- معالجة غازات النفايات
- معالجة الحمأة
- معالجة المياه
- نظام تنقية المياه المحمول من النوع الصندوقي - نظام التناضح العكسي
- نظام التناضح العكسي المصنوع من الفولاذ المقاوم للصدأ
- أنظمة معالجة المياه المعبأة في حاويات
- نظام تحلية مياه البحر
- أنظمة معالجة المياه في جامعة فلوريدا
- أنظمة معالجة المياه NF
- أنظمة معالجة المياه بتقنية EDI وما إلى ذلك
- خط تعبئة المياه للزجاجات/الدلاء/الأكياس
- نظام معالجة مياه الصرف الصحي بتقنية المفاعل الحيوي الغشائي
- معالجة شاملة للمياه
01020304
التعويم بالهواء المذاب
مقدمة المشروع
نظام معالجة مياه الصرف الصحي بتقنية التعويم بالهواء المذاب:
تُعدّ تقنية التعويم بالهواء المذاب باستخدام المضخة نوعًا جديدًا من تقنيات التعويم بالهواء، طُوّرت في السنوات الأخيرة. تتغلب هذه التقنية على عيوب تقنية التعويم بالهواء المذاب التقليدية، التي تتطلب معدات مساعدة أكثر، وتستهلك طاقة عالية، وتُنتج فقاعات كبيرة، بينما تتميز باستهلاكها المنخفض للطاقة. تستخدم المضخة المذابة مضخة دوامية أو مضخة متعددة الأطوار غازية سائلة. ويعتمد مبدأ عملها على دخول الهواء والماء معًا إلى غلاف المضخة عند مدخلها. تقوم المروحة عالية السرعة بتقطيع الهواء الداخل إلى فقاعات صغيرة عدة مرات. يتراوح قطر الفقاعات الناتجة عن المضخة المذابة عادةً بين 20 و40 ميكرومترًا، وتصل نسبة ذوبان الهواء الداخل إلى 100%، بينما تصل نسبة الهواء في الماء المذاب إلى 30%. يظل أداء المضخة مستقرًا عند تغير معدل التدفق وتقلبات حجم الهواء، مما يوفر ظروف تشغيل مثالية لتنظيم المضخة والتحكم في عملية التعويم بالهواء.
تتكون معدات معالجة مياه الصرف الصحي بتقنية التعويم الهوائي باستخدام مضخة الهواء المذاب من حجرة التلبيد، وحجرة التلامس، وحجرة الفصل، وجهاز كشط الخبث، ومضخة الهواء المذاب، وأنبوب التصريف، وغيرها من الأجزاء. ويتلخص مبدأ معالجة مياه الصرف الصحي بتقنية التعويم الهوائي فيما يلي: أولاً، تُسحب المياه بواسطة مضخة الهواء المذاب كمياه ارتداد لإنتاج ماء الهواء المذاب (الذي يكون مليئًا بفقاعات دقيقة كثيرة في هذه المرحلة). يُطلق ماء الهواء المذاب في مياه حجرة التلامس عبر أنبوب التصريف. ترتفع الفقاعات الصغيرة ببطء وتلتصق بجزيئات الشوائب، مُشكلةً جسمًا عائمًا أقل كثافة من الماء، يطفو على سطح الماء، مُشكلاً طبقة رغوية، ويتحرك ببطء مع تدفق الماء إلى حجرة الفصل. ثم تُزال هذه الطبقة الرغوية بواسطة جهاز الكشط. يُصرف الماء النقي عبر صمام تصريف الفائض لإتمام عملية التعويم الهوائي.
تُعدّ تقنية معدات التهوية لمضخات الهواء المذاب تقنيةً ناضجة، ويُستخدم جهاز التهوية عالي الكفاءة EDUR على نطاق واسع. يستفيد جهاز EDUR عالي الكفاءة لتعويم الهواء من مزايا تعويم الهواء المقعر الدوامي لقطع الفقاعات، وتعويم الهواء المذاب لتحقيق استقرار الهواء المذاب. يتألف النظام بأكمله بشكل أساسي من نظام الهواء المذاب، ومعدات تعويم الهواء، وكاشطة الخبث، ونظام التحكم، والمعدات المساعدة.
