Al-Khwarizmi!! Engineering!!! Journal Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 6, No. 1, PP 101-112 (2010) في تصفیة میاه الشرب دراسة إمكانیة استخدام صخور النینفایت المحلیة منى فائق علي ة بغدادعجام/ كلیة الھندسة/ قسم ھندسة البیئة (Received 9 November 2008; accepted 6 December 2009) :الخالصة تعان ا لالس ر حالی ل القط ة داخ ات العامل رب للمحط اه الش فیة می ي تص یح ف ي للتحقق من كفاءة صخرة النینفایت المحلیة عند استخدامھا كوسط ترش ا ف ة بھ ي تطویر واقع حال ھذه المحطات وجعلھا تواكب الزیادة الحاصلة في الكثافة السكان ار ف ا االنھ ي تعانیھ ویة الت ات العض وث بالملوث ادة التل یة كذلك مواجھة زی .والتي تعد المصادر الوحیدة لتغذیة كافة محطات التصفیة بالماء في القطر) دجلة والفرات(القطر ك ي تل تخدمة ف ل المس حات الرم ا لمرش ة العلی ن الطبق زء م تبدال ج تم باس ذه ت ویر ھ ویر او التح رة التط ذلك ان فك ل ب ت لتعم خرة النینفای ات بص المحط ط . كمرشحات ثنائیة الوسط اربون المنش ي الك ال، وھ ذا المج ي ھ ًا ف اح عالمی تخدم بنج رى تس واد اخ ع م ا م وبغیة التحقق من كفاءة الصخرة فقد تمت مقارنتھ .وفحم االنثراسیت ات وتمت المقارنة على اساس قابلیة ازالة مستویات العكورة المختلفة، وام ي محط ًا ف تخدمة حالی دالتھا المس وق مع ة تف كانیة استخدام معدالت ترشیح عالی .التصفیة داخل القطر ر ل القط ة داخ فیة العامل ات التص ابھة لمحط ري مش اس مختب ة بمقی ة بحثی اء محط ى بن م ال ذا القس ة . دعت الحاجة في اجراء تجارب ھ ى كاف وي عل وتحت .تخثیر وتلبید وترسیب اضافة الى منظومة الترشیح الوحدات التقلیدیة العاملة من احواض اني ) مرشحات(تكونت منظومة الترشیح في الدراسة الحالیة من اربعة اعمدة زجاجیة ود االول والث وى العم ث احت د بحی ي ان واح واٍز وف كل مت تعمل بش وق سم من صخرة النینفایت والكاربون المنشط وفحم االنثراسیت على الت ٢٠والثالث على وعة ف حات ٤٠والي وموض ل كمرش ي تعم ذا فھ ل وب ن الرم م م س م . سم لیعمل بذلك كمرشح احادي الوسط ٦٠ثنائیة الوسط بینما احتوى المرشح الرابع على الرمل فقط وبعمق د ت ة فق ة المطلوب ولغرض الحصول على المقارن .١٠٦وكذلك معامل االنتظام الذي بلغ ) ملم ٠.٨٢(استخدام الحجم المؤثر نفسھ لحبیبات المواد المستخدمة في الدراسة .، الكاربون، المنشط تیس، االنثرا اإلسالة، محطات والثنائیة األحادیةالمرشحات –النینفایت : المفتاحیة الكلمات المقدمة.١ خالل ١٩٨٧عام )٢(تم اكتشاف ھذه الصخرة من قبل النقیب ة جنوب محافظة قیامھ باعداد خارطة جیولوجیة مفصلة لمنطق االنواع الجدیدة من وفي بادئ االمر ساد االعتقاد بانھا احد. نینوى وھي صخرة موجودة في (ة یصخرة البورسیلینایت المحل . ]١٤[)الصحراء الغربیة ومنطقة الجزیرة غرب وجنوب العراق ولكن بعد دراستھا وتحلیلھا ومعرفة خواصھا تم عدھا صخرة ا الول مرة، وقد تمت تسمیتھا من قبل رسوبیة محلیة یتم اكتشافھ .Ninivite([7, 2](باسم صخرة النینفایت [7,2])جاسم والنقیب( التركیبة التي تتكون منھا صخرة النینفایت، ) ١(یوضح الشكل اذ انھ یمثل شكًال شبھ بیضوي تتمركز السلیكا في وسطھ، وتكون KAL2(SO4)2محاطة بانطقة یتركز فیھا معدن االلونایت (OH)6 ومعدن الجاروسایتKFe3(SO4)2 (OH)6 فضال عن ان ھذا . المعادن الحدیدیة وعلى التوالي باتجاه خارج الشكل االرتباط بین المعدنین والصخرة تكون نتیجة لعملیات تحلل ثانویة والصخور االخرى المرافقة لھا والتي Marlلصخور المارل ت الكبریتیدیة التحلال(تعزى الى تفاعل حامض الكبریتیك -P(تحت الظروف االعتیادیة من ضغط وحرارة ) الحامضیة T([5]. ان التفاعالت تحت سطح االرض تكون مصدرا لغاز كبریتید والذي یتأكسد بعدئذ الى حامض الكبریتیك فوق H2Sالھیدروجین مستوى المیاه الجوفیة بفعل نوع خاص من البكتریا المسماة )Thio basillus Thio oxidans .( ان التحلالت الكبریتیدیة الحامضیة تؤثر في المعادن الطینیة والكاربونات لصخور المارل مما pH(1.5-4.5)تحت ظروف واطئة من الدالة الحامضیة یؤدي الى حركة معظم العناصر وترسبھا في االنطقة الخارجیة .وبقاء السلیكا والتیتانیوم في الوسط . [5]تتركیبة صخرة النینفای )١(الشكل )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 102 دروجین د الھی از كبریتی اث غ ة النبع دورة الطبیعی ون ال ولك ة ادن الطینی ي المع أثیره ف ك وت امض الكبریتی ى ح ده ال وتأكس وي دة تح اطق جدی اف من ة الكتش وث جاری ان البح تمرة، ف مس .ترسبات صخرة النینفایت المواد وطرائق العمل .٢ المنشودة من ھذه الدراسة ومنھا محاكاة افاألھدبغیة تحقیق Laboratory(الواقع، فقد تم بناء محطة بحثیة بمقیاس مختبري Scale Pilot Plant ( تعمل باسلوب الجاذبیة) ان أساسعلى ) جمیع محطات تصفیة الماء داخل القطر تعمل باسلوب الجاذبیة في وقد زودت بوحدات المعاملة التقلیدیة نفسھا والموجودة وحدات المحطة ) ٢(ویوضح الشكل .افةمحطات تصفیة المیاه ك .البحثیة :وحدات المحطة البحثیةاجزاء ١-٢ ان وحدات المحطة البحثیة تم تصمیمھا اعتمادا على المعادالت والمحددات والمعاییر التصمیمیة الموصوفة في .[6 ,8 ,9 ,10 ,11] المصادر المتوفرة :االرضي خزان الماء الخام -أ ) م١×م١×م١(تم استخدام ثالثة خزانات كل منھا بابعاد لغرض خزن الماء الخام الذي كان ینقل مباشرة من نھر دجلة .بوساطة عجلة حوضیة سم من سطح االرض ٢٠وضعت ھذه الخزانات على ارتفاع وجرى ربطھا مباشرة بمضخة ماء لنقل الماء من كل خزان عند .