كيف تستهلك محطات المياه الطاقة

أنت تستخدم الطاقة في كل مرة تشغل فيها الصنبور لتحصل على مياه نظيفة أنظمة الضخ وعمليات التهوية هي التي تدفع معظم هذا الاستهلاك من الطاقةيمكن أن تمثل مرافق المياه والصرف الصحي 15 إلى 35٪ من إجمالي فاتورة الطاقة.

استهلاك قطاع المياه الكهربائي العالمي كبير، ويمثل هذا الاستهلاك حوالي 4% من إجمالي الاستخدام.

تستخدم الضخة وحدها الآلاف من الكيلووات ساعة لمعالجة المياه، مما يؤثر على استهلاك طاقة المصنع. الكهرباء المتبقية تعمل على أنظمة أخرى لمعالجة المياه.

أنظمة الضخ واستهلاك الطاقة في مصنع غالون

أنظمة الضخ هي قلب محطة المياه، وهي أيضاً أكبر مستهلكين للطاقة. نقل كميات هائلة من المياه يتطلب كمية هائلة من الطاقة.هذه العملية هي المحرك الرئيسي لاستهلاك الطاقة الكلي لمصنع غالونكل مرحلة، من سحب المياه من مصدرها إلى إرسالها إلى منزلك، تعتمد على مضخات قوية.

تناول المياه الخام ونقلها

تبدأ رحلة مياهك مع استهلاك المياه الخام. تستقطب المضخات المياه من مصادر مثل الأنهار أو البحيرات أو المستودعات المائية تحت الأرض. غالبًا ما يعتمد نوع المضخة المستخدمة على المصدر. على سبيل المثال،المصانع تستخدم مضخات قابلة للغوص للآبارهذه المضخات مصممة للعمل تحت الماء ويمكن أن تتعامل مع المواد الصلبة الموجودة في المياه الخام.

يؤثر موقع مصدر المياه بشكل كبير على استهلاك الطاقة.

إذا كانت محطة معالجة المياه على ارتفاع أعلى من مصدر المياه ، يجب أن تعمل مضخات محطة الرفع ضد الجاذبية. هذا العمل الإضافي يتطلب المزيد من الكهرباء. كلما زاد فرق الارتفاع ،كلما زادت الطاقة التي تحتاجها عملية الضخ.

هذه العلاقة المباشرة تعني أن الجغرافيا تلعب دوراً كبيراً في فاتورة الكهرباء الإجمالية للمصنع.

مضخات التوزيع عالية الخدمة

بعد أن يقوم المصنع بمعالجة المياه، تتولى مجموعة مختلفة من المضخات. المضخات ذات الخدمة العالية تدفع المياه النظيفة عبر شبكة كبيرة من الأنابيب إلى مجتمعك.هذه المضخات يجب أن تخلق ضغطا كافيا لتوصيل المياه إلى كل منزل وشركةبما في ذلك المباني العالية.

هذا النظام يتطلب قوة كبيرة. مضخة قد تحتاج إلى توليد ضغط تفريغ 75 باوند لكل إنش مربع (psig) أو أكثر. لإدارة هذا،نظام المياه الخاص بك قد يستخدم صمامات خفض الضغط لضمان أن الضغط في الصنبور الخاص بك ليس مرتفعا جدااستهلاك المياه اليومي في مدينتك يتغير باستمرار. الطلب مرتفع في الصباح لكنه ينخفض خلال الليل. تشغيل المضخات بسرعة كاملة طوال الوقت يضيع الكثير من الطاقة.

لحل هذا ، تستخدم المصانع الحديثة محركات التردد المتغير (VFDs).

• تقوم أجهزة VFD بتعديل سرعة المضخة لتتناسب مع الطلب على الماء في الوقت الحقيقي.

• يساعدون في الحفاظ على ضغط ثابت في الأنابيب مع توفير الطاقة.