تُعدّ تقنية التعويم بالهواء المذاب المضغوط (DAF) من التقنيات الحديثة نسبيًا في معالجة مياه الصرف الصحي، وهي مناسبة لمعالجة المياه ذات العكارة المنخفضة، واللون العالي، والمحتوى العضوي العالي، والمحتوى المنخفض من الزيوت، والمحتوى المنخفض من المواد الفعالة سطحيًا، أو المياه الغنية بالطحالب. وتُستخدم على نطاق واسع في صناعات الورق، والطباعة والصباغة، والطلاء الكهربائي، والصناعات الكيميائية، والأغذية، وتكرير النفط، وغيرها من الصناعات. وبالمقارنة مع طرق التعويم الأخرى، تتميز هذه التقنية بقدرتها على تحمل الأحمال الهيدروليكية العالية وصغر حجم حوضها. إلا أن تعقيد العملية، واستهلاكها الكبير للطاقة، وضجيج ضاغط الهواء، وغيرها من العوامل، تحدّ من استخدامها.
وفقًا لأنواع وخصائص المواد الصلبة العالقة الموجودة في مياه الصرف الصحي، ودرجة تنقية المياه المعالجة، وطرق الضغط المختلفة، هناك ثلاث طرق أساسية: طريقة التعويم بالغاز المذاب في العملية الكاملة، وطريقة التعويم بالغاز المذاب الجزئي، وطريقة التعويم بالغاز المذاب بالارتداد الجزئي.
(1) طريقة التعويم بالهواء المذاب في العملية الكاملة
تعتمد عملية معالجة مياه الصرف الصحي بالهواء المذاب على ضغط مياه الصرف الصحي باستخدام مضخة، ثم حقن الهواء قبل أو بعد المضخة. في خزان الغاز المذاب، يذوب الهواء في مياه الصرف الصحي، ثم تُضخ مياه الصرف الصحي إلى خزان الهواء المذاب عبر صمام تخفيض الضغط. تتشكل فقاعات صغيرة عديدة في مياه الصرف الصحي تلتصق بالزيت المستحلب أو المواد العالقة فيها، ثم تصعد من سطح الماء مكونةً طبقة من الرغوة. تُفرغ هذه الرغوة في خزان خاص بها باستخدام مكشطة، ثم يُصرف الماء عبر أنبوب خاص بها خارج الحوض. تُصرف مياه الصرف الصحي المعالجة عبر مصب الفائض وأنبوب التصريف.
تكون كمية الغاز المذاب في العملية برمتها كبيرة، مما يزيد من احتمالية تلامس جزيئات الزيت أو الجزيئات العالقة مع الفقاعات. في ظل نفس كمية مياه المعالجة، يكون حجم خزان التعويم الهوائي المطلوب في طريقة التعويم بالغاز المذاب بالارتداد الجزئي أصغر من حجمه في هذه الطريقة، مما يقلل من تكلفة الاستثمار في البنية التحتية. مع ذلك، ونظرًا لأن جميع مياه الصرف الصحي تمر عبر مضخة الضغط، تزداد درجة استحلاب مياه الصرف الزيتية، وبالتالي يكون حجم مضخة الضغط وخزان الغاز المذاب المطلوب أكبر من حجمهما في العمليتين الأخريين، مما يزيد من تكلفة الاستثمار واستهلاك الطاقة التشغيلية.
(2) طريقة الطفو الهوائي المذاب جزئياً
تعتمد طريقة التعويم الجزئي بالهواء المذاب على أخذ جزء من ضغط مياه الصرف الصحي والغاز المذاب، بينما يُصب الجزء المتبقي من مياه الصرف الصحي مباشرةً في خزان التعويم الهوائي ويُخلط مع مياه الصرف الصحي المحتوية على الغاز المذاب. ومن خصائص هذه الطريقة: صغر حجم مضخة الضغط المطلوبة مقارنةً بعملية التعويم بالهواء المذاب الكاملة، مما يقلل من استهلاك الطاقة.
