معدات التصفية والعناية بالماء

معدات التصفية والعناية بالماء

دليل لتحديد واختيار واستخدام المرشحات ومضخات الترشيح والمواد المضادة للطحالب ومعدات الحقن والصمامات والمصافي والأجزاء المستهلكة.

ويعتمد جمال النافورة على نوعية المياه التي تدور فيها. يمكن أن يؤدي تلوث المياه إلى تقليل نقاء حمام السباحة وتغيير شكل الفوهات وتغطية سطح الأضواء وزيادة تكلفة التنظيف والإصلاحات. ولذلك، ينبغي اختيار معدات التنقية من بداية التصميم، جنبا إلى جنب مع معدات العرض التوضيحي.

يحتوي نظام ترشيح نافورة المياه على ثلاث مهام مختلفة: فصل الجسيمات، ومكافحة التلوث الميكروبي، والتنظيم الكيميائي للمياه. لا يمكن للمرشح الميكانيكي أداء المهام الثلاث بمفرده. كما أن صفاء الماء ليس سببا كافيا لملاءمته من الناحية الصحية.

يتناول هذا الفصل سبع مجموعات من المعدات، حسب القائمة الأولية للكتاب. يتم توفير العلاقات الحسابية لشرح طريقة الاختيار؛ قيم الأمثلة افتراضية ويجب تكييف مواصفات الأداء لكل مشروع مع الظروف الفعلية ووثائق الشركة المصنعة ومتطلبات السلطة المسؤولة.

62–1. أسس اختيار معدات التنقية

قبل اختيار طراز وقدرة المعدات، يجب تحديد نوع العملية.

يجب أن يتوافق هذا الفصل مع الاستخدام الفعلي للمساحة. تؤكد إرشادات مركز السيطرة على الأمراض (CDC) على أنه إذا دخل الأشخاص إلى ميزة مائية زخرفية، فيجب إدارتها كمنطقة لعب مائية أو منعها من خلال التدابير المناسبة. يعد هذا الدليل مرجعًا دوليًا ولا يحل محل متطلبات المشروع المحلية. دليل استخدام نوافير المياه التفاعلية CDC ^[425]

تتطلب نافورة المياه غير المتصلة أيضًا خطة لإدارة جودة المياه. تعد الرواسب والطبقة البيولوجية ودرجة حرارة الماء واحتباس الماء وحالة التطهير من العوامل المهمة للتحكم في التلوث في النوافير المزخرفة. دليل التحكم بالبكتيريا الليجيونيلا في النوافير المزخرفة، مركز السيطرة على الأمراض ^[426]

للبدء بالتصميم يجب تسجيل المعلومات التالية على الأقل:

• حجم تشغيل الخزان والخزانات والأجزاء المرتبطة بالدائرة.

• نوعية المياه الواردة وإمكانية دخولها إلى التربة والأوراق والجريان السطحي.

• عرض ساعات النشاط والساعات اللازمة للتنقية.

• حساسية الفوهات للجسيمات والانسداد.

• مساحة التثبيت، والوصول إلى الصيانة ومسار خروج الصرف الصحي.

• القدرة وعدد موظفي التشغيل.

62–2. المرشحات

62-2-1. ماذا يفعل الفلتر؟

يقوم المرشح الميكانيكي بجمع الجزيئات عن طريق تمرير الماء عبر طبقة أو سطح فاصل. يعتمد أدائه على حجم وطبيعة الجزيئات ومعدل التدفق وحالة السرير وطريقة الغسيل.

إن عبارات مثل "مناسبة لبركة سعة 100 متر مكعب" دون ذكر معدل التدفق وحمل التلوث وظروف التشغيل ليست كافية للاختيار الهندسي. كما أن الفلتر الرملي العادي لا يزيل عسر الماء وأملاحه الذائبة؛ وينبغي التحقيق في مسألة الرواسب الناجمة عن المياه الواردة بشكل منفصل.