• إن خفض سرعة المضخة بنسبة 20% فقط يمكن أن يقلل من استهلاك الطاقة بنسبة 50% تقريباً

هذه التكنولوجيا تجعل عملية التوزيع أكثر كفاءة

مضخات الغسل الخلفي ومضخات العملية الداخلية

لا تنتهي عملية الضخ مع التوزيع. داخل المصنع، تقوم مختلف المضخات بنقل المياه بين مراحل المعالجة المختلفة. إحدى العمليات الحاسمة هي الغسل الخلفي. مع مرور الوقت،المرشحات التي تزيل الجسيمات من المياه تصاب بالانسدادتضغط مضخات الضغط العالي على المياه النظيفة إلى الوراء من خلال هذه المرشحات لغسل المواد المحاصرة. هذه العملية التنظيفية ضرورية للحفاظ على جودة المياه.هذه الأنشطة الضخة الداخلية تضيف إلى إجمالي استهلاك طاقة المصنع للغالونجعل كل خطوة عامل في التكلفة النهائية.

تحديد كمية طاقة الضخ في كيلوواط الساعة

ترون الطاقة مقاسة بالكيلوواط ساعة (كيلوواط ساعة) في فاتورة الكهرباء الخاصة بمنزلكم. الكيلوواط ساعة هي كمية الطاقة التي تستخدمها لتشغيل جهاز 1000 واط لمدة ساعة واحدة.تستخدم محطات المياه هذه الوحدة نفسها لقياس استهلاك طاقة المضخةحساب هذا الاستخدام يساعد مشغلي المحطات على فهم وإدارة تكاليفهم.

بالنسبة للمضخات التي تعمل بسرعة واحدة ثابتة، الحساب بسيط.يحدد المهندسون الكمية الكلية للطاقة من خلال مضاعفة طاقة المضخة بمجموع ساعات عملها خلال عاميقومون بتتبع عدد ساعات تشغيل المضخة كل يوم للحصول على صورة دقيقة عن استهلاكها السنوي. توفر هذه الصيغة البسيطة خط أساس واضح لاستخدام المضخة للكهرباء.

طريقة أكثر تفصيلاً تعطي نظرة دقيقة على الطاقة اللازمة لنقل المياه. هذا الحساب يأخذ بعين الاعتبار العديد من العوامل الرئيسية.

يقوم المهندسون بالنظر إلى معدل تدفق المضخة، أي كمية المياه التي تتحرك في غالونات في الدقيقة. كما يقيسون الرأس الإجمالي، أو الضغط اللازم لرفع المياه ودفعها عبر الأنابيب.أخيراً، فهي تمثل الكفاءة العامة للمضخة والمحرك. نظام أقل كفاءة يحتاج إلى طاقة أكبر للقيام بنفس كمية العمل.

تساعد هذه المتغيرات في تحديد الطاقة الدقيقة في الكيلووات (كيلوواط) التي تحتاجها المضخة في أي وقت من الأوقات. ضرب هذه الطاقة بالساعات التشغيلية يعطي إجمالي الكيلووات ساعة المستخدمة.هذا التحليل التفصيلي أمر حاسم لإدارة استهلاك الطاقة في مصنع غالونيسمح للمشغلين بتحديد المكان الذي يتم فيه إنفاق معظم الطاقة. فهم هذه الأرقام هو الخطوة الأولى نحو جعل عملية توفير المياه النظيفة أكثر كفاءة وأقل تكلفة.تؤثر بشكل مباشر على إجمالي استهلاك الطاقة في المرفق.

التهوية والتعقيم: العمليات التي تستغرق الكثير من الأكسجين

بعد الضخ ، فإن الاستخدام الرئيسي التالي للكهرباء في منشأة مياه الصرف الصحي هو عملية المعالجة نفسها. الهواء هو جزء رئيسي من هذه المرحلة. وهو ينطوي على إضافة الهواء إلى الماء.تساعد هذه العملية البكتيريا الجيدة على تحليل المواد الضارةهذه الخطوة حيوية لتنظيف المياه ولكنها تتطلب كمية كبيرة من الطاقة

دور الأكسجين المذاب

يمكنك أن تفكر في الأكسجين المذاب (DO) كالهواء الذي تتنفسه الحياة المائية. في معالجة مياه الصرف الصحي، الكائنات الحية الصغيرة التي تسمى البكتيريا الهوائية هي الأبطال.هذه البكتيريا تحتاج إلى الأكسجين للبقاء على قيد الحياة و القيام بعملها. تستهلك البكتيريا النفايات والملوثات في المياه. الحفاظ على الكمية المناسبة من الـ DO هو عمل توازن. القليل من الأكسجين يعني أن البكتيريا لا تستطيع تنظيف المياه بفعالية.الكثير من الأكسجين يضيع الطاقة والمال.

