يُساعد نظام إضافَة المواد الكيميائية مشغِّلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي على تثبيت جودة المياه الخارجة، وتقليل الهدر الكيميائي، وتخفيض العمل اليدوي، وتحسين أداء عمليات التجلُّط والتكثُّف وضبط درجة الحموضة وإزالة الماء من الطين والتطهير. ويشرح هذا المقال كيفية اتخاذ قرارات عملية لإضافَة المواد الكيميائية لمعالجة أكثر موثوقية لمياه الصرف الصحي.
لماذا يُنظِّم نظام إضافَة المواد الكيميائية استقرار محطة معالجة مياه الصرف الصحي
يكتسب نظام إضافَة المواد الكيميائية أهميةً بالغةً لأن الأخطاء الصغيرة في الجرعات قد تتحول بسرعة إلى مشاكل كبيرة في المعالجة. ففي محطة معالجة مياه الصرف الصحي، لا تُضاف المواد الكيميائية فقط لـ«تحسين» جودة المياه؛ بل تُستخدَم للتحكم في التفاعلات الأساسية في الوقت المناسب، وبالتركيز المناسب، وعند نقطة الإضافَة المناسبة.
فعندما تكون الجرعة منخفضةً جداً، قد لا تترسَّب المواد العالقة، وقد تفشل إزالة الفوسفور، وقد تنحرف درجة الحموضة، وقد يصعب إزالة الماء من الطين. أما عند ارتفاع الجرعة أكثر من اللازم، فإن المحطة تهدر المواد الكيميائية، وتنتج طيناً إضافياً، وتزيد تكاليف التشغيل، بل وقد تُعطِّل معالجة المياه البيولوجية في المراحل اللاحقة.
بالنسبة للمُشغِّلين، السؤال العملي ليس «هل نحتاج إلى إضافات كيميائية؟» بل «ما مدى دقة التحكم فيها في ظل تغيرات تدفق المياه ونوعيتها؟»
|
|
|
| مشكلة محطة معالجة مياه الصرف الصحي |
مشكلة محتملة في الجرعات |
النتيجة العملية |
| تعكُّر غير مستقر في المياه الخارجة |
نقص جرعة المُجلِّط أو المُرَبِّط |
ترسيب ضعيف أو طفو ضعيف |
| تكلفة كيميائية مرتفعة |
زيادة الجرعة أو ضبطها يدويًّا ثابتًا |
زيادة في مصروفات التشغيل |
| تصريف ضعيف للطين |
إعداد البوليمر غير الصحيح أو الجرعة غير المناسبة |
كعكة الطين الرطبة |
| تقلبات درجة الحموضة |
استجابة بطيئة للأحماض أو القواعد |
كفاءة معالجة منخفضة |
| عمل يدوي مفرط |
التحضير والتغذية اليدويان |
الاعتماد على العمالة |
في التشغيل الفعلي لمحطات معالجة المياه العادمة، يُعد التغذية المستقرة غالبًا الفارق بين نظام يعمل فقط في الظروف المثالية ونظام يؤدي أداءً موثوقًا به يوميًّا.
كيف يعمل نظام تغذية المواد الكيميائية في التشغيل اليومي
يَعمَلُ نِظَامُ إضافَةِ الكيماوياتِ بِتَحضيرِ الكيماوياتِ وَمَزجِها وَتخزينِها وَتَوصيلِها بِدِقَّةٍ إلى نقاطِ المعالجةِ المُختارة. وَالغَرضُ الرَئيسيُّ مِنهُ هُوَ تَحويلُ استعمالِ الكيماوياتِ مِنَ التَقديرِ اليدويِّ إلَى إدارَةٍ مَضبوطةٍ لِلعَمليَّة.
