في محطات معالجة مياه الصرف البلدية (WWTPs)، غالبا ما يتم التفاعل مع زيادة صلبة كعك الحمأة (تقليل محتوى الرطوبة النهائي) بإضافة المزيد من البوليمر—عادة كاتيونيك بولي أكريلاميد (PAM) . ومع ذلك، يمكن أن تزيد الجرعات المفرطة عن البوليمر من تكاليف التشغيل، وتسبب كعكات لزجة، ووسائط مرشح عمياء، وحتى تقلل من كفاءة إزالة الماء.
الحل الحقيقي يكمن في تحسين العمليات، والتكييف الدقيق، والتحكم في المعدات —وليس فقط زيادة استهلاك المواد الكيميائية. فيما يلي إطار عملي يركز على النباتات لتحسين صلبة كعك الحمأة دون الحاجة إلى جرعة زائدة من البوليمرات.
تحسين تكييف الحمأة قبل زيادة البوليمر
إجراء اختبار البرطمانات للتحكم الدقيق في البوليمرات
يعتمد أداء البوليمر على خصائص الحمأة مثل المحتوى العضوي، تركيز EPS، ودرجة الحموضة. الروتين اختبار الجرة يساعد في تحديد:
- نافذة جرعة البوليمر المثلى
- نوع البوليمر الصحيح (كثافة الشحنة والوزن الجزيئي)
- شدة الخلط ووقت نضج الكتلة
يمكن أن تعيد الجرعة الزائدة تثبيت الجسيمات أو تخلق تجمعات قابلة للانضغاط تحبس الماء. الهدف هو الكتل الكثيفة والمقاومة للقص ، ليس اللزوجة الزائدة.
ضبط الرقم الهيدروجيني لتحسين بنية الكتلة
إذا أدى الجرعة العليا من أملاح الحديد أو الألمنيوم إلى خفض درجة الحموضة الحموضة (مثل الرقم الهيدروجيني < 5)، تنخفض كفاءة البوليمر.
تعديل الرقم الهيدروجيني إلى 6–8 استخدام:
- لايم (كاليفورنيا(أوهايو)₂)
- كربونات الصوديوم (Na₂CO₃)
يمكن أن يحسن بشكل كبير تعادلية الشحنة ويقلل الطلب على البوليمر.
استخدم عوامل التكييف الهيكلي (مساعدات الترشيح منخفضة التكلفة)
إضافة كميات صغيرة (5–15٪ من المواد الصلبة الجافة) من:
- الجير
- رماد الطيران
- الأرض الدياتومية
يخلق هيكل كيك صلب مع نفاذية أفضل. هذا يسمح بتصريف أفضل تحت الضغط—وغالبا ما يقلل الحاجة إلى بوليمر إضافي.
زيادة المواد الصلبة في الأعلاف قبل إزالة المياه
تركيز الأعلاف المنخفض هو سبب رئيسي لسوء المواد الصلبة في الكيك.
تركيز الأعلاف المستهدف ≥ 3–4٪
إذا كانت المواد الصلبة المنخفضة في السميك أقل من 1–2٪، فكر في ما يلي:
- تحسين تكثيف الجاذبية
- تكثيف الطفو الهوائي المذاب (DAF)
- تكثيف الحمأة الطرد المركزي
المواد الصلبة ذات المدخل الأعلى تحسن تكوين الكعكة وتقلل من استهلاك البوليمر لكل طن من المواد الصلبة الجافة.
تعديل دقيق لمعايير معدات إزالة المياه
التكييف الكيميائي وحده لا يمكنه تعويض الإعدادات الميكانيكية غير الصحيحة.
لأنظمة ضغط المرشح
- استخدم مراحل الضغط التدريجي:
التعبئة بالضغط المنخفض → التصلب بالضغط المتوسط → الضغط العالي - تمديد وقت التثبيت عالي الضغط (30–45 دقيقة إذا كان ذلك ممكنا)
- استخدم ضغط الغشاء (إذا كان متاحا)
- تطبيق نفخ الهواء المضغوط قبل التفريغ
هذه الخطوات يمكن أن تقلل رطوبة الكعك بنسبة 3–8٪ بدون الحاجة إلى المزيد من البوليمر.
