مرجع تخصصی آب و فاضلاب

بررسی استفاده از پمپهای خورشیدی در صنعت آب و فاضلاب

 

تهيه و تنظيم:

علي صفر حيدري

مديرعامل شركت آب و فاضلاب روستايي استان مركزي

 

همكار طرح:    محمد ساري

كارشناس انرژي شركت آبفاروستايي استان مركزي

خلاصه

سيستم فتوولتائي سيستمي است كه در آن انرژي خورشيدي جهت اهدافي خاص به نيروي الكتريكي تبديل مي شود. دو نمونه ار موارد استفاده اين سيستم، پمپ هاي فتوولتائي و چراغ هاي خورشيدي است.
پمپ هاي خورشيدي پمپ هايي هستند كه در آنها انرژي خورشيدي به وسيله پانل هاي خورشيدي
(قطعه هايي مستطيل شكل از سلول هاي خورشيدي) به انرژي الكتريسيته تبديل مي شود و اين انرژي در راه اندازي پمپ آبي مورد استفاده قرار مي گيرد.

در مقاله حاضر به بيان تاريخچه استفاده از انرژي فتوولتائي (برق خورشيدي) به عنوان يك انرژي تجديد شونده و بررسي مسائل پيرامون آن مي پردازيم. سعي بر آن است اقتصادي ترين روش براي تهيه انرژي الكتريكي مورد نياز پمپ هاي خورشيدي ارايه و علاوه بر آن استفاده از اين سيستم ها در مقايسه با
سيستم هاي مشابه عنوان شود.

ارايه آمار اقتـصادي مربوط به سيستم فتوولتائي و به طور مشـخص پمپ هاي فتوولتائي متخصـصان را قـادر
مي سازد تا بينش منطقي تري براي آينده اين طرح ملي تصميم گيري كنند.

 

 مقدمه

انرژي خورشيدي وسيعترين منبع انرژي در جهان است. انرژي نوري كه از جانب خورشيد در هر ساعت به زمين مي تابد، بيش از كل انرژي است كه ساكنان زمين در طول يك سال مصرف مي كنند. به عنوان مثال، نوري كه ساليانه بر يك سايت آزمايشي در نواداي آمريكا مي تابد (sq.mi 1300) اگر راندمان 15% به الكتريسيته تبديل شود، دو برابر انرژي توليدي ساليانه ايالات متحده آمريكا خواهد شد. با وجود گسترده بودن اين انرژي، چگالي آن بسيار پايين است. براي بهره گيري از اين منبع بايد راهي جست تا انرژي پراكنده آن با راندمان بالا و هزينه كم به انرژي قابل مصرف الكتريكي تبديل شود.

 

روشهاي استفاده از انرژي خورشيدي

1- روشهاي تبديل انرژي خورشيدي به انرژي الكتريكي

با استفاده از تكنولوژي خاص، انرژي حاصل از نور خورشيد را به انرژي الكتريكي تبديل مي كنند اين تكنولوژي ها را به دو دسته مي توان تقسيم كرد :

سيستم فتوولتائيك (PV) : كه عموما تجهيزاتي جامد و بي حركت هستند.(جز در مورد انواع مجهز به سيستم رديابي خورشيد)

سيستم هاي گرمايي خورشيدي : كه از نور متمركز شده خورشيد براي گرم كردن مايعي كه بخار آن يك توربين را به حركت در مي آورد، استفاده مي كند.

در اين ميان استفاده از سيستم هاي فتوولتائيك براي استفاده از نور خورشيد به عنوان منبع انرژي بسيار رايج تر است. استفاده از پنل هاي فتوولتائيك در كشورهاي پيشرفته به سرعت رو به گسترش است. استفاده از انرژي خورشيدي كه يكي از اشكال انرژي موسوم به «سبز» است از سوي  طرفداران محيط زيست پشتيباني مي شود. علت اين استقبال را بايد در ويژگيهاي انرژي خورشيدي جست.

2- ويژگي هاي انرژي خورشيدي

انرژي خورشيدي تمام نشدني است. انرژي تميزي است و هيچ آسيبي به محيط زيست نمي رساند. به دليل عدم وجود قسمت هاي متحرك، نگهداري و اتوماسيون آن آسان است. ظرفيت آن را متناسب با نياز
 مي توان طراحي كرد.

