A.6 المضخة الغشائية
تُعد المضخة الغشائية مضخة إزاحة موجبة حيث تزيح كمية ثابتة من الماء في كل دورة. تستخدم المضخات الغشائية غشاءً مرنًا لدفع السائل عبر المضخة وهي قابلة للتطبيق بشكل أساسي في مرحلة التعافي.غطاء أو طبقة رقيقة ومرنة من مادة طبيعية أو اصطناعية (مرشح).
تتوفر المضخات الغشائية في أشكال ميكانيكية/ كهربائية وهوائية وهيدروليكية التشغيل. تتوفر المضخات الغشائية التجارية في مجموعة واسعة من الأحجام والسعات والمواد. تسمح مجموعة متنوعة من المواد وأنواع أجهزة المشغل المختلفة وهندسة المضخة الغشائية، بشكل عام، بضخ مجموعة واسعة من السوائل بصرف النظر عن مياه الشرب، بما في ذلك الملاط بمختلف اللزوجات ودرجات التآكل والمحتوى الصلب وغيرها من الخصائص. تتوفر أيضًا المضخات الغشائية بترتيبات مصممة خصيصًا لسحب السوائل من الآبار العميقة تحت الأرض.
اعتبارات التصميم
تعمل المضخات الغشائية عن طريق تمدد وانكماش ال غشاء المُستخدم لتحريك السائل، مثل توصيل المياه إلى السطح. تُعد هذه المضخات خيارًا قويًا للسوائل السميكة أو اللزجة إلّا أنها في الغالب لا تكون مناسبة في حال الحاجة إلى معدلات تدفق عالية. ويجب مراعاة توافق المواد مع السائل المُضخ. يقدم المصنعون عمومًا عدة خيارات لهيكل المضخة ومواد ال غشاء لتناسب معظم أنواع السوائل المُضخة ويجب إجراء تشاور وثيق فيما يخص التوافق.
جميع مضخات الإزاحة الموجبة قادرة على توليد ضغوط كبيرة على جانب التفريغ، لذلك يجب توخي الحذر للتأكد من أن هذه المضخات لا تعمل ضد الصمامات المغلقة أو المسدودة دون طريقة لحماية الصمامات والتجهيزات الموجودة في ال مصب؛ خلاف ذلك، سيستمر الضغط في البناء في النظام حتى زيادة الحمولة على المحرك أو تعطل أضعف ماسورة في ال مصب. كما يمكن تشغيل المضخة الغشائية يدويًا، أو تشغيلها بمحرّك، أو تشغيلها بالهواء أو هيدروليكيًا. تعد مضخة فيرجنت هايدرو أحد الأمثلة على مضخة غشاء للآبار العميقة تعمل من خلال القدم بدواسة، وتتميز بأقصى معدل رفع موصى به يبلغ 60 مترًا. يتم نقل حركة المكبس هيدروليكيًا عبر خرطوم مرن إلى غشاء مطاطي لأسفل في عنصر الضخ، ويتم استخدام تمدد وتقلص ال غشاء لتوصيل الماء إلى السطح. رأس الشفط محدود بالضغط الجوي وتصميم المضخة ومواد وترتيب ماسورة الشفط. يجب تقييم المضخة الفردية المختارة مقابل متطلبات رفع الشفط.
الاتجاه الذي تتدفق فيه المياه بشكل طبيعي بعيدًا عن المصدر.غطاء أو طبقة رقيقة ومرنة من مادة طبيعية أو اصطناعية (مرشح).المواد والمستلزمات
المضخات الغشائية متوفرة في مجموعة واسعة من المواد المعدنية وغير المعدنية. تجب استشارة الشركة المصنعة أو المتخصص لتحديد توافق المواد مع السائل الذي يتم ضخه والبيئة. تشمل خيارات تشغيل المضخات الغشائية المحركات الكهربائية أو الهواء المضغوط أو السوائل الهيدروليكية.
القابلية للتطبيق
المضخات الغشائية ليست مناسبة لضخ المياه على نطاق واسع للاستخدام المجتمعي. وتُعد أكثر فائدة لمعدلات التدفق الصغيرة المتحكم فيها، وتتعامل بشكل أفضل مع جرعات المواد الكيميائية والسوائل المسببة للتآكل (مثل الكلور) أو لضخ المياه بجسيمات صلبة (على سبيل المثال لضخ المياه التي تحتوي على نسبة عالية من المواد الصلبة العالقة، كما هو الحال عند نزح المياه أو لإعادة التدوير الملاط السائل أثناء حفر آبار التنقيب). نظرًا لوجود خيارات لا تعتمد على الطاقة الكهربائية، يمكن إجراء نزح المياه باستخدام المضخات الغشائية باستخدام الهواء المضغوط إذا كان ذلك متاحًا.