الى خزان الماء الخام المجھز للمحطةاجراء ایة دورة تشغیل :خزان الماء الخام المجھز للمحطة البحثیة -ب لتر ١٢٠ان الخزان مصنوع من مادة بالستیكیة وبسعة سم من سطح االرض لغرض تجھیز ٢٣٠ووضع على ارتفاع بوساطة ) حوض المزج السریع(الماء الخام الى حوض التخثیر .الجاذبیة زان بطواف ماء للحفاظ على ارتفاع ثابت جرى تزوید الخ عن ) Over flow(ویتم التخلص من التصریف الزائد . للماء فیھ متصل بالخزان من مستوى الطواف ، ) Valve(طریق صمام .یقوم بارجاع الماء الفائض الى الخزان االرضي للماء الخام ):حوض المزج السریع(حوض التخثیر -جـ × سم ١٠.٥(من الزجاج وبابعاد تم تصنیع ھذا الحوض وبفترة مكوث ھیدرولیكیة مقدارھا دقیقة ) سم١٠.٥×سم ١٠.٥ .واحدة الغرض الرئیس من استخدام ھذا الحوض ھو اضافة المادة بوساطة سحاحة مجھزة ) كبریتات االلمنیوم (المخثرة الكیمیاویة ة المواد الرملی(لھذا الغرض وذلك لجعل المواد المسببة للعكورة ویتم تجھیز ھذا الحوض . غیر مستقرة ومشتتة) العالقة والغرویة .بالماء الخام مباشرة من خزان الماء الخام المجھز للمحطة یكون ھذا الحوض مزود بآلة مزج سریع تتكون من محراك )Stirrer ( متصل بستة مجاذیف)Paddles ( وتدور بسرعة االلة المازجة دورة في الدقیقة، یمكن السیطرة على سرعة ٢٠٠ .یستخدم لھذا الغرض) Regulator(بوساطة منظم سرعة ):حوض المزج البطئ(حوض التلبید -د تم تصنیع ھذا الحوض من الزجاج وبابعاد وبفترة مكوث ھیدرولیكیة مقدارھا ) سم٢٢×سم٣٠×سم٥٠( والغرض الرئیسي من استخدام ھذا الحوض ھو اعطاء . دقیقة ٣٠ ببة للعكورة غیر المستقرة والمشتتة والتي فرصة للمواد المس تكونت في حوض التخثیر ان تتلبد وتتراكم مع بعضھا لتكوین بفعل (مواد اكبر واثقل ، وعلیھ فان الماء كان ینتقل مباشرة .من حوض التخثیر الى حوض التلبید) الجاذبیة یكون حوض التلبید مجھزا بآلتي مزج بطيء وعلى التوالي احدة منھما من محراك متصل باربعة مجاذیف، وتتكون كل و ٤٠دقیقة وتدور الثانیة بسرعة / دورة ٦٠تدور االولى بسرعة دقیقة ، وتتم السیطرة على سرعتیھا بوساطة منظمي سرعة / دورة )Regulators ( وحوض التلبید ھذا مرتبط بحوضي ترسیب .وبشكل مباشر :حوضا الترسیب -ھـ لزجاج وبابعاد تم تصنیع كل حوض من ا وبفترة مكوث ھیدرولیكیة مقدارھا ) سم٢٨×سم٣٤×سم٥٤( .دقیقة١٢٠ والغرض الرئیس من استخدام ھذین الحوضین ھو ترسیب المواد المتلبدة والمتكونة في حوض التلبید وعلیھ فان الماء كان .ینتقل من حوض التلبید الى حوض الترسیب مباشرة في مقدمتھ ) baffle(ان كل حوض ترسیب مزود بحاجز .لتوزیع الجریان بانتظام على المقطع العرضي الداخلي للحوض وكل حوض مزود في نھایتھ بثالثة صمامات، اثنین یستخدمان لتسلیط الماء على اعمدة الترشیح ویستخدم الثالث الخذ النماذج عند تشغیل ) Over flow(والتخلص من التصریف الزائد .اقل مما ھو مصمم علیھالمحطة البحثیة بتصریف :الترشیح أعمدة -و تم استخدام اربعة اعمدة ترشیح مصممة لتعمل بشكل متواز االبعاد التصمیمیة لھذه ) ٣(وفي آن واحد، ویوضح الشكل ملم ٥٣یتالف كل عمود من انبوب اسطواني بقطر . االعمدة ملم مصنوع من الزجاج ومزود في اسفلھ بصمام ٩٥٠وارتفاع ریف الماء المعالج وتنظیم الجریان والجراء عملیة الغسل لتص .لمادة وسط الترشیح عند انتھاء أي دورة تشغیل ان الماء الخارج من كل صمام في حوض الترسیب یسلط على سم من النھایة العلیا ٥عمود الترشیح من االعلى، وعلى بعد .للعمود یوجد صمام لتصریف الماء خالل عملیة الغسل سم ٥٠سم، ٣٠تزوید كل عمود بصمامات على اعماق تم وتم ربطھا ببیزومترات . سم من النھایة العلیا للعمود ٩٠سم ، ٧٠ مثبتة على لوحة خشبیة لقیاس مستوى الماء على ارتفاعات مختلفة وقد تم اختیار . في العمود لتحدید فقدان الشحنة خالل دورة التشغیل سم وذلك ٦٠د الواحد بارتفاع مادة وسط الترشیح داخل العمو .لثنائیة واألحادیةلكفاءة ھذا العمق في المرشحات ا ن : العمود االول- ون م وق ) ٢٠(یتك ت ف خرة النینفای ن ص م م س .سم من مادة الرمل) ٤٠( وق ) ٢٠(من یتكون : العمود الثاني- ط ف اربون المنش ن الك سم م .سم من مادة الرمل) ٤٠( ن یتكون : العمود الثالث- وق ) ٢٠(م یت ف م االنثراس ن فح م م س .سم من مادة الرمل) ٤٠( .سم من مادة الرمل) ٦٠(یتكون من : العمود الرابع- )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 103 )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 104 ¾!! !Œ!!Ð!!! ! !! !! ! !Œ!Šƒ! ! !!Œ!!!! ! ! !! ƒ! ƒ! ! !!Œ!!œ!!! Œ.!! یترلوحة المانوم - ز مثبتة على ) سم١٢٠×سم٢٤٠(وھي لوحة خشبیة بابعاد انبوبا زجاجیا ١٦الجدار الى الخلف من المرشحات وتحتوي على ، ) المرشح(العمود ضغط الماء فيوذلك لقیاس ) بیزومترات( .لتحدید فقدان الشحنة خالل دورة التشغیل ةالنتائج والمناقش.٣ مستویات العكورة إزالة ١-٣ ھذه الدراسة تشغیل المحطة البحثیة بمستویات عكورة تم في طبیعیة، وجرى تحدید جرعة الشب الواجب اضافتھا بوساطة لكل ) حوض المزج السریع(فحص الجرة الى حوض التخثیر دورة تشغیل لتقلیل مستویات العكورة، وتثبیت مستواھا تقریبا قبل ات تسلیط المیاه الخارجة من حوضي الترسیب الى المرشح ومن ثم دراسة ازالة . االربعة في آن واحد، لتعمل بشكل متواز .