تعد عمليات الضخ والتهوية عادةً أكبر مستهلكي الطاقة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي (ETAR)، وتُعد منفاخات التهوية، في جوهرها، ضواغط هواء منخفضة الضغط وذات حجم كبير، وفقًا لتقرير صادر عام 2010 عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA). تقوم شركة « Ultra Controlo » بتوزيع وتقديم الدعم الفني لمنافيخ القنوات الجانبية من طراز «Elmo Rietschle» والمضخات الخطية من طراز «Thomas»، التي يوصي المصنعون باستخدامها في تهوية خزانات المياه ومخازن الصرف الصحي، كما توفر محطة الأكسجين « ULTRAOX » (VSA)، التي تشمل محطات معالجة مياه الصرف الصحي ضمن تطبيقاتها الفنية.
تصف وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) (2010)، ووزارة الطاقة الأمريكية (2016)، ومؤسسة أبحاث المياه (2022)، وبراءة اختراع أمريكية صادرة عام 2016 هذه الاستخدامات في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وشبكات تجميع مياه الصرف الصحي.
تقوم المنافيخ بدفع الهواء عبر الأنابيب إلى الموزعات؛ وعادةً ما تحتوي فتحات السحب على مرشحات تحمي المنافيخ والموزعات من الجسيمات العالقة في الهواء (وكالة حماية البيئة الأمريكية).
توفر المضخات الارتفاع الهيدروستاتيكي، وتنقل التدفقات والمواد الصلبة والمخلفات السائلة، وتقوم بتدوير مياه الصرف الصحي في نظام الصرف؛ وفي كثير من الحالات، لا يتفوق على عملية الضخ سوى عملية التهوية من حيث استهلاك الطاقة (وكالة حماية البيئة الأمريكية).
إن تصميم وتشغيل نظام التهوية بحيث يتوافق، قدر الإمكان، مع الاستهلاك الفعلي للأكسجين يساهم في توفير الطاقة؛ وتتميز ناشرات الهواء ذات المسام الدقيقة بأعلى كفاءة في نقل الأكسجين (وكالة حماية البيئة الأمريكية).
معدل نقل الأكسجين المرتفع ومعدل الأكسدة البيولوجية الأعلى، مما قد يتيح استخدام مفاعلات حيوية أصغر حجمًا بشكل ملحوظ؛ وهو أمر مثير للاهتمام بالنسبة لبعض مياه الصرف الصناعية التي تحتوي على نسبة عالية من الأكسجين البيولوجي القابل للذوبان (CBO) (مؤسسة أبحاث المياه).
يعمل جهاز إذابة الأكسجين في مياه الصرف الصحي على منع ظهور الظروف اللاهوائية التي تشكل فيها البكتيريا الموجودة في المجاري مركبات الكبريت التي تسبب الروائح الكريهة والتآكل (براءة الاختراع الأمريكية رقم 9,340,438).
يُدرج وزارة الطاقة الأمريكية المرشحات الفراغية والنقل ضمن الأمثلة على استخدام الهواء المضغوط في معالجة مياه الصرف الصحي.
المصادر: وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، «تقييم تدابير توفير الطاقة لمنشآت 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)، النشرة الإعلامية WRF 4973 (2022)؛ براءة الاختراع الأمريكية رقم 9,340,438 B2 (2016)، الخلفية.
تصف مؤسسة أبحاث المياه (2022) وعرض تدريبي من عام 2021 نظمه مختبر أوك ريدج الوطني الحمأة المنشطة بالأكسجين عالي النقاء (HPO).
مناسبة لبعض مياه الصرف الصناعية التي تحتوي على نسبة عالية من الطلب على الأكسجين البيولوجي القابل للذوبان (CBO) أو على مركبات عضوية متطايرة تتطلب عزلها، عندما تكون مساحة التركيب المطلوبة صغيرة ولا تكون هناك حاجة إلى إزالة المغذيات.
المصدر: النشرة الإعلامية WRF 4973 (2022).