تمثل التطورات الحديثة في معالجة غازات النفايات تقدماً ملحوظاً في مواجهة التحديات البيئية، وتوفر في الوقت نفسه فرصاً للشركات للنمو والازدهار بطريقة مستدامة وصديقة للبيئة. ومن المؤكد أن هذا الحل المبتكر سيُحدث أثراً إيجابياً في مجالي معالجة غازات النفايات وحماية البيئة، لما يتميز به من كفاءة عالية، وتكاليف تشغيل منخفضة، وانعدام التلوث الثانوي.
تعتمد طريقة التعويم الهوائي بالغاز المذاب مع الارتداد الجزئي على أخذ جزء من الزيت المُزال بعد ارتداد مياه الصرف الصحي تحت ضغط عالٍ، ثم يُعاد توجيهه مباشرةً إلى خزان التعويم الهوائي بعد خفض الضغط، حيث يُخلط مع مياه الصرف الصحي الخارجة من خزان التلبيد. تتراوح نسبة التدفق المُعاد عادةً بين 25% و100% من مياه الصرف الصحي. تتميز هذه الطريقة بما يلي: استخدام الماء المضغوط، واستهلاك منخفض للطاقة؛ عدم تحفيز عملية التعويم الهوائي للاستحلاب؛ تكوين جيد لزهرة الشب، وانخفاض كمية المُلبِّد في مياه الصرف الصحي؛ حجم خزان التعويم الهوائي أكبر من حجم خزانات الطريقتين السابقتين. ولتحسين فعالية معالجة مياه الصرف الصحي بالتعويم الهوائي، يُضاف عادةً مُخثِّر أو عامل تعويم هوائي، وتختلف الجرعة باختلاف جودة المياه، والتي تُحدد عادةً عن طريق الاختبار.
وفقًا لنظرية التعويم الهوائي، تُوفر طريقة التعويم بالغاز المذاب تحت ضغط الارتداد الجزئي الطاقة، وتستغل المُخثِّر استغلالًا أمثل، كما أن كفاءة المعالجة أفضل من عملية التعويم بالغاز المذاب تحت الضغط الكامل. وتكون كفاءة المعالجة في أفضل حالاتها عندما تكون نسبة الارتداد 50%، لذا تُعد عملية التعويم بالهواء المذاب تحت ضغط الارتداد الجزئي الطريقة الأكثر شيوعًا في معالجة مياه الصرف الصحي.
ما هي متطلبات تشغيل والتحكم في عملية التعويم بالهواء المذاب المضغوط؟
تُستخدم أنظمة التعويم بالهواء المذاب المضغوط (DAF) على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي لإزالة المواد الصلبة العالقة والدهون والزيوت والملوثات الأخرى من مياه الصرف الصناعي والبلدي بكفاءة. ومع ذلك، لضمان التشغيل والتحكم الفعالين في نظام DAF المضغوط، يجب استيفاء متطلبات معينة.
1. يجب على المشغلين مراقبة عملية التخثر في خزان التفاعل وجودة المياه الخارجة من خزان التعويم عن كثب لضبط جرعة المواد المخثرة وفقًا لذلك. ومن الضروري منع انسداد خزان الجرعات، إذ قد يؤدي ذلك إلى تعطيل عملية المعالجة بأكملها.
٢- يجب مراقبة حالة سطح خزان التعويم بانتظام. قد يشير ظهور فقاعات هواء كبيرة في مناطق محددة من الخزان إلى وجود مشكلة في جهاز التحرير، الأمر الذي يستدعي فحصه وحلّه فوراً.
3. يجب على المشغلين فهم نمط توليد الحمأة وتحديد دورة الكشط المناسبة لإزالة الحمأة المتراكمة من نظام التعويم بالهواء المذاب. هذا أمر ضروري للحفاظ على كفاءة النظام ومنع تراكم المواد الصلبة.
4. يُعد التحكم السليم في مستوى الماء في خزان الهواء المذاب المضغوط أمرًا بالغ الأهمية لتشغيل النظام. وهذا يضمن نسبة ثابتة ومستقرة بين الهواء والماء، وهو أمر حيوي لعملية التعويم.
