- تصميم محطة تحلية 500 متر مكعب يوم بالمعادلات
قبل الدخول فى الموضوع والتفاصيل راجع هذه الموضوعات بخصوص تصميم محطات مياه الشرب
تصميم محطات تحلية المياه pdf التناضح العكسى
المعادلات الحسابيه التي تتم داخل وحدات التناضح العكسي
طبعا في عشرات التصميمات الخاصة بهذه المحطة ولكن سنبداء في تصميم محطة تقليدية بابسط الطرق
مع الاخذ في الاعتبار اعلي معامل للامان وقد تحدثنا فى اكثر من موضوع عن تصميم محطات المياه
يمكنك الاطلاع عليها من
تصميم محطات تحلية المياه pdf التناضح العكسى
تصميم محطات مياة التحليةl عدد ونوع الممبرينات و الفيزلات
والكثير من الموضوعات بمدونة التناضح العكسى
خطوات تصميم محطة مياه ro بالمعادلات الحسابية
اولا : تحديد نسبة الاستخلاص بمحطات المياة
علينا افتراض قيمة نسبة الاستخلاص وهذه تأتي بالممارسة والخبرة العملية
ثم يتم عمل حسابات ترسيب الاملاح لمعرفة هل نسبة الاستخلاص تصلح ام يجب تعديلها .
بمعني يصبح لدينا طريقين للحسابات [حساب معدات المحطة وحساب ترسيب الاملاح]
ثانيا تصميم مقاسات الفلتر الرملي بمحطات المياه
يتم تصميمه بمعدل فلترة 5 جالون /د gpm لكل مساحة 1 قدم مربع من الفلتر ,
يعنى
12.2 م 3 /س محتاجة 1 م 2 من الفلتر
يعني لو نسبة الاستخلاص = 30 %
وكمية المياه المنتجة 20.83 م 3 /س لمحطة 500 متر مكعب
يوم تصبح كمية مياه الدخول
[highlight color=”pink”] كمية مياه الدخول = كمية المنتج / نسبة الاستخلاص = 69.4 م 3 /س [/highlight]
ان كل 12.2 م 3/س محتاجة 1 م 2 من الفلتر
يعني احنا محتاجين فلتر مساحنه = 69.4 / 12.2 = 5.68 م 2
المساحة = ط نق 2 يعني قطر الفلتر = 2.69 م نختار قطر فلتر 2.6 متر
تصميم الفلتر القطني وعدد الشمعات بمحطات المياة
يتم تصميمه حسب اختيار طول الشمعة ولكن في جميع الاحوال 3.6 جالون / د gpm لكل10 بوصة من الشمعة .
يعنى 0.817 م 3/ساعه لكل 10 بوصه.
في حالة الشمعة 40 بوصة يكون معدل الفلترة لها 3.2 م 3 /س
عدد الشمعات 69.4 / 3.2 = 21.68 يعني الفلتر يكون 22 شمعة
ويفضل ان يتم تقليل عدد الشمع بنسبة من 5:8 % عن القيمة التصميمة ليكون هناك فرق ضغط علي الفلتر
القطني وهو جديد ليه ؟
عشان لو مفيش فرق ضغط 0والشمع لسه جديد وحدث كسر باحدي الشمعات داخليا او رحلت من مكانها
مش هنعرف لأن فرق الضغط هيكون برضه 0
لكن لو فرق الضغط والشمع لسه جديد مثلا 0.2 بار وبعد كده حدث كسر هتلاقي فرق الضغط يقل ويصل 0
طلمبة التغذية يتم تصميمها علي 100 % من كمية الدخول الخام
لمعرفة معلومات اكثر عن الفلاتر
فلاتر المياه ذات الوسائط المتعددة- الفلاتر الرملية
وداعا للفلاتر الميكرونية الشمعات واهلا بفلاتر الاكياس bag filter
اختيار قيمة التصريف لطلمبة التغذية فى محطات المياة
طلمبة التغذية يتم اختيارها تصرف 69.4 م 3 /س ويكون ضغطها
[highlight color=”pink”] ضغط = ضغط سحب لطلمبة الضغط العالي 2 بار + فرق ضغط الفلتر الرملي بار 1 + فرق ضغط الفلتر القطني بار 1 + 0.5 بار فرق ضغط الخطوط = 4.5 بار [/highlight]
ونختار طلمبة تغذية احتياطية معها
طلمبة الغسيل العكسي
اما طلمبة الغسيل العكسي فنجد ان اغلب المصممين يهملون دقة الحسابات بها ومنهم من يتعامل مع قيم تصميمة وهمية .