جسيمات صلبة صغيرة تظل معلقة بالمياه إما كغرويات أو بسبب حركة المياه.التشغيل والصيانة
مبدأ تشغيل المضخات الغشائية بسيط، ويمكن صيانتها بسهولة. تحتوي المضخات الغشائية عمومًا على أجزاء أقل تآكلًا من المضخات الأخرى ذات التجميعات والمحامل الدوارة. تحتوي المضخات الغشائية التي تعمل بمحرك على بعض الأجزاء البالية الميكانيكية، ولكن التي تعمل بالهواء المضغوط أو هيدروليكيًا لا تحتوي على أجزاء متآكلة بعيدًا عن ال غشاء المرن الذي يتم تحريكه عبر فرق الضغط بين المضخة والسائل المشغل. تم تصميم العديد من المضخات الغشائية مع صمامات ال مدخل وال مخرج كأجزاء متكاملة من المضخة. تجب استشارة الشركة المصنعة لتحديد العمر المتوقع لل غشاء والأجزاء المستهلكة بناءً على ظروف الخدمة ودورة العمل والسوائل التي يتم ضخها.
جزء من آلة أو هيكل يدخل من خلاله سائل أو غاز.غطاء أو طبقة رقيقة ومرنة من مادة طبيعية أو اصطناعية (مرشح).جزء من آلة أو هيكل يخرج من خلاله سائل أو غاز.الصحة والسلامة
يجب دائمًا اتباع أفضل ممارسات السلامة حول المعدات الميكانيكية. قد يقلل الهواء المضغوط والطاقة الهيدروليكية من المخاطر الكهربائية ولكن يمكن أن تظل خطرة أو مميتة إذا تم التعامل معها بشكل غير صحيح. عند ضخ المواد الكيميائية، يجب ارتداء معدات الحماية الشخصية المناسبة، وكذلك يجب اتباع توصيات الشركة المصنعة. في حال استخدام مضخات تعمل بالمحرك، ينبغي تقييم المخاطر الصحية المُحتملة من انبعاثات المحرك.
التكاليف
تكلفة المضخات الغشائية الصغيرة تعتمد على المواد المختارة. بالنسبة لمعدلات التدفق الصغيرة (أقل من 5 لترات/ ثانية)، تتراوح الأسعار عادة بين عدة مئات إلى عدة آلاف من الدولارات الأمريكية. عادة ما تكون خيارات البلاستيك الحراري والألومنيوم القياسية أقل تكلفة، في حين أن مكونات البلاستيك الحراري المتخصصة أو مكونات سبائك الفولاذ المقاوم للصدأ هي الأغلى بشكل نموذجي. قد تكون المضخات البلاستيكية الحرارية أو الألومنيوم ميسورة التكلفة نسبيًا ومرنة مقارنة بخيارات الضخ التجارية الأخرى. تجب مراعاة خيارات طاقة المضخة في التكلفة. يوفر الهواء المضغوط الذي يتم توفيره بواسطة ضاغط يعمل بالغاز مرونة في الضخ بدون طاقة كهربائية ولكنه قد يضيف تكاليف تشغيل مقارنة بخيارات تشغيل المحرك الكهربائي.
الاعتبارات الاجتماعية والبيئية
لا يتعامل المستخدمون النهائيون لنظام إمدادات المياه عادةً مع تلك المضخات. تجب مراعاة تعقيد التشغيل والصيانة للنظام ولكن تطبيق شرط وجود موظفين مدربين ومؤهلين أمرًا ضروريًا بشكل دائم. بالنسبة للمضخات الغشائية الصغيرة والبسيطة، مثل المضخة اليدوية فيرجنت، ستكون هناك حاجة إلى الحد الأدنى من التدريب والتشغيل والصيانة. أما المضخات التي تعمل بمحركٍ، فتتعلق الاعتبارات البيئية الرئيسية باستخدام المواد الاستهلاكية (التشحيم والزيوت والمواد الكيميائية) ومصادر الطاقة. ينبغي وضع خطة للاحتواء المناسب والتخلّص من المواد الاستهلاكية. بالنسبة لأنظمة الضخ الأصغر، تكون الطاقة الشمسية أو أنظمة الطاقة الهجينة المزودة بألواح شمسية أمرًا ممكنًا وغالبًا ما يكون لها تأثير بيئي أقل وفترة قصيرة لاسترداد التكاليف.
معايير القرار الرئيسية
مستوى التطبيق/المقياس
| أُسرَة | + + |
| حيّ | + + |
مستوى الإدارة
| مشترك | + + |
| عام | + + |
تعقيد
| واسطة |
| High |
| Medium |
مرحلة الطوارئ
| استعادة | + + |
قوة ضعف
- متوفرة في العديد من الأحجام و خيارات المواد
- معدل التدفق متغير
- متوفرة بخيارات طاقة مختلفة (يدوية، آلية، هيدروليكية، هوائية)
- يمكن ضخ السوائل والمواد الصلبة المسببة للتآكل إذا تم تصميمها بشكل صحيح
- قادرة على توفير قوة شفط
- معدلات تدفق منخفضة فقط بشكل عام
- باهظة الثمن إلى حد ما، وبالتالي فهي قابلة للتطبيق فقط للمنشآت البلدية أو الكبيرة
