برج التبريد: أثناء مرور الماء عبر البرج، يتبخر جزء منه نتيجة تلامسه مع الهواء ويتم إطلاقه في الغلاف الجوي، وفي هذه الأثناء يتم التخلص من جزء من الحرارة الموجودة في ماء التبريد إلى الغلاف الجوي عن طريق التبخر، مما يؤدي إلى تبريد الماء.
تُستخدم أبراج تبريد المياه في المنشآت الصناعية من جميع القطاعات وفي أنظمة التدفئة والتهوية وتكييف الهواء (HVAC) للحصول على مياه مبردة.
ينقسم مبدأ عمل أبراج التبريد إلى قسمين وفقًا لطريقة تلامس الماء مع الهواء:
- أبراج التبريد ذات التدفق المعاكس
- أبراج التبريد ذات التدفق المتقاطع
أنواع الأبراج حسب نوع التبريد:
- أبراج التبريد المائية ذات الدورة المفتوحة
أبراج تبريد المياه ذات الدورة المغلقة
تكوّن الرواسب والتآكل والتلوث البيولوجي والترسبات في برج التبريد
يُطلق على ترسب الأملاح المذابة في المياه المتداولة في النظام على أسطح المبادلات الحرارية، نتيجة لارتفاع درجة الحرارة والتركيز، اسم «تكوّن الترسبات».
التآكل هو عملية كهروكيميائية يتم فيها الفصل المادي بين منطقة الأنود، حيث يحدث انصهار المعدن، ومنطقة الكاثود، حيث يحدث الاختزال.
يمكن تصنيف أنواع التآكل على النحو التالي:
التآكل النقطي (تآكل الحفر الصغيرة): يُلاحظ في المناطق التي تكون فيها سرعة الماء منخفضة. وبعد تشكل الحفرة في تلك المنطقة، ينفصل الماء عن الكتلة الرئيسية ويدخل إلى الحفرة.
التآكل الانتقائي: هو نوع من التآكل يحدث في أي سبيكة.
التآكل الجلفاني: يحدث التآكل الجلفاني عندما يتلامس معدنان مختلفان.
التآكل الناتج عن التعرية: هو نوع من التآكل ينشأ عن تأثيرات ميكانيكية مثل السرعة العالية للمياه والعوامل البيئية.
بالإضافة إلى ذلك، قد تتشكل الترسبات في الأنظمة لأسباب متنوعة مذكورة أدناه.
الحديد الموجود في مياه التغذية، والمواد العضوية الطبيعية، والغبار الذي يصل عن طريق الهواء، والتربة وما إلى ذلك، وترسب المواد الصلبة، ونواتج التآكل.
توجد تلوثات بيولوجية في جميع أنظمة التبريد المفتوحة.
ينشأ عن الكائنات الدقيقة الموجودة في البيئة وفي الماء. ويتشكل تحت تأثير أشعة الشمس ونتيجة لارتفاع درجة الحرارة. ويزداد تكوّن الرواسب والانسداد والطحالب والبكتيريا في الأنظمة. تعيش البكتيريا وتتكاثر في البيئات المائية الطبيعية والاصطناعية. تتناقص أعداد البكتيريا في البيئات المائية التي تقل درجة حرارتها عن 20 درجة مئوية، وتصل إلى أقصى مستوى للتكاثر عند درجة حرارة 37 درجة مئوية، وتتوقف عن التكاثر عند درجة حرارة 46 درجة مئوية، ثم تتناقص أعدادها عند درجات حرارة أعلى، حيث تعيش لبضع ساعات عند 50 درجة مئوية، ولبضع دقائق عند 60 درجة مئوية، بينما تموت بسرعة عند 70 درجة مئوية.
برج التبريد المفتوح هو نظام يزيد من تكوّن الترسبات والرواسب والتآكل. وفي هذا النوع من الأنظمة، يُعد التبخر — الذي يمثل آلية التبريد الرئيسية — آلية لزيادة التركيز في الوقت نفسه. ونظرًا لأن الماء المتبخر هو ماء نقي، فإن كمية المواد الصلبة الذائبة (TDS) في مياه الدوران تزداد باستمرار. ويؤدي هذا الوضع إلى تجاوز شروط التشبع وظهور الترسبات.
يلعب عامل التركيز دورًا فعالاً. ويؤدي الحد من عامل التركيز إلى منع التشبع المفرط. كما أنه يضمن استخدام منتجات التكييف الكيميائية المستخدمة بشكل أكثر فعالية.
الوقاية من التآكل باستخدام المعالجة الكيميائية
يمكن تقليل معدل التآكل بمساعدة بعض المواد الكيميائية التي تُضاف إلى البيئة المسببة للتآكل. وتُعرف هذه المواد عمومًا باسم مثبطات التآكل. ومثبطات التآكل هي مواد تقلل معدل التآكل بشكل كبير من خلال منع العمليات الأنودية والكاتودية، أو كليهما، في البيئة التي تُضاف إليها.