ظنا منهم ان ضغط الطلمبة لابد ان يكون كافي لعمل الغسيل العكسي بل انتقل هذا المفهوم الخاطيء لدي المشغلين وتجد الفني يقوم بالتخنيق علي محبس خروج الغسيل العكسي رفع الضغط ظنا ان الضغط هيعمل غسيل افضل .
بل علي العكس تماما فان الغسيل العكسي يعتمد بالاساس علي كمية المياه عن ضغط معتدل بمعني ان قلةكمية مياه الغسيل العكسي مع وجود ضغط كبير سيؤدي لأنشاء مجاري بداخل الميديا يهرب منها ضغط المياه مباشرة دون عمل غسيل كامل للميديا
[highlight color=”pink”] القيمة التصميمة الصحيحة للغسيل العكسي هي 15 جالون / د لكل قدم مربع من الفلتر [/highlight]
ولكن طبعا ده كبير جدا واي مصمم لن يضعه فيتم الحساب علي 10 جالون / د لكل قدم مربع بمعني 24.4 م 3 /س لكل متر مربع من الفلتر اذن الفلتر اللي اخترناه كان قطره 2.6 م ومساحته 5.3 م 2 يعني كمية المياه المطلوبة لعمل غسيل عكسي= 129.4 م 3/س وطبعا المصمم هيلاقي الرقم كبير فيبدء في التخفيض
ولكن انا شخصيا افضل عمل الغسيل العكسي بطلمبة التغذية ومعها الطلمبة الاحتياطية
يعني مطلوب طلمبة غسيل عكسي تصرف 129 م 3 /س عند ضغط 3 – 4 بار
الاغشية
وقبل ما ندخل فى موضوع الاغشية ممكن تشوف الموضوعات دى من شرح الرائع احمد يوسف
أغشية التناضح العكسى الممبرين الأنواع وطرق التصميم والعيوب والمميزات والتوصيات
أغشية التناضح العكسى الممبرين الأنواع وطرق التصميم والعيوب والمميزات والتوصيات 2
نبداء الان باختيار الاغشية . وهنا لازم نعرف ان اختيار نوع الغشاء مهم جدا جدا . ولكن في التصميم هنلتزم بمالعادلات بغض النظر عن نوع الغشاء ولكن اختيار الغشاء له اساسيات ومقارنات لابد من معرفتها جميع المصممين الممتازين يقوموا بتصميم المحطة بحيث ان الغشاء يعطي 9 جالون/يوم لكل قدم مربع
ولكن مع تحسن معامل النفاذية للاغشية يمكن ان نصمم المحطة حتي 9.2 جالون /يوم لكل قدم مربع
ملحوظه هذة القيمة تقريبا للمياة العادية والتى نسبه العكارة فيها لن تتعتدى 5 ميكرون.