62-2-2. مجموعات التصفية الرئيسية

في مرشحات الخرطوشة التقليدية، يتم التنظيف عن طريق إزالة العنصر وغسله، ويجب عدم تمديد طريقة الغسيل العكسي للمرشح الرملي إليها. على سبيل المثال، في مقدمة عائلة Clean & Clear Plus، تذكر Pentair عدم الحاجة إلى الغسيل العكسي. فلتر خرطوشة بنتاير ^[427]

62-2-3. حساب معدل التدفق الأولي للعلاج

العلاقة الأساسية للدورة النظرية للمياه هي:

$Q_f=\frac{V}{T}$

فيها:

• $Q_f$: تدفق المعالجة بالمتر المكعب في الساعة؛

• $V$: حجم المياه المعالجة بالمتر المكعب.

• $T$ : زمن التداول النظري بالساعات.

وينبغي أن تستمد الفترة الزمنية اللازمة من أساس تصميم المشروع. ولا تعني هذه المرة أن جميع مكونات الماء تمر عبر الفلتر في وقت واحد؛ يؤثر الخلط ومسارات الدورة الدموية القصيرة ونقاط التدفق المنخفضة على النتيجة.

مثال تعليمي

بالنسبة لنافورة زخرفية افتراضية، نعتبر حجم الماء $60$ متر مكعب وزمن الدوران الافتراضي $3$ ساعة:

$Q_f=\frac{60}{3}=20m^3/h$

عدد الساعات الثلاث في هذا المثال ليس توصية عامة للنوافير، وخاصة التفاعلية منها.

لمرشح السرير الحبيبي:

$A=\frac{Q_f}{v_f}$

في هذا الصدد، $A$ هو سطح السرير و $v_f$ هو معدل مرور الماء عبر وحدة السطح. إذا، فقط لمواصلة المثال، تم اختيار المعدل الافتراضي $25m/h$:

$A=\frac{20}{25}=0.80m^2$

للركيزة الدائرية:

$D=\sqrt{\frac{4A}{\pi }}\approx 1.01m$

هذا القطر هو النتيجة الهندسية للمثال. بالإضافة إلى السطح، يعتمد اختيار المنتج النهائي على عمق الطبقة ونوع الوسائط وتوزيع التدفق والضغط المسموح به وسعة الغسيل. يتم أيضًا شرح طريقة تحديد المستوى من نسبة التدفق إلى معدل الترشيح في دليل تدريب Pentair. دليل قاعدة مضخة ومرشح Pentair ^[428]

62-2-4. غسل الفلتر

عند بدء التشغيل، يتم تسجيل ضغط المدخل وضغط المخرج ومعدل التدفق الفعلي:

$\Delta P=P_{in}-P_{out}$

وينبغي التحقق من التغير في فرق الضغط بمعدلات تدفق مماثلة. مع تغير دورات المضخة، قد تكون المقارنة البسيطة بين ضغط اليوم واليوم الأول مضللة.

يتم تحديد وقت الغسيل بناءً على تعليمات الشركة المصنعة، وزيادة انخفاض الضغط، وانخفاض معدل التدفق، وحالة الماء. الغسيل العكسي السيئ لا يزيل الأوساخ جيدًا؛ قد يؤدي التيار الزائد أيضًا إلى إخراج الوسائط من الخزان. يعالج دليل مرشحات THS من Pentair كلا الموقفين في استكشاف الأخطاء وإصلاحها. دليل مرشحات THS ^[429]

الحجم التقريبي للمياه المستخدمة في خطوة الغسيل الواحدة:

$V_{bw}=Q_{bw}\times \frac{t_{bw}}{60}$

إذا كان معدل تدفق الغسيل المفترض هو $32m^3/h$ ومدته أربع دقائق:

$V_{bw}\approx 2.13m^3$

يتم إضافة استهلاك خطوة الشطف والخطوات الأخرى بشكل منفصل. ويجب أن تكون قدرة تصريف مياه الصرف الصحي والمياه التعويضية متوافقة مع هذا الاستهلاك.

