (2022).
يتراكم ثاني أكسيد الكربون في الفراغ العلوي المغلق ويؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة (pH)، مما يبطئ نمو الكائنات المُنتجة للنترات؛ ولا تقوم سوى عدد قليل جدًّا من محطات HPO بإزالة المغذيات، كما أن توليد الأكسجين يتطلب مشغلين ذوي مهارات خاصة.
المصدر: ورقة المعلومات الخاصة بـ WRF 4973 (2022).
الأكسجين السائل الذي يتم نقله بالشاحنات، أو الذي يتم توليده في الموقع باستخدام تقنية فصل الغازات بالضغط (PSA) أو تقنية فصل الغازات بالضغط الفائق (VPSA) أو نظام تبريد شديد البرودة؛ حيث يُضاف الأكسجين بمعدل يبلغ 2 إلى 3 أضعاف معدل العمليات التقليدية.
المصدر: L. W. Moore، سلسلة دورات تدريبية لمعهد أوك ريدج الوطني (2021).
ULTRAOX توفر تقنية VSA نسبة أكسجين تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال؛ وتشير ورقة بيانات هذه التقنية إلى استخدامها في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وتقليل غاز كبريتيد الهيدروجين (H2S). المصادر: WRF (2022)؛ مختبر أوك ريدج الوطني (2021)؛ ULTRAOX ورقة بيانات تقنية VSA.
يستمد تقرير وكالة حماية البيئة (EPA) لعام 2010 هذه النطاقات من تقرير المنتدى الاقتصادي العالمي (WEF) (2009) ومن تقريري المنتدى الاقتصادي العالمي والجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE) (2010).
| النوع | التدفق والضغط النموذجيان | ملاحظات مستمدة من تقرير وكالة حماية البيئة (EPA) |
|---|---|---|
| الإزاحة الإيجابية | من 5 إلى 50,000 قدم مكعب في الدقيقة، ومن 1 إلى 14 رطل لكل بوصة مربعة | حجم هواء ثابت لكل دورة للمحور؛ تكلفة رأسمالية منخفضة؛ يصعب تشغيله بتدفق متغير دون استخدام محرك بتردد متغير (VFD)، وقد يكون مصدرًا للضوضاء، ويتطلب صيانة أكثر، وعادةً ما يكون الأقل كفاءة في استهلاك الطاقة |
| طرد مركزي، متعدد المراحل | من 500 إلى 30,000 قدم مكعب في الدقيقة، ومن 4 إلى 14 رطل لكل بوصة مربعة | يمكن أن تكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة مقارنةً بنظام الإزاحة الإيجابية؛ وتقل الكفاءة مع انخفاض نطاق التشغيل |
| طرد مركزي، أحادي المرحلة، مزود بتروس مدمجة | من 500 إلى 70,000 قدم مكعب في الدقيقة، ومن 4 إلى 24 رطل لكل بوصة مربعة | يمكنها الحفاظ على كفاءة جيدة عند خفض السعة؛ وتكلفتها الرأسمالية أعلى |
| طرد مركزي، أحادي المرحلة، بدون تروس (توربو عالي السرعة) | 400 إلى 10,000 قدم مكعب في الدقيقة، 4 إلى 35 رطل لكل بوصة مربعة | تحتل مساحة صغيرة؛ فعالة في حالات تدفقات الهواء المنخفضة؛ وُصفت في عام 2010 بأنها تقنية جديدة لا تزال الخبرة بها محدودة |
المعدات التي يربطها كل من كتالوج « Ultra Controlo Industrial 2026» والشركات المصنعة الشريكة وورقة بيانات VSA المتوفرة على الموقع ULTRAOX بعملية التهوية ومعالجة مياه الصرف الصحي.
تصل السعة الإنتاجية إلى 3,000 م³/ساعة؛ وتذكر شركة «إلمو ريتشل» أن من بين استخداماتها تهوية خزانات المياه والتهوية الصناعية.