يتراكم ثاني أكسيد الكربون في الفراغ المغلق، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة (pH)، وهو ما يبطئ نمو البكتيريا النترجة؛ ولا تقوم سوى عدد قليل جدًّا من محطات معالجة مياه الصرف الصحي (HPO) بإزالة المغذيات، كما أن إنتاج الأكسجين يتطلب مشغلين يتمتعون بمهارات خاصة.
المصدر: النشرة الإعلامية WRF 4973 (2022).
يتم توريد الأكسجين السائل بواسطة شاحنة، أو إنتاجه في الموقع بواسطة PSA أو VPSA أو نظام تبريد عميق؛ ويتم إضافة الأكسجين بمعدل يزيد بمقدار 2 إلى 3 أضعاف عن العمليات التقليدية.
المصدر: L. W. Moore، سلسلة الدورات التدريبية التابعة لمعهد أوك ريدج الوطني (ORNL) (2021).
ULTRAOX : توفر وحدة VSA أكسجينًا بنسبة تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال؛ وتشمل ورقة البيانات الفنية الخاصة بها محطات معالجة مياه الصرف الصحي وتقليل غاز H2S. المصادر: WRF (2022)؛ مختبر أوك ريدج الوطني (2021)؛ ورقة البيانات الفنية الخاصة بوحدة VSA على الرابط ULTRAOX .
يستبعد تقرير وكالة حماية البيئة (EPA) لعام 2010 هذه النطاقات الواردة في تقرير المنتدى الاقتصادي العالمي (WEF) (2009) وتقرير المنتدى الاقتصادي العالمي (WEF) والجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE) (2010).
| Tipo | السمات النموذجية للجزء الذيلية والضغط | ملاحظات على تقرير وكالة حماية البيئة (EPA) |
|---|---|---|
| الإزاحة الموجبة | 5 × 50,000 قدم مكعب في الدقيقة، 1 × 14 رطل لكل بوصة مربعة | حجم هواء ثابت لكل دورة للمحور؛ تكلفة استثمارية منخفضة؛ يصعب تشغيلها بتدفق متغير دون استخدام محول تردد (VFD)، وقد تكون مزعجة، وتتطلب صيانة أكثر، وعادةً ما تكون الأقل كفاءة في استهلاك الطاقة |
| مركزي، متعدد المراحل | 500 إلى 30 000 قدم مكعب في الدقيقة، 4 إلى 14 رطل لكل بوصة مربعة | قد يكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة مقارنةً بنوع الإزاحة الإيجابية؛ وتقل الكفاءة مع انخفاض معدل التدفق |
| مركزي، أحادي المرحلة، مزود بتروس مدمجة | 500 إلى 70,000 قدم مكعب في الدقيقة، 4 إلى 24 رطل لكل بوصة مربعة | يمكن الحفاظ على كفاءة جيدة مع انخفاض التدفق؛ وتكلفة استثمارية أعلى |
| مركزي، أحادي المرحلة، بدون تروس (توربو عالي السرعة) | 400 إلى 10 000 قدم مكعب في الدقيقة، 4 إلى 35 رطل لكل بوصة مربعة | مساحة تركيب صغيرة؛ فعالة في حالات تدفقات الهواء المنخفضة؛ وُصفت في عام 2010 بأنها تقنية جديدة ذات خبرة محدودة |
المعدات التي يربطها كل من الكتالوج الصناعي 2026 الخاص بشركة « Ultra Controlo » والشركاء من المصنعين والورقة الفنية الخاصة بـ« ULTRAOX » (VSA) بعمليات التهوية ومعالجة مياه الصرف الصحي.
تصل السعة إلى 3000 م³/ساعة؛ وتشمل استخدامات شركة «إلمو ريتشل» تهوية خزانات المياه وتهوية العمليات.
إلمو ريتشلمضخات غشائية خطية مدمجة تعمل بدون تشحيم بالزيت؛ وتشمل شركة «توماس» تهوية شبكات الصرف الصحي ومعالجة المياه الرمادية ضمن مجالات استخدامها.
