نظام منخفض التكاليف و سهل التحكم به للمعالجة البيولوجية للمياه الملوثة

 

تكنولوجيا الحوض الواحد (OTR)

 

تأليف و إعداد

 

المهندس وعد عربي

 

(شركة بيوجست انترناشيونال - ألمانيا)

 

ترجمة د.م عبد الرزاق التركماني

 

(المدينة الصناعية بحسياء - سورية)




مقدمة:

إن تقنية الحوض الواحد و التي يرمز لها اختصارا" OTR (One-Tank Reactor) الخاصة بشركة بيوجست الدولية (Biogest International GmbH) تلبي الحاجة الى نظام معالجة المياه الملوثة يتمتع بالموثوقية و سهولة التحكم مع التكلفة الاقتصادية المحدودة.

إن تقنية OTR تتمتع بشكل خاص بمايلي:

- ملائمة للتنوع الواسع بنوعية و كمية التدفق الداخل و الحمولات العضوية الواردة للمحطة
- تتطلب الحد الأدنى من الاهتمام المطلوب من مشغل المحطة

- تعطي مواصفات مياه معالجة نهائية ذات جودة عالية (بما في ذلك إزالة المغذيات مثل النتروجين و الفوسفور).

- مناسبة جدا" للتجمعات السكانية الصغيرة و المتوسطة بالإضافة إلى مناسبتها لمعالجة منصرفات المصانع.

 

صورة (1) تبين مهوي سطحي BSK ضمن محطة معالجة منشأة دباغة في المانيا (تتألف المحطة من مرحلتين مع امكانية تبادل التشغيل). الكفاءة العالية في تأمين الأكسجين المنحل الداخل لا تهدف فقط لأكسدة الملوثات ضمن المياه الملوثة الاعتيادية بل أيضا" تلبي حالات التحميل الأعظمي للملوثات



1- ابتكار مؤصّل ذو مفاهيم مبرهنة:

إن أحواض OTR التي تعالج مياه المجاري على شكل دفعات (Batch) الخاصة بشركة بيوجست الدولية ( مقارنة مع طريقة SBR بشكل أساسي ) تمثل طريقة مبتكرة في مجال معالجة المياه الملوثة على الرغم من أن مبادئ المعالجة تعود كثيرا" إلى الوراء. فطريقة الحمأة المنشطة بدأ استعمالها منذ عام 1914 عبر التشغيل الدفعي (معالجة مياه المجاري على دفعات).

إن التحول الى طريقة التشغيل المستمر ضمن محطات المعالجة قد تم اللجوء إليه للتغلب على الصعوبات الميكانيكية التي رافقت التشغيل المتقطّع (على سبيل المثال مشاكل النافثات) و من أجل تخفيض مستوى الإشراف المطلوب أثناء التشغيل.

إن تقنية OTR تعطي لمستخدميها العديد من المنافع مثل النوعية العالية للمياه النهائية المعالجة، كلفة منخفضة للمعالجة مع تلافي جميع سيئات نظام المعالجة المتقطعة التقليدي. تعتبر التهوية بهذه التقنية ذات فعالية عالية عبر استخدام مهويات سطحية طافية ( و التي استخدمت أيضا للمئات من محطات المعالجة التقليدية) بالإضافة الى استخدام تقنية HyperClassic (جهاز مزج زائدي). و كلا التقنيتين تقاومان الانسداد و بالتالي تعطينا فكرة عن سبب المعدل العالي للأكسجين الذي يقدم للوسط. كما أن عملية تشغيل المحطة سهلة و مبسطة لتناسب كل ظروف العمل.

ليس هناك أي حاجة لاستخدام حوض الترسيب أو محطات ضخ الحمأة المعادة، مضخات الحماة المعادة أو أعمال الجسور و الممرات مشمولة ضمن الحوض ولهذا تكون الكلفة الانشائية لهذه التقنية منخفضة إلى الحد الأدنى.