62-2-5. الأمثلة المقدمة في مصادر البنائين

وفي قسم الترشيح بموقع GSO تم طرح المنتجات التالية:

يُذكر في مقدمة S144 أنه يأتي مزودًا بمضخة Power-Flo LX بقوة حصان واحد. هذه المعلومات هي المعرف الأساسي للمنتج؛ من اسم الطراز أو قوة المحرك، لا يمكن استنتاج معدل التدفق الفعلي للدائرة أو الحجم المناسب للنافورة. ينبغي الحصول على منحنى المضخة، ومستوى الفلتر، وانخفاض الضغط، وظروف الغسيل العكسي للاختيار النهائي. معدات الترشيح GSO ^[430]

ومن الأمثلة الدولية على ذلك FiltoClear 3400 من OASE. وفي النسخة الأمريكية من هذا المنتج يبلغ الحد الأقصى لمعدل التدفق 9000 لتر في الساعة، والحد الأقصى لضغط العمل 0.2 بار، وقوة UVC 24 واط. المواصفات الكهربائية هي نفس نسخة 120 فولت و60 هرتز؛ لذلك، عند التحضير، يجب التحقق من النسخة المناسبة لشبكة الكهرباء الخاصة بالمشروع. مواصفات فيلتوكلير 3400 ^[431]

إن السعة المعلنة للبركة وقوة مصباح الأشعة فوق البنفسجية وحدها لا تؤكد إمكانية تطبيق الجهاز لتطهير نافورة المياه التفاعلية.

6-2-62. دور الأشعة فوق البنفسجية في التنقية

الأشعة فوق البنفسجية هي خطوة تطهير أو تحكم بيولوجي ولا تحل محل مرشح تجميع الجسيمات. لا يكفي اختياره بناءً على القوة الكهربائية للمصباح؛ يعد معدل التدفق، ونفاذية الماء للأشعة فوق البنفسجية، وحالة الغلاف، وعمر المصباح، وأداء المفاعل المعتمد من الأمور المهمة.

تقدم الشركات المصنعة مثل ProMinent أنظمة الأشعة فوق البنفسجية المعتمدة مع نطاقات تطبيق مستقلة ومواصفات أداء. ويشير هذا الاختلاف إلى أنه ينبغي تقييم "مفاعل تنقية البركة" و"مفاعل التطهير المعتمد للاستخدام المحدد" بشكل منفصل. أنظمة الأشعة فوق البنفسجية ProMinent ^[432]

62–3. مضخات التنقية

62-3-1. الفرق مع مضخة العرض

تعمل مضخة العرض على تحديد ارتفاع النافورة وشكلها وحركتها؛ يجب أن توفر مضخة التنقية التدفق اللازم لعملية التنقية.

إذا كانت عملية التطهير تعتمد بشكل كامل على برنامج العرض، فإن إيقاف العرض قد يؤدي أيضًا إلى إيقاف دورة التطهير. لذلك، يجب تصميم الجدول الزمني والترتيب الهيدروليكي لهاتين الدائرتين بشكل متناغم. إن استقلال دائرة المعالجة في العديد من المشاريع يبسط التحكم في التشغيل.

62-3-2. معايير الاختيار

يجب أن يعتمد اختيار المضخة على معدل التدفق المطلوب في الرأس الفعلي للدائرة. يشمل الرأس الإجمالي فرق المستوى الفعال، وسقوط الأنابيب والتجهيزات، والمصفاة، والفلتر، والمعدات المثبتة في المسار.

بالنسبة للتصميم، ينبغي النظر في ثلاث حالات:

1. مرشح نظيف وأعلى معدل تدفق ممكن؛ 2. أن يكون الفلتر عند عتبة الغسيل وأدنى معدل تدفق مقبول؛ 3. وضع الغسيل العكسي، في حالة استخدام نفس المضخة.

المضخة التي تكون في وضع الترشيح المناسب لا توفر بالضرورة التدفق المطلوب للغسيل العكسي.

62-3-3. تقدير الطاقة

الطاقة الهيدروليكية:

$P_h=\rho gQH$

وفي هذا الصدد يجب إدخال $Q$ بالمتر المكعب في الثانية. للتفريغ الافتراضي $20m^3/h$ والرأس الافتراضي $12m$:

$P_h\approx 654W$

إذا كانت الكفاءة الإجمالية للمضخة والمحرك عند نفس النقطة افتراضيًا 0.60:

$P_{in}\approx \frac{654}{0.60}=1090W$

هذا التقدير لا يحل محل منحنى المضخة الفعلي. يجب أن يتم اختيار المحرك والتحكم في الحمل لنطاق التشغيل.