 

3- سيستم ولتائيك چيست؟

بخش اصلي يك سيستم فتوولتائيك، پنل فتوولتائيك است. پنل هاي فتوولتائيك كه در معرض خورشيد قرار مي گيرند، متشكل از سلولهاي فتوولتائيك هستند. اين سلولها از مواد نيمه هادي سيليكوني ساخته شده اند. پنل شامل 36 واحد (سلول) است كه در رديف هاي 6 تايي كنار هم چيده شده اند. اين پنا روي بام خانه اي در لس آنجلس واقع در ايالات متحده آمريكا نصب شد.

سيستم فتوولتائيك شامل تجهيزات ديگري از جمله مبدل هايي براي تبديل جريان مستقيم به جريان متناوب نيز هست.

 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

خواص فاضلاب های صنعتی و پساب کارخانه ها کاملا بستگی به نوع فرآورده های کارخانه دارد با توجه به این موضوع مهمترین تفاوتی که می تواند فاضلاب کارخانه ها با فاضلاب خانگی داشته باشد عبارتند از :

1.      امکان وجود مواد و ترکیبات شیمیایی سمی در فاضلاب کارخانه بیشتر است.

2.      فاضلاب صنعتی خورندگی بیشتری دارد.

3.      فاضلاب صنعتی خاصیت قلیایی یا اسیدی زیادی دارد.

4.      امکان وجود موجودات زنده در آن ها کمتر می باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

فلزات موجود در فاضلاب باید پیش از تخلیه نهایی حذف شوند تا از اثرات سمی آنها بر محیط زیست جلوگیری شود. اما استفاده از نیزارها برای دستیابی به این هدف باید با احتیاط آزمایش شود. نیزارهای با جریان سطحی به آبهای آزاد راه دارند بنابر این می‌توانند باعث آلودگی این آبها به فلزات شده در نتیجه ارگانیسمهای موجود در این آبها آلوده شده و می‌تواند بخشی از زنجیره غذایی انسان را تحت تاثیر قرار دهد برای جلوگیری از این مشکل طراحان، بهره‌برداران، تنظیم‌کنندگان ودست‌اندرکاران سیستم نیزارتصفیه باید توجه خود را به کاهش غلظت فلزات ورودی به نیزارتاسطوح غیربحرانی بوسیله پیش‌تصفیه قبل از تخلیه به سیستم نیزار تصفیه معطوف نمایند.
نیزارهای معینی نقش مهمی در حذف فلزات از منابع دیگر آب ، رواناب و آبهای زیرزمینی دارند، نیزارها 20 تا 100 درصد از فلزات موجود در آب را حذف می‌کنند که این بستگی به نوع فلز و نوع نیزار دارد.. نیزارهای کاشته شده ، نقش اساسی در حذف فلزات پایین دست مناطق شهری دارند. دلفینو و ادم(1993) دریافتند که سرب نشت یافته از محل زباله‌های خطرناک فلوریدا، به میزان زیادی توسط یک نیزار نگه داشته می‌شود. کمتر از 20 تا 25 درصد از کل سرب موجود در خاک و رسوبات به آسانی در دسترس موجودات زنده قرار می‌گرفتند. بیشتر سرب با خاک و رسوبات از طریق جذب سطحی، کیلاته شدن و ته نشین شدن محدود شده بود. سرب نخست توسط علف مارماهی جذب شد که تجمع زیستی سرب بیشتری داشت. در یک مورد دیگر پژوهشگران دریافتند که رویش نیزار و موادآلی(لجن ) 98 درصد سرب ورودی به نیزار را نگه‌ می‌دارد.

 کارایی حذف فلزات با نرخ بارگذاری جرمی و غلظت ورودی ارتباط زیادی دارد. فلزات در نیزار به روشهای زیر حذف می‌شوند:

1-چسبیدن به خاک، رسوبات، ذرات و موادآلی
2-ترسیب به صورت نمکهای نامحلول، به ویژه به صورت سولفیدها و هیدرکسیدها
3-گرفته شدن بوسیله گیاهان، مثل جلبکها و باکتریها

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هیدرو کلریناتور و پرشر هیدروکلریناتور

 

هیدرو کلریناتور

دستگاه کلرزن غیر برقی تمام اتوماتیک

یکی از روش های اصلاح الگوی مصرف در سیستم های کلرزنی استفاده از هیدرو کلریناتور و پرشر هیدروکلریناتور در تاسیسات آب و فاضلاب است.