يعتمد مستوى الـ DO المثالي على الهدف المحدد لعملية المعالجة. كما أن البكتيريا المختلفة لديها احتياجات مختلفة من الأكسجين.

يجب على مشغلي المحطات مراقبة مستويات الـ DO باستمرار. يمكن لعوامل مثل درجة حرارة الماء والنشاط البيولوجي أن تغير كمية الأكسجين في الماء.يضمن ضبط نظام التهوية للبكتيريا بيئة مثالية للعمل بكفاءة.

أجهزة الهواء المنتشرة

تستخدم النباتات المائية نوعين رئيسيين من أنظمة التهوية لإضافة الأكسجين إلى الماء. كل منها له تأثير مختلف على استهلاك الطاقة.

• أجهزة الهواء السطحية: هذه هي الخلاطات الميكانيكية التي تجلس على سطح الماء. وهي تخلط الماء بقوة، وترشها في الهواء. هذا الإجراء يخلط الأكسجين من الغلاف الجوي في الماء.

• أجهزة التهوية المنتشرة: تعمل هذه الأنظمة من أسفل الخزان. تستخدم المضخات لضخ الهواء من خلال شبكة من الأنابيب. يتم إطلاق الهواء من خلال المنتشرات ، والتي تخلق الآلاف من الفقاقيع الصغيرة.هذه الفقاقيع ترتفع من خلال الماء، ونقل الأكسجين على طول الطريق.

أنظمة الفقاقيع الدقيقة أكثر كفاءة بكثير من المهبّرات السطحيةوالذي يسمح بمزيد من الأكسجين للذوبان في الماء قبل أن تصل الفقاعات إلى القمةهذه الكفاءة العالية تعني أن هناك حاجة إلى كمية أقل من الكهرباء لتحقيق نفس مستوى الـ DO.

في حين أن الأنظمة المنتشرة لها تكلفة أولية أعلى، فإنها توفر الكثير من المال مع مرور الوقت. على سبيل المثال، قد تنفق مصنع 75،000 دولار لتثبيت نظام نشر فقاعة رفيع. ومع ذلك،هذا النظام يمكن أن يوفر حوالي 34 دولار000 كل عام في تكاليف التشغيل. فترة استرداد هذا الاستثمار أقل من ثلاث سنوات.

احتياجات الطاقة من المستنفعات والضاغطات

المضخات هي الآلات القوية التي تدفع أنظمة التهوية المنتشرة. فهي في الأساس مروحة كبيرة تدفع كميات هائلة من الهواء إلى الماء.هذه المضخات هي مصدر رئيسي لاستهلاك الكهرباء في المحطةنوع المضخة التي تستخدمها المحطة لها تأثير كبير على كفاءتها الكلية في استخدام الطاقة.

نوعان شائعان هما مروحة التحول الإيجابي ومروحة الطرد المركزي.

ووفقاً لتقرير مؤخر لهيئة حماية البيئة يقيّم تدابير الحفاظ على الطاقة، فإن المضخات الطرد المركزيّة المعدّلة هي مجال جديد مهم في توفير الطاقة.

عادةً ما تكون المضخات الطرد المركزي أكثر كفاءة من المضخات PD. وقد دفعت التصاميم الحديثة كفاءتها إلى مستوى أعلى.

يمكن أن يؤدي الترقية إلى مُنفخات توربو جديدة عالية السرعة إلى وفورات كبيرة في الطاقة. وقد خفضت بعض المصانع استهلاكها للطاقة بنسبة تزيد عن 25٪ مباشرة بعد التثبيت.محطة انتقلت من 75 حصانًا من مدفعات PD إلى 50 حصانًا من مدفعات توربووقد ساعدت التقنيات المتقدمة الأخرى، مثل مُنفخات المغناطيس، المصانع على تحقيق وفورات طاقة تزيد عن 50٪ في عملية تهويةها.هذه التحديثات تقلل من البصمة الكربونية للمصنع وتقلل بشكل كبير من تكاليف التشغيل.