ويَشملُ النِظامُ النموذجيُّ خزاناتِ تخزينِ الكيماوياتِ وخزاناتِ تحضيرِ المحاليلِ والمُحرِّكاتِ المُزَلِّزِلةَ وَمضخَّاتِ الإضافَةِ والأنابيبَ والصماماتِ وأجهزةَ قياسِ التدفُّقِ وخزائنَ التحكُّمِ، وَأحيانًا أجهزةً تحليليةً إلكترونيةً مثلَ أجهزةِ قياسِ الأس الهيدروجينيِّ أو حساساتِ القدرةِ على الاختزالِ والأكسدة. وفي التكويناتِ الآليةِ، يُمكنُ ضبطُ كميةِ الإضافَةِ وَفقًا لمعدلِ التدفُّقِ أو قيمةِ الأس الهيدروجينيِّ أو العكارةِ أو إشاراتِ العمليَّة.
وتتبعُ عمليةُ الإضافَةِ العمليةُ عادةً هذهِ الخطوات:
تحديد هدف العلاج:
البتُّ في ما إذا كانَ النِظامُ يُستخدَمُ للتجلُّطِ أو الترسيبِ أو تعديلِ الأس الهيدروجينيِّ أو إزالةِ الفوسفورِ أو التعقيمِ أو معالجةِ الحمأة.
اختيار المادة الكيميائية المناسبة:
ومن أشيعِ الكيماوياتِ: كلوريد الألومنيوم البوليمري (PAC)، وبولي أكريلاميد (PAM)، وكلوريد الحديديك، والجير، وهيدروكسيد الصوديوم، وحمض الكبريتيك، وهيبوكلوريت الصوديوم، أو غيرها من الموادِ حسبَ نوعيةِ المياهِ العادمة.
إعداد التركيز المطلوب:
يجب تخفيف المحلول الكيميائي أو إذابته بشكل صحيح. ويمكن أن يؤدي التحضير السيئ إلى خفض كفاءة التفاعل حتى لو كانت مضخة التغذية دقيقة.
إدخال المادة عند النقطة الصحيحة:
تؤثر موقع التغذية. فمثلاً، تحتاج مواد التجلط عادةً إلى خلط سريع، بينما تتطلب مواد التلبد خلطاً أخف لتفادي تكسّر الترسبات.
التعديل بناءً على بيانات التشغيل:
يجب على المشغلين مراقبة درجة الحموضة، العكارة، حالة الطين، استهلاك المواد الكيميائية، وجودة المياه الخارجة لتحسين الجرعة.
ولهذا السبب يجب تصميم نظام تغذية المواد الكيميائية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي وفقاً لاحتياجات العملية الفعلية، وليس فقط وفقاً لحجم الخزان أو سعة المضخة.
أين يُحقِّق تغذية المواد الكيميائية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي أكبر قيمة؟
يُحقِّق تغذية المواد الكيميائية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي أكبر قيمة عند نقاط العملية التي تتغير فيها جودة المياه بشكل متكرر أو التي تعتمد فيها كفاءة المعالجة اعتماداً كبيراً على التحكم في التفاعل. وتشمل هذه المناطق عادةً المعالجة الأولية، والترسيب، والطفو، وتجفيف الطين، والتطهير النهائي.
على سبيل المثال، في نظام الطفو بالهواء المذاب من شركة داف (DAF)، فإن جرعات مادة التجلط ومادة التلبد تؤثر مباشرةً على تكوّن الترسبات العائمة. وإذا كانت الجرعات غير مستقرة، فقد تبقى الزيوت والشحوم والمواد العالقة في المياه الخارجة. وفي
مصفاة الألواح المائلة يحسّن التحكم الدقيق في الجرعات أداء الترسيب ويساعد على فصل أفضل ضمن مساحة أصغر.