مستویات العكورة المختلفة في كل مرشح ازالة مستویات العكورة الطبیعیة٢-٣ متوسط مستویات العكورة االولیة الداخلة ) ١(یلخص الجدول الى كل مرشح، ومتوسط مستویاتھا الناتجة في المیاه المعالجة في ات عند نھایة دورة التشغیل لمرشح الرمل ولمعدالت تلك المرشح حیث یالحظ في دورة . الترشیح المختلفة المستخدمة في الدراسة ان متوسط مستوى العكورة الطبیعیة االولیة في ) ١(التشغیل رقم وحدة، بحیث كانت المیاه المعالجة ذات ٩.٩اعلى مستوى لھا ٠.٨٧و ) ١(رشح وحدة بالنسبة للم ٠.٨٦متوسط مستوى عكورة ) ٣(وحدة بالنسبة للمرشح ٠.٩٣و) ٢(وحدة بالنسبة للمرشح , 88.8%)(أي بكفاءة ازالة ) ٤(وحدة بالنسبة للمرشح ١.١١و %90.6 , %91.2 ,%91.3. ان متوسط مستوى ) ١٦(بینما یالحظ في دورة التشغیل رقم ت وحدة بحیث كان ٣.٢العكورة االولیة كانت في اقل مستوى لھا وحدة بالنسبة ٠.٤٩المیاه المعالجة ذات متوسط مستوى عكورة وحدة ٠.٥٥و) ٢(وحدة بالنسبة للمرشح ٠.٥١و) ١(للمرشح أي بكفاءة ) ٤(وحدة بالنسبة للمرشح ٠.٦٣و) ٣(بالنسبة للمرشح لكل مرشح 84.7% ,84.16% , 82.86%, 80.36%)(ازالة .على التوالي لة من ھذا الجدول ان قیم ویتضح من البیانات المستحص وحدة ) ١(مستویات العكورة الناتجة في المیاه المعالجة لم تتجاوز . ولجمیع دورات التشغیل) ٣(,)٢(,)١(عكورة في المرشحات في حین ظھر بعض التجاوز الطفیف عن القیمة المذكورة في وھذا یؤكد الحقائق التي سبق ذكرھا عن مساوئ ھذا ). ٤(المرشح .الرملي االحادي مقارن باداء المرشحات ثنائیة الوسط المرشح وعمومًا فان متوسط مستویات العكورة الناتجة للمیاه المعالجة تحت الظروف المختلفة من مستویات العكورة االولیة واختالف معدالت الترشیح، لم تتجاوز مواصفات منظمة الصحة العالمیة وحدة او اقل، وھذا یدل ٥ والمواصفات الوطنیة العراقیة والبالغة .على ان المرشحات قد انتجت میاه بنوعیة جیدة ومرغوب فیھا بان المرشحات جمیعھا قد حققت كفاءة ) ٢(ویتبین من الجدول ازالة عالیة ولمستویات العكورة الطبیعیة االولیة المختلفة حیث لم عن ) ٢(، والمرشح % ٨٤.٦٩عن ) ١(تقل كفاءة االزالة للمرشح عن ) ٤(والمرشح % ٨٢.٨١عن ) ٣(والمرشح % ٨٤.٠٦ .ولجمیع دورات التشغیل التي تم اجراؤھا% ٨٠.٣١ كان االكفأ ) النینفایت+الرمل(ویتبین بشكل واضح ان مرشح في ازالة ) فحم االنثراسیت، الرمل+ الرمل (مقارنة بمرشحات مستویات العكورة االولیة ولمستویاتھا الطبیعیة المختلفة مع الكاربون + الرمل(التقارب الواضح في كفاءة ازالة مرشح ).النینفایت+ الرمل (من مرشح ) المنشط تغایر مستویات العكورة ) ٦( الى ) ٤(تبین االشكال من الناتجة في المیاه المعالجة من المرشحات مع الوقت لبعض دورات ل التشغیل علمًا ان عملیة التشغیل ھي الفترة بین عملیة غس .واخرى )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 105 ! !! !¾! !! !Œ!•!! !! œš! ! ! !!!! ! !œ!! !Œ!!œƒ! !Œ!! ! !! ! !œ!!Œ!!ƒ!ƒ!! !Œ!!! ! ! !!Œ!! ! !! ! !! ! ! !!!! دورة التشغیل معدل الترشیح ساعة/م العكورة االولیة )وحدة عكورة( )وحدة(متوسط مستوى العكورة الطبیعیة الناتجة من المرشحات صخرة + الرمل النینفایت +الرمل الكاربون المنشط فحم + الرمل االنثراسیت الرمل ١.١١ ٠.٩٣ ٠.٨٧ ٠.٨٦ ٩.٩ ٤.٩ ١ ٠.٩١ ٠.٨٢ ٠.٧٦ ٠.٧٥ ٥.٨ ٢ ١.١٠ ٠.٩٣ ٠.٨٨ ٠.٨٦ ٩.٨ ٣ ٠.٩١ ٠.٨٣ ٠.٧٥ ٠.٧٣ ٥.٦ ٤ ٠.٥٩ ٠.٥٣ ٠.٤٧ ٠.٤٧ ٣.٦ ١٣ ٠.٦٠ ٠.٥٢ ٠.٤٦ ٠.٤٦ ٣.٣ ١٤ ١.١٣ ٠.٩٤ ٠.٨٩ ٠.٨٧ ٩.٨ ٧.٣ ٥ ٠.٩٤ ٠.٨٤ ٠.٧٦ ٠.٧٤ ٥.٦ ٦ ١.١٤ ٠.٩٥ ٠.٨٨ ٠.٨٧ ٩.٨ ٧ ٠.٩٥ ٠.٨٣ ٠.٧٧ ٠.٧٥ ٥.٥ ٨ ٠.٦٢ ٠.٥٥ ٠.٥٠ ٠.٤٨ ٣.٥ ١٥ ٠.٦٣ ٠.٥٥ ٠.٥١ ٠.٤٩ ٣.٢ ١٦ ١.٢٥ ٠.٩٧ ٠.٩٤ ٠.٩٢ ٩.٩ ٩.٨ ٩ ٠.٩٨ ٠.٨٥ ٠.٧٧ ٠.٧٦ ٥.٧ ١٠ ١.٢٤ ٠.٩٧ ٠.٩٤ ٠.٩٣ ٩.٨ ١١ ٠.٩٩ ٠.٨٥ ٠.٧٧ ٠.٧٦ ٥.٥ ١٢ ٠.٦٨ ٠.٥٥ ٠.٥٢ ٠.٥١ ٣.٦ ١٧ ٠.٦٦ ٠.٥٦ ٠.٥٢ ٠.٥٠ ٣.٥ ١٨ !¾! !! !Œ•!! ! œš! ! ! !!!!Ž!!! ! !Œ!!ƒ!ƒ!! !Œ!!! ! !!!Œ!! œƒ! !! ! !! !Œ! Œ!!! œŽ!!! دورة التشغیل معدل الترشیح ساعة/م العكورة االولیة )وحدة عكورة( (%)كفاءة ازالة العكورة الطبیعیة الناتجة من المرشحات تالنینفای+ الرمل +الرمل الكاربون المنشط فحم + الرمل االنثراسیت الرمل ٨٨.٧٩ ٩٠.٦١ ٩١.٢١ ٩١.٣١ ٩.٩ ٤.٩ ١ ٨٤.٣١ ٨٥.٨٦ ٨٦.٩٠ ٨٧.٠٧ ٥.٨ ٢ ٨٨.٧٨ ٩٠.٥١ ٩١.٠٢ ٩١.٢٢ ٩.٨ ٣ ٨٣.٧٥ ٨٥.١٨ ٨٦.٦١ ٨٦.٩٦ ٥.٦ ٤ ٨٣.٦١ ٨٥.٢٨ ٨٦.٩٤ ٨٦.٩٤ ٣.٦ ١٣ ٨١.٨٢ ٨٤.٢٤ ٨٦.٠٦ ٨٦.٠٦ ٣.٣ ١٤ ٨٨.٤٧ ٩٠.٤١ ٩٠.٩٢ ٩١.١٢ ٩.٨ ٧.٣ ٥ ٨٣.٢١ ٨٥.٠٠ ٨٦.٤٣ ٨٦.٧٩ ٥.٦ ٦ ٨٨.٣٧ ٩٠.٣١ ٩١.٠٢ ٩١.١٢ ٩.٨ ٧ ٨٢.٧٣ ٨٤.٩١ ٨٦.٠٠ ٨٦.٣٦ ٥.٥ ٨ ٨٢.٢٩ ٨٤.٢٩ ٨٥.٧١ ٨٦.٢٩ ٣.٥ ١٥ ٨٠.٣١ ٨٢.٨١ ٨٤.٠٦ ٨٤.٦٩ ٣.٢ ١٦ ٨٧.٣٧ ٩٠.٢٠ ٩٠.٥١ ٩٠.٧١ ٩.٩ ٩.٨ ٩ ٨٢.٨١ ٨٥.٠٩ ٨٦.٤٩ ٨٦.٦٧ ٥.٧ ١٠ ٨٧.٣٥ ٩٠.١٠ ٩٠.٤١ ٩٠.٥١ ٩.٨ ١١ ٨٢.٠٠ ٨٤.٥٥ ٨٦.٠٠ ٨٦.١٨ ٥.٥ ١٢ ٨١.١١ ٨٤.٧٢ ٨٥.٥٦ ٨٥.٨٣ ٣.٦ ١٧ ٨١.١٤ ٨٤.٠ ٨٥.١٤ ٨٥.٧١ ٣.٥ ١٨ )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 106 !!! !!!!! !!!!! !¾!! !Œ!Ñ!!!! ! !œ!! !Œ!!œƒ! !Œ!! !!! ! !œ!!Œ!!ƒ!ƒ!! !Œ!!! ! !!!Œ!! œƒ! !! !!!!!! !¾ƒ!! !!Œ!!! ! !!! !! !Œ!! ! !! œš! ! ! !Œ!¾! !!!!!Î Ð!!•!!!!Î Ò!!•!!!!Î Õ!!!! )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 107 !!! !!!!! !!!!! !¾!! !Œ!Ò!!!!!! !¾ƒ!! !!Œ!!! ! !!! !! !Œ!! ! !! œš! ! ! !Œ!¾! ! !! ! !œ!! !Œ!!œƒ! !Œ!! !!! ! !œ!!Œ!!ƒ!ƒ!! !Œ!!! ! !!!Œ!! œƒ! !! !!!!!Ï!!•!!!!Ó!!•!!!!Î Í!!! )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 108 !!! !!!!! !!!!! !¾!! !Œ!Ó!!!!!! !¾ƒ!! !!Œ!!! ! !!! !! !Œ!! ! !! œš! ! ! !Œ!¾! ! !! ! !œ!! !Œ!!œƒ! !Œ!! !!! ! !œ!!Œ!!ƒ!ƒ!! !Œ!!! ! !!!Œ!! œƒ! !! !!!!!Ð!!•!!!!Ò!!•!!!!