تأثير التهوية على استهلاك الطاقة الكلي

التهوية هي العملية الوحيدة الأكثر استهلاكًا للطاقة في العديد من محطات معالجة مياه الصرف الصحي. المضخات التي تزود الأكسجين مسؤولة عن جزء كبير من إجمالي فاتورة الكهرباء للمنشأة.هذا الاستهلاك العالي يجعل التهوية هدفًا رئيسيًا لتحسين الكفاءةتشغيل المضخات بسرعة كاملة طوال الوقت يضيع الكثير من الطاقة والمال، وخاصة عندما تتغير الحاجة إلى الأكسجين في الماء.

المحطات الحديثة تحل هذه المشكلة مع أنظمة التحكم الذكية. بدلاً من مفتاح تشغيل / إيقاف بسيط، تستخدم هذه الأنظمة أجهزة استشعار لمراقبة المياه في الوقت الحقيقي.وعوامل أخرىهذه المعلومات يتم إدخالها إلى جهاز تحكم مركزي يقوم بتعديل سرعة المضخة تلقائيًا، وهذا يضمن أن البكتيريا تحصل على الأكسجين الذي تحتاجه بالضبط، لا أكثر ولا أقل.هذا التحكم الدقيق له تأثير كبير على استهلاك الطاقة للمصنع.

يمكنك رؤية هذا في العمل في المرافق التي أجرت هذه التحديثات.

قامت محطة زيلاند للمياه النظيفة في ميشيغان بتحديث نظام التهوية الخاص بها بنظام تحكم لتحسين الأداء. أدى هذا التغيير الواحد إلى توفير أكثر من 22،000 دولار سنوياً في تكاليف الطاقة.إجمالي الادخار السنوي وصل إلى 89 دولار،000 عندما يتم دمجها مع تحسينات العمليات الأخرى.

التكنولوجيا وراء هذه التوفيرات تتقدم باستمرار. بعض المصانع تستخدم الآن الذكاء الاصطناعي (AI) لجعل عملية التهوية أكثر ذكاءً.أنظمة الذكاء الاصطناعي يمكنها التنبؤ بالتغيرات في المياه الواردة وتحسين المضخات مقدماًهذا يمكن أن يقلل من الطاقة اللازمة للتهوية بنسبة 30 إلى 50٪.

حتى التغييرات الصغيرة يمكن أن تسفر عن نتائج كبيرة. تنفيذ محطة معالجة استراتيجية جديدة لمكافحة التهوية وشهدت انخفاضا بنسبة 4٪ في استهلاكها الكلي للكهرباء.هذا يوفر ما يقدر بـ 142 ميجاوات ساعة سنوياً. استرد الاستثمار في أجهزة استشعار جديدة في أقل من ثلاث سنوات. تظهر هذه الأمثلة أن إدارة التهوية هي مفتاح السيطرة على ميزانية تشغيل محطة المياه والبصمة البيئية.تحكم أفضل يعني مياه أكثر نظافة مع طاقة أقل.

العلاقة بين الطاقة والماء في عمليات المحطات

ترون العلاقة بين الطاقة والماء كل يوم. هذه العلاقة تسمى العلاقة الطاقة-المياه.والذي يعني استخدام الكهرباء لضخكما تحتاج إلى المياه من أجل الطاقة، والتي تنطوي على استخدام المياه لتبريد محطات توليد الكهرباء وإنتاج الكهرباء.هذه الاعتمادية المتبادلة أساسية لفهم إجمالي استخدام الطاقة المرتبطة بالماء في المصنع.

تعريف التبعية المتبادلة

يسلط العلاقة بين الطاقة والماء الضوء على كيفية توفير أحد الموارد يمكن أن يساعد في إنقاذ الموارد الأخرى. عندما يستخدم مجتمعك كمية أقل من المياه، فإن محطة معالجة المياه تستخدم كمية أقل من الطاقة لمعالجتها.هذا الصلة البسيطة تظهر لماذا جهود الحفاظ على مهمة جدا.

كل عملية توصيل المياه النظيفة إلى صنبورك هي رحلة كثيفة الطاقة. كل جالون تستخدمه لديه تكلفة طاقة متضمنة مرتبطة بمعالجة ونقلها.

إن فهم هذه العلاقة يساعد مشغلي المحطات على إيجاد طرق جديدة لتحسين الكفاءة. من خلال إدارة كلا الموارد معا، يمكنهم خفض التكاليف وحماية البيئة.

