سیستم های متعادل سازی PH فاضلاب

از: Jim Monaco

ماخذ: Plumbing Engineer

مقدمه

فاضلاب خروجی از ساختمان ها که به شبکه های تصفیه فاضلاب شهری وارد می شود از لحاظ pH مشکلی نداشته و برای سلامتی و بهداشت عمومی خطری ندارد. اما در هر صورت مسئولین آب و فاضلاب شهرهای مختلف معمولاً محدوده pH قابل قبول برای ورود به سیستمهای تصفیه شهری را اعلام میکنند. pH معیاری برای سنجش میزان اسیدی یا بازی بودن محلول هاست و مقدار آن بین ۱ تا ۱۴ متغیر میباشد. محدوده قابل قبول pH برای فاضلابهای وارد شونده به
شبکه های شهری بین ۶ تا ۹ است.

سطوح pH و شیوه های تنظیم آن در ساختمانهای مختلف یکسان نیست. به عنوان مثال یک آزمایشگاه شیمی دبیرستانی را در نظر آورید که مقدار کمی از مواد شیمیایی را به فاضلاب میریزد. در اینجا می توان در زیر سینک های آزمایشگاه از مخازن رقیق سازی فاضلاب استفاده نمود. این مخازن می توانند در حین سرازیر شدن فاضلاب مقداری آب به آن اضافه کنند تا میزان pH آن را متعادل سازند. اما این راه حل ساده برای تمامی پروژه ها قابل استفاده نیست؛ در مجموعه های بزرگ و پیچیده مانند کارخانجات صنعتی و یا آزمایشگاه های دارویی که مواد شیمیایی بیشتری استفاده میکنند باید دقت زیادتری در مرحله طراحی مبذول شده و حتی چیدمان تجهیزات آزمایشگاهی و محل استقرار آنها مورد برسی قرار گیرد.

در هر حال توجه داشته باشید که وظیفه یک طراح در چنین مواردی این است که سطوح مواد شیمیایی موجود در محل را با قدرت تجهیزات خنثی سازی PH به گونه ای مطابقت دهد که فاضلاب خارج شونده از ساختمان از لحاظ سطح PH  برای شبکه های محلی فاضلاب و یا تصفیه خانه ها قابل قبول باشد. البته نمیتوان برای انتخاب این تجهیزات رویکردی ثابت و کلی معرفی نمود چونبرگزیدن موثرترین سیستم نیاز به تحقیقات و بررسی های فراوانی دارد. اما در هر حال عواملی که در روند انتخاب تجهیزات خنثی سازی و متعادل سازی PH فاضلاب تعیین کننده اند عبارت اند از:

• نوع مواد شیمیایی به کار برده شده در محل
• ضرائب غلظت آنها
• نرخ های جریان
• نوع فعالیت های انجام شونده در ساختمان و برنامه های زمانی کاری

یکی دیگر از موارد مهم تعیین میزان فضای موجود در کف جهت نصب سیستم خنثی سازی و دسترسی ساده به آن برای نگهداری های بعدی است. سازگاری و تطابق لوله ها جلوگیری از ریزش فاضلاب و آرایش مخزن مواد شیمیایی نیز در این بین حائز اهمیت می باشند. بهترین حالت این است که برای هماهنگ ساختن مقتضیات و نیاز های مجموعه با مشخصات فنی تجهیزات خنثی سازی PH  با سازندگان آنها مشورت به عمل آید چون شاید به عنوان مثال در پروژه ای استفاده از تجهیزات خنثی سازی پکیج نصب شده بر ریل بهترین گزینه باشد.

تنظیم درون خطی PH فاضلاب

ساده ترین و مرسوم ترین سیستم خنثی سازی مورد استفاده سیستم های تنظیم درون خطی پیوسته هستند که طراحی انتخاب و نصب آنها بسیار ساده بوده و هزینه چندانی ندارند. در سیستم های درون خطی جریان فاضلاب از درون یک وسیله مانند مخازن رقیق سازی تله های سنگ آهکی و یا تزریق کننده های مواد شیمیایی و پروب عبور داده شده و با یک بار گذر فاضلاب میزان PH آن تصحیح می گردد. این سیستم ها محدودیت های بسیاری دارند چون به دلیل ماهیت گذر یکباره جریان و یا به اصطلاح تک پاس بودن فاقد قابلیت های تحلیل وضعیت تصحیح و بازیابی برای فاضلاب های ناخواسته می باشند.

این روش خنثی سازی کمترین انعطاف را در برابر تغییر سطوح مواد شیمیایی و یا نرخ های جریان دارد و علاوه بر آن امکان اضطراری نیز وجود نداشته و شاید موجب ریخته شدن فاضلاب های نامطلوب در شبکه های شهری شود.

این سیستم ها ندرتا میتوانند دقت و ایمنی مورد نیاز کاربردهای صنعتی را تامین نمایند.