يمكن لجدران الحوض أن تصنع من البيتون المسلح أو من الفولاذ. ليس هناك حاجة لاستخدام الأذرع دوارة (Rotating Shifts) أو أجهزة الإدارة بالمسننات (Gear Drives) أو الجِلسات المغمورة (Submerged Bearing). و بالتالي فإن تكاليف الصيانة تكون منخفضة. كما أن الحاجة إلى الطاقة أيضا" تكون بالحدود الدنيا.

 

صورة (2) المهوي السطحي BSK هو المعدة المناسبة لمحطات OTR. متوفرة بستة حجوم (900-3, 150 mm)




2- بشكل أساسي، إنه نظام الحوض الواحد:

إن أنظمة المعالجة بالجريان المستمر تعتمد على وجود أحواض متتابعة لكل منها هدف معين. بينما نظام OTR الخاص بشركة بيوجست الدولية يقوم بتأدية كل تلك العمليات ضمن حوض واحد. و لذلك يمكن وضع عدة أحواض OTR ضمن العمل و التشغيل المنمذج تبعا" لاحتياجات كل مشروع.

كل حوض OTR يجهز بشكل رئيسي بمهوي سطحي عالي الفعالية ( عنفة BSK الطافية ) بالاضافة الى تجهيزة سحب المياه الصافية و مضخة سحب الحمأة الفائضة و كل هذه التجهيزات تهدف الى تسهيل عمليات معالجة مياه المجاري من الأكسدة البيولوجية الى الترسيب الى النترجة الى ازالة النترجة. كل هذه العمليات تحدث وفق تسلسل زمني معين لتأمين خمسة مراحل متعاقبة و هي: (1) التعبئة (2) التفاعل (3) الترسيب (4) سحب المياه الصافية (5) التوقف عن العمل (Idle) لسحب الحمأة الفائضة أو لتهوية و مزج الحمأة المتبقية بالحوض أو لإزالة النترجة " Anoxic" . و من أجل تفاصيل أكثر يمكن الرجوع الى الرسم التوضيحي رقم( 1 ).

تبعا" لبرمجة لوحة التحكم فإن فترة التعبئة تتضمن التماس مع الكائنات الدقيقة بالاضافة الى المزج و أخيرا" التهوية. يمكن أن تتوقف التهوية بعض الوقت أثناء الاملاء لاعطاء فرصة للترسيب و (أو) ازالة النترجة. التزويد بالهواء و المزج يترافقان أثناء فترة (مرحلة) التفاعل. و من ثم فإن الترسيب يسمح به لفصل المياه الرائقة عن المزيج و بالتالي سحبها خراج الحوض. و من ثم يمكن استئناف مزج و تهوية الحمأة المتبقية ضمن مرحلة (Idle) بينما يتم انتظار دخول مياه المجاري الخام الجديدة.

 

الشكل التوضيحي (1) محطة معالجة مياه مجاري لفندق خمسة نجوم في البرتغال (1200 شخص)



في نظام OTR متعدد الأحواض فإن كل حوض سيعمل بصيغة مختلفة بحيث تدخل مياه المجاري الخام الى أول حوض (Idling unit). و الحوض المنفرد يمكن ضبط عمله بحيث يمكن أن يستقبل التدفق الداخل على نحو مستمر أو متقطع.

 

الشكل التوضيحي (2) المراحل النموذجية للمعالجة بنظام OTR


مرحلة 1: البدء بملئ الحوض بدون مزج أو تهوية

مرحلة 2: الاستمرار بالملئ و المزج و التهوية تبدأن عندما تصل المياه لمنسوب محدد مسبقا"

مرحلة 3: استمرار التعبئة و المزج و التهوية يعملان بالتبادل

مرحلة 4: تتوقف التعبئة

مرحلة 5: تبدأ التفاعلات اللاحقة و يتم التبديل بين المزج و التهوية

مرحلة 6: تتوقف التهوية و المزج و تبدأ مرحلة الترسيب

مرحلة 7: سحب المياه الصافية بواسطة المضخة حتى تصل المياه للمنسوب الأدنى

مرحلة 8: سحب الحمأة الفائضة

 

الشكل (3) يبين مثال نموذجي لتطبيق عنفات BSK الطافية لمعالجة المياه الملوثة الصناعية(مصر). حيث يعمل النظام ضمن مرحلتين للمعالجة و قد قامت شركة بيوجست العالمية بتصميم النظام و تزوده بالمعدات.


إن الحاجة الى التخلص من الحمأة الفائضة تتراوح بين الأنظمة ذات الحوض المنفرد و التي لا تتطلب سحبا" منتظما" للحماة الفائضة الى الأنظمة متعددة الأحواض و التي تتطلب سحب الحمأة مع اكتمال كل دورة من دورات المعالجة.


3- تعديل نظام المعالجة حسب المتطلبات و تبعا" لحاجة الزبون:

إن شركة بيوجست العالمية يمكنها تعديل نظام OTR ضمن مجال واسع حسب حجم المحطة و تبعا" لنوعية و خصائص المياه الملوثة الخام و المواصفات النهائية المطلوبة للمياه المعالجة. كما أن للشركة المقدرة على تنويع شكل الأحواض المستخدمة بالمعالجة من دائرية إلى مستطيلة إلى الخنادق (خنادق الأكسدة).

كما يمكننا أن نصمم المعدات التي لا تتطابق مع التجهيزات النموذجية علاوة" على المساعدة التي يمكننا تقديم في مختلف المجالات لمساعدة زبوننا بدء" من التصميم الأولي للمحطة الى اقلاع المحطة وصولا" الى التشغيل النهائي للمحطة.

 

الشكل (4) تبين نظام OTR لمرحلتين المنفذ في بلدة موجو الكورية. التجمع يبلغ 15000 نسمة و تم تقديم التصميم و التجهيز من قبل شركة بيوجست العالمية.


و على أية حال فإنه بإمكاننا عرض وحدات OTR المدمجة لتدفقات من 20 الى 120 مترمكعب باليوم. بالاضافة الى محطات مسبقة الاعداد الهندسي لمحطات OTR لتدفقات من 80 الى 400 متر مكعب باليوم.

إن المكونات العامة لأنظمة OTR الخاصة بشركة بيوجست الدولية تشمل:

المهوي السطحي BSK الطافي:

يمكن التحكم بسرعة تشغيل المهوي من السرعة صفر(Zero speed) الى السرعة العالية (High speed). كما أن الحجم المناسب لعلبة السرعة يمكّن المهوي من العمل بدون أية مشاكل.

بدائل العنفات BSK :

يعتبر نظام التهوية و المزج / Hyperclassic / ذو الذراع الطويلة بحيث تكون مراوح المزج قرب قاع الحوض حلا متكاملا للزبون الذي يرغب باستخدام نظام الأغشية ذات الفقاعات الناعمة .

نظام سحب المياه النظيفة :

صمم هذا النظام لتصريف المياه الصافية بدون سحب الخبث معها أو إثارة الحمأة المرسبة بقاع الحوض و بحيث تكون لهذا النظام المقدرة على التعامل مع التدفقات الأعظمية كما في وقت العاصفة المطرية . ان التصميم النوعي لهذا النظام يلغي تراكم المواد الصلبة أثناء فترة التفاعل.

 

نظام سحب المياه النظيفة


نظام التحكم بالمنسوب :

يؤمن هذا النظام تشغيلا مثاليا للحوض من دون أية مشاكل. هناك نظامان مستقلان ( واحد عامل و الآخر احتياطي ).

 

شكل توضيحي (3): يبين عنفة BSK مع منقّع المواد الصلبة (Solids Macerator) و هو يفضل استخدامه من اجل محطات OTR الصغيرة لتجنب استعمال المصافي لازالة المواد الصلبة



لوحة التحكم بعملية المعالجة :

إن التشغيل المتتالي المباشر للعنفة BSK أو النظام الهايبر كلاسيك و صمام التحكم بالتصريف يقوم على أساس برنامج مختار لهذه الغاية. إن التعاقب المناسب للتشغيل سيتم تحديده أثناء مرحلة الإقلاع و على أية حال فإن المشغل يمكنه أن يعيد ضبط أو إضافة مرحلة معالجة أخرى ضمن المراحل العامة للمعالجة تبعا لخبرته في التشغيل .

مصفاة التدفقات الداخلة او منقّع المدخل ( Inlet Macerator ) :

يتم استخدامها من أجل منع ترسب المواد الخشنة أو لمنع انسداد مضخة الحمأة الفائضة .

مصيدة إزالة الرمال:

وهي ضرورية إذا كان نظام OTR يستقبل مياه صرف صحي مشتركة ( مياه مجاري عادية مع مياه أمطار ).


4- حسنات و ميزات نظام OTR :

عنفات BSK و مهويات الهايبر كلاسيك / Hypevclasyic/ :

تهدف هذه التجهيزات إلى تحسين ثباتية المعالجة عبر الزج الفعال . إن العوامل الحركية المثالية لهذا النظام تزيد من نشاط الكتلة الحيوية و تؤمن حصول التفاعلات اللازمة . كما أن لهذا النظام المقدرة على الموازنة السريعة لمحتوى الحوض خصوصا بحال ورود تدفقات زائدة عضوية أو حمولات من المواد السامة التي تسبب الصدمة للنظام عادة".

إن القدرة على المعالجة ضمن حوض واحد لنظام OTR يمنحه ميزة أخرى عبر استمرار تسلسل عمليات المعالجة المختلفة ضمنها حتى الوصول إلى مستوى المعالجة المرغوب به من قبل الزبون قبل تصريف المياه النهائية المعالجة .

 

صورة (5) : تبين نظام OTR لقرية صغيرة في ألمانية و هذا النظام موجود ضمن البناء المبين بالصورة . بالاضافة الى أن هذا النظام أيضا يعالج المياه المطرية ( عبر مصائد الرمال الأوتوماتيكية ). ان نظام المعالجة هذا يتوضع قرب أحد المنازل السكنية الخاصة .



الحوض ذو العوارض :

إن استخدام العوارض ضمن الحوض يلغي المسار القصير المختصر للتدفقات الداخلة و يحسن تشكل الندف البيولوجية سريعة الترسب ( مؤشر حجم الحمأة منخفض ) و يحسن استهلاك المواد العضوية الملوثة .

 

شكل ( 6) : يبن نظام OTR من مرحلتين و هو يخدم قرية بمنطقة Saxony بألمانية و بعدد سكان 2400 شخص



التشغيل المتعاقب:

يؤمن هذا النظام عبر التشغيل المتعاقب المقدرة على التحكم بحمولات الصدمة و الزيادة الكبيرة في المساحة السطحية المخصصة للترسيب أثناء عملية فصل المواد الصلبة عن السائل .

التحكم الأوتوماتيكي :

- ان التحكم الأوتوماتيكي يؤمن استجابة مرنة و سريعة لظروف التحميل المتغيرة أو لتعديل المواصفات المطلوبة أثناء المعالجة و بنفس الوقت فإنها تخفض من العبء الملقى على عاتق مشغل المحطة عبر التشغيل المبرمج للمحطة.

- ان التصميم المعتمد في هذا النظام يلغي حوض الترسيب التقليدي و يعطي تحكما ايجابيا للمواد الصلبة البيولوجية مما يرفع كفاءة النظام في المعالجة . كما ان هذا النظام يلغي الحاجة الى محطات ضخ الحمأة المعادة و يلغي أنظمة إعادة الحمأة التي يكون من الصعب التحكم بها عادة.

- كل التجهيزات المستخدمة ضمن هذا النظام يكون من السهل الوصول إليها للمراقبة أو لإجراء أعمال الصيانة الدورية لها . و هذه التجهيزات تتمتع بكونها لا تحتاج الى عمليات صيانة معقدة كما تتميز بعدم الحاجة الى استبدالها مستقبلا.

- التهوية و المزج بواسطة المهويات السطحية ( BSK ) أو بواسطة أنظمة الهايبر كلاسيك ( HyperClassic ) ذات الجذع الطويل تتميز باقتصادية كبيرة عبر الطاقة المنخفضة اللازمة لتشغيلها. ان نظام OTR يهدف دوما الى استهلاك الحد الأدنى من الطاقة للتشغيل مما يعطيه ميزة أخرى اضافية هامة.

 

الصورة (7) : تبين فحص الاسطوانة لمراقبة الترسيب الحاصل ضمن نظام / OTR / و كما يظهر من الشكل فان اداء النظام ممتاز و يلبي متطلبات المعالجة حسب المواصفات المياه الرائقة تسحب من الحوض عبر جهاز خاص ( Decanter ) الى الخارج




5- خيارات مختلفة للتهوية و المزج من أجل الحصول على معالجة مثالية عبر نظام OTR :


من المعروف تماما أن المياه الملوثة و ظروف المشروع يمكن أن تختلف من مكان الى آخر و بالتالي فإن شركة بيوجست العالمية لا تعرض فقط حلولا قياسية و نظامية بل أيضا يمكنها تعديل نظام OTR بحيث يكون قادرا على المعالجة المثالية لمختلف الحالات المنفردة أو الخاصة.

 

شكل توضيحي (4): يبين التصميم المسبق لنظام OTR من أجل معالجة المياه الملوثة الصناعية في شرق الصين. الحمل الهيدروليكي يبلغ 1000 م3 /يوم و الحمولة العضوية تكافىء 8000 نسمة




و من أجل التهوية و المزج ضمن محطات المعالجة بنظام OTR فان هناك ثلاثة خيارات مختبرة و هي :

المهويات السطحية BSK ( العنفات ):

كل مهوي منها يجهز بنظام طفو ( من الستانلس أو مغطى بالفولاذ ). المهوي السطحي BSK يجهز بشكل أساسي للعمل لسنوات طويلة بخيارات عديدة.

أنظمة الهايبركلاسيك ( HyperClassic ) للمزج و التهوية:

و هي تتألف من خلاط مركزي له ذراع طويلة و تجهيزات لمنع الضجة و يتمتع هذا النظام بالفصل الكامل بين المزج و بين التزويد بالأكسجين .

 

Hyperclassic Aerator



المهوي هايبر جيت Hyperjet:

و هذا النوع يستخدم لأنظمة OTR الصغيرة. و هي تصنع بالكامل من الستانلس ستيل و هي قادرة على تقديم هواء لتأمين حتى أربعة كيلوغرامات أكسجين بالساعة.

و بناء" على تعاملنا مع زبائننا و على مدى طويل من الزمن فإننا قد تمكنا من تصميم نظام معالجة يتمتع بالموثوقية و الاقتصادية بالإضافة إلى العمر الاستثماري و التشغيلي الطويل.

 

شكل توضيحي (5): التشغيل الساسي لنظام التهوية و المزج نوع هايبر كلاسيك. يتم نفث الفقاعات الخشنة أسفل جهاز المزج الدوار. و هذا يسهم في تشتيت الفقاعات الى حجوم مايكروية بالاضافة الى المزج التام لمحتوى الحوض.

 

 

الصورة (8): نظام المعالجة OTR يستخدم حوض دائري عدد (2) لتجمع سكاني يبلغ 3000 نسمة



شركة بيوجست العالمية
دريزدن ألمانيا