كثافة الطاقة لكل جالون

كمية الطاقة اللازمة لإنتاج المياه النظيفة تختلف اختلافا كبيرا. مصدر المياه هو عامل رئيسي. بعض المصادر تتطلب الكثير من العمل أكثر من غيرها. على سبيل المثال،تحويل مياه البحر إلى مياه عذبة عملية تستغرق طاقة كثيرة للغاية.

مستوى المعالجة يؤثر أيضا على استهلاك الطاقة. المعالجة الأولية الأساسية تستخدم أقل كمية من الطاقة. المعالجات الثانوية والثالثة المتقدمة، التي تزيل المزيد من الملوثات،تتطلب طاقة أكبر بكثير، وخاصة للتهوية

كيف تؤثر جودة المياه على استخدام الطاقة

تؤثر نوعية المياه الخام بشكل مباشر على كمية الطاقة التي تستخدمها النباتات. يحتوي الماء ذو الغموض العالي على الكثير من الجسيمات المعلقة. يمكن لهذه الجسيمات أن تسبب العديد من المشاكل.

• إنها تسد المرشحات بشكل أسرع

• المرشحات المسدودة تجبر المضخات على العمل بجد

• يجب على النباتات القيام بغسل العكس بشكل متكرر لتنظيف المرشحات.

هذا الغسل الخلفي الإضافي يستهلك كمية كبيرة من طاقة المضخة، مما يزيد من تكاليف التشغيل. إن جودة المياه الخام السيئة تجعل عملية المعالجة بأكملها أقل كفاءة وأكثر تكلفة.

عوامل التنظيم والكفاءة

القوانين والحاجة إلى توفير المال تدفع محطات المياه لتصبح أكثر كفاءة. هذه الدوافع تجبر المشغلين على النظر عن كثب إلى كيفية استخدامهم للطاقة لمعالجة المياه الخاصة بك.مثل وكالة حماية البيئة (EPA)في بعض الأحيان، يتطلب إزالة أنواع جديدة من الملوثات عمليات معالجة متقدمة يمكن أن تزيد من استخدام الطاقة.

في الوقت نفسه، تواجه شركة المياه المحلية ضغوطاً للحفاظ على التكاليف منخفضة. الطاقة هي واحدة من أكبر النفقات لأي منشأة لمعالجة المياه.

بالنسبة للعديد من البلديات، يمكن أن تمثل معالجة المياه ومياه الصرف الصحي 30-40٪ من إجمالي الطاقة المستهلكة من قبل الحكومة المحلية.

هذه التكلفة العالية تخلق حافزًا قويًا لتوفير الطاقة كلما أمكن ذلك. يبحث مديرو المحطات باستمرار عن طرق لزيادة كفاءة عملياتهم.هذا التركيز على الكفاءة هو جزء رئيسي من إدارة علاقة الطاقة والماءويتم تقسيم العوامل الرئيسية إلى فئتين:

• الامتثال التنظيمي:يجب على المصانع اتباع القوانين التي تحمي الصحة العامة والبيئة. وهذا غالبا ما يعني تحديث المعدات لضمان سلامة المياه.

• التوفير المالي:خفض استهلاك الطاقة يقلل مباشرةً من فاتورة الكهرباء للمصنع. يمكن استخدام هذه المدخرات في تحديثات أخرى مهمة أو المساعدة في الحفاظ على فواتير المياه الخاصة بك من الارتفاع.

هذه القوى تشجع الاستثمار في التقنيات الجديدة. التحديث إلى مضخات أكثر كفاءة أو تثبيت ضوابط تهوية ذكية يساعد المصنع على تلبية اللوائح مع خفض تكاليف الطاقة.هذا التوازن يضمن لك الحصول على نظيفةالمياه الآمنة دون إهدار الموارد.

تسخين ومراقبة المناخ: الحفاظ على درجات الحرارة

المضخات والمضخات ليست الأشياء الوحيدة التي تستخدم الطاقة في محطة المياه. الحفاظ على كل شيء في درجة الحرارة المناسبة يتطلب أيضا الكثير من الطاقة.كل من المياه نفسها والمبنى يحتاجان إلى التدفئة والتبريدهذا التحكم في المناخ ضروري للعمليات السلسة والآمنة.

