محطة ضخ
أنظمة الصرف الصحي

عادة ما يتم تصميم محطات الضخ في أنظمة تجميع الصرف الصحي، التي تُسمى أيضًا باسم محطات الرفع، لمعالجة مياه الصرف الصحي الخام التي تأتي عبر خطوط أنابيب تحت الأرض بفعل الجاذبية (الأنابيب التي يتم وضعها بزاوية معينة بحيث يمكن للسائل التدفق في اتجاه واحد بفعل الجاذبية). وتتم تغذية مياه الصرف الصحي وتخزينها في بئر تحت الأرض، يُعرف عادة باسم البئر الرطب. وهذا البئر مجهز بمعدات كهربائية للكشف عن مستوى الصرف الصحي الموجود. وعندما يرتفع مستوى مياه الصرف الصحي إلى نقطة محددة سلفًاـ سيتم تشغيل مضخة لرفع الصرف الصحي إلى أعلى من خلال نظام أنابيب تعمل بالضغط يُسمى الصرف الرئيسي للبالوعة أو رفع الصرف الرئيسي الذي يتم عنده تفريغ مياه الصرف الصحي في فتحة البالوعة. ومن هذه النقطة تبدأ الدورة من جديد حتى تصل مياه الصرف الصحي وجهتها - والتي غالبًا ما تكون محطة معالجة. وبهذه الطريقة، تُستخدم محطات الضخ لنقل النفايات إلى مستويات أعلى. وفي حالة ارتفاع تدفقات مياه الصرف الصحي إلى البئر (على سبيل المثال خلال فترات ذروة التدفق والطقس الممطر) يتم استخدام مضخات إضافية. وإذا كانت هذه المضخات غير كافية، أو في حال تعطل محطة الضخ، فيمكن أن يحدث زيادة في نظام البالوعات، مما يؤدي إلى فيض المجاري الصحية – تصريف مياه الصرف الصحي الخام في البيئة.
وعادة ما يتم تصميم محطات ضخ مياه الصرف الصحي بحيث تقوم مضخة واحدة أو مجموعة واحدة من المضخات بالتعامل مع ظروف تدفق الذروة العادية. ويتم بناء مضخات زائدة عن الحاجة في النظام بحيث إذا ما كانت هناك أي مضخة خارج نطاق الخدمة، فإن المضخة أو مضخات المتبقية تقوم بمعالجة التدفق المحدد. وفي هذه الأيام توجد الكثير من أجهزة التحكم الإلكترونية في السوق المصممة بشكل خاص لهذا التطبيق. ويتم تصميم حجم تخزين البئر الرطب بين إعدادات ’تشغيل المضخة‘ و’إيقاف تشغيل المضخة‘ لتقليل عمليات بدء التشغيل وإيقاف التشغيل، ولكن يجب ألا يكون وقت الاحتفاظ طويلاً بحيث لا يتحول الصرف الصحي الموجود في البئر الرطب إلى العفن.
ودائمًا ما تكون مضخات مياه الصرف الصحي عبارة عن مضخات شفط بالطرد المركزي بها دوافع ميكانيكية مفتوحة مصممة بشكل خاص وبها ممر كبير مفتوح لتجنب الانسداد بفعل الرواسب أو التفاف الرواسب التي بها لفائف حول الدافعة. وعادة ما يتم تشغيل المضخة بواسطة محرك AC الحثي ذي ستة أقطاب. وبدلاً من توفير ممرات مفتوحة واسعة، تقوم بعض المضخات، لا سيما مضخات مياه الصرف الصحي صغيرة الحجم، بتطرية أي مواد صلبة موجودة بالصرف الصحي وتكسيرها إلى أجزاء أصغر والتي يمكن لها المرور بسهولة أكبر من خلال الدافعة.
والمناطق الداخلية من محطة ضخ مياه الصرف الصحي هي مكان خطير للغاية. يمكن أن تتراكم غازات سامة مثل الميثان وكبريتيد الهيدروجين في البئر الرطب؛ وسيتعرض الشخص غير المجهز تجهيزًا جيدًا بأدوات الحماية الذي يدخل البئر للأدخنة سريعًا. ويتطلب أي دخول في البئر الرطب طريقة دخول خاصة بالأماكن المغلقة الخاصة بالبيئات الخطرة. ولتقليل الحاجة للدخول، يتم عادة تصميم المرفق بما يسمح بإزالة المضخات وغيرها من المعدات من خارج البئر الرطب.