5. يجب إجراء تعديلات على إمداد الهواء من الضاغط للحفاظ على ضغط التشغيل المستقر لخزان الهواء المذاب. وهذا بدوره يضمن فعالية إذابة الهواء في الماء.
٦- يُعدّ التحكم في مستوى الماء في خزان التعويم بالغ الأهمية للحفاظ على تدفق مستقر لمياه المعالجة. خلال فصل الشتاء، عندما تكون درجات حرارة الماء منخفضة، من الضروري زيادة تدفق مياه الارتداد أو ضغط الهواء لضمان جودة ثابتة للمياه المعالجة.
7. يُعد الاحتفاظ بسجلات تشغيلية مفصلة أمرًا ضروريًا. يجب أن تتضمن هذه السجلات معلومات عن كمية مياه المعالجة، وجودة المياه الداخلة، وجرعات المواد الكيميائية، ونسبة الهواء إلى الماء، وضغط خزان الهواء المذاب، ودرجة حرارة الماء، واستهلاك الطاقة، ودورات كشط الحمأة، ومحتوى رطوبة الحمأة، وجودة المياه الخارجة.
وختاماً، من خلال الالتزام بهذه المتطلبات، يمكن للمشغلين ضمان التشغيل الفعال والكفء لأنظمة التعويم بالهواء المذاب المضغوط في مرافق معالجة مياه الصرف الصحي.
خزان الهواء المذاب
ما هي المكونات الهيكلية لخزانات الغاز المذاب شائعة الاستخدام؟ وما هي الأشكال المحددة لخزانات الغاز المذاب؟
يمكن لحام خزان الغاز المذاب بألواح فولاذية عادية، كما يمكن معالجته بمادة مقاومة للتآكل. يتميز هيكله الداخلي بالبساطة، ولا يحتاج إلى حشوة، باستثناء بعض المتطلبات المتعلقة بتصميم أنابيب المياه، فهو خزان فارغ عادي. تتوفر خزانات الغاز المذاب بمواصفات متعددة، وتتراوح نسبة ارتفاعها إلى قطرها عادةً بين 2 و4. تُركّب بعض خزانات الغاز المذاب أفقيًا، ويُقسّم طولها إلى ثلاثة أقسام: قسم مدخل الماء، وقسم الحشوة، وقسم مخرج الماء. يتميز مدخل ومخرج الماء في خزان الغاز المذاب بالثبات، ويمكن اعتراض الشوائب الموجودة في المدخل لتجنب انسداد جهاز إطلاق الغاز المذاب.
تتمثل وظيفة خزان الغاز المذاب المضغوط في ضمان تلامس الماء مع الهواء بشكل كامل، مما يعزز عملية إذابة الهواء. يُعد خزان الغاز المذاب المضغوط من المعدات الرئيسية التي تؤثر على كفاءة إذابة الغاز، ويتكون هيكله الخارجي من مدخل الماء، ومدخل الهواء، ووصلة صمام أمان العادم، ومرآة رؤية، وفوهة مقياس الضغط، ومنفذ العادم، ومقياس مستوى السائل، ومخرج الماء، وفتحة الإدخال، وغيرها.
جهاز إطلاق الغاز المذاب
ما هي المواد الشائعة الاستخدام لإطلاق الغازات المذابة؟
يُعدّ جهاز إطلاق الغاز المذاب من المعدات الأساسية في طريقة التعويم الهوائي، وتتمثل وظيفته في إطلاق الغاز الموجود في الماء المحتوي على الغاز المذاب على شكل فقاعات دقيقة، مما يُسهّل التصاقه بالشوائب العالقة في مياه الصرف الصحي المراد معالجتها. ومن أنواع أجهزة الإطلاق الشائعة الاستخدام: النوع TS، والنوع TJ، والنوع TV.