متطلبات تسخين مياه العمليات

تحتاج بعض عمليات المعالجة إلى مياه دافئة للعمل بشكل صحيح. وهذا صحيح بشكل خاص في محطات معالجة مياه الصرف الصحي التي تستخدم عملية تسمى الهضم اللاهوائي.البكتيريا الخاصة تحلل النفايات الصلبة بدون الأكسجينهذه الميكروبات المفيدة حساسة جداً لدرجة الحرارة، فهي تعمل بشكل أفضل في الظروف الدافئة، مثل جسم الإنسان.

للحفاظ على هذه البكتيريا سعيدة وفعالة، يجب على المصنع تسخين المياه في خزانات الهضم.سوف تتباطأ العملية، والمنشأة لم تتمكن من معالجة النفايات بفعالية. وهذا يجعل التدفئة جزءًا حاسمًا من رحلة معالجة المياه.

التكييف الهوائي للمرافق والمعدات

مصنع المياه هو مبنى كبير مليء بالمعدات المهمة. تماماً مثل مدرستك أو منزلك، فإنه يحتاج إلى التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC).هذا النظام يبقي العمال مرتاحين وآمنينالأهم من ذلك، أنه يحمي الآلات الحساسة، غرف التحكم تحتوي على أجهزة الكمبيوتر واللوحات الإلكترونية التي يمكن أن تتجمد،ضمان تشغيل المحطة دون انقطاعفي المناطق الأكثر برودة ، فإن أنظمة التدفئة تمنع الأنابيب من التجمد والانفجار ، مما قد يسبب ضررًا كبيرًا. هذا التحكم المستمر في المناخ يستهلك كمية ثابتة من الكهرباء.

تكاليف الطاقة للتدفئة والتنظيف

تكلف عملية تسخين الهواء والماء أموالاً. وتكلفة الطاقة المستخدمة في الغلايات وأنظمة التكييف والتهوية والتهوية تُضاف إلى فاتورة الكهرباء الشهرية للمصنع. التطهير هو عملية أخرى غالباً ما تتطلب الحرارة.يجب على المصانع أن تبقي خزاناتها ومعداتها نظيفة للغاية لضمان أن الماء النهائي آمن للشربفي بعض الأحيان ، يستخدمون الماء الساخن أو البخار لقتل الجراثيم الضارة. إنشاء هذا البخار أو الماء الساخن يتطلب كمية كبيرة من الطاقة. في كل مرة يقوم فيها المصنع بتسخين الماء للتنظيف ،يساهم في إجمالي استهلاك الطاقة للمنشأة.

فرص استرداد الحرارة

إن عمليات التسخين تخلق الكثير من الحرارة الفارغة. مصانع المياه الذكية ترى هذا كفرصة. يمكنك التقاط هذه الحرارة المهدرة وإعادة استخدامها في مكان آخر في المنشأة.هذه العملية تسمى استرداد الحرارةيساعد المصنع على توفير كمية كبيرة من الطاقة والمال بدلاً من ترك الحرارة القيمة تهرب إلى الهواء، يقوم المصنع بإعادة تشغيلها.هذا يجعل العملية بأكملها أكثر كفاءة واستدامة.

تستخدم النباتات أدوات خاصة لالتقاط هذه الطاقة الحرارية ونقلها. التقنيتان الرئيسيتان هما مبادلات الحرارة ومضخات الحرارة.

• مبادلات الحرارة: هذه هي الأجهزة السلبية التي تنقل الحرارة من سائل دافئ إلى سائل بارد. يسير السائلان، مثل مياه الصرف الصحي الدافئة والمياه النظيفة القادمة، عبر بعضهما البعض دون أن يلمس بعضهما.الحرارة تنتقل ببساطة من الماء الدافئ إلى الماء البارد.

• مضخات الحرارة: هذه الآلات تستخدم الكهرباء لنقل الحرارة بنشاط من مكان بارد إلى مكان دافئ. يمكنك أن تفكر في ذلك مثل الثلاجة تعمل بالعكس.يمكنهم أخذ الحرارة منخفضة الدرجة وتركيزها إلى مستوى أعلى، أكثر درجة حرارة مفيدة.