توماسأكسجين بنسبة تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال، في وحدة متحركة (skid) أو في حاوية؛ وتشمل ورقة البيانات الفنية محطات معالجة مياه الصرف الصحي وعمليات تقليل كبريتيد الهيدروجين (H2S).
ULTRAOXالمصادر: الكتالوج الصناعي لعام 2026 الصادر عن شركة « Ultra Controlo »، الصفحتان 11 و15؛ شركة «Elmo Rietschle»، منفاخات القناة الجانبية (elmorietschle.com)؛ شركة «Thomas»، المضخات الخطية (thomaspumps.com)؛ النشرة الفنية لـ« ULTRAOX » VSA، الصفحتان 2 و3.
شركة « Ultra Controlo » هي شركة برتغالية متخصصة في تصنيع أنظمة الهواء المضغوط والفراغ والغازات التقنية، وتتمتع بخبرة تمتد إلى 40 عامًا. نقوم بتصميم وتركيب واختبار ضواغط الهواء ومجففات الهواء وأبراج الفحم في البرتغال، كما نقدم المنتجات والدعم الفني لخمس علامات تجارية شريكة.
ضواغط الهواء من طراز « ULTRASCREW »، ومجففات الهواء من طراز «ULTRASEC» و«ULTRADRY»، وأبراج الفحم المنشط من طراز «ULTRAK».
غاردنر دنفر، إلمو ريتشل، توماس، سبيك بومبن (سيركوتيك)، وسبيك تريبليكس.
الصيانة الوقائية والتصحيحية، وقطع الغيار الأصلية، والدعم في حالات الطوارئ، من خلال فريقنا الخاص.
المصدر: الكتالوج الصناعي لعام 2026 الصادر عن شركة « Ultra Controlo »، الصفحات 3 و10 و16 و17 و22.
يشير تقرير صادر عام 2010 عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA)، مستشهداً بالمنتدى الاقتصادي العالمي (WEF)، إلى أن عملية التهوية تمثل ما بين 25% و60% من إجمالي استهلاك الطاقة في محطة معالجة مياه الصرف الصحي، ويذكر أن عملية الضخ، في كثير من الحالات، تأتي في المرتبة الثانية بعد عملية التهوية.
يصف تقرير عام 2010 الصادر عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (EPA) المنافيخ ذات الإزاحة الإيجابية بأنها عادةً ما تكون الأقل كفاءة في استهلاك الطاقة، كما يصعب تشغيلها بتدفق متغير دون استخدام محرك متغير التردد (VFD)، ويشير التقرير إلى أن المنافيخ الطردية قد تكون أكثر كفاءة في استهلاك الطاقة.
تشرح مؤسسة أبحاث المياه (2022) أن ثاني أكسيد الكربون يتراكم في الفراغ المغلق، مما يؤدي إلى انخفاض درجة الحموضة (pH) إلى ما بين 6,0 و6,5، وهو ما يقلل من معدلات نمو البكتيريا النترجة.
يُدرج دليل وزارة الطاقة الأمريكية (2016) عملية «النفخ» (sparging)، أي تهوية السائل أو تزويده بالأكسجين باستخدام الهواء المضغوط، ضمن الاستخدامات التي يُحتمل أن تكون غير ملائمة للهواء المضغوط، ويشير إلى أن المنافيخ منخفضة الضغط والخلاطات تُعد بدائل مناسبة.
تتضمن المواصفات الفنية لنظام VSA من شركة « ULTRAOX » محطات معالجة مياه الصرف الصحي وعمليات تقليل كبريتيد الهيدروجين (H₂S) ضمن تطبيقاتها. توفر المحطة أكسجينًا بنسبة تتراوح بين 75% و95% عند ضغط 50 كيلو باسكال، مع وجود مضخة تعزيز (بوستر) لضغط أعلى، حسب الطلب.
سواء كان الأمر يتعلق بالأنبوب السفلي، أو خزانات التهوية، أو الناشرات، أو المنافيخ التي تستخدمها حاليًا، أو الأكسجين الذي تشتريه. نحن نقدم لك المعدات المناسبة.