Ö!!! )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 109 معدل الترشیح ٣-٣ فة استخدمت في الدراسة الحالیة ثالثة معدالت ترشیح مختل ) ٢، ١.٥، ١(ساعة أي ما یعادل /متر) ٩.٦، ٧.٣، ٤.٩(وھي .مرة بقدر المعدل السائد في محطات تصفیة الماء ان استخدام مثل ھذه المعدالت بشرط االبقاء على كفاءة الترشیح نفسھا من حیث نوعیة المیاه المنتجة، یؤدي الى زیادة ستقبل عدم الحاجة كمیة المیاه المنتجة مما قد یترتب علیھ في الم لبناء محطات تصفیة جدیدة، او حتى التوسع في المحطات الحالیة لسد حاجات المستھلك من المیاه، نتیجة لزیادة الكثافة السكانیة وھذا امر مھم جدًا من الناحیة الھندسیة لما یوفره من . المتوقعة .مردود اقتصادي ھام ویات تأثیر تغیر معدل الترشیح على إزالة مست ٤-٣ كورة الطبیعیة االولیة المختلفةالع ان ازالة المستویات المختلفة من ) ١(یتضح من الجدول العكورة الطبیعیة االولیة كانت متأثرة بمعدل الترشیح اذ یالحظ ان متوسط مستوى العكورة االولیة ) ١٣(في دورة التشغیل رقم ٠.٤٧وحدة بحیث كان متوسط مستوى العكورة الناتجة ٣.٦ ) ٢(وحدة بالنسب للمرشح ٠.٤٧و) ١(وحدة بالنسبة للمرشح ) ٤(وحدة للمرشح ٠.٥٩و) ٣(وحدة بالنسبة للمرشح ٠.٥٣و ساعة ، بینما یالحظ في /م٤.٩وذلك عند استخدام معدل ترشیح ان متوسط مستوى العكورة الناتجة كان ) ١٥(دورة التشغیل رقم دة بالنسبة للمرشح وح ٠.٥٠و) ١(وحدة بالنسبة للمرشح ٠.٤٨ بالنسبة للمرشح ٠.٦٢و) ٣(وحدة بالنسبة للمرشح ٠,٥٥و) ٢( ساعة وبمتوسط /م٧.٣أي عند زیادة معدل الترشیح الى ) ٤( وعند االستمرار بزیادة معدل . وحدة ٣.٥مستوى عكورة اولیة ساعة كان متوسط مستوى العكورة الناتجة /م٩.٨الترشیح الى وحدة بالنسبة للمرشح ٠.٥٢و) ١(رشح وحدة بالنسبة للم ٠.٥١ وحدة بالنسبة ٠.٦٨و) ٣(وحدة بالنسبة للمرشح ٠.٥٥و) ٢( كما یبدو ذلك من الجدول عند دورة التشغیل رقم ) ٤(للمرشح وھذا یدل على . وحدة ٣.٦وبمتوسط مستوى عكورة اولیة ) ١٧( زیادة متوسط مستوى العكورة للمیاه المعالجة بزیادة معدل ح، ولكن بشكل قلیل بالنسبة للمرشحات الثنائیة وبشكل الترشی .اوضح في المرشح االحادي ) ٣(وھذا السلوك للمرشحات یتبین بشكل اوضح في الجدول % ١٠٠ساعة ھي /م ٤.٩عند افتراض كفاءة الترشیح عند معدل ولمتوسط مستویات العكورة االولیة المختلفة، حیث یتبین ان كفاءة ت بشكل طفیف مع زیادة معدل الترشیح بالنسبة الترشیح قد انخفض للمرشحات الثنائیة ولكن االنخفاض في الكفاءة تظھر بشكل اوضح نسبیا في المرشح االحادي خصوصا عند زیادة معدل الترشیح الى .ساعة/ م ٩.٨ !¾! !! !Œ•!! ! ! !!Œ!¾!!! !! ƒ!!!!! ƒ!! ! Œ!!ƒ!ƒ!! !Œ!!! ! !! !Œ!! œƒ! !! ! !! !Œ! ! !! œš! ! ! !Œ!!! œŽ!Šƒ!! !!! متوسط مستوى العكورة )وحدة عكورة(االولیة %كفاءة المرشحات ساعة/معدل الترشیح م + الرمل النینفایت الكاربون + الرمل المنشط فحم + الرمل االنثراسیت الرمل ١٠٠ ١٠٠ ١٠٠ ١٠٠ ٤.٩ ٣.٦ ٩٣.٦٥ ٩٤.٤٤ ٩٢.١٦ ٩٥.٩٢ ٧.٣ ٨٦.٧٧ ٩٢.٨٦ ٩٠.٣٩ ٩٢.١٦ ٩.٨ ١٠٠ ١٠٠ ١٠٠ ١٠٠ ٤.٩ ٥.٦ ٩٥.٧٩ ٩٧.٦٢ ٩٧.٤٠ ٩٧.٣ ٧.٣ ٩١.٩٢ ٩٦.٤٧ ٩٧.٤٠ ٩٦.٠٥ ٩.٨ ١٠٠ ١٠٠ ١٠٠ ١٠٠ ٤.٩ ٩.٩ ٩٤.٩٣ ٩٧.٩٠ ٩٧.٧٥ ٩٨.٨٥ ٧.٣ ٨٨.٠٠ ٩٥.٨٨ ٩٢.٥٥ ٩٢.٤٧ ٩.٨ .ان القیم في الجدول ھي معدل دورتي تشغیل لكل مرشح(*) )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 110 !!! !!!!! !!!!! !¾!! !Œ!Ô!!!!!!! º !!Œ! !! œšº ! ! ! !Œ!! !Œ!! !! Œ!!Œ!!ƒ!! ! Œ!!ƒ!ƒ!! !Œ!!! ! !!!Œ!! œƒ! !! ! !! ! ! !! !! ! !! œ!!! ! !!! !Œ!!œƒ! !Œ!!ƒ! ! !!! !! !Šƒ! ! !!Œ!¾!!! !!!œƒ! !! ƒ!!! !! ! œ! !!!!!Ð!Ó!!•!!! ! ! ! !!!š!!!!!Ò!Õ!!•!!! ! !! !!!š!!!!!Ö!Ö!!!! ! !! !!!š!!!! )2010( 112 - 101، صفحة 1، العدد 6مجلة الخوارزمي الھندسیة المجلد ليعمنى فائق 111 ) ٧.٣(الى ٤.٩شیح من وبمعنى اخر فان زیادة معدل التر ساعة لم تؤثر على نوعیة المیاه المعالجة بصورة واضحة /م ولكن عند زیادة معدل الترشیح الى . بالنسبة للمرشحات جمیعھا ، ) ١(ساعة یالحظ تأثر قلیل بالنسبة للمرشحات الثنائیة /م٩.٨ ولكن ھذا التأثر اوضح بالنسبة للمرشح االحادي ) ٣(، ) ٢( ردت نوعیة المیاه المعالجة نسبیا مقارنة ببقیة حیث ت) الرمل( ویمكن متابعة ھذا التغیر بشكل اكثر دقة في الشكل . المرشحات بالنسبة للمرشحات جمیعھا حیث یالحظ ان میل تردي النوعیة ) ٧( مقارنة ) الرملي(المنتجة كان اكثر في المرشح االحادي مكن استخدام وھذا االمر لھ اھمیتھ اذ ی. بالمرشحات الثنائیة معدالت ترشیح اعلى مما ھو مستخدم حالیا في محطات التصفیة .العاملة داخل القطر وبدون تأثر واضح لنوعیة المیاه المنتجة االستنتاجات.٤ في ضوء البیانات المستحصلة من التجارب العملیة :للمرشحات االربعة یمكن ادراج االستنتاجات االتیة نتائج جیدة من حیث قابلیتھ ) ایتالنینف+الرمل(حقق مرشح - ١ على ازالة مستویات العكورة المختلفة، ویلیھ بعد ذلك او ) الكاربون المنشط+الرمل(یوازیھ احیانًا في الكفاءة مرشح % ٩١.٣١ازالة في العكورة مقدارھا ) ١(فمثال حقق المرشح ساعة ، /م٤.٩وحدة معدل ترشیح ٩.٩عند مستوى عكورة في المرشح % ٩١.٢١ق ازالة مقدارھا في حین امكن تحقی .عند الظروف نفسھا) ٢( امكانیة استخدام معدالت ترشیح اعلى مما ھو مستخدم حالیًا - ٢ ، ولحد ) المرشحات االحادیة(في محطات التصفیة داخل ویمكن استخدام معدالت ترشیح . ساعة/متر٧.٣معدل ترشیح ات ساعة في حالة تغییر المرشح/متر ٩.٨اعلى تصل الى الحالیة الى مرشحات ثنائیة، ھذه المعدالت تتجاوز المعدالت -١(السائدة حالیًا في محطات تصفیة المیاه بمدى یتراوح من مرة على اقل االحتماالت مما ینعكس على زیادة كمیات ) ٢ .