قد لا يكون للمثبط الذي يمنع تآكل معدن ما نفس التأثير على معدن آخر. لذا، يجب استخدام مثبطات التآكل المناسبة لنوع المعدن والبيئة المحيطة به.
مع تطور الصناعة في العالم وبلدنا، أصبحت أنظمة التدفئة والتبريد التي تعمل بالماء جزءًا لا غنى عنه في المؤسسات. وتعد معالجة المياه الطريقة الوقائية الأكثر فعالية لاتخاذ تدابير ضد الترسبات الكلسية والتآكل والتكوينات الميكروبيولوجية، وكذلك لتقليل تكاليف الصيانة والتشغيل.
من المهم جدًّا أن تُدعم المواد الكيميائية المستخدمة في برامج معالجة المياه، إلى جانب توافقها مع النظام، ببرنامج متابعة منتظم. يجب مراقبة الأنظمة من خلال برامج المتابعة باستخدام طرق التحليل الفيزيائية والكيميائية على حد سواء. وفي الوقت نفسه، يجب تسجيل برامج تشغيل النظام في شكل ملاحظات العدادات وساعات العمل وجداول زمنية. ولا ينبغي أن ننسى أنه لا يمكن تحسين أي قيمة لا يمكن قياسها.
من المهم إشراك شركات معالجة المياه في مرحلة المشروع حتى تتمكن من التحكم في النظام وتحسين جودة البرنامج الذي ستطبقه. توفر برامج معالجة المياه تدابير تساهم في توفير الوقت والمال والقوى العاملة والطاقة. وتعد أنظمة التدفئة والتبريد، وأنظمة البخار، وأنظمة مياه الاستخدام من أكثر الأنظمة الميكانيكية استهلاكًا للمياه. إن التحكم في خصائص المياه المتعلقة بالتآكل والترسبات الكلسية والتكوّنات الميكروبيولوجية في هذه الأنظمة سيضمن إطالة العمر الافتراضي للأنظمة، كما سيمنع ارتفاع تكاليف الطاقة.
بعض منتجات معالجة المياه التي قمنا بتطويرها ضمن شركة «جيمكيمسان كيميا» ونقوم بإنتاجها في مصانعنا هي:
CK 229: مادة كيميائية معالجة قائمة على الفوسفونات تُستخدم في أبراج التبريد ذات الدوائر المفتوحة وشبه المفتوحة للسيطرة على الترسبات الكلسية والتآكل. تعمل على تدمير البنية البلورية للمعادن المسببة للترسبات الكلسية وتحويلها إلى حالة غير متبلورة، مما يتيح إزالتها عن طريق التصريف. تمنع تكوّن التآكل على الأسطح النحاسية.
CK 429: مركب كيميائي معالج عضوي بالكامل يستخدم في أبراج التبريد ذات الدوائر المفتوحة وشبه المفتوحة للحد من الترسبات والتآكل. وهو فعال في درجات الحموضة العالية دون الحاجة إلى استخدام الأحماض. كما أنه صديق للبيئة بفضل تركيبته العضوية بالكامل. ويمنع تكوّن التآكل على الأسطح النحاسية.
C BIOCIDE 886: مبيد حيوي مصمم للسيطرة على الكائنات الحية الدقيقة في مياه العمليات الصناعية بأبراج التبريد المفتوحة. يمنع تكوّن الطحالب والبكتيريا والفطريات. ويمنع الانسداد والتلوث والتآكل الناجم عن هذه الكائنات الحية. يمكن استخدامه بأمان على الأسطح المعدنية التي تحتوي على النحاس.
CK 699: منتج مساعد يُستخدم في أنظمة التبريد بهدف تنظيم درجة الحموضة (pH) والقلوية. يمنع مشكلة الترسبات الناتجة عن ارتفاع درجة الحموضة (pH).
CK – 180: هو مادة مشتتة عضوية بالكامل تُستخدم للسيطرة على الترسبات في أبراج التبريد المفتوحة. يمنع تكوّن الترسبات في أبراج التبريد من خلال منع المواد الصلبة العالقة في الماء من التكتل والترسب والالتصاق بالأسطح المعدنية. كما يوفر أسطحًا نظيفة لتسهيل وصول مثبطات التآكل إلى الأسطح المعدنية. وعند استخدامه بجرعات عالية، فإنه يعمل أيضًا على إزالة الرواسب القديمة تدريجيًّا.
هاكان تشوبان
مهندس كيميائي
مستشار معالجة المياه
المصدر:
https://tr.wikipedia.org/wiki/So%C4%9Futma_kulesi
https://tr.wikipedia.org/wiki/Kapal%C4%B1_%C3%A7evrim_so%C4%9Futma_kulesi
دليل المياه الصادر عن نقابة مهندسي الكيمياء التابعة للاتحاد التركي للمهندسين والمعماريين (TMMOB)
ملاحظات محاضرات كيمياء «جيمكيمسان»