الصناعة
النافخات لتهوية مياه الصرف: الأنواع واستهلاك الطاقة
يصف تقرير صادر عام 2010 عن وكالة حماية البيئة الأمريكية (US EPA) نافخات تهوية مياه الصرف بأنها ضواغط هواء منخفضة الضغط وعالية الحجم، غالبًا ما تكون إزاحية موجبة أو طاردة مركزية، تغذي أنظمة التهوية بالانتشار، ويقدّر، نقلًا عن WEF، حصة التهوية بما بين 25% وما يصل إلى 60% من إجمالي استهلاك الطاقة في محطة المعالجة.
إلى أين يذهب الهواء
يشرح تقرير EPA لعام 2010 بشأن تدابير ترشيد الطاقة في منشآت معالجة مياه الصرف أن مياه الصرف تُهوّى بتمرير فقاعات الهواء أو الأكسجين عالي النقاء خلالها، أو بخلطها، وأن النظامين الأكثر شيوعًا هما التهوية بالانتشار والتهوية السطحية الميكانيكية. ويتكون نظام التهوية بالانتشار من مدخل للهواء، عادةً مع مرشحات تحمي النافخات والناشرات من الجسيمات المحمولة في الهواء، والنافخات، وأنابيب الهواء، والناشرات، وأنظمة التحكم. وعادةً ما يكون فقد الضغط في أنابيب الهواء أقل من 10% من الضغط الإجمالي للنظام.
أنواع النافخات
| النوع | التدفق والضغط المعتادان | ملاحظات من تقرير EPA |
|---|---|---|
| الإزاحة الموجبة | من 5 إلى 50,000 scfm، ومن 1 إلى 14 psig | حجم ثابت من الهواء لكل دورة للعمود؛ تكلفة رأسمالية منخفضة، واقتصادية على النطاق الصغير؛ يصعب تشغيلها بمعدلات تدفق متغيرة دون محرك متغير التردد (VFD)، وقد تكون صاخبة، وتحتاج إلى صيانة أكثر، وهي عادةً الأقل كفاءة في استخدام الطاقة |
| طاردة مركزية متعددة المراحل | من 500 إلى 30,000 scfm، ومن 4 إلى 14 psig | قد تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من الإزاحة الموجبة؛ وتنخفض كفاءتها مع خفض التدفق |
| طاردة مركزية أحادية المرحلة بتروس مدمجة | من 500 إلى 70,000 scfm، ومن 4 إلى 24 psig | قد تكون أكثر كفاءة في استخدام الطاقة من المتعددة المراحل أو الإزاحة الموجبة، ويمكنها الحفاظ على كفاءة جيدة عند خفض التدفق؛ تكلفة رأسمالية أعلى |
| طاردة مركزية أحادية المرحلة بلا تروس (توربينية عالية السرعة) | من 400 إلى 10,000 scfm، ومن 4 إلى 35 psig | حيز صغير؛ كفؤة لنطاقات تدفق الهواء المنخفضة؛ وُصفت في 2010 بأنها تقنية جديدة ذات خبرة محدودة |
يأخذ تقرير EPA هذه الأرقام من WEF (2009) ومن WEF و ASCE (2010).
مواءمة الهواء مع الطلب على الأكسجين
يقول تقرير EPA إن عملية التهوية قد تمثل أكبر طلب على الطاقة بين جميع العمليات في المنشأة، وإن كان هذا الطلب خاصًا بكل موقع وقد يتفاوت كثيرًا من محطة إلى أخرى. ويمكن تحقيق وفورات في الطاقة بتصميم التهوية وتشغيلها بحيث تطابق، قدر الإمكان، الطلب الفعلي للعملية على الأكسجين. وكلما اقترب تركيز الأكسجين المذاب من التشبع انخفضت كفاءة نقل الأكسجين، والناشرات ذات المسام الدقيقة هي الأعلى كفاءة بين جميع أنظمة التهوية بالهواء المنتشر أو التهوية الميكانيكية. ومن التدابير التقليدية التحديد السليم لسعة النافخات، وتخصيص نافخات لتهوية القنوات، وترتيب الناشرات في الحوض.
ويدرج الدليل المرجعي للهواء المضغوط الصادر عن US Department of Energy (2016) حقن الغاز، الذي يشمل تهوية سائل أو أكسجته بالهواء المضغوط، ضمن الاستخدامات التي قد تكون غير مناسبة للهواء المضغوط، ويذكر النافخات منخفضة الضغط والخلاطات بدائل.
Ultra Controlo
تتولى Ultra Controlo توزيع مجموعتي Gardner Denver و Elmo Rietschle وخدمتهما، وكلتاهما تضم نافخات في كتالوج Industrial 2026؛ ولا يربطها الكتالوج بمعالجة مياه الصرف. وحيث يُستخدم الأكسجين بدلًا من الهواء، تدرج النشرة الفنية لـ ULTRAOX VSA محطات معالجة مياه الصرف ضمن تطبيقاتها؛ انظر الأكسجين لمعالجة مياه الصرف.
أسئلة أخرى
أي أنواع النافخات هو الأقل كفاءة في استخدام الطاقة؟
يصف تقرير EPA لعام 2010 نافخات الإزاحة الموجبة بأنها عادةً الأقل كفاءة في استخدام الطاقة، ويقول إن النافخات الطاردة المركزية قد تكون أكثر كفاءة منها.
هل يمكن أن يحل الأكسجين محل الهواء في التهوية؟
يشير تقرير EPA لعام 2010 إلى أن مياه الصرف تُهوّى بتمرير فقاعات الهواء أو الأكسجين عالي النقاء خلالها. وتدرج النشرة الفنية لـ ULTRAOX VSA محطات معالجة مياه الصرف ضمن تطبيقاتها؛ وتزوّد المحطة أكسجينًا بنقاء من 75% إلى 95% بضغط 50 kPa.
المصادر
- US EPA، Evaluation of Energy Conservation Measures for Wastewater Treatment Facilities، EPA 832-R-10-005 (سبتمبر 2010)، الفصلان 4 و 5
- US Department of Energy و Compressed Air Challenge، Improving Compressed Air System Performance: A Sourcebook for Industry، الطبعة الثالثة (2016)، Fact Sheet 2
- Ultra Controlo، كتالوج Industrial 2026، ص. 10 و 11
- النشرة الفنية لـ ULTRAOX VSA، ص. 2 و 3
أرقام Ultra Controlo مأخوذة من نشراتها الفنية. وقد قُرئت معلومات الجهات الأخرى من مصدرها في التاريخ المذكور.