المیاه المنتجة المصادر.٥ [1]Al-Ani, F.H., (1998). "An Investigation into the Use of Locally Produced Granular Activated Carbon In Treatment of Water Supplies", Ph.D. Thesis, University of Technology. [2]Al-Naqib, S.Q. and Al-Dabbagh T.H. (1993). "Some Physical and Geotechnical Properties of the New Rock Type (Ninivite)", Proc. Of the 26th annual U.K./9-13 Sep. 1990. [3]Al-Rawi, S.M. (1987). "Turbidity Removal of Drinking Water by Dual Media Filtration", M.Sc. Thesis, University of Mosul. [4]Amirtharajah, A., (1988). "Some Theoretical and Conceptual Views of Filtration", J. AWWA, 80:12. [5]Aswad, K.J.; Amin M.A. and Al-Naqib, S.Q. (1995). "Marl-112S Interaction Under Sufacial Oxidizing Conditions" Dirasat, 22B:6. [6]Casey, T.J. (1997). "Unit Treatment Processes In Water and Waste Water Engineering" John Wiley and Sons. [7] Jassim, S.Z. and Al-Naqib, S.Q(1989) "Ninivite: A New Form of Porcelainite and the Associated Alunite and Jarosite Minerals. A suite Relatcd to Sulphuric Acid Seepages South of Mosul, Northern Ira. Jounal of Geological Soc. Of Iraq,22,1. [8]Metcalf and Eddy, Inc. (1991). "Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse", 3rd ed ., Mc-Graw Hill, Inc., New York, USA. [9]Schulz, C.R and Okun, D.A. (1984). "Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries", John Wiley and Sons, Inc. USA. [10] Steel, E.W. and McGhee, T.J. (1985). "Water Supply and Sewage", 5th edition. McGraw Hill Co., New York. [11] Tchobanoglous, G.and Schroeder, E.D. (1985). "Water Quality: Characteristics Modeling and Modification", Addison Wesley Publishing Co. [12] Thomas, W. J. and Crittenden, B. (1998). "Adsorption Technology and Design", Reed Educational and Professional Publishing Ltd. [13] روان ة، م ة ). "١٩٩٩(آل جندول ات المعدنی التشخیص وین یة لتك ة الحامض تحلالت الكبریتاتی ة لل والجیوكیمیائی ل (الفتحة ة الموص وب مدین ط جن ین االوس مال / المایوس ش .، رسالة ماجستیر، كلیة العلوم، جامعة الموصل)"العراق [14] ات ) "١٩٩٣(محمد، ابراھیم قاسم خریة وبیئ ة وص معدنی راق، رب الع ي غ یة ف ة والسیلس خور الطینی یب الص ترس الة داد رس ة بغ وم، جامع ة العل وراه، كلی دكت Muna Faiq Ali Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 6, No. 1, PP 101 -112 (2010) 112 The Study of Ability of Local Ninivite Rocks in Purification of Drinking Water Muna Faiq Ali Department of Environmental Engineering/ College of Engineering/ University of Baghdad Abstract This study is conducted to verify the efficienecy of local Ninivite rock when used in the treatment of drinking water in plants operating currently in the country in order to develop the situation of these stations to cope with the increase in population. Also, this will limit the pollutian which are increasing in the country's rivers. (Euphrates and Tigris). These rivers are the sources to feed all water treatment plants in the country. The idea is the develop or the modify these stations by replacing part of top layer of sand filters used in these stations with Ninivite rock to operate as filters composed of two medium. The efficiency of this rock is compared with other materials used successfully worldwide in this area, such as activated carbon and anther cite. The comparison is made on the basis of percentage of the removal of turbidity levels, and on the possibility using high filtration rates that exceed the rates currently used in the treatment plants inside the country. A pilot plant in the laboratory scale was built to simulate the treatment plants within the country. It contains all the operating units of traditional basins. These basins are coagulation, floculation, sedimentation and filtration tanks. Filtration unit, in the present study, is formed of the four glass columns (filters), which worked in parallel and on same time. The 20 cm of Ninivite rock activated carbon, anthercite is placed in first, second, third column respectively, the layer is placed above 40 cm of sand layer, and consequently it worked a filter with two mediums. The fourth column contained only sand for a depth of 60 cm to work as filter with single medium. The same size grains of material used in the present study (0.82 mm) and uniformity coefficient which is equal to 106. دراسة امكانية استخدام صخور النينفايت المحلية في تصفية مياه الشرب منى فائق علي مجلة الخوارزمي الهندسية المجلد 6، العدد 1، صفحة 101 - 112 (2010) Al-Khwarizmi Engineering Journal Al-Khwarizmi Engineering