ما هي أشكال خزانات الطفو الهوائي؟
توجد أشكال عديدة لخزانات التعويم الهوائي. وبحسب خصائص جودة مياه الصرف الصحي، ومتطلبات المعالجة، والظروف الخاصة المختلفة للمياه المراد معالجتها، توجد أشكال متنوعة من خزانات التعويم الهوائي للاستخدام، بما في ذلك الحمل الحراري والتدفق الرأسي، والتصميم المربع والدائري، بالإضافة إلى مزيج من التعويم الهوائي والتفاعل، والترسيب، والترشيح، وغيرها من العمليات.
(1) يُعدّ خزان التعويم الهوائي الأفقي النوع الأكثر شيوعًا، وعادةً ما يُبنى خزان التفاعل وخزان التعويم الهوائي معًا. بعد التفاعل، تدخل مياه الصرف الصحي إلى حجرة التلامس في خزان التعويم الهوائي من أسفل جسم الخزان، بحيث تتلامس الفقاعات والرواسب تمامًا قبل دخولها إلى حجرة الفصل. تُكشط الرواسب المتراكمة على سطح الخزان بواسطة مكشطة، وتُجمع المياه النظيفة عبر أنبوب التجميع الموجود في أسفل حجرة الفصل.
(2) تتمثل ميزة خزان التعويم ذي التدفق الرأسي في أن حجرة التلامس تقع في مركز الخزان، وينتشر تدفق الماء حولها. وتكون الظروف الهيدروليكية أفضل من التدفق الأفقي أحادي الاتجاه، كما يسهل ربطه بهياكل المعالجة اللاحقة. أما عيبه فيتمثل في انخفاض معدل استغلال حجم جسم الخزان، وصعوبة ربطه بخزان التفاعل السابق.
(3) يمكن تقسيم خزان التعويم الهوائي المتكامل إلى ثلاثة أشكال: نوع جسم التفاعل العائم بالهواء، ونوع جسم الترسيب العائم بالهواء، ونوع جسم الترشيح العائم بالهواء.
ما هي المتطلبات الأساسية لكاشطة الخبث في خزان التعويم الهوائي؟
(1) تُستخدم عادةً مكشطة الخبث من النوع السلسلي في خزانات التعويم الهوائي المستطيلة الصغيرة. أما مكشطة الخبث من النوع الجسري، فتُستخدم في خزانات التعويم الهوائي المستطيلة الكبيرة (بقطر لا يتجاوز 10 أمتار). وفي خزانات التعويم الهوائي الدائرية، تُستخدم مكشطة الخبث الكوكبية (بقطر يتراوح بين 2 و10 أمتار).
(2) لا يمكن إزالة كمية كبيرة من الرغوة في الوقت المناسب أو يتم إزعاج طبقة الخبث بشكل كبير عند الكشط، ومستوى السائل وإجراءات كشط الخبث غير مناسبة عند الكشط، وآلة كشط الخبث التي تتحرك بسرعة كبيرة ستؤثر على تأثير الطفو الهوائي.
(3) من أجل جعل سرعة حركة الكاشطة لا تتجاوز سرعة تدفق الرغوة إلى خزان تجميع الخبث، يجب التحكم في سرعة حركة الكاشطة عند 50 ~ 100 مم/ث.
(4) اضبط وقت تشغيل مكشطة الخبث وفقًا لكمية الخبث.
ما الذي يجب الانتباه إليه عند تصحيح أخطاء طريقة التعويم بالهواء المذاب المضغوط؟
(1) قبل تشغيل المياه، يجب أولاً وقبل كل شيء تنظيف خط الأنابيب وخزان الغاز المذاب بشكل متكرر بالهواء المضغوط أو الماء عالي الضغط حتى لا توجد شوائب جسيمية تسد بسهولة، ثم تركيب إطلاق الغاز المذاب.
(2) يجب تركيب صمام عدم رجوع على أنبوب المدخل لمنع ارتداد الماء المضغوط إلى ضاغط الهواء. قبل التشغيل، تأكد من أن اتجاه صمام عدم الرجوع على خط الأنابيب الواصل بين خزان الغاز المذاب وضاغط الهواء يشير إلى خزان الغاز المذاب. أثناء التشغيل الفعلي، يجب أن يكون ضغط مخرج ضاغط الهواء أعلى من ضغط خزان الغاز المذاب، ثم افتح الصمام الموجود على خط أنابيب الهواء المضغوط لحقن الهواء في خزان الغاز المذاب.
(3) قم بتصحيح نظام الغاز المذاب المضغوط ونظام إطلاق الغاز المذاب بالماء النظيف أولاً، ثم قم بحقن مياه الصرف الصحي في خزان التفاعل بعد أن يعمل النظام بشكل طبيعي.
(4) يجب أن يكون صمام مخرج خزان الغاز المذاب المضغوط مفتوحًا بالكامل لمنع انسداد تدفق الماء عند صمام المخرج، بحيث يتم إطلاق الفقاعات مسبقًا وتندمج لتصبح أكبر.
(5) تحكم في صمام ضبط مخرج الماء أو لوحة السد القابلة للتعديل في حوض العوامة الهوائية، وثبّت مستوى الماء في حوض العوامة الهوائية عند 5 إلى 10 سم أسفل فتحة تجميع الخبث. بعد استقرار مستوى الماء، اضبط كمية مياه المعالجة باستخدام صمام مدخل ومخرج الماء حتى الوصول إلى كمية المياه المطلوبة.
(6) بعد أن تتراكم الرغوة إلى السماكة المناسبة (5 ~ 8 سم)، ابدأ تشغيل مكشطة الخبث لكشط الخبث، وتحقق مما إذا كان كشط الخبث وتصريف الخبث طبيعيين، وما إذا كانت جودة المياه العادمة متأثرة.
ما هي الأمور التي تحتاج إلى اهتمام في التشغيل والإدارة اليومية لآلة التعويم الهوائي؟
(1) أثناء الفحص، راقب مستوى الماء في خزان الهواء المذاب من خلال فتحة المراقبة للتأكد من أن مستوى الماء لا يغمر طبقة التعبئة ويؤثر على تأثير الغاز المذاب، ولا يقل عن 0.6 متر لمنع خروج كمية كبيرة من الهواء غير المذاب من الماء.
(2) انتبه جيدًا لسطح حوض مياه الصرف الصحي أثناء الفحص. إذا تبين أن سطح الرغوة في منطقة التلامس غير مستوٍ وأن تدفق المياه المحلي مضطرب بشدة، فقد يكون جهاز التصريف مسدودًا أو ساقطًا، ويحتاج إلى صيانة واستبدال فوريين. أما إذا تبين أن سطح الرغوة في منطقة الفصل مستوٍ وأن سطح الحوض يحتوي على فقاعات كبيرة، فهذا يدل على ضعف التماسك بين الفقاعات وتجمعات الشوائب، ويجب تعديل جرعة المُخثِّر أو تغيير نوعه.
(3) عندما تؤثر درجة حرارة الماء المنخفضة في فصل الشتاء على تأثير التخثر، فإنه بالإضافة إلى اتخاذ تدابير لزيادة الجرعة، يمكن أيضًا زيادة عدد الفقاعات الدقيقة والتصاقها بالندف عن طريق زيادة مياه التدفق العكسي أو ضغط الغاز المذاب، وذلك لتعويض انخفاض أداء طفو الندف مع الهواء بسبب زيادة لزوجة الماء وضمان جودة المياه.
(4) من أجل عدم التأثير على جودة مياه الصرف، يجب رفع مستوى الماء في الخزان عند كشط الخبث، لذلك يجب علينا الاهتمام بتراكم الخبرة التشغيلية، وتلخيص أفضل سمك لتراكم الرغوة ومحتوى الماء، وتشغيل كاشطة الخبث بانتظام لإزالة الرغوة، وإنشاء نظام كاشطة الخبث بما يتماشى مع الوضع الفعلي.
(5) وفقًا لعملية التلبد في خزان التفاعل، يجب تعديل جودة الرغوة والمياه الخارجة في منطقة الفصل بخزان التعويم الهوائي في الوقت المناسب، ويجب فحص تشغيل أنبوب الجرعات بشكل متكرر لمنع الانسداد (خاصة في فصل الشتاء).
الوصف 2