يعني 0.034822 م 3 /يوم لكل قدم مربع من الغشاء
يعني احنا محتاجين كام قدم مربع لأنتاج 500 م 3 /يوم ؟
يبقي محتاجين = 500 / 0.034822 =14358.738 قدم مربع
لو احنا هنركب الغشاء ذو المساحة 400 قدم مربع يبقي احنا محتاجين كام غشاء ؟
= 14358.738 / 400 = 35.8 غشاء
يعني احنا محتاجين 36 غشاء كل غشاء مساحته 400 قدم مربع
طيب لو احنا اخترنا الاوعية 6 غشاء . ده معناه اننا محتاجين 6 فيزل فقط
لكي نفهم المعادلات التي يخضع لها الغشاء سنبداء بتتقيم اداء الغشاء الواحد فقط
الغشاء يتعرض لقوتين متضادتين – ضغطين متضادين – القوة الاولي وتسمي القوة المنتجة
والقوة الثانية تسمي القوة المقاومة للانتاج
والفرق بين القوتين هو محصلة القوة الفعالة المنتجة ويسمي [net driving pressure [force
اولا: القوة المنتجة [الضغط الذي ينتج مياه ]: وهي الضغط التشغيلي Pf ويقل الضغط التشغيلي علي طول الغشاء نتيجة فرق الضغط ليصل الي ضغط خروج الاغشية مثلا اول الغشاء يتعرض لضغط 800 وفرق الضغط 20 واخر الغشاء الضغط 780 PSI .
لو فرضنا اننا نأخذ منتصف الغشاء فان الضغط في منتصف الغشاء = الضغط في اول الغشاء[ فرق الضغط / 2]
يعني في المثال السابق هيكون 800 – ( 20 / 2 = ) 790 psi
كما ان الضغط التشغيلي ايضا يقل بقيمة الضغط العكسي من ناحية المنتج يعني حضرتك لما تخنق علي المنتج وتعمل ضغط عكسي مثلا 1 بار .
ده معناه ان ضغط الاغشية يزيد 1 بار وهذا الزيادة هي زيادة غير فعالة بمعني انها للتغلب علي الضغط العكسي ناحية المنتج وليس لزيادة الانتاجية
اذا الضغط المنتج في منتصف الغشاء = الضغط في اول الغشاء Pf – [فرق الضغط/ 2 Δ[ 2/P الضغط -ناحية المياه المنتجه Pp
ثانيا : القوه المقاومة للانتاج : وهي تنتج من الضغط الاسموزي للمياه المالحة حيث ان هذا الضغط لا يسمح بأي انتاج و لهذا نلجاء الي رفع الضغط علي الاغشية .
وحيث ان الضغط الاسموزي للمياه او لأي محلول تحسب بالمعادلة الاتية
وصلنا الان الي ان القوة المؤثرة علي الغشاء هي قوة منتجة وقوة مقاومة
وعرفنا ان القوة المنتجة = الضغط في اول الغشاء Pf – [فرق الضغط/ 2 Δ[ 2/P الضغط ناحية المياه المنتجه – Pp
وعرفنا ان القوة المقاومة = [ الضغط الاسموزي لمياه الدخول f الضغط الاسموزي لمياه الخروج + Π r / [ Π 2
وعرفنا ازاي نحسب الضغط الاسموزي لمياه الدخول ومياه الخروج
لكن في الحقيقة ان القوة المقاومة هتزيد عن اللي حسبناها …… ليه ؟
بما ان الضغط الاسموزي بيزيد بزيادة تركيز املاح المياه . وطبعا احنا عرفنا ان معامل القطبية بيؤدي لاجهاد كميائي وان الغشاء يتعرض لاملاح اكثر من الحقيقية فبالتالي الضغط الاسموزي سوف يزيد بقيمة معامل القطبية
يعني المعادلة تصبح
القوة المقاومة = [معامل القطبية PF X ]
الضغط الاسموزي لمياه الدخول f الضغط الاسموزي + Π
لمياه الخروج r / Π 2 في المحطة اللي بنصممها 500 م 3 /يوم تعالوا نحسب معامل القطبية ؟
نسبة الاستخلاص المتوسطة للغشاء = Υ︠ 1 – ] 1 أس] – Υ نسبة الاستخلاص 1 / عدد الاغشية فيالفيزل n
(1/6)0.3 ) -(1 -= 1 0.9422 -1 = 0.0577 معامل القطبية PF = 2.7 أس ) 0.7 X نسبة الاستخلاص المتوسطة = Υ︠ 1.0409
القوة المقاومة = 1.0409 X 505 = 526 Psi
لكن اوعي تنسي ان الغشاء صحيح تعرض لأجهاد كميائي وجهد كبير من ناحية واحدة وهي الطبقة الملاصقة لمياه الدخول لكن الطبقة الملاصقة للمياه المنتجة تعمل relaxation للغشاء وبالتالي فان مقاومة الغشاء [ الضغط الاسموزي ]هيقل بقيمة الضغط الاسموزي للمياه المنتجة
اذا المقامة الكلية =
[ معامل القطبية X ( الضغط الاسموزي لمياه الدخول + الضغط الاسموزي لمياه الخروج / 2 )] الضغط الاسموزي للمياه المنتجة –
طبعا حضرتك عارف ان الضغط الاسموزي للمياه المنتجة هيكون قيمة ضئيلة جدا يمكن اهمالها لكن
طبعا الكلام ده مينفعش مع المتخصصين وفي معادلات لها هنتعرض لها لاحقا
مما سبق
القوة المحصلة الفعالة التي تنتج NDP =
الضغط في اول الغشاء Pf – فرق الضغط/ 2 Δ) 2/P الضغط – ناحية المياه المنتجه Pp – معامل القطبية X PF )
الضغط الاسموزي لمياه الدخول f الضغط + Π الاسموزي لمياه الخروج r / )Π 2 +( الضغط الاسموزي للمياه المنتجة p Π
. NDP = Pf – ΔP/2 – Pp – PF (Πf+Πr)/2 + Πp
تعالي نفرض انك مش هتعمل اي ضغط عكسي علي الخط المنتج يعني قيمته Pp = 0
القوة المحصلة NDP = ضغط التشغيل Pf – Δ( P / 2 – ) 526 فرق الضغط P =Δ 0.01 x
عدد الاغشية بالفيزل x متوسط كمية المياه التي تمر داخل كل فيزل أس 1.7
وعشان تريح نفسك افرض دائما انها P =Δ 25 PSI
القوة المحصلة NDP = Pf – 12.5 – 526 = PF – 538.5
اذا كمية المياه المنتجة لها علاقة بمحصلة القوة الفعالة
Qp(GPD)= NDP X S X N X A X Tcf X Ff X Cf
كمية المياه المنتجة المطلوبة بالجالون /يوم = القوة الفعالة X مساحة الغشاء X عدد الاغشية X
معامل النفاذية X معامل تصحيح درجة الحرارة X معامل التقادم X معامل الانضغاط
احنا عاوزين 500 م 3 /يوم يعني 132100.39 جالون /يوم
معامل النفاذية A له معادلة بسيطة جدا ولكن افرضه دايما ب 0.03
هنشرحها بالتفصيل بعد كده معامل تصحيح الحرارة Tcf = 1 عند حرارة 25 درجة مئوية
معامل التقادم Ff = 1 لان الغشاء جديد
معامل الانضغاط Cf = 1 لان الغشاء جديد
يبقي نعوض في المعادلة
= 132100.39 القوة الفعالة X مساحة الغشاء 400 X عدد الاغشية 36 X النفاذية 0.03 القوة الفعالة = 306 PSI
واحنا وصلنا ان القوة الفعالة = ضغط التشغيل – 538.5 من هنا يكون ضغط التشغيل = 306 + 538.5 = 844.5 PSI
اذا هنختار طلمبة ضغط عالي تحقق النقطة عند تصرف 69.4 م 3/س وضغط 844.5 PSI
كده يبقي احنا خلصنا
ولكن هيتبقي بعد كده تصميم التربو او PX
ممكن تشوف موضوعات فى نفس السياق من هنا
الموضوع الشامل عن مبادلات الضغوط Pressure Exchanger PX
اعداد م/ محمد عبدالعال
Pingback: تصميم محطات مياة الشرب تحلية المياة RO plant