Journal, Vol. 6, No. 1, PP 101-112 (2010) دراسة إمكانية استخدام صخور النينفايت المحلية في تصفية مياه الشرب منى فائق علي قسم هندسة البيئة / كلية الهندسة / جامعة بغداد (Received 9 November 2008; accepted 6 December 2009) الخلاصة : للتحقق من كفاءة صخرة النينفايت المحلية عند استخدامها كوسط ترشيح في تصفية مياه الشرب للمحطات العاملة داخل القطر حاليا للاستعانة بها في تطوير واقع حال هذه المحطات وجعلها تواكب الزيادة الحاصلة في الكثافة السكانية كذلك مواجهة زيادة التلوث بالملوثات العضوية التي تعانيها الانهار في القطر (دجلة والفرات) والتي تعد المصادر الوحيدة لتغذية كافة محطات التصفية بالماء في القطر. ان فكرة التطوير او التحوير هذه تتم باستبدال جزء من الطبقة العليا لمرشحات الرمل المستخدمة في تلك المحطات بصخرة النينفايت لتعمل بذلك كمرشحات ثنائية الوسط. وبغية التحقق من كفاءة الصخرة فقد تمت مقارنتها مع مواد اخرى تستخدم بنجاح عالمياً في هذا المجال، وهي الكاربون المنشط وفحم الانثراسيت. وتمت المقارنة على اساس قابلية ازالة مستويات العكورة المختلفة، وامكانية استخدام معدلات ترشيح عالية تفوق معدلاتها المستخدمة حالياً في محطات التصفية داخل القطر. دعت الحاجة في اجراء تجارب هذا القسم الى بناء محطة بحثية بمقياس مختبري مشابهة لمحطات التصفية العاملة داخل القطر. وتحتوي على كافة الوحدات التقليدية العاملة من احواض تخثير وتلبيد وترسيب اضافة الى منظومة الترشيح. تكونت منظومة الترشيح في الدراسة الحالية من اربعة اعمدة زجاجية (مرشحات) تعمل بشكل متوازٍ وفي ان واحد بحيث احتوى العمود الاول والثاني والثالث على 20 سم من صخرة النينفايت والكاربون المنشط وفحم الانثراسيت على التوالي وموضوعة فوق 40 سم من الرمل وبذا فهي تعمل كمرشحات ثنائية الوسط بينما احتوى المرشح الرابع على الرمل فقط وبعمق 60 سم ليعمل بذلك كمرشح احادي الوسط. ولغرض الحصول على المقارنة المطلوبة فقد تم استخدام الحجم المؤثر نفسه لحبيبات المواد المستخدمة في الدراسة (0.82 ملم) وكذلك معامل الانتظام الذي بلغ 106. الكلمات المفتاحية: النينفايت – المرشحات الأحادية والثنائية، محطات الإسالة ، الانثراسيت ، الكاربون، المنشط. 1. المقدمة تم اكتشاف هذه الصخرة من قبل النقيب(2) عام 1987 خلال قيامه باعداد خارطة جيولوجية مفصلة لمنطقة جنوب محافظة نينوى. وفي بادئ الامر ساد الاعتقاد بانها احد الانواع الجديدة من صخرة البورسيلينايت المحلية (وهي صخرة موجودة في الصحراء الغربية ومنطقة الجزيرة غرب وجنوب العراق)]14[. ولكن بعد دراستها وتحليلها ومعرفة خواصها تم عدها صخرة رسوبية محلية يتم اكتشافها لاول مرة، وقد تمت تسميتها من قبل (جاسم والنقيب)[7,2] باسم صخرة النينفايت (Ninivite)[7, 2]. يوضح الشكل (1) التركيبة التي تتكون منها صخرة النينفايت، اذ انه يمثل شكلاً شبه بيضوي تتمركز السليكا في وسطه، وتكون محاطة بانطقة يتركز فيها معدن الالونايت KAL2(SO4)2 (OH)6 ومعدن الجاروسايت KFe3(SO4)2 (OH)6 فضلا عن المعادن الحديدية وعلى التوالي باتجاه خارج الشكل. ان هذا الارتباط بين المعدنين والصخرة تكون نتيجة لعمليات تحلل ثانوية لصخور المارل Marl والصخور الاخرى المرافقة لها والتي تعزى الى تفاعل حامض الكبريتيك (التحللات الكبريتيدية الحامضية) تحت الظروف الاعتيادية من ضغط وحرارة (P-T)[5]. ان التفاعلات تحت سطح الارض تكون مصدرا لغاز كبريتيد الهيدروجين H2S والذي يتأكسد بعدئذ الى حامض الكبريتيك فوق مستوى المياه الجوفية بفعل نوع خاص من البكتريا المسماة (Thio basillus Thio oxidans ). ان التحللات الكبريتيدية الحامضية تؤثر في المعادن الطينية والكاربونات لصخور المارل تحت ظروف واطئة من الدالة الحامضية (4.5-1.5)pH مما يؤدي الى حركة معظم العناصر وترسبها في الانطقة الخارجية وبقاء السليكا والتيتانيوم في الوسط. الشكل (1) تركيبة صخرة النينفايت [5] . ولكون الدورة الطبيعية لانبعاث غاز كبريتيد الهيدروجين وتأكسده الى حامض الكبريتيك وتأثيره في المعادن الطينية مستمرة، فان البحوث جارية لاكتشاف مناطق جديدة تحوي ترسبات صخرة النينفايت. 2. المواد وطرائق العمل بغية تحقيق الأهداف المنشودة من هذه الدراسة ومنها محاكاة الواقع، فقد تم بناء محطة بحثية بمقياس مختبري (Laboratory Scale Pilot Plant) تعمل باسلوب الجاذبية (على أساس ان جميع محطات تصفية الماء داخل القطر تعمل باسلوب الجاذبية) وقد زودت بوحدات المعاملة التقليدية نفسها والموجودة في محطات تصفية المياه كافة. ويوضح الشكل (2) وحدات المحطة البحثية. 