وفي معالجة الحمأة، يكون التحكم الكيميائي أكثر حساسيةً بكثير. ويساعد نظام جرعات البوليمر في تحضير محلول البوليمر وإضافته قبل عمليات إزالة الماء باستخدام مكبس حلزوني أو مرشح حزامي أو أي عمليات أخرى لإزالة الماء من الحمأة. فإذا كانت تركيز البوليمر ضعيفاً جداً، فلن تتكون ترسبات قوية من الحمأة. أما إذا كان التركيز عالياً جداً، فإن المحطة ستُهدر البوليمر وقد تنتج حمأة لاصقة يصعب معالجتها.
|
|
|
| تطبيقات: نقطة الإدخال
|
المادة الكيميائية المستخدمة |
عامل اتخاذ القرار الرئيسي |
| خزان التجلط |
كلوريد الألومنيوم المبكر (PAC)، أملاح الحديديك |
شدة الخلط وزمن التفاعل |
| خزان التلبد |
بولي أكريلاميد (PAM)/بوليمر |
الخلط اللطيف والتركيز الصحيح |
| ضبط درجة الحموضة (pH) |
حمضي أو قاعدي |
مراقبة درجة الحموضة عبر الإنترنت وسرعة الاستجابة |
| وحدة daf |
عامل تجلّـُـك + عامل ترسيب |
حجم الترسبات وأداء الطفو |
| تجفيف الرواسب |
بوليمر |
نوع الرواسب ومحتوى المواد الصلبة الجافة |
| التطهير |
المركبات القائمة على الكلور |
زمن التلامس والتحكم في المتبقي |
إن أفضل استراتيجية للجرعة ليست دائمًا الجرعة الأعلى، بل هي أدنى جرعة مستقرة تحافظ مع ذلك على أداء المعالجة ومراعاة متطلبات التصريف.
متى يُفضَّل اختيار نظام جرع تلقائي
نظام الجرعات الآلي هو الخيار الأفضل عندما لا تكون تدفقات مياه الصرف الصحي أو تركيز الملوثات أو ساعات التشغيل مستقرة. وقد يكون الجرع اليدوي مقبولًا في وحدات المعالجة الصغيرة جدًّا أو البسيطة، لكن أغلب محطات معالجة مياه الصرف الصحي تستفيد من الأتمتة لأن مياه الصرف الناتجة نادرًا ما تبقى ثابتة.
يكون التحكم الآلي مفيدًا بصفة خاصة في الحالات التالية:
تتغيّر التدفقات خلال اليوم:
غالبًا ما تشهد الفنادق والمجتمعات السكنية ومصانع الأغذية والمجمعات الصناعية فترات ذروة وفترات انخفاض في التدفق. ويؤدي الجرع الثابت إلى نقص الجرعة أثناء فترات الذروة وزيادتها أثناء فترات الانخفاض.
تتفاوت جودة المياه الداخلة:
قد تتغير مياه الصرف الصناعي حسب دفعة الإنتاج أو دورة التنظيف أو المواد الأولية. وتساعد عملية الضبط الآلي في الحفاظ على استقرار العملية.
يتطلب المحطة تشغيلًا دون تدخل بشري:
غالبًا ما تتطلب المواقع النائية ومحطات معالجة مياه الصرف الصحي المُركَّبة في حاويات والمحطات الجاهزة لمعالجة مياه الصرف تقليل الاعتماد على العمالة.
تكاليف المواد الكيميائية مرتفعة:
في المحطات الكبيرة، قد يؤدي خفض هدر المواد الكيميائية بنسبة ضئيلة جدًّا إلى توفير كبير في تكاليف التشغيل على المدى الطويل.
معدل المخاطر المتعلقة بالامتثال مرتفع:
إذا كانت معايير المياه العادمة صارمة، تزداد أهمية التحكم الدقيق في الجرعات مع توثيقها.
يمكن تجهيز نظام الجرعات الكيميائية بتحكم PLC وتنبيهات مستوى السائل والجرعات المُنظَّمة حسب معدل التدفق والتحكم التغذوي المرتبط بقيمة الـ pH والتشغيل عن بُعد، وذلك وفقًا لمتطلبات المشروع.
