إجابة سريعة: تنتج محطات البلديات ما يقرب من 70–90 غرامًا من المواد الصلبة الجافة للشخص يوميًا. أما المحطات الصناعية فتتفاوت بشكل أكبر بكثير، لأن الحمأة الكيميائية الناتجة عن التخثير غالبًا ما تتجاوز الحمأة البيولوجية. حدِّد الحجم على أساس المواد الصلبة الجافة يوميًا، ثم حوِّل إلى حجم الكعكة — وليس أبدًا على أساس تدفق المياه الداخلة.
التدفق لا يخبرك بشيء تقريبًا
محطتان تعالجان نفس الأمتار المكعبة يوميًا يمكن أن تنتجا كميات من الحمأة تختلف عدة أضعاف. حجم التدفق يحدد المضخات والشبكات الأنبوبية. كمية الحمأة تنتج عن المواد الصلبة والحمل العضوي الوارد، بالإضافة إلى أي مواد كيميائية تجرعها لإزالتها.
إذن يجب إعادة بناء السؤال على شكل ثلاثة أرقام منفصلة:
- المواد الصلبة الجافة يومياً — بيولوجي بالإضافة إلى كيميائي، بالكيلوغرام من المادة الجافة يوميًا
- جفاف الكعكة — ما النسبة المئوية للمواد الصلبة في تلك الكعكة بعد نزع الماء
- حجم الكعكة — ما تدفعه فعليًا لتخزين ونقل والتخلص من
البلدية: تبدأ من الناس
بالنسبة لمياه الصرف الصحي المنزلية، تُعد الأحمال التصميمية للفرد الواحد نقطة البداية الأكثر موثوقية. تستخدم إرشادات التصميم الصادرة عن وكالة مكافحة التلوث في مينيسوتا 0.20 رطل من المواد الصلبة العالقة الكلية (91 غ) و0.17 رطل من الأكسجين الحيوي الممتص₅ (77 غ) للشخص في اليوم كحدود دنيا للتصميم.
من خلال معالجة تلك عبر الالتقاط الأولي والعائد الثانوي يعطي تقريبًا 70–90 غرام من المواد الصلبة الجافة للشخص الواحد يوميًا في المجموع، ينقسم حوالي 60/40 بين الحمأة الأولية والحمأة المنشطة المهدرة. لذلك ينتج مصنع يخدم 50,000 شخص حوالي 3.5–4.5 طن من المواد الصلبة الجافة يوميًا.
تحذيران بشأن الأرقام الفردية. فهي تفترض مياه صرف صحي منزلية بحتة — فالتصريفات الصناعية في المجاري تكسر هذا الافتراض فوراً. كما أن الأرقام الوطنية المنشورة غير قابلة للمقارنة بين المناطق، لأن بعضها يقسم على عدد السكان المتصلين بالشبكة والبعض الآخر على إجمالي عدد السكان.
صناعي: ابدأ من الحمل، ثم أضف المواد الكيميائية
لا يوجد اختصار لنصيب الفرد من النفايات السائلة الصناعية. تأتي المواد الصلبة البيولوجية من الحمل العضوي الذي تمت إزالته فعليًا، ويعتمد العائد بشكل كبير على مدة بقاء الحمأة في النظام.
عمر الحمأة هو القصة كاملة. تدريب المشغلين في إدارة حماية البيئة في بنسلفانيا يعطي أزمنة بقاء الحمأة من 3.5–10 أيام للحمأة المنشطة التقليدية ضد 20-30 يومًا للتهوية الممتدة. وتعني فترة الاحتفاظ الأطول استهلاك المزيد من الكتلة الحيوية عن طريق التحلل الداخلي، لذا ينتج التهوية الممتدة نحو نصف إلى ثلث المواد الصلبة العادمة لكل كيلوغرام من الأكسجين الحيوي المطلوب إزالته.
كفحص على مستوى المشغل، يستخدم تدريب الحمأة المنشطة في ميشيغان EGLE ٠٫٧ رطل من المواد الصلبة لكل رطل من الأكسجين الحيوي الممتص المزال على أساس إجمالي المواد الصلبة العالقة للتشغيل التقليدي. استخدمه كفحص منطقي لرقم التصميم، وليس كرقم تصميم بحد ذاته — فهو قصير فترة الاحتفاظ، وعلى أساس إجمالي المواد الصلبة العالقة، ويتضمن المواد الصلبة الخاملة التي تدخل مع مياه الصرف الواردة.
الحمأة الكيميائية هي التي تفاجئ الناس
هنا تخطئ التقديرات الصناعية. المروّب لا يختفي — بل يترسب وينتقل إلى الحمأة.
الحد الأدنى الستوكيومتري واضح ومباشر. تحويل الشب إلى هيدروكسيد الألومنيوم ينتج حوالي 0.26 كجم من المواد الصلبة الجافة لكل كجم من الشب; تحويل كلوريد الحديديك إلى هيدروكسيد الحديديك ينتج حوالي 0.66 كجم لكل كجم من FeCl₃. هذه هي الحدود الدنيا: فهي تحسب الهيدروكسيد فقط، وليس الفوسفات المترسب معه، أو المواد العضوية المدمصة، أو المواد الصلبة الداخلة المتشابكة.
القيم المقاسة تؤكد ترتيب المقدار. دراسة عام 2016 في تحلية المياه ومعالجة المياه مقاس 0.40–0.82 ملغ من الحمأة لكل ملغ من FeCl₃ تم الجرعات عبر النفايات السائلة الهوائية واللاهوائية. نطاق تصميمي عملي من 0.4–0.8 كجم من المواد الصلبة الجافة لكل كجم من FeCl₃ يمكن الدفاع عنه.
قم بإجراء المقارنة وستصبح النقطة واضحة. عند 80 mg/L من كلوريد الحديديك، تنتج حوالي 53 mg/L من المواد الصلبة الكيميائية. المرحلة البيولوجية التي تزيل 200 mg/L من BOD بمردود ملحوظ قدره 0.3 تنتج حوالي 60 mg/L. عند هذه الجرعة، أصبح الاثنان بالفعل في نفس رتبة المقدار — وغالبًا ما تكون الجرعات الصناعية أعلى بكثير.
وجدت نفس الدراسة لعام 2016 أنه فوق حوالي 80 mg/L من FeCl₃ تنخفض نسبة المواد الصلبة المتطايرة إلى إجمالي المواد الصلبة إلى حوالي 0.5. تصبح الحمأة نصف معدنية. وهذا مهم من ناحيتين: الحمأة المعدنية أثقل، وتُزال منها المياه بشكل مختلف عن الحمأة البيولوجية.
من المواد الصلبة الجافة إلى حجم الكعكة
المواد الصلبة الجافة يوميًا هي رقم هندسي. حجم الكيك هو الرقم الذي تُحاسب عليه.
التحويل هو:
حجم الكيك (م³/يوم) = المواد الصلبة الجافة (كغ/يوم) ÷ [ الكثافة الظاهرية للكيك (كغ/م³) × نسبة المواد الصلبة ]
تُؤخذ الكثافة الظاهرية للكعكة عادةً في النطاق 1,050–1,250 kg/m³، وتميل نحو الحد الأعلى للكعكة المعالجة بالجير أو الحديد ذات المحتوى المعدني العالي. باستخدام 1,100 kg/m³، تشغل طن واحد من المواد الصلبة الجافة تقريبًا:
- 4.5 م³ عند 20% مواد صلبة جافة
- 3.6 م³ عند 25%
- 3.0 م³ عند 30%
- 2.6 م³ عند 35%
نقل الكيك من 20% إلى 30% من المواد الصلبة الجافة يقلل حجم النقل بحوالي الثلث، لنفس كتلة المواد الصلبة. حيث يتم تحصيل رسوم التخلص حسب الحجم، هذه هي الحجة التجارية للترشيح بالضغط مذكورة كحساب رياضي بدلاً من كونها ادعاءً.
ما مدى جفاف الكعكة الذي يمكنك الوصول إليه فعليًا
ورقة معلومات وكالة حماية البيئة الأمريكية عن مكابس الترشيح ذات الألواح الغائرة تفيد بأن المواد الصلبة في الكعكة تبلغ 45–50% للحمأة الأولية بالإضافة إلى الحمأة المنشطة المهدرة، وبحد أقصى 55% للحمأة الثلاثية المعالجة بالجير.
اقرأ ملاحظة التكييف قبل أن تخطط بناءً على تلك الأرقام. تحدد الوثيقة نفسها 10–30% من الجير و5–7.5% من كلوريد الحديديك على أساس الوزن الجاف للوصول إليها. يُحتسب الجير والحديد في الكعكة ككتلة خاملة، لذا فإن جزءًا من تلك النسبة العالية عبارة عن مواد صلبة مضافة وليس ماءً مُزالًا. مع تكييف البوليمر فقط, ويعطي المصدر نفسه حوالي 45% للمواد الصلبة الأولية و35% للحمأة الأولية بالإضافة إلى الحمأة المنشطة.
للمقارنة، تعطي ورقة معلومات EPA عن مكبس مرشح الحزام 20–35% للحمأة الأولية الخام بالإضافة إلى الحمأة المنشطة المهدرة، و12–22% للحمأة المنشطة المهدرة المهضومة لاهوائياً. الفجوة بين الترشيح بالحزام والترشيح بالضغط حقيقية، وهي أوسع ما تكون في الحمأات التي يكون تجفيفها أسوأ.
سطر آخر جدير بالمعرفة وقابل للاستشهاد: تشير ورقة الحقائق الصادرة عن وكالة حماية البيئة (EPA) إلى أن مكابس الترشيح ذات الألواح الغائرة فعّالة من حيث التكلفة للمحطات التي تقل سعتها عن حوالي 4 ملايين غالون يوميًا (نحو 15,000 م³/يوم).