62-3-4. متطلبات التثبيت والخدمة

يجب أن تكون مضخة المعالجة قابلة للفصل والتصريف ويمكن الوصول إليها لاستبدال الختم. تحقق من حالة الشفط وسحب الهواء وانخفاض ضغط الفلتر. يمكن أن تؤدي زيادة الانسداد في الشفط إلى تعطيل أداء المضخة؛ تكبير المحرك ليس هو الحل لهذه المشكلة.

في نظام السرعة المتغيرة، يجب أن تكون السرعة الدنيا المسموح بها متوافقة مع الحد الأدنى من تدفق الفلتر والتطهير والحقن. لا ينبغي أن يؤدي تقليل استهلاك الطاقة إلى إلغاء تدفق العملية الضروري.

62–4. مادة مضادة للطحالب

62-4-1. السيطرة على سبب النمو

قبل اختيار عامل مضاد للطحالب، يجب التحقق من حالة دخول التربة والمواد العضوية، والرواسب الأرضية، ونقاط التدفق المنخفضة، وجودة المعالجة وجدول التنظيف. إن الإضافة المتكررة للمواد، دون معالجة هذه الشروط، يمكن أن تزيد من تكلفة التشغيل وتجعل المشكلة تتكرر.

62-4-2. المعلومات اللازمة للاختيار

يجب تسجيل ما يلي لكل مادة مقترحة:

إن عنوان "مضاد للطحالب" وحده لا يعني مطهرًا مناسبًا للاتصال العام.

على سبيل المثال، تقدم OASE مركز AquaActiv AlGo Fountain Concentrate للتحكم في الطحالب والرائحة والتحكم في الحجم في التطبيق المحدد وتؤكد على قراءة الملصق ومعلومات المنتج. ينبغي تكييف الاستخدام في كل نافورة مع نفس نطاق الاستخدام. منتج العناية بالنافورة OASE ^[433]

62-4-3. كمية الاستهلاك وتسجيل العمليات

وينبغي أن تستمد كمية الاستهلاك من حجم المياه الفعلي، ووصفة المنتج، وخطة إدارة المياه. قد تختلف جرعة البدء والصيانة والإجراءات التصحيحية.

تسجيل المادة، الكمية، وقت الاستهلاك، حجم الماء ونتيجة القياس اللاحق، يوفر إمكانية التحقق من الفعالية. يجب أيضًا أن يكون تغيير اسم العلامة التجارية مصحوبًا بإعادة فحص التركيز والجرعة.

لا ينبغي خلط المواد الكيميائية المختلفة مع بعضها البعض؛ يمكن أن يؤدي ملامسة المواد المكلورة والأحماض بشكل خاص إلى إنتاج غازات سامة. دليل الوقاية من الإصابات الكيميائية، مركز السيطرة على الأمراض ^[434]

62–5. معدات الحقن

62-5-1. مكونات النظام

يمكن أن يشتمل نظام الحقن، اعتمادًا على المادة والعملية، على خزان تخزين، ومضخة قياس، وخط شفط وحقن، وصمام حقن، ومعدات مضادة للسحب، وأدوات تحكم في المستوى والقياس.

يجب أن يتم اختيار الحجاب الحاجز أو المضخة التمعجية بمعدل التدفق وضغط نقطة الحقن والتوافق الكيميائي. السعة باللتر في الساعة ليست معلومات كاملة دون معرفة الضغط وظروف العمل.

62-5-2. حساب قدرة الحقن

للحقن النسبي للتدفق:

$q_s=\frac{Q_w\times d}{C_s}$

فيها:

• $q_s$: معدل تدفق محلول الحقن، لتر في الساعة؛

• $Q_w$ : معدل تدفق المياه، متر مكعب في الساعة؛

• $d$: كمية المادة الفعالة المضافة، ملجم/لتر؛

• $C_s$: تركيز المادة الفعالة في المحلول جرام لكل لتر.

في هذه الوحدات، $Q_w\times d$ يعطي كمية المادة الفعالة بالجرام في الساعة.

الكمية المضافة ليست هي نفس التركيز المتبقي المستهدف. تفاعل المادة مع التلوث والاختلاط وظروف الماء لها تأثير على النتيجة. ولذلك، لا ينبغي ربط التركيز المستهدف دون تحليل العملية والحفاظ على تشغيل المضخة باستمرار بنفس القيمة.

62-5-3. التحكم والمراقبة

وينبغي أن تكون نقاط أخذ العينات ممثلة للحالة المرغوبة. تتطلب المستشعرات الغسيل والمعايرة والمقارنة مع اختبارات مستقلة.

في الأنظمة الأوتوماتيكية، من المهم أيضًا مراقبة تدفق مياه العينة ومخزون المواد. على سبيل المثال، تقدم ProMinent الجمع بين قياس ومراقبة درجة الحموضة والكلور ومراقبة عينات المياه ومراقبة مخزون المواد وتسجيل البيانات في عائلة DULCODOS Pool Comfort. هذا المنتج هو مثال لهيكل التحكم المتكامل؛ يعتمد اختيار نسخته للمشروع على شروط التطبيق. نظام الراحة لحمام السباحة DULCODOS ^[435]

62-5-4. وقف الحقن في غياب التدفق

الأمر بتشغيل المضخة لا يثبت وجود تدفق حقيقي. يجب أن ينتقل نظام الحقن إلى الوضع الآمن في حالة عدم وجود تدفق متداول أو نقصه.

يجب أيضًا أن تحتوي صهاريج المواد غير المتوافقة على مكان منفصل لاحتواء التسرب. تم التأكيد على هاتين المسألتين في إرشادات السلامة الكيميائية الصادرة عن مركز السيطرة على الأمراض. سلامة نظام تخزين وحقن المواد ^[436]

يجب تسجيل اختبار قطع التدفق وفحص إيقاف الحقن في جدول التسليم والخدمة الدوري.

62–6. الحنفيات

تحدد الصمامات مسار التشغيل والغسيل والإصلاح. يمكن لترتيبها غير المناسب أن يحول خدمة قطعة صغيرة إلى استنزاف جزء كبير من المجموعة.

قطر التوصيل ليس المعيار الوحيد لاختيار الصمام. وينبغي أيضًا فحص الضغط ودرجة الحرارة والمواد المكونة للمكونات الملامسة للسائل ومنحنى انخفاض الضغط.

يجب اختيار صمام متعدد الاتجاهات لنفس ترتيب الفلتر. على سبيل المثال، تقدم Pentair نماذج صمامات مختلفة لعائلات مرشحات محددة؛ تشابه الاتصال لا يعني إمكانية الاستبدال. صمامات Pentair متعددة الاتجاهات ^[437]

بالنسبة للصمامات اليدوية، يجب إجراء إعادة توجيه الفلتر وإيقاف المضخة وإجراءات التغيير وفقًا لتعليمات الشركة المصنعة. قبل فتح الخزان أو الغطاء، من الضروري إغلاقه وعزله وإزالة الضغط عنه بأمان.

يجب أن يكون لجميع الصنابير معرف. يجب تثبيت جدول حالة الصمام بجوار النظام في أوضاع "التنظيف" و"الغسيل" و"التنظيف" و"الإصلاح".

62–7. تلك السلسة

62-7-1. الفرق بين السلاسة والتصفية

تُستخدم المصفاة عادةً لمنع دخول الأجسام الأكبر حجمًا إلى المضخة أو المعدات الحساسة. لا تحل مصفاة الشفط محل مرشح الترشيح الرئيسي، ويجب ألا تكون كثيفة جدًا بدون فحص هيدروليكي لإزالة الجزيئات الدقيقة.

يمكن تصميم المصافي على شكل سلة أو خط أو واقي مدخل. يجب أن يكون الاختيار متوافقًا مع معدل التدفق وحجم الكائن المحتمل ومساحة التنظيف وانخفاض الضغط.

62-7-2. معبر المستوى الحر

يتم الحصول على سرعة المرور عبر الفتحات من العلاقة التالية:

$v=\frac{Q}{A_{free}}$

$A_{free}$ هو السطح الحر الحقيقي للفتحات؛ ليست المساحة الظاهرة للورقة أو الجسم المسطح.

على سبيل المثال، إذا كانت المساحة الظاهرة $0.20m^2$ والحصة المفترضة للمساحة المفتوحة 40%:

$A_{free}=0.08m^2$

الإمساك يقلل من هذا المستوى. ولهذا السبب، يجب أن يأخذ الحساب أيضًا في الاعتبار حالة الاتساخ وجدول التنظيف.