إلمو ريتشلمضخات غشائية خطية مدمجة تعمل دون تشحيم بالزيت؛ وتذكر شركة «توماس» أن من بين استخداماتها تهوية مياه الصرف الصحي ومعالجة المياه الرمادية.
توماسنسبة أكسجين تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال، إما على منصة متحركة أو في حاوية؛ وتشير ورقة البيانات إلى محطات معالجة مياه الصرف الصحي وعمليات تقليل كبريتيد الهيدروجين (H₂S).
ULTRAOXالمصادر: كتالوج « Ultra Controlo Industrial 2026»، الصفحتان 11 و15؛ شركة «Elmo Rietschle»، منفاخات القناة الجانبية (elmorietschle.com)؛ شركة «Thomas»، المضخات الخطية (thomaspumps.com)؛ ورقة بيانات « ULTRAOX » VSA، الصفحتان 2 و3.
Ultra Controlo هي شركة برتغالية متخصصة في تصنيع أنظمة الهواء المضغوط والفراغ والغازات التقنية، وتتمتع بخبرة تمتد إلى 40 عامًا. نقوم بتصميم وتجميع واختبار الضواغط والمجففات وأبراج الكربون الخاصة بنا في البرتغال، كما نقدم خدمات التوريد والصيانة لخمس علامات تجارية شريكة.
ULTRASCREW الضواغط، ومجففات ULTRASEC وULTRADRY، وأبراج الكربون المنشط ULTRAK.
غاردنر دنفر، وإلمو ريتشل، وتوماس، وسبيك بومبن (سيركوتيك)، وسبيك تريبليكس.
الصيانة الوقائية والتصحيحية، وقطع الغيار الأصلية، والدعم في حالات الطوارئ، من خلال فريقنا الخاص.
المصدر: كتالوج « Ultra Controlo Industrial 2026»، الصفحات 3 و10 و16 و17 و22.
يشير تقرير صادر عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) عام 2010، مستشهداً بالمنتدى الاقتصادي العالمي (WEF)، إلى أن عملية التهوية تستهلك ما بين 25 إلى 60 في المائة من إجمالي استهلاك الطاقة في محطات المعالجة، ويذكر أن عملية الضخ تأتي في كثير من الحالات في المرتبة الثانية بعد عملية التهوية.
يصف تقرير وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) لعام 2010 المنافيخ ذات الإزاحة الإيجابية بأنها عادةً الأقل كفاءةً في استهلاك الطاقة، ويصعب تشغيلها بتدفق متغير دون استخدام محرك بتردد متغير (VFD)، ويشير إلى أن المنافيخ الطردية يمكن أن تكون أكثر كفاءةً في استهلاك الطاقة.
توضح مؤسسة أبحاث المياه (2022) أن ثاني أكسيد الكربون يتراكم في الفراغ العلوي المغلق ويؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة إلى ما بين 6,0 و6,5، مما يقلل من معدلات نمو الكائنات المُنتجة للنترات.
يُدرج دليل وزارة الطاقة الأمريكية (2016) عملية رش السائل أو تهويته أو تزويده بالأكسجين باستخدام الهواء المضغوط ضمن الاستخدامات التي قد تكون غير ملائمة للهواء المضغوط، ويشير إلى المنافيخ والخلاطات ذات الضغط المنخفض كبدائل لذلك.
تُدرج ورقة بيانات جهاز VSA من شركة « ULTRAOX » محطات معالجة مياه الصرف الصحي وعمليات تقليل غاز كبريتيد الهيدروجين (H₂S) ضمن تطبيقاته. يوفر الجهاز نسبة أكسجين تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال، مع وجود مضخة معززة لزيادة الضغط عند الحاجة.
سواء كان الأمر يتعلق بالتدفق، أو أحواض التهوية والموزعات، أو المنافيخ التي تستخدمونها اليوم، أو الأكسجين الذي تشترونه، فإننا نقدم لكم المعدات المناسبة.