اختيار نظام الجرعات الكيميائية لاتخاذ قرارات عملية بشأن محطات معالجة مياه الصرف الصحي
ينبغي أن يبدأ اختيار نظام الجرعات الكيميائية من بيانات العمليات، وليس من الشكل الخارجي للمعدات. فغالبًا ما يقارن المشترون أولًا حجم الخزان وماركة المضخة وتصميم الخزانة، لكن المسألة الأهم هي ما إذا كان النظام مناسبًا لخصائص مياه الصرف الصحي وهدف المعالجة.
قبل الطلب، يجب على مالك المحطة أو مقاول EPC التأكيد على ما يلي:
١. نوع مياه الصرف: مياه الصرف الصحي المنزلية، أو مياه الصرف الصناعي، أو مياه الصرف الزيتية، أو مياه الصرف الغذائي، أو مياه الصرف الكيميائي، أو مزيج من هذه الأنواع.
٢. معدل التدفق التصميـمي ومعدل التدفق الأقصى.
٣. نوع المادة الكيميائية وتركيزها ولزوجتها وقوتها التآكلية.
٤. دقة التغذية المطلوبة.
٥. التحكم اليدوي أو شبه الآلي أو الآلي الكامل. و٥. المساحة المتاحة في الموقع وظروف التركيب.
٦. ما إذا كان النظام يجب أن يتصل بمعدات الطفو الهوائي (DAF) أو جهاز الترسيب اللاميلي (lamella clarifier) أو وحدة الترشيح البيولوجي بالغشاء (MBR) أو وحدة الترشيح البيولوجي بالحبيبات المعلقة (MBBR) أو معدات تصريف رطوبة الحمأة.
٧. المادة المطلوبة: البولي إيثيلين (PE) أو الفولاذ المقاوم للصدأ أو الفولاذ الكربوني المغلف أو غيرها من المواد المقاومة للتآكل.
في نظام إضافـة البوليمر، يجب إيلاء اهتمام خاص بدقة تغذية المسحوق ووقت نضج المحلول وتصميم الخلاط وجودة ماء التخفيف. ويجب أن يذوب البوليمر تمامًا قبل الاستخدام؛ وإلا فإن الجسيمات غير المذابة قد تسد الأنابيب وتقلل من فعالية التلبد وتزيد من أعمال الصيانة.
كينغداو
Jinwantong تقدم شركة علوم البيئة والتكنولوجيا المحدودة معدات إضافـة يمكن تخصيصها وفقًا لنوع المادة الكيميائية وقدرة الإضافـة ونمط التحكم وتخطيط المشروع. ويمكن دمج أنظمة الإضافـة الخاصة بالشركة مع محطات معالجة مياه الصرف الصحي الجاهزة وأجهزة DAF وأجهزة الترسيب اللاميلية ومعدات تصريف الطين.
الأخطاء الشائعة التي تؤدي إلى زيادة استهلاك المواد الكيميائية
تنتج معظم مشاكل التوزيع من سوء التوافق بين احتياجات العملية والتحكم في التشغيل. فحتى الوحدة المُصنَّعة جيدًا قد تؤدي أداءً رديئًا إذا كان موقع نقطة التوزيع أو تركيز المادة الكيميائية أو طريقة الضبط غير مناسبة.
ومن الأخطاء الشائعة استخدام جرعة ثابتة لمياه الصرف ذات التغيرات العالية، وإعداد البوليمر بسرعةٍ كبيرة جدًّا، ووضع نقطة التوزيع قريبة جدًّا من وحدة الفصل، وإهمال ظروف الخلط، واختيار سعة المضخة دون أخذ مدى الضبط الفعلي في الاعتبار.
ومن الأخطاء المتكررة الأخرى الحكم على الأداء استنادًا فقط إلى استهلاك المواد الكيميائية. فالاستهلاك الأقل من هذه المواد يكتسب قيمته فقط ما دامت جودة المياه الخارجة تبقى مستقرة. فإذا أدَّى خفض الاستهلاك الكيميائي إلى فشل في التصريف أو مشاكل في الرواسب أو تكاليف استعادة العملية، فإن المحطة تخسر مبالغ أكبر مما توفره.