مجددا تاکید میشود که این روش بسیار ساده بوده و تنها برای مواردی که نرخ جریان و میزان مواد شیمیایی نسبتا کم باشد توصیه میگردد. درصورتی که از این سیستم ها استفاده میکنید حتما یک منهول برای بازرسی و یک مخزن نگهداری برای آنها تعبیه نمایید تا واقع شدن سطوح PH در محدوده قابل قبول مورد تایید قرار گیرد.

سیستم های تنظیم Batch

فاضلاب های شیمیایی آزمایشگاه ها و یا کارخانجات صنعتی با عناوین فاضلاب های اسیدی فرایندی یا آزمایشگاهی شناخته میشوند. ولی فارغ از این نام گذاری ها توجه طراحان باید بر خنثی سازی و مناسب ساختن سطح  این نوع فاضلاب ها معطوف باشد.

سیستم های Batch از مخازن نگهداری خاصی بهره میبرند که فاضلاب های شیمیایی تا زمانی که توسط یک پروپ آنالیز و سپس خنثی سازی نشده اند از آنها خارج نشده و به شبکه فاضلاب راه نمی یابند. این مخازن بر اساس نگهداری حجمی مشخص از فاضلاب در دوره ای از زمان انتخاب و اندازه گذاری میشوند. فاضلاب پس از گذشت مدت زمان مشخصی در درون مخزن توسط تزریق و مخلوط کردن مواد شیمیایی به PH مناسب رسیده و سپس خارج میشود. از جمله موارد مهم در طراحی و انتخاب این سیستم ها میتوان به برنامه زمانی خنثی سازی محاسبات نرخ جریان فاضلاب اعمال ضریب اطمینان قابل قبول در محاسبه حجم مخزن اعمال روش های جلوگیری از پاشش یا ریختن فاضلاب و ثبت نتایج خنثی و متعادل سازی اشاره کرد.

در یکی از انواع این سیستم ها از دو مخزن نگهداری استفاده میشود تا فاضلاب در یکی وارد و نگهداری استفاده میشود تا فاضلاب در یکی وارد و نگهداری شده و در دیگری تصفیه گردد. این سیستم های دو مخزنی را میتوان برای حجم های زیاد فاضلاب به کار برد البته فضای مورد نیاز برای نصب آنها هم قابل ترجمه است.

سیستم های ظرفیت بالا

در عمل با مواردی روبرو می شویم که نیاز به سیستم های خنثی سازی pH به صورت کامل تر دقیق تر و با ظرفیت بسیار بالاتری دارند که با محدودیت های سیستم Batch امکان استفاده از آن وجود نخواهد داشت. در این حالات میتوان از سیستم های هیبریدی استفاده نمود. یک سیستم هیبریدی را میتوان به نوعی اصلاح شده سیستم های Batch دانست که ضمن بالاتر بردن ظرفیت پذیرش فاضلاب فضای کمتری را نیز اشغال می کند.
اجزاء تشکیل دهنده سیستم های هیبریدی عبارتند از مخزن (ها) نگهداری؛ پمپ سیرکولاسیون؛ سیستم تزریق ماده شیمیایی؛مخلوط کن ها تجهیزات مونیتورینگ و سیستم قطع کار با Shutoff.
با عبور فاضلاب از درون تجهیزات و وسایل بهداشتی و رسیدن آن به مخازن نگهداری مواد شیمیایی مختلفی در آن جمع میشوند که باید مورد تحلیل و آنالیز قرار گرفته و پس از متعادل سازی سطح pH، به شبکه های شهری فاضلاب و تصفیه خانه ها راه یابد. نرخ های جریان ورودی تعیین کننده حجم و اندازه مخزن میباشند. این مخازن معمولاً مستطیلی شکل بوده و از پلی اتیلن ساخته می شوند. ابعاد آنها به گونه ای است که طول دو برابر عرض بوده تا توزیع مواد شیمیایی توسط مخلوط کن ها به نحو موثری صورت گیرد.
حجم مخزن یا مخازن باید به اندازه ای باشد که برای حداقل ده دقیقه نگهداری فاضلاب در نرخ جریان حداکثر سیستم و خنثی سازی آن مناسب باشد. در طی این زمان مواد شیمیایی افزودنی برای تصحیح pH به فاضلاب تزریق و با آن مخلوط میشوند مخلوط کن های موتوری در بالای مخزن قرار میگیرند و به درگاه ورودی نزدیک ترند تا درگاه خروجی و تخلیه مخزن این مخلوط کن ها باید طوری نصب شوند که بتوان مواد شیمیایی را بخوبی در فاضلاب توزیع نمود.

مواد شیمیایی خنثی کننده و متعادل کننده pi در بشکه ها با مخازن مجزایی نگهداری شده و توسط پمپهای کوچکی به مخازن حاری فاضلاب تزریق می شوند. پروب های قرار داده شده در داخل مخازن نگهداری باعث فعال شدن پمپ های تزریق میشوند. یک پروب سطوح بالا و پایین pH را احساس کرده و در واقع مسئولیت هدایت عملیات متعادل سازی را بر عهده دارد چون میزان ماده شیمیایی تزریق شونده بر همین اساس تعیین می شود.