لأجهزة الطرد المركزي في الدبابيس
تحسين ثلاثة معايير رئيسية:
- سرعة الكؤوس: زيادة الكمية بشكل معتدل لتحسين عامل الانفصال
- السرعة التفاضلية: خفض ذلك لتمديد مدة إقامة الطين
- معدل العلف: الحفاظ على 80–90٪ من السعة المقدرة
غالبا ما يسبب معدل التغذية الزائد كعكة رطبة—قد يزيد المشغلون من البوليمر عن طريق الخطأ بدلا من تصحيح توازن الأحمال.
تعزيز استقرار العمليات في المراحل العليا
قابلية إزالة المياه من الحمأة ليست مسألة ميكانيكية أو كيميائية فقط — بل تتأثر بشدة باستقرار المعالجة البيولوجية واستقرار المعالجة في أعلى النهر.
تشمل الأسباب الجذرية الشائعة لسوء المواد الصلبة في الكعك:
- التحميل العضوي بالصدمة
- تهوية مفرطة أو حمأة قديمة (ارتفاع SRT)
- نسب الحمأة العائدة غير المتوازنة
- جرعة زائدة من متخثرات مثل كلوريد البولي ألمنيوم (PAC) ، مما يزيد من كتلة الطين غير العضوية والماء المرتبط
الحفاظ على عمر الحمأة الثابت، والتهوية المتوازنة، وخصائص التأثير المتسقة يقلل من تراكم المواد البوليمرية خارج الخلية (EPS) — وهو أحد المساهمين الرئيسيين في ربط الماء.
عندما تكون الأنظمة البيولوجية مستقرة، ينخفض الطلب على البوليمرات بشكل طبيعي ويستجيب الحمأة بشكل أفضل للتكييف.
تطبيق المعالجة المتقدمة فقط عند الضرورة
بالنسبة للنباتات التي تعاني من رطوبة مزمنة عالية في الكعك رغم التحسين، قد يكون من المبرر المعالجة المبدئية المستهدفة.
تشمل الخيارات المحتملة:
- التحلل الحراري (160–200°م): يكسر جدران الخلايا ويطلق ماء مقيدا
- التكييف الإنزيمي: تدهور هيكل EPS
- العلاج التأكسدي المبدئي: يحسن قابلية انضغاط الكتلة
تعزز هذه التقنيات بشكل كبير قابلية إزالة المياه لكنها تتطلب تقييما للنفقات الرأسمالية والطاقة. من الأفضل النظر فيها عندما:
- تكاليف التخلص منها مرتفعة للغاية
- الكعك الصلب يفشل باستمرار في الأهداف التنظيمية
- استهلاك البوليمرات محسن بالفعل
يجب أن يكون العلاج المسبق المتقدم ترقية استراتيجية — وليس استجابة أولى لتراجع الأداء.
دمج صيانة المعدات والمراقبة الذكية
غالبا ما يتم الخلط بين الكفاءة الميكانيكية وبين الفشل الكيميائي.
تأتي الخسائر الشائعة في الأداء من:
- أقمشة مرشحة عمائية
- لفائف الطرد المركزي البالية
- تسرب الإغلاق في مكابس الألواح والإطار
- جداول تنظيف غير كافية
يمكن للفحص الروتيني والصيانة الوقائية استعادة 2–5٪ من صلبة الكيك دون زيادة جرعة البوليمر.
لتجنب الجرعة الزائدة الكيميائية التفاعلية، يجب على النباتات تطبيق ما يلي:
- مراقبة تركيز الحمأة
- مراقبة عزم الدوران/الحمل في أجهزة الطرد المركزي
- التحكم الآلي في تغذية البوليمر
- تتبع توازن المواد الصلبة في الوقت الحقيقي
تقلل أنظمة التحكم المعتمدة على البيانات من تخمين المشغلين وتضمن أداء إزالة المياه المتسق والمحسن.
النظرة النهائية
تحسين صلبة كعك الحمأة دون الحاجة إلى جرعة زائدة من البوليمرات يتطلب ذلك تحسين النظام على مستوى النظام ، وليس تصعيدا كيميائيا.
من خلال تثبيت علم الأحياء في الأعلى، وتطبيق المعالجة المسبقة بشكل استراتيجي، وصيانة المعدات مع المراقبة المبنية على البيانات، يمكن للمصانع البلدية زيادة كميات الكعك الصلبة بشكل مستدام — مع تقليل تكاليف البوليمر ومخاطر التشغيل.