عند استخدام أنظمة إضافَة المواد الكيميائية لمعالجة مياه الصرف الصحي، يجب على المشغِّلين فحص تركيز المواد الكيميائية ومعايرة المضخات ووضع الصمامات ومستوى الخزان ونتائج المعالجة بشكل دوري. ويمكن أن تساعد السجلات اليومية البسيطة في تحديد ما إذا كانت المشكلات ناجمة عن تغيُّرات في المياه الداخلة أو اختيار خاطئ للمواد الكيميائية أو عطل في المضخة أو تعديلات يقوم بها المشغِّل.
دمج نظام إضافَة المواد الكيميائية مع معدات محطة معالجة مياه الصرف الصحي الأخرى
يحقِّق نظام إضافَة المواد الكيميائية أفضل قيمة عندما يُصمَّم كجزء لا يتجزأ من عملية محطة معالجة مياه الصرف الصحي بأكملها، ولا ينبغي اعتباره مكمّلاً منعزلاً. ويجب أن يتوافق نظام الإضافَة مع تدفُّق السائل الهيدروليكي وظروف الخلط وزمن التفاعل ومعدات الفصل اللاحقة.
فعلى سبيل المثال، قد تحتاج منظومة الطفو بالهواء المذاب (DAF) إلى تجفيف سريع قبل عملية التلبد، بينما تعتمد منظومة المُرشِّحات اللاميلية على تشكُّل التلبدات بشكل مستقرٍّ وخصائص ترسيب جيدة. أما مكبس المسمار الخاص بالطين فيتطلّب طيناً مُجهَّزاً بشكل مناسب قبل عملية إزالة الماء. وفي كل حالة، تؤثِّر عملية الإضافَة مباشرةً في أداء المعدات الرئيسية.
في محطات معالجة مياه الصرف الصحي المُعبأة من نوع MBR أو MBBR، يمكن استخدام التزود الكيميائي لإزالة الفوسفور أو ضبط درجة الحموضة أو التعقيم أو تحسين خصائص الطين. وفي مشاريع محطات معالجة المياه الصناعية (ETP)، يكون التزود الكيميائي غالبًا أكثر تعقيدًا بسبب تغير تركيب مياه الصرف الناتجة وفقًا لعمليات الإنتاج.
وهنا تظهر أهمية التخصيص حسب المشروع. فقد يبدو الجهاز القياسي اقتصاديًّا في البداية، لكن الحل المخصص يمكن أن يقلل من الهدر الكيميائي على المدى الطويل، والمشاكل التشغيلية، ومخاطر عدم الامتثال للوائح.
الخاتمة
يُعَدُّ نظام التزود الكيميائي إحدى وحدات التحكم الأهم في محطة معالجة مياه الصرف (WWTP)، لأنه يؤثر مباشرةً على استقرار المياه الخارجة واستهلاك المواد الكيميائية ومتطلبات العمالة وكفاءة المعالجة. ويُسهم اختيار نظام تزود كيميائي آلي مناسب أو نظام تزود بوليمر مناسب في مساعدة المشغلين على الانتقال من معالجة المشكلات بشكل علاجي إلى التحكم التنبؤي في العمليات.
إذا كنت تخطط لإنشاء محطة جديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي أو ترقية وحدة جرعات موجودة، يمكن لشركة تشينغداو جينوانتونغ مساعدتك في تقييم معدل التدفق ونوع المواد الكيميائية والاحتياجات الخاصة بالأتمتة وتكامل المعدات. اتصل بفريقنا لمناقشة حلٍّ مخصَّصٍ لمشروع معالجة مياه الصرف الصحي الخاص بك.
الأخبار الساخنة
EN