محل نصب پروب نیز حائز اهمیت فراوان است چرا که تعیین میزان ماده شیمیایی مصرفی و کیفیت فاضلاب خروجی به آن وابسته است.

در این سیستم ها معمولاً از ثبات آنالوگ استفاده می شود که نرخهای جریان و سطوح p را جمع آوری و ثبت می کند تا مسئولین بتوانند با استفاده از آنها عملیات متعادل سازی pil را در آینده هدایت نمایند. اطلاعات مربوط به نرخهای جریان و سابقه کنترل شیمیایی فاضلابها به صورت پرینت شده نیز قابل ارائه هستند تا در سیستمهای مدیریت فاضلاب ساختمانها مورد استفاده قرار گیرند.

البته اخیراً از ثباتهای دیجیتال نیز استفاده می شود که می توانند اطلاعات را برای تحلیل وارد کامپیوترها نمایند. آخرین جزء مورد بحث در این سیستم ها، شیر قطع کننده است. این شیرها معمولاً از نوع پروانه ای سلونوئیدی هستند که بر لوله تخلیه مخزن نصب می شوند. هدف از تعبیه این شیرها ایجاد یک مکانیسم و راهکار ایمنی برای جلوگیری از ورود فاضلاب متعادل نشده به شبکه های فاضلاب شهری است. المان فرمان دهنده به این شیر پروپ واقع در بالادست آن می باشد. شیر قطع کننده آخرین مرحله ایمنی و نقطه چک کردن مناسب بودن PH قبل از خروج فاضلاب از ساختمان است. اگر جریان فاضلاب توسط این شیر قطع شود سیستم به مانند مدلهای Batch به متعادل سازی pH فاضلاب ادامه خواهد داد تا سطح آن در محدوده قابل قبول قرار گیرد که پس از آن شیر باز شده و سطح سیال موجود در مخزن به حالت عادی باز می گردد. البته باید یک لوله سرریز در بالای مخزن قرار داد تا در صورت لزوم بتوان شیر قطع کننده را بای پس نمود. اتصال سرریز از بروز شرایط بحرانی و جمع شدن فاضلاب در ساختمان جلوگیری می کند.

سیستمی که در این مقاله با عنوان Batch از آن یاد شد در واقع سیستمی ساده شامل یک مخزن نگهداری مخلوط کن و تزریق ماده شیمیایی است که فاضلابهای شیمیایی را نگه داشته و پس از خنثی سازی و متعادل سازی pH آنها را به شبکه های فاضلاب شهری و تصفیه خانه ها تخلیه می نماید. طراحان در زمان انتخاب این سیستم ها باید در مورد پارامترهای عملکردی تصمیم گیری کنند چون مسلماً برای پوشش دادن حجم و ظرفیت بالای مورد نیاز در کارخانجات صنعتی و مانند آنها به سیستم های پیچیده تری احتیاج است. در هر حال توصیه می شود که طراحان حتما با سازندگان این سیستم ها مشورت کرده و نیازمندی های پروژه را به اتفاق آنها مورد بررسی قرار دهند. در بعضی از موارد لازم است. که از چند مخزن به صورت مرحله مرحله برای افزایش ظرفیت جریان اختلاط یکنواخت و است. آلمان فرمان دهنده به این شیر پروب بهبود کیفیت خروجی استفاده به عمل آید.

سیرکولاسیون پمپ شده مابین مخازن مونیتورینگ اضافه، لوله کشی سرریز نشت یابی مخلوط کن های اضافه و منهول ها از جمله گزینه هایی هستند که می توان برای سیستم های هیبریدی در نظر گرفت.

سازندگان معتبر می توانند در زمینه تعیین میزان فضای مورد نیاز جهت نصب آرایش و چیدمان اجزاء سیستم، مقدار مواد شیمیایی مورد نیاز ابعاد چاله ای که در صورت لزوم باید در کف اتاقها برای مستقر ساختن تجهیزات ایجاد شود، دسترسی و نگهداری و روال های راه اندازی راهنمایی های ارزشمندی به طراحان ارائه کنند. حتی در برخی موارد می توان از سیستم های متحرک که در کارخانه به روی ریل نصب شده اند استفاده نمود.

در پایان مجدداً تأکید می شود که انتخاب سیستم های خنثی و متعادل سازی pH برخلاف سایر تجهیزات تنها با مراجعه به کاتالوگ ها امکان پذیر نیست و باید قبل از آن طیف وسیعی از عوامل را مورد بررسی قرار داد.

مهم ترین عامل و یا شرط این است که سیستم باید توانایی تخلیه فاضلابی با pll مناسب و مطابق با قوانین و مقررات محلی را در سیستم های فاضلاب شهری داشته باشد.

منبع: مجله صنعت تاسیسات شماره 58

اگر شما هم مشتاق یادگیری تخصصی و حرفه ای دوره های تاسیسات مکانیکی با اساتیدی مجرب هستید میتوانید فیلم آموزشی طراحی تاسیسات- مهندسی آب و فاضلاب (آبرسانی، دفع فاضلاب و آب باران، ونت، ایستگاه پمپاژ) را از آکادمی کاشانه تهیه کنید.