تضم محطات ضخ الصرف الصحي التقليدية بئرًا رطبًا و’بئرًا جافًا‘. وغالبًا ما يكون هذان البئران في نفس المرفق يفصلهما قاسم داخلي. وفي هذه الهيئة يتم تركيب المضخات أسفل مستوى سطح الأرض على قاعدة البئر الجاف بحيث تكون مداخله دون مستوى المياه في بداية المضخة، الأمر الذي يتيح ملء المضخة وكذلك الاستفادة القصوى من مستوى صافي الامتصاص الموجب (NPSH) المتاح. وعلى الرغم من عزلها بشكل رمزي عن الصرف الصحي الموجود في البئر الرطب، فإن الآبار الجافة هي عبارة عن أماكن مغلقة تحت الأرض وتتطلب الاحتياطات المناسبة للدخول. علاوة على ذلك، فإن أي تعطل أو تسرب في المضخات أو شبكة الأنابيب يمكن أن يفرغ مياه الصرف الصحي مباشرة في البئر الجاف مع الفيضان الكامل لا يُعد غير شائع. ونتيجة لذلك، يتم عادة تركيب محركات كهربائية فوق مستوى الفيضان وأعلى مستوى مياه البئر الرطب، وغالبًا أعلى مستوى سطح الأرض وتشغيل مضخات الصرف الصحي من خلال عمود إدارة عمودي ممتد. ولحماية المحركات الموجودة فوق مستوى سطح الأرض من الظروف المناخية، يتم عادة بناء حجيرات والتي تضم أيضًا مجموعة المفاتيح الكهربائية وإلكترونيات التحكم. وهذه هي الأجزاء المرئية من محطة ضخ صرف صحي تقليدية على الرغم من أنها عادة ما تكون أصغر من البئر السفلي والبئر الجاف.
والعديد من محطات ضخ الصرف الصحي الحديثة لا يتطلب بئرًا جافًا أو حجيرة مضخة وعادة ما تتألف من بئر رطب فقط. وفي هذه الهيئة، يتم تركيب مضخات الصرف الصحي الغاطسة مع محركين كهربائيين مقترنين بشكل وثيق داخل البئر الرطب ذاته، حيث تكون هذه المكونات مغمورة بمياه الصرف الصحي. ويتم تثبيت المضخات الغاطسة على قضيبي توجيه عموديين وسدادة محكمة على محمل ثابت بشكل دائم، والذي يشكل حاضنًا ومنعطفًا عموديًا لأنبوب التصريف. وللصيانة أو الاستبدال، يتم رفع المضخات الغاطسة بواسطة سلسلة تمتد من المحمل (duckfoot) إلى قضيبي التوجيه وحتى مستوى الصيانة المطلوب (عادة مستوى سطح الأرض). وعند إعادة تركيب المضخات يتم ببساطة عكس هذه العملية مع إعادة تثبيت المصخة على قضيبي التوجيه وخفض المضخة على المحمل حتى يسد وزن المضخة المحمل مرة أخرى. ومع سد حجيرة المحركات بإحكام ولا يكون الطقس مصدر قلق، فليست هناك حاجة إلى هياكل فوق سطح الأرض، باستثناء حجيرة صغيرة لإيواء مجموعة المفاتيح الكهربائية وأنظمة التحكم.
ونظرًا لتراجع الكثير من المخاوف المتعلقة بالصحة والسلامة وصغر الحجم والرؤية، فإن محطات ضخ الصرف الصحي التي تعمل بالمضخات الغاطسة قد حلت محل محطات ضخ الصرف الصحي التقليدية بالكامل تقريبًا. علاوة على ذلك، عادة ما ينطوي إصلاح محطة الضخ التقليدية على تحويلها إلى محطة ضخ حديثة عن طريق تثبيت المضخات الغاطسة في البئر الرطب، وهدم حجيرة المضخة وإلغاء البئر الجاف إما من خلال إزالته أو هدم القسم الداخلي ودمجه مع البئر الرطب.