اختيار أوعية المعالجة الأولية لأنظمة معالجة المياه

اختيار أوعية المعالجة المسبقة لأنظمة معالجة المياه

يعد اختيار أوعية المعالجة المسبقة خطوة أولى حاسمة في تصميم نظام تنقية مياه قوي، خاصة للتطبيقات الصيدلانية. يضمن الاختيار الصحيح حماية المكونات الموجودة في اتجاه مجرى المياه مثل أغشية التناضح العكسي (RO) وراتنجات تبادل الأيونات من التلوث والتحجيم والتدهور الكيميائي.

فيما يلي الأنواع الأساسية للأوعية ومعايير الاختيار الرئيسية:

1. أنواع أوعية المعالجة المسبقة

• مرشحات الوسائط المتعددة (MMF):  تُعرف أيضًا باسم مرشحات الرمل. تستخدم طبقات من الوسائط ذات الكثافات المختلفة وأحجام الجسيمات (مثل الأنثراسيت والرمل والعقيق) لإزالة المواد الصلبة العالقة والعكارة والمواد الجسيمية الأكبر حجمًا وصولاً إلى حوالي 10-20 ميكرون.

• مرشحات الكربون المنشط (ACF):  أوعية مملوءة بالكربون المنشط الحبيبي (GAC). الغرض الأساسي منها هو إزالة الكلور والكلورامينات, والمركبات العضوية عن طريق الامتصاص. هذا ضروري لحماية أغشية التناضح العكسي من التلف التأكسدي.

• مُليّنات المياه:  أوعية مملوءة براتنج تبادل الكاتيونات في شكل صوديوم. تزيل أيونات العسر (الكالسيوم والمغنيسيوم) عن طريق استبدالها بأيونات الصوديوم. هذا يمنع التحجيم على أغشية التناضح العكسي والمعدات الموجودة في اتجاه مجرى المياه.

• خزانات الحقن الكيميائي:  على الرغم من أنها ليست دائمًا "أوعية" بنفس المعنى، إلا أنها خزانات (غالبًا من مادة PVC أو HDPE) تحتوي على مواد كيميائية مثل مضاد التحجيم أو كبريتيت الصوديوم (لإزالة الكلور) أو الصودا الكاوية لضبط درجة الحموضة. يتم تغذيتها في نقطة حقن في اتجاه مجرى المياه.

2. معايير الاختيار الرئيسية

أ. تصميم وإنشاء الوعاء

• مادة الإنشاء:

  • FRP (البلاستيك المقوى بالألياف):  الخيار الأكثر شيوعًا. إنه مقاوم للتآكل وخفيف الوزن وفعال من حيث التكلفة لمعظم ظروف المياه الخام. يجب أن يكون له بطانة داخلية من الدرجة الغذائية أو معتمدة من NSF-61.

  • الفولاذ الكربوني مع بطانة مطاطية:  يستخدم للضغوط العالية أو التطبيقات الأكثر كشطًا. تمنع البطانة المطاطية التآكل.

  • الفولاذ المقاوم للصدأ (304 أو 316L):  يستخدم في البيئات شديدة التآكل أو عندما تكون المتطلبات الصحية ذات أهمية قصوى (أكثر شيوعًا في حلقة توزيع المياه المصقولة أكثر من المعالجة المسبقة).

• تصنيف الضغط:  يجب أن يكون الوعاء مصنفًا لأقصى ضغط تشغيل للنظام، وعادةً ما يكون 150 رطل لكل بوصة مربعة (10 بار) كحد أدنى للتطبيقات القياسية، وأعلى للاحتياجات المحددة.

• رموز التصميم:  يجب تصميم الأوعية وتصنيعها وفقًا للمعايير المعترف بها مثل ASME BPVC Section X (لـ FRP) أو ASME Section VIII (لأوعية الضغط المعدنية).

ب. التحجيم والسعة

• معدل التدفق:  يجب أن يكون قطر الوعاء بحجم مناسب للتعامل مع معدل التدفق المطلوب للخدمة (جالون في الدقيقة - GPM، أو متر مكعب في الساعة - m³/h). يمكن أن يؤدي الوعاء كبير الحجم إلى التوجيه؛ يؤدي الوعاء صغير الحجم إلى انخفاض الضغط المرتفع والتشغيل غير الفعال.

• عمق السرير والحجم:  كمية الوسائط (الراتنج، الكربون، إلخ) أمر بالغ الأهمية.

  • بالنسبة للمُليّنات، يتم حساب السعة بناءً على حبوب إزالة العسر  المطلوبة بين دورات التجديد.

  • بالنسبة لمرشحات الكربون، فإن وقت التلامس في السرير الفارغ (EBCT)  أمر بالغ الأهمية (عادةً 5-10 دقائق) لضمان إزالة الكلور بشكل فعال. يحدد هذا الحد الأدنى لحجم السرير لمعدل تدفق معين.

ج. نظام التوزيع والتحصيل الداخلي

• المصرف السفلي:  النظام السفلي الذي يجمع المياه المصفاة مع الاحتفاظ بالوسائط. تشمل الأنواع الشائعة:

  • المصافي (السلة/الجانبية):  الأكثر شيوعًا. عدد وحجم الفتحة (مثل 0.2 مم لراتنج المُليّن) أمر بالغ الأهمية لمنع فقدان الوسائط.

  • تجميعات الرأس الجانبية:  توفر توزيعًا متساويًا جدًا للتدفق.

• الموزع العلوي:  يضمن توزيع المياه الواردة بالتساوي على كامل المقطع العرضي لطبقة الوسائط لمنع التوجيه.

د. الضوابط والصمامات

• نوع الصمام:

  • صمام متعدد المنافذ:  صمام واحد يدوي أو أوتوماتيكي يوجه التدفق للخدمة والغسيل العكسي والشطف والتجديد.

  • نظام الصمامات الأوتوماتيكي بالكامل:  يستخدم مجموعة من الصمامات الفردية المشغلة (الفراشة، الحجاب الحاجز) التي يتم التحكم فيها بواسطة PLC. هذا هو الخيار المفضل للأنظمة الصناعية والصيدلانية المعقدة نظرًا للتحكم الأفضل وتسجيل البيانات وقدرات التكامل.

• وحدة التحكم:  تدير وحدة التحكم في النظام الأوتوماتيكي توقيت وتسلسل دورات الخدمة والتجديد بناءً على الوقت أو حجم المياه المنتجة أو ملاحظات جودة المياه.

3. جدول الملخص: عوامل الاختيار الرئيسية

الخلاصة:

يعد اختيار أوعية المعالجة المسبقة توازنًا بين الواجب الكيميائي (ما يجب إزالته)، المتطلبات الهيدروليكية (التدفق والضغط)، و الاحتياجات التشغيلية (يدوي مقابل آلي). بالنسبة للأنظمة الصيدلانية، فإن ضمان تصنيع الأوعية من مواد معتمدة، والحصول على الوثائق المناسبة، وأن تكون جزءًا من نظام تم التحقق من صحته أمر بالغ الأهمية. الهدف هو إنشاء مرحلة معالجة مسبقة موثوقة وقابلة للصيانة توفر مياه تغذية متسقة وعالية الجودة لوحدات التنقية الأولية.