الحرارة الملتقطة لها العديد من الاستخدامات. أحد التطبيقات الأكثر ابتكارًا يتضمن مشاركة هذه الطاقة مع المجتمع المحيط بها.

مضخات الحرارة الصناعية يمكنها أخذ هذه الحرارة منخفضة درجة الحرارة من مياه الصرف الصحي.هذه الحرارة المستردة يمكن أن توفر بعد ذلك شبكة التدفئة، تسخين المنازل والشركات القريبة.

هذا يحول محطة معالجة المياه إلى مصدر للطاقة النظيفة لجيرانها. من خلال إعادة تدوير الطاقة الحرارية ، تقلل المحطة من تكاليف التدفئة الخاصة بها وتخلق تيار جديد من الإيرادات.هذا الاستخدام الذكي للحرارة الفارغة من عملية معالجة المياه هو مثال مثالي على علاقة الطاقة والماء في العمل.

النقل والتعامل مع المواد الصلبة: نقل المواد

نقل المياه مهمة كبيرة، لكن النباتات تحتاج أيضا إلى نقل المواد الصلبة. وهذا يشمل كل شيء من مواد التعبئة والتغليف إلى النفايات التي يتم إزالتها من الماء.والأنظمة الآلية الأخرى تستخدم الطاقة لنقل هذه المواد حول المنشأة.

أنظمة الحزام الناقل للتعبئة والتغليف

قد لا تفكر في الحزام النقل في محطة معالجة المياه. ومع ذلك فهي شائعة في المنشآت التي تضع زجاجات مياه الشرب.أنظمة النقل تنقل الزجاجات الفارغة إلى محطة التعبئةثم يحملون الزجاجات المملوءةليتم تحديدهاكل محرك يعمل على هذه الأحزمة يضيف إلى إجمالي استهلاك الطاقة للمصنعهذه الحركة المستمرة تتطلب إمدادات ثابتة من الكهرباء.

ضخ الوحل والمواد الصلبة

تقوم محطات معالجة مياه الصرف الصحي بإزالة النفايات الصلبة من المياه. وتسمى هذه المادة المتبقية باللعاب. وهي خليط سميك ثقيل يجب نقله لمزيد من المعالجة أو التخلص منه.عملية ضخ هذه تختلف كثيرا عن نقل المياه النظيفةسمك الوحل له تأثير كبير على كمية الطاقة المطلوبة.

الحمأة الأكثر سمكاً تتطلب مضخات أقوى لنقلها عبر الأنابيب وهذا يزيد مباشرة من استهلاك الكهرباء.

العديد من العوامل تجعل ضخ الوحل مهمة كثيفة الطاقة.

• يضع اللزجة العالية، أو السماكة، عبئاً ثقيلاً على محرك المضخة. يجب على النباتات استخدام مضخات خاصة ذات تحرك إيجابي بدلاً من المضخات القياسية للتعامل مع هذه المادة بكفاءة.

• تعني الكثافة العالية للطين أنها أثقل من الماء. هناك حاجة إلى المزيد من الطاقة لنقل هذه الكتلة الثقيلة. هذا الوزن الإضافي يضع أيضًا المزيد من الضغط على المضخة والمحرك.

• استخدام مضخة كبيرة جداً للعمل يضيع الطاقة ويؤدي إلى ارتداء إضافي للمعدات.

• إن اختيار حجم المحرك المناسب ضروري للكفاءة. يجب على المهندسين حساب الطاقة المطلوبة بناءً على اتساق الوحل لتجنب إهدار الكهرباء.

الإدارة الصحيحة لمعالجة الوحل هي المفتاح للسيطرة على تكاليف تشغيل المصنع.

الطاقة للأنظمة الآلية

تعتمد محطات المياه الحديثة على الأتمتة لتشغيلها بسلاسة وأمان. وتستهلك هذه الأنظمة الآلية جميعها الطاقة. قد تستخدم الذراعين الآلية لنقل الأشياء الثقيلة أو التعامل مع المواد الكيميائية.صمامات تلقائية مفتوحة ومغلقة لتوجيه تدفق الماء بين خزانات المعالجة المختلفةأجهزة الاستشعار والتحكم التي تدير هذه الأنظمة تحتاج أيضاً إلى إمدادات طاقة ثابتة. كل مكون آلي، كبير أو صغير، يساهم في الطلب الكلي على الكهرباء للمنشأة.جعل كل جزء من العملية عامل في فاتورة الطاقة النهائية.

تكاليف الطاقة في النقل المادي

يمكنك أن ترى أن كل جزء متحرك في محطة المياه يضيف إلى فاتورة الطاقة النهائية. تكلفة نقل المواد هي جزء مهم من هذه المعادلة.يجب على مشغلي المحطات تتبع هذه النفقات بعناية لإدارة ميزانيتهملا تشمل التكلفة الإجمالية فقط الكهرباء للمحركات ولكن أيضاً صيانة المعدات. كل جالون من الماء الذي تحصل عليه يحتوي على جزء صغير من تكلفة النقل المدمجة فيه.

حساب هذه التكاليف يساعد المصنع على تحديد المجالات التي تحتاج إلى تحسين. وتأتي النفقات الرئيسية من عدد قليل من الأنشطة الرئيسية.

• التسليم الكيميائي: المضخات والمخلطات تستخدم الطاقة لإضافة المواد الكيميائية التي تنقية المياه.

• التخلص من الطين: نقل الوحل الثقيل خارج المنشأة هو مستهلك كبير للطاقة.

• نقل النفايات: الشاحنات التي تنقل النفايات الصلبة تستخدم الوقود، وهو شكل آخر من أشكال الطاقة.

غالبًا ما تكون الطاقة المطلوبة لنقل المواد مخفية داخل استهلاك الكهرباء الإجمالي للمصنع. يسمح فصل هذه التكاليف للمديرين بالاستهداف بأنظمة محددة لتحسين الكفاءة ،والتي يمكن أن تؤدي إلى وفورات كبيرة.

على سبيل المثال، قد يكتشف مصنع أن مضخات الطين قديمة وغير فعالة. قد يقلل استبدالها بنماذج جديدة من الطاقة اللازمة لهذه المهمة إلى النصف.هذا يقلل من تكلفة التشغيل لمعالجة المياهإن إدارة أفضل لهذه أنظمة النقل تضمن أن تستخدم المحطة الطاقة بحكمة. يساعد هذا الاستخدام الحذر للموارد في الحفاظ على تكلفة المياه النظيفة منخفضة قدر الإمكان لمجتمعك.عملية معالجة المياه كلها تعتمد على هذه الحركة الفعالة للمواد.

الآن ترون كيف تصل المياه النظيفة إليكم. رحلة مياهكم تستخدم الكثير من الطاقة. استهلاك طاقة محطة المياه يأتي في الغالب من وظيفتين.هذه الوظائف هي ضخ الماء وإضافة الهواء لمعالجة المياه.

فهم الطاقة المطلوبة لكل جالون من الماء هو الخطوة الأولى. هذه المعرفة تساعد في إيجاد طرق لتحسين الكفاءة.

إن استهداف هذه العمليتين يوفر أفضل فرصة لتوفير الطاقة لأنظمة أفضل تعني أن مجتمعك يحصل على مياه نظيفة باستخدام طاقة أقل.

الأسئلة الشائعة

لماذا تستخدم النباتات المائية الكثير من الطاقة؟

تستخدم النباتات مضخات ضخمة لنقل كميات هائلة من المياه. كما أنها تستخدم مدفعات قوية لإضافة الأكسجين إلى المياه لتنظيفها. هذه الوظيفتان تتطلبان الكثير من الكهرباء للوصول إلى المياه النظيفة.

كيف يمكنني المساعدة في تقليل استهلاك طاقة محطة المياه؟

يمكنك المساعدة من خلال استخدام كمية أقل من المياه في المنزل. عندما توفر المياه، يكون للمصنع كمية أقل لضخها ومعالجتها. هذا الإجراء البسيط يقلل مباشرة من الطاقة اللازمة لتزويد مجتمعك بالمياه النظيفة.

ما هو الجزء الأكثر استهلاكًا للطاقة في معالجة المياه؟

إن أنظمة الضخ هي أكبر مستهلكين للطاقة. فهي تنقل المياه من مصدرها، عبر المصنع، وإلى منزلك. في محطات مياه الصرف الصحي، يكون التهوية في المرتبة الثانية، حيث تستخدم المضخات لتطهير المياه.