2-1 اجزاء وحدات المحطة البحثية: ان وحدات المحطة البحثية تم تصميمها اعتمادا على المعادلات والمحددات والمعايير التصميمية الموصوفة في المصادر المتوفرة [11, 10, 9, 8, 6]. أ- خزان الماء الخام الارضي: تم استخدام ثلاثة خزانات كل منها بابعاد (1م×1م×1م) لغرض خزن الماء الخام الذي كان ينقل مباشرة من نهر دجلة بوساطة عجلة حوضية. وضعت هذه الخزانات على ارتفاع 20سم من سطح الارض وجرى ربطها مباشرة بمضخة ماء لنقل الماء من كل خزان عند اجراء اية دورة تشغيل الى خزان الماء الخام المجهز للمحطة. ب - خزان الماء الخام المجهز للمحطة البحثية: ان الخزان مصنوع من مادة بلاستيكية وبسعة 120 لتر ووضع على ارتفاع 230 سم من سطح الارض لغرض تجهيز الماء الخام الى حوض التخثير (حوض المزج السريع) بوساطة الجاذبية. جرى تزويد الخزان بطواف ماء للحفاظ على ارتفاع ثابت للماء فيه. ويتم التخلص من التصريف الزائد (Over flow) عن طريق صمام (Valve) متصل بالخزان من مستوى الطواف ، يقوم بارجاع الماء الفائض الى الخزان الارضي للماء الخام. جـ- حوض التخثير (حوض المزج السريع): تم تصنيع هذا الحوض من الزجاج وبابعاد (10.5 سم× 10.5سم ×10.5سم) وبفترة مكوث هيدروليكية مقدارها دقيقة واحدة. الغرض الرئيس من استخدام هذا الحوض هو اضافة المادة المخثرة الكيمياوية (كبريتات الالمنيوم ) بوساطة سحاحة مجهزة لهذا الغرض وذلك لجعل المواد المسببة للعكورة (المواد الرملية العالقة والغروية) غير مستقرة ومشتتة. ويتم تجهيز هذا الحوض بالماء الخام مباشرة من خزان الماء الخام المجهز للمحطة. يكون هذا الحوض مزود بآلة مزج سريع تتكون من محراك (Stirrer) متصل بستة مجاذيف (Paddles) وتدور بسرعة 200 دورة في الدقيقة، يمكن السيطرة على سرعة الالة المازجة بوساطة منظم سرعة (Regulator) يستخدم لهذا الغرض. د- حوض التلبيد (حوض المزج البطئ): تم تصنيع هذا الحوض من الزجاج وبابعاد (50سم×30سم×22سم) وبفترة مكوث هيدروليكية مقدارها 30دقيقة . والغرض الرئيسي من استخدام هذا الحوض هو اعطاء فرصة للمواد المسببة للعكورة غير المستقرة والمشتتة والتي تكونت في حوض التخثير ان تتلبد وتتراكم مع بعضها لتكوين مواد اكبر واثقل ، وعليه فان الماء كان ينتقل مباشرة (بفعل الجاذبية) من حوض التخثير الى حوض التلبيد. يكون حوض التلبيد مجهزا بآلتي مزج بطيء وعلى التوالي وتتكون كل واحدة منهما من محراك متصل باربعة مجاذيف، تدور الاولى بسرعة 60 دورة/ دقيقة وتدور الثانية بسرعة 40 دورة/ دقيقة ، وتتم السيطرة على سرعتيها بوساطة منظمي سرعة (Regulators) وحوض التلبيد هذا مرتبط بحوضي ترسيب وبشكل مباشر. هـ - حوضا الترسيب: تم تصنيع كل حوض من الزجاج وبابعاد (54سم×34سم×28سم) وبفترة مكوث هيدروليكية مقدارها 120دقيقة. والغرض الرئيس من استخدام هذين الحوضين هو ترسيب المواد المتلبدة والمتكونة في حوض التلبيد وعليه فان الماء كان ينتقل من حوض التلبيد الى حوض الترسيب مباشرة. ان كل حوض ترسيب مزود بحاجز (baffle) في مقدمته لتوزيع الجريان بانتظام على المقطع العرضي الداخلي للحوض. وكل حوض مزود في نهايته بثلاثة صمامات، اثنين يستخدمان لتسليط الماء على اعمدة الترشيح ويستخدم الثالث لاخذ النماذج والتخلص من التصريف الزائد (Over flow) عند تشغيل المحطة البحثية بتصريف اقل مما هو مصمم عليه. و- أعمدة الترشيح: تم استخدام اربعة اعمدة ترشيح مصممة لتعمل بشكل متواز وفي آن واحد، ويوضح الشكل (3) الابعاد التصميمية لهذه الاعمدة. يتالف كل عمود من انبوب اسطواني بقطر 53 ملم وارتفاع 950 ملم مصنوع من الزجاج ومزود في اسفله بصمام لتصريف الماء المعالج وتنظيم الجريان ولاجراء عملية الغسل لمادة وسط الترشيح عند انتهاء أي دورة تشغيل. ان الماء الخارج من كل صمام في حوض الترسيب يسلط على عمود الترشيح من الاعلى، وعلى بعد 5 سم من النهاية العليا للعمود يوجد صمام لتصريف الماء خلال عملية الغسل. تم تزويد كل عمود بصمامات على اعماق 30 سم، 50 سم 70سم ، 90 سم من النهاية العليا للعمود. وتم ربطها ببيزومترات مثبتة على لوحة خشبية لقياس مستوى الماء على ارتفاعات مختلفة في العمود لتحديد فقدان الشحنة خلال دورة التشغيل. وقد تم اختيار مادة وسط الترشيح داخل العمود الواحد بارتفاع 60 سم وذلك لكفاءة هذا العمق في المرشحات الثنائية والأحادية. · العمود الاول: يتكون من (20) سم من صخرة النينفايت فوق (40) سم من مادة الرمل. · العمود الثاني: يتكون من (20) سم من الكاربون المنشط فوق (40) سم من مادة الرمل. · العمود الثالث: يتكون من (20) سم من فحم الانثراسيت فوق (40) سم من مادة الرمل. · العمود الرابع: يتكون من (60) سم من مادة الرمل. الشكل (3) الإبعاد التصميمية لأعمدة الترشيح المستخدمة. ز- لوحة المانوميتر وهي لوحة خشبية بابعاد (240سم×120سم) مثبتة على الجدار الى الخلف من المرشحات وتحتوي على 16 انبوبا زجاجيا (بيزومترات) وذلك لقياس ضغط الماء في العمود (المرشح) ، لتحديد فقدان الشحنة خلال دورة التشغيل. 3. النتائج والمناقشة 3-1 إزالة مستويات العكورة تم في هذه الدراسة تشغيل المحطة البحثية بمستويات عكورة طبيعية، وجرى تحديد جرعة الشب الواجب اضافتها بوساطة فحص الجرة الى حوض التخثير (حوض المزج السريع) لكل دورة تشغيل لتقليل مستويات العكورة، وتثبيت مستواها تقريبا قبل تسليط المياه الخارجة من حوضي الترسيب الى المرشحات الاربعة في آن واحد، لتعمل بشكل متواز. ومن ثم دراسة ازالة مستويات العكورة المختلفة في كل مرشح. 3-2 ازالة مستويات العكورة الطبيعية يلخص الجدول (1) متوسط مستويات العكورة الاولية الداخلة الى كل مرشح، ومتوسط مستوياتها الناتجة في المياه المعالجة في تلك المرشحات عند نهاية دورة التشغيل لمرشح الرمل ولمعدلات الترشيح المختلفة المستخدمة في الدراسة. حيث يلاحظ في دورة التشغيل رقم(1) ان متوسط مستوى العكورة الطبيعية الاولية في اعلى مستوى لها 9.9 وحدة، بحيث كانت المياه المعالجة ذات متوسط مستوى عكورة 0.86 وحدة بالنسبة للمرشح (1) و 0.87 وحدة بالنسبة للمرشح (2) و0.93 وحدة بالنسبة للمرشح (3) و1.11 وحدة بالنسبة للمرشح (4) أي بكفاءة ازالة ((%88.8 , %90.6 , %91.2 ,%91.3. بينما