62-7-3. المرشحات التي قدمتها GSO

عند تقديم عائلة مصفاة سلة الشفط، أعلنت GSO عن مادة الفولاذ المقاوم للصدأ 304، ووصلة التروس، ومدى التوصيل من 2 إلى 6 بوصات، ومدى سطح المصفاة من 0.12 إلى 0.55 متر مربع. وفي نفس الصفحة، تم إدراج الموديلات ذات المقاسات 2، و3، و4 بوصات على أنها 610 و611 و612. مصفاة سلة الشفط GSO ^[438]

من أجل الاختيار العملي، يجب تحديد حجم الفتحة والسطح الحر الفعال وانخفاض الضغط في معدل التدفق التصميمي والمساحة المطلوبة للفتح. كما لا ينبغي اعتبار المصفاة العادية بمثابة غطاء أمان للشفط في المساحة التي يمكن للأشخاص الوصول إليها دون تقييم.

62–8. الأجزاء المستهلكة

62-8-1. قائمة المواد الاستهلاكية وقطع الغيار

كل هذه العناصر ليس لها نفس فترة الاستبدال. يتم استبدال بعضها بناءً على ساعات العمل، وبعضها بناءً على جودة الأداء، وبعضها وفقًا لتاريخ انتهاء الصلاحية أو تعليمات الشركة المصنعة.

62-8-2. إدارة المخزون

بالنسبة لكل عنصر، يجب تسجيل رمز الجهاز المتوافق ورمز الجزء والكمية المثبتة ووقت التوريد والحد الأدنى من المخزون.

طريقة بسيطة لجدولة الطلب:

$\mathrm{نقطه\; سفارش}=\mathrm{مصرف\; مورد\; انتظار\; در\; زمان\; تأمین}+\mathrm{ذخیره\; اطمینان}$

بالنسبة للمكون الذي سيؤدي فشله إلى إيقاف نظام المعالجة بأكمله، عادة ما تكون المهلة الزمنية أكثر أهمية من سعر الوحدة. ومن ناحية أخرى، فإن تخزين المزيد من المواد الكيميائية والكواشف ذات تواريخ انتهاء الصلاحية يمكن أن يؤدي إلى الهدر.

62-8-3. سجل الأداء والصيانة

يجب أن يسمح نموذج العملية بمقارنة الحالة الحالية مع حالة التسليم:

في النافورة التفاعلية، يجب أن يكون التفتيش قبل الافتتاح واختبار جودة المياه وتسجيل الإجراءات جزءًا من الجدول اليومي. يتم تحديد مسافة الاختبارات والحدود المسموح بها بناء على التعليمات المعتمدة للمشروع. دليل تشغيل ومراقبة مراكز السيطرة على الأمراض (CDC).

62–9. المستندات المطلوبة لتسليم النظام

يكتمل تسليم معدات المعالجة عندما يتمكن المشغل من تشغيلها والتحكم فيها وصيانتها. يجب أن تتضمن وثائق التسليم ما يلي:

1. الخريطة النهائية للدائرة وتحديد المعدات والصمامات. 2. أساس حساب الحجم ومعدل التدفق وقدرة المعالجة. 3. منحنى المضخة والمعلومات التقنية للتصفية والوسائط. 4. تعليمات الغسيل والتخلص من النفايات. 5. خطة إدارة جودة المياه وشروط التوقف وإعادة الفتح. 6. أوراق معلومات السلامة للمواد الاستهلاكية. 7. قائمة المواد الاستهلاكية وقطع الغيار مع رمز الطلب؛ 8. نتائج القياس أثناء اختبار أداء التشغيل والحماية؛ 9. برنامج تدريب المستخدم ومسؤولياته.

في اختبار التسليم، بالإضافة إلى مراقبة التشغيل، يجب فحص وتسجيل معدل التدفق الفعلي، وفرق الضغط الأولي، وأداء الغسيل، والتسرب، ورد فعل النظام على انقطاع التدفق.

62–10. الصور المقترحة للتخطيط

في الرسم التوضيحي التخطيطي، يجب أن يكون اتجاه التدفق وترتيب المعدات متسقًا مع خطة المشروع المعتمدة. يجب أيضًا تضمين صورة المنتج الفعلي مع اسم الطراز ومصدر الأرشيف حتى لا يتم الخلط بين صورة التدريب والمنتج الذي يمكن طلبه.