ما الذي يجب إرساله لتقدير الحمأة
- عدد السكان المخدومين، أو معدل التدفق ومعامل COD/BOD و TSS للمياه الداخلة
- هل تستقبل شبكة الصرف الصحي تصريفات صناعية، ومن أي صناعات
- نوع المروّب وجرعته، وأي إضافة للجير
- عمر الحمأة أو نمط التهوية، إذا كانت المرحلة البيولوجية موجودة بالفعل
- ما إذا كانت الحمأة مهضومة أو مكثفة قبل نزع الماء
- كيف يتم احتساب رسوم التخلص — بالوزن أم بالحجم
ذو صلة: كم عدد ألواح الفلتر التي تحتاجها, تحديد حجم مكبس الترشيح لحمأة البلدية حسب عدد السكان، و مكبس الترشيح مقابل مكبس اللولبالمعدات ذات الصلة: مكبس الترشيح الغرفي و مكبس الترشيح الغشائي.
الأسئلة الشائعة
كمية الحمأة التي ينتجها مصنع معالجة مياه الصرف الصحي يوميًا؟
تنتج محطات البلدية ما يقرب من 70 إلى 90 غرامًا من المواد الصلبة الجافة للشخص يوميًا. ينتج مصنع يخدم 50,000 شخص حوالي 3.5 إلى 4.5 طن من المواد الصلبة الجافة يوميًا. تتفاوت المصانع الصناعية بشكل أكبر بكثير، لأن جرعة المروّب والحمل العضوي هما ما يحددان الرقم وليس عدد السكان.
هل يمكنني تقدير الحمأة من معدل التدفق؟
لا. أحجام التدفق والمضخات والشبكات، وليس كمية الحمأة. محطتان تعالجان نفس الأحجام يمكن أن تنتجا كتل حمأة مختلفة بعدة أضعاف اعتمادًا على المواد الصلبة الداخلة والحمل العضوي والجرعات الكيميائية. قدّر بدلاً من ذلك من المواد الصلبة الجافة يوميًا.
كمية الحمأة التي ينتجها كلوريد الحديديك؟
حوالي 0.4 إلى 0.8 كجم من المواد الصلبة الجافة لكل كجم من كلوريد الحديديك المُضاف، بناءً على القيم المقاسة. الحد الأدنى وفقًا للحسابات المتكافئة هو 0.66 كجم لكل كجم، مع احتساب راسب الهيدروكسيد فقط. ويعطي الشب حوالي 0.26 كجم لكل كجم على الأساس نفسه.
هل تزن الحمأة الكيميائية أكثر من الحمأة البيولوجية؟
غالبًا نعم، في المنشآت الصناعية. عند 80 mg/L من كلوريد الحديديك، تكون المواد الصلبة الكيميائية بالفعل مماثلة للمواد الصلبة البيولوجية الناتجة عن إزالة 200 mg/L من BOD. فوق هذه الجرعة، تصبح الحمأة نصف معدنية تقريبًا، مما يغيّر كتلتها وسلوكها في نزع الماء.
كيف أحول المواد الصلبة الجافة إلى حجم الكيك؟
اقسم المواد الصلبة الجافة يوميًا على الكثافة الظاهرية للكعكة مضروبة في نسبة المواد الصلبة. باستخدام 1,100 كجم لكل متر مكعب، يعطي طن واحد من المواد الصلبة الجافة حوالي 3.0 متر مكعب من الكعكة عند 30% مواد صلبة جافة، أو 4.5 متر مكعب عند 20%.
هل تنتج التهوية الممتدة حمأة أقل؟
نعم، ما يقرب من النصف إلى الثلث من الحمأة المنشطة التقليدية لكل كيلوغرام من BOD المُزال. السبب هو عمر الحمأة: التهوية الممتدة تعمل من 20 إلى 30 يومًا مقابل 3.5 إلى 10 أيام في التقليدية، لذا يستهلك التحلل الداخلي المزيد من الكتلة الحيوية.
أرسل لنا حجم السكان أو الحمل التشغيلي، وجرعة المروّب، وأساس التخلص، وسنقوم بحساب كمية الحمأة وحجم الكعكة معك: اطلب تقديرًا للحمأة والتحجيم.
المراجع: وكالة حماية البيئة الأمريكية — صحيفة وقائع مكبس الترشيح ذو الألواح الغائرة (832-F-00-058), وكالة حماية البيئة الأمريكية — ورقة معلومات التكثيف بالجاذبية (832-F-03-022), وكالة مكافحة التلوث في مينيسوتا — إرشادات تحديد معدل التدفق التصميمي والتحميل.
حجم الكيك لكل طن من المواد الصلبة الجافة
| المواد الصلبة الجافة في الكيك | حجم الكيك لكل طن من المواد الصلبة الجافة (الكثافة الظاهرية 1,100 kg/m³) |
|---|---|
| 20% | حوالي 4.5 m³ |
| 25% | حوالي 3.6 m³ |
| 30% | حوالي 3.0 m³ |
| 35% | حوالي 2.6 m³ |