يلاحظ في دورة التشغيل رقم (16) ان متوسط مستوى العكورة الاولية كانت في اقل مستوى لها 3.2 وحدة بحيث كانت المياه المعالجة ذات متوسط مستوى عكورة 0.49 وحدة بالنسبة للمرشح (1) و0.51 وحدة بالنسبة للمرشح (2) و0.55 وحدة بالنسبة للمرشح (3) و0.63 وحدة بالنسبة للمرشح (4) أي بكفاءة ازالة ((%80.36 ,%82.86 , %84.16, %84.7 لكل مرشح على التوالي. ويتضح من البيانات المستحصلة من هذا الجدول ان قيم مستويات العكورة الناتجة في المياه المعالجة لم تتجاوز (1) وحدة عكورة في المرشحات (1),(2),(3) ولجميع دورات التشغيل. في حين ظهر بعض التجاوز الطفيف عن القيمة المذكورة في المرشح (4). وهذا يؤكد الحقائق التي سبق ذكرها عن مساوئ هذا المرشح الرملي الاحادي مقارن باداء المرشحات ثنائية الوسط. وعموماً فان متوسط مستويات العكورة الناتجة للمياه المعالجة تحت الظروف المختلفة من مستويات العكورة الاولية واختلاف معدلات الترشيح، لم تتجاوز مواصفات منظمة الصحة العالمية والمواصفات الوطنية العراقية والبالغة 5 وحدة او اقل، وهذا يدل على ان المرشحات قد انتجت مياه بنوعية جيدة ومرغوب فيها. ويتبين من الجدول (2) بان المرشحات جميعها قد حققت كفاءة ازالة عالية ولمستويات العكورة الطبيعية الاولية المختلفة حيث لم تقل كفاءة الازالة للمرشح (1) عن 84.69% ، والمرشح (2) عن 84.06% والمرشح (3) عن 82.81% والمرشح (4) عن 80.31% ولجميع دورات التشغيل التي تم اجراؤها. ويتبين بشكل واضح ان مرشح (الرمل+النينفايت) كان الاكفأ مقارنة بمرشحات (الرمل + فحم الانثراسيت، الرمل) في ازالة مستويات العكورة الاولية ولمستوياتها الطبيعية المختلفة مع التقارب الواضح في كفاءة ازالة مرشح (الرمل+ الكاربون المنشط) من مرشح (الرمل + النينفايت). تبين الاشكال من (4) الى ( 6 ) تغاير مستويات العكورة الناتجة في المياه المعالجة من المرشحات مع الوقت لبعض دورات التشغيل علماً ان عملية التشغيل هي الفترة بين عملية غسل واخرى . الجدول ، متوسط مستوى العكورة الطبيعية الناتجة من المياه المعالجة للمرشحات دورة التشغيل معدل الترشيح م/ساعة العكورة الاولية (وحدة عكورة) متوسط مستوى العكورة الطبيعية الناتجة من المرشحات (وحدة) الرمل + صخرة النينفايت الرمل+ الكاربون المنشط الرمل+ فحم الانثراسيت الرمل 1 4.9 9.9 0.86 0.87 0.93 1.11 2 5.8 0.75 0.76 0.82 0.91 3 9.8 0.86 0.88 0.93 1.10 4 5.6 0.73 0.75 0.83 0.91 13 3.6 0.47 0.47 0.53 0.59 14 3.3 0.46 0.46 0.52 0.60 5 7.3 9.8 0.87 0.89 0.94 1.13 6 5.6 0.74 0.76 0.84 0.94 7 9.8 0.87 0.88 0.95 1.14 8 5.5 0.75 0.77 0.83 0.95 15 3.5 0.48 0.50 0.55 0.62 16 3.2 0.49 0.51 0.55 0.63 9 9.8 9.9 0.92 0.94 0.97 1.25 10 5.7 0.76 0.77 0.85 0.98 11 9.8 0.93 0.94 0.97 1.24 12 5.5 0.76 0.77 0.85 0.99 17 3.6 0.51 0.52 0.55 0.68 18 3.5 0.50 0.52 0.56 0.66 الجدول ، كفاءة ازالة مستويات العكورة الطبيعية المختلفة للمرشحات دورة التشغيل معدل الترشيح م/ساعة العكورة الاولية (وحدة عكورة) كفاءة ازالة العكورة الطبيعية الناتجة من المرشحات(%) الرمل + النينفايت الرمل+ الكاربون المنشط الرمل+ فحم الانثراسيت الرمل 1 4.9 9.9 91.31 91.21 90.61 88.79 2 5.8 87.07 86.90 85.86 84.31 3 9.8 91.22 91.02 90.51 88.78 4 5.6 86.96 86.61 85.18 83.75 13 3.6 86.94 86.94 85.28 83.61 14 3.3 86.06 86.06 84.24 81.82 5 7.3 9.8 91.12 90.92 90.41 88.47 6 5.6 86.79 86.43 85.00 83.21 7 9.8 91.12 91.02 90.31 88.37 8 5.5 86.36 86.00 84.91 82.73 15 3.5 86.29 85.71 84.29 82.29 16 3.2 84.69 84.06 82.81 80.31 9 9.8 9.9 90.71 90.51 90.20 87.37 10 5.7 86.67 86.49 85.09 82.81 11 9.8 90.51 90.41 90.10 87.35 12 5.5 86.18 86.00 84.55 82.00 17 3.6 85.83 85.56 84.72 81.11 18 3.5 85.71 85.14 84.0 81.14 (أ) (ب) (ج) الشكل (4) مستويات العكورة الطبيعية الناتجة في المياه المعالجة خلال المرشحات مع الوقت دورة التشغيل رقم (أ) 13 ، (ب) 15 ، (ج) 18 . (أ) (ب) (ج) الشكل (5) مستويات العكورة الطبيعية الناتجة في المياه المعالجة خلال المرشحات مع الوقت دورة التشغيل رقم (أ) 2 ، (ب) 6 ، (ج) 10. (أ) (ب) (ج) الشكل (6) مستويات العكورة الطبيعية الناتجة في المياه المعالجة خلال المرشحات مع الوقت دورة التشغيل رقم (أ) 3 ، (ب) 5 ، (ج) 9. 3-3 معدل الترشيح استخدمت في الدراسة الحالية ثلاثة معدلات ترشيح مختلفة وهي (4.9، 7.3، 9.6) متر/ساعة أي ما يعادل (1، 1.5 ، 2) مرة بقدر المعدل السائد في محطات تصفية الماء. ان استخدام مثل هذه المعدلات بشرط الابقاء على كفاءة الترشيح نفسها من حيث نوعية المياه المنتجة، يؤدي الى زيادة كمية المياه المنتجة مما قد يترتب عليه في المستقبل عدم الحاجة لبناء محطات تصفية جديدة، او حتى التوسع في المحطات الحالية لسد حاجات المستهلك من المياه، نتيجة لزيادة الكثافة السكانية المتوقعة. وهذا امر مهم جداً من الناحية الهندسية لما يوفره من مردود اقتصادي هام. 3-4 تأثير تغير معدل الترشيح على إزالة مستويات العكورة الطبيعية الاولية المختلفة يتضح من الجدول (1) ان ازالة المستويات المختلفة من العكورة الطبيعية الاولية كانت متأثرة بمعدل الترشيح اذ يلاحظ في دورة التشغيل رقم (13) ان متوسط مستوى العكورة الاولية 3.6 وحدة بحيث كان متوسط مستوى العكورة الