ما هي المعدات الميكانيكية المستخدمة في معالجة المياه والصرف الصحي؟
معالجة المياه والصرف الصحيتعد معالجة المياه جزءًا لا يتجزأ من المجتمع الحديث. والغرض منها هو تنقية مياه الشرب وحماية البيئة وضمان تصريف مياه الصرف الصناعي والمنزلي وفقًا للمعايير. وفي عمليات المعالجة هذه، تلعب أنواع مختلفة من المعدات الميكانيكية دورًا حيويًا. تلعب المعدات الميكانيكية المختلفة أدوارها الخاصة في مراحل مختلفة من معالجة المياه. من المعالجة الأولية إلى تنقية المياه النهائية، تعتمد كل حلقة على دعم المعدات الميكانيكية الفعالة والموثوقة.
ستقدم هذه المقالة بالتفصيل المعدات الميكانيكية الرئيسية المستخدمة في معالجة المياه والصرف الصحي وتستكشف وظائفها وأدوارها المحددة.
المعدات الميكانيكية في مرحلة المعالجة الأولية
في مرحلة المعالجة الأولية للمياه ومعالجة مياه الصرف الصحي، يكون الغرض الرئيسي هو إزالة المواد العالقة والجسيمات الأكبر حجمًا في المياه لتوفير جودة مياه مستقرة لعمليات المعالجة اللاحقة. تتضمن هذه المرحلة عادةً الفرز وترسيب الرمال وإزالة الزيت وغيرها من العمليات. فيما يلي المعدات الميكانيكية المستخدمة بشكل شائع.
ماكينة الشاشة
تعتبر ماكينة الغربلة من المعدات المهمة في مرحلة المعالجة الأولية. يتم استخدامها لإزالة الجسيمات الأكبر والأجسام العائمة والشوائب الأخرى في مياه الصرف الصحي التي قد تسبب تلفًا لمعدات المعالجة اللاحقة. يتم تثبيت الشاشة عادة عند مدخل المياه. من خلال تأثير غربلة القضبان المعدنية، يتم اعتراض المواد الأكبر حجمًا أمام الشاشة وتنظيفها بانتظام. وفقًا لحجم الفتحة وقدرة معالجة الشاشة، يمكن تقسيم ماكينة الغربلة إلى شاشة خشنة وشاشة دقيقة. يستخدم الأول بشكل أساسي لإزالة الشوائب الكبيرة، بينما يستخدم الأخير لاعتراض الجسيمات الأصغر حجمًا.
شاشة دوارة
الشاشة الدوارة هي جهاز فحص ديناميكي مناسب لإزالة الجسيمات العالقة والمواد الليفية في الماء. تقوم باعتراض وتفريغ الشوائب الموجودة في الماء من خلال الشاشة الدوارة، ويتدفق الماء المنقى إلى عملية المعالجة اللاحقة من خلال الشاشة. تُستخدم الشاشات الدوارة على نطاق واسع في مرحلة المعالجة الأولية لـمعالجة مياه الصرف الصناعيومحطات معالجة مياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية، وخاصة عند معالجة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على كمية كبيرة من المواد الليفية.
حجرة الحصى
حجرة الحصى هي جهاز يستخدم لإزالة الجزيئات غير العضوية (مثل الرمل والحصى) من الماء. عندما يتدفق الماء عبر حجرة الحصى، يتباطأ معدل التدفق، وتستقر الجزيئات الأثقل في القاع لتكوين طبقة حصى. يتطلب تصميم حجرة الحصى عادةً توزيعًا موحدًا لتدفق المياه ويتجنب الاضطرابات لضمان كفاءة الحصى. يتم جمع الرمل المستقر بواسطة قمع الرمل ونقله إلى الخارج لمعالجته بواسطة مضخة رمل أو مكشطة ميكانيكية.
المعدات الميكانيكية في مرحلة المعالجة الأولية
الهدف الرئيسي من مرحلة المعالجة الأولية هو إزالة المزيد من المواد الصلبة العالقة والشحوم والمواد العضوية الأكبر حجمًا الموجودة في الماء. تتضمن هذه المرحلة عادةً عمليات مثل الترسيب والتعويم والترشيح. فيما يلي المعدات الميكانيكية الرئيسية المستخدمة في هذه المرحلة.
خزان الترسيب الأولي والكاشطة
خزان الترسيب الأساسي هو جهاز شائع الاستخدام في معالجة مياه الصرف الصحي، ويستخدم بشكل أساسي لإزالة المواد الصلبة العالقة في مياه الصرف الصحي. تبقى مياه الصرف الصحي في خزان الترسيب الأساسي لفترة زمنية معينة، وتستقر المواد العالقة الأثقل في القاع لتكوين الحمأة، بينما تطفو المواد الأخف على سطح الماء. يتم تثبيت الكاشطة في قاع خزان الترسيب الأساسي. من خلال الحركة الدورانية أو الترددية، يتم كشط الحمأة المستقرة في قادوس الحمأة وتصريفها بانتظام للمعالجة اللاحقة.
معدات التعويم
تُستخدم معدات التعويم لإزالة المواد العالقة الخفيفة والشحوم التي يصعب ترسيبها في الماء. من خلال إدخال فقاعات دقيقة في الماء، تلتصق هذه المواد العالقة بسطح الفقاعات وتطفو على سطح الماء لتكوين طبقة رغوية. تشتمل معدات التعويم عادةً على مكونات مثل جهاز الهواء المذاب وخزان التعويم والكاشطة، وتُستخدم على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصناعي، وخاصة مياه الصرف الصحي التي تحتوي على كمية كبيرة من الزيت والدهون.
مرشح الرمل
مرشح الرمل هو جهاز ترشيح كلاسيكي يستخدم لإزالة الجسيمات العالقة والمواد الغروية في الماء. عندما يتدفق الماء عبر طبقة الرمل، يتم حبس الجسيمات في طبقة الرمل، ويدخل الماء النقي مرحلة المعالجة اللاحقة. عادة ما تعتمد مرشحات الرمل على تصميم وسائط متعددة الطبقات لتحسين كفاءة الترشيح وقدرة المعالجة، وهي مناسبة لمختلف سيناريوهات تطبيق معالجة المياه.
المعدات الميكانيكية في مرحلة المعالجة الثانوية
تعتبر مرحلة المعالجة الثانوية هي الحلقة الأساسية في معالجة مياه الصرف الصحي، حيث تعمل بشكل أساسي على إزالة الملوثات العضوية الموجودة في الماء من خلال عمليات مثل التحلل البيولوجي والأكسدة والاختزال. وفيما يلي المعدات الميكانيكية المستخدمة بشكل شائع في مرحلة المعالجة الثانوية.
معدات التهوية
تعد معدات التهوية من المعدات الرئيسية في عملية معالجة الحمأة المنشطة وطريقة الأغشية الحيوية. من خلال حقن الهواء أو الأكسجين النقي في مياه الصرف الصحي، فإنه يوفر الأكسجين المطلوب للكائنات الحية الدقيقة لتعزيز تحللها للمواد العضوية. تشمل معدات التهوية الشائعة أنواعًا مثل التهوية بالنفخ والتهوية السطحية الميكانيكية والتهوية النفاثة. تؤثر كفاءة معدات التهوية بشكل مباشر على تأثير واستهلاك الطاقة للمعالجة البيولوجية، وهي الرابط الأساسي في المعالجة الثانوية.
خزان الترسيب الثانوي وكاشطة الحمأة
يشبه خزان الترسيب الثانوي خزان الترسيب الأساسي، لكن وظيفته الرئيسية هي فصل الحمأة المنشطة بعد المعالجة البيولوجية والمياه النظيفة المعالجة. كما تم تجهيز الجزء السفلي من خزان الترسيب الثانوي بكاشطة حمأة لجمع الحمأة المنشطة المستقرة وإعادتها إلى المفاعل البيولوجي أو تصريفها لمعالجة الحمأة. يتطلب تصميم خزان الترسيب الثانوي تدفق مياه موحد وكفاءة ترسيب عالية لضمان استقرار جودة مياه الصرف.
فلتر القرص الدوار
مرشح القرص الدوار هو مرشح ميكانيكي عالي الكفاءةمعدات الترشيح، والتي تستخدم غالبًا للترشيح العميق بعد المعالجة الثانوية. وتتكون من أقراص ترشيح متوازية متعددة، ويتدفق الصرف الصحي بين أقراص الترشيح، ويتم حبس المواد المعلقة على سطح قرص الترشيح. تتيح الحركة الدورانية للقرص الدوار تنظيف قرص الترشيح تلقائيًا للحفاظ على استمرارية تأثير الترشيح. تتمتع المعدات بمزايا المساحة الصغيرة، وسعة المعالجة الكبيرة، والصيانة السهلة، وهي مناسبة لنهاية المعالجة الثانوية لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي المختلفة.
المعدات الميكانيكية في مرحلة المعالجة الثلاثية
تهدف مرحلة المعالجة الثلاثية إلى إزالة المواد العضوية المذابة والعناصر المغذية (مثل النيتروجين والفوسفور) والملوثات الأخرى الموجودة في المياه لتلبية معايير تصريف أعلى أو تحقيق إعادة استخدام موارد المياه. وتشمل المعدات الميكانيكية الشائعة في هذه المرحلة معدات الامتصاص ومعدات الترسيب الكيميائي ومعدات التبادل الأيوني.
جهاز امتصاص الكربون المنشط
الامتصاص بالكربون المنشط هو طريقة شائعة في المعالجة الثلاثية، تستخدم بشكل أساسي لإزالة المواد العضوية المذابة والملوثات النزرة في الماء. يتمتع الكربون المنشط ببنية مسام ومساحة سطح متطورة للغاية، والتي يمكنها امتصاص الملوثات العضوية في الماء. تتضمن أجهزة الامتصاص بالكربون المنشط عادةً برج امتصاص ونظام تجديد. يمكن معالجة الكربون المنشط المشبع بالامتصاص عن طريق التجديد الحراري أو طرق التجديد الكيميائي لاستعادة قدرته على الامتصاص.
معدات الترسيب الكيميائي
تُستخدم معدات الترسيب الكيميائي لإزالة الفوسفات والمواد غير العضوية الأخرى الموجودة في الماء والتي يصعب إزالتها بالمعالجة البيولوجية. من خلال إضافة الكواشف الكيميائية (مثل أملاح الألومنيوم وأملاح الحديد وما إلى ذلك) إلى الماء، تتشكل رواسب غير قابلة للذوبان، والتي تستقر في خزان الترسيب ويتم جمعها ومعالجتها بواسطة المكشطة. تُستخدم معدات الترسيب الكيميائي على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصحي المحتوية على الفوسفور وتليين المياه العسرة.
معدات تبادل الأيونات
تُستخدم معدات التبادل الأيوني لإزالة الأيونات القابلة للذوبان في الماء، مثل الكالسيوم والمغنيسيوم والنترات وما إلى ذلك. وهي تستخدم خصائص راتنج التبادل الأيوني لتنقية المياه عن طريق تبادل الأيونات في الماء. تشتمل معدات التبادل الأيوني عادةً على أعمدة التبادل الأيوني وأنظمة التجديد. تعمل عملية التجديد على استعادة سعة التبادل للراتنج عن طريق إضافة محلول ملحي أو مواد تجديد أخرى. تُستخدم المعدات على نطاق واسع في تليين المياه وتحلية المياه ومعالجة مياه الصرف الصحي العميقة.
معدات معالجة الحمأة والتخلص منها
إن معالجة الحمأة جزء لا مفر منه من المياه وعملية معالجة مياه الصرف الصحيالغرض من معالجة الحمأة هو تقليل حجم الحمأة وإزالة الرطوبة منها وجعلها مناسبة للتخلص النهائي منها أو الاستفادة من الموارد من خلال التثبيت والمعالجة غير الضارة. فيما يلي معدات معالجة الحمأة الشائعة.
مُثخن الحمأة
يستخدم مكثف الحمأة لتقليل محتوى الماء في الحمأة، وزيادة محتوى المواد الصلبة في الحمأة، والتحضير لمعالجة الجفاف اللاحقة. تشمل معدات مكثف الحمأة الشائعة مكثف الجاذبية ومكثف الحزام ومكثف الطرد المركزي. من خلال التركيز، يمكن تقليل حجم الحمأة بشكل كبير، مما يقلل من استهلاك الطاقة وتكلفة المعالجة اللاحقة.
آلة تجفيف الحمأة
تُستخدم آلة تجفيف الحمأة لإزالة الرطوبة من الحمأة بشكل أكبر ومعالجة الحمأة المركزة وتحويلها إلى كعكة طينية ذات محتوى رطوبة منخفض. تشتمل معدات تجفيف الحمأة المستخدمة بشكل شائع على مكبس ترشيح الحزام وآلة تجفيف المياه بالطرد المركزي ومكبس الترشيح باللوحة والإطار. تكون كعكة الطين المجففة أصغر حجمًا، مما يجعلها ملائمة للنقل والتخلص النهائي.
محرقة الحمأة
بالنسبة للرواسب التي تحتوي على كمية كبيرة من المواد الضارة أو التي يصعب تثبيتها، فإن الحرق هو طريقة فعالة للتخلص منها. تعمل محارق الرواسب على أكسدة المواد العضوية الموجودة في الرواسب وتحللها بالكامل من خلال الاحتراق في درجات حرارة عالية، ويمكن استخدام رماد الحرق المتبقي في مكبات النفايات أو لأغراض أخرى. يمكن لعملية الحرق أيضًا استعادة الطاقة الحرارية لتوليد الطاقة أو التدفئة، مما يحسن كفاءة استخدام الموارد.
باختصار، كل مرحلة من مراحل معالجة المياه والصرف الصحي لا تنفصل عن دعم المعدات الميكانيكية المختلفة. آلات الغربلة والشاشات الدوارة وغرف الحصى في مرحلة المعالجة الأولية، وخزانات الترسيب الأولية ومعدات التعويم ومرشحات الرمل في مرحلة المعالجة الأولية، ومعدات التهوية وخزانات الترسيب الثانوية والمرشحات الدوارة في مرحلة المعالجة الثانوية، وأجهزة امتصاص الكربون المنشط، ومعدات الترسيب الكيميائي ومعدات التبادل الأيوني في مرحلة المعالجة الثالثة، ومكثفات الحمأة، ومجففات الحمأة ومحارق الحمأة في مرحلة معالجة الحمأة كلها أدوات مهمة لضمان التقدم السلس لعملية معالجة المياه.