کلرزن هیدرومکانیکی برای نخستین بار در سال 1379 در قالب یک پروژه تحقیقاتی دانشگاهی توسط واحد مهندسین طراحی صنعتی ابتکار اختراع گردید و پس از حصول اطمینان از عملکرد مناسب و ارائه در دومین کنفرانس بین المللی آب و فاضلاب در سال 1381 به تولید انبوه رسید و هم اکنون در برخی از استانهای کشور مورد بهره برداری قرار میگیرد.

 

مزایای استفاده از هیدرو کلریناتور

-          عدم نیاز به برق

-          صدردرصد اتوماتیک

-          هزینه های خرید ، نصب و نگهداری بسیار مناسب

-          سادگی نصب و نگهداری دستگاه

-          به علت سرعت کم قطعات متحرک ، استهلاک آنها بسیار پایین و طول عمر دستگاه حداقل 2.5 برابر کلریناتورهای برقی میباشد.

-          دارای اطاقک فلزی مخصوص (گالوانیزه با لایه پوشش اپوکسی) که نیاز به احداث اطاقک ابنیبه ای بر روی مخازن را منتفی میسازد.

 

مشخصات فنی هیدروکلریناتور

- مولد نیرو                                  توربین

- قطر توربین                               45cm

- دورتوربین                                1rpm

- نوع پمپ                                   دیافراگمی

- فشار پمپ                                 1bar

- حداکثر حجم تزریق پمپ               50L/h

- حجم مخزن ذخیره محلول کلر        1000.500.220.110.60(L)

- حجم پکیج ها                             0.47-0.3-0.16(m3)

 

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

چند روش استاندارد برای اندازه‌گیری کلراید وجود دارد.

·روش پتانسیومتری: استفاده از نیترات نقره به عنوان تیترانت جهت ترکیب کلراید با نقره و بکارگیری یک الکترود کلرید نقره-نقره جهت نشان دادن نقطه پایان

·کروماتوگرافی یونی: نیاز به تجهیزات گرانقیمت دارد. و برای اندازه‌گیری چندین آنیون معمول موجود در آب کاربرد دارد.

·تیتراسیون: (روش مهر یا آرژانتومتری) ارزان است. استفاده از نیترات جیوه

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

سختی‌گیرها، صافیهای کربن و صافیهای شنی سولفات را حذف نمی‌کنند. سه روش کلی برای حذف سولفات پیشنهاد می‌شود:

1.      اسمز مکعوس: این فرایند به طور معمول 93 تا 99 درصد سولفات را از آب آشامیدنی حذف می‌کند.

2.      تقطیر: تقطیر می‌تواند تا 100 درصد سولفات را از آب حذف کند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

کیفیت نتایج آزمایش در آزمایشگاه برای کلیه‌ی جمع‌بندیهای حاصل از آنها از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. نتایج غلط یا نادرست می‌توانند منجر به خطای حدی در قضاوت شوند. از آنجا که نیاز به آزمون‌های آماری در کار آزمایشگاهی روز افزون است، تکنسین آزمایشگاه موظف به انجام آزمون‌های مذکور می‌باشد. برای به دست آوردن اطلاعاتی قابل اعتماد، کوشش پیگرانه و مستمر برای یافتن خطاها لازم است. تحقیقات پژوهشگران نشان داده که در نتایج کار آزمایشگاهی هر قدر هم که دقیق انجام گرفته باشد، %3 خطا وجود دارد که اغلب این خطاها نوشتاری و محاسباتی است. کنترل کیفیت با فعالیتهای لازم برای اندازه‌گیری و کمینه‌سازی خطاهای ممکن ارتباط دارد. در آزمایشگاه با استفاده از ماشین حساب جیبی، خطاهای محاسباتی در برخی آزمایش‌ها به صورت جدی حذف می‌گردد. توجه ش.د که استفاده از دستگاههای پیچیده‌تر لزوما نتایج بهتری در بر نخواهد داشت، زیرا یافتن و تصحیح یک اشتباه در حافظه‌ی رایانه، در مقایسه با پیداکردن و تصحیح همان اشتباه در دفترچه‌ی یادداشت، بسیار مشکل آفرین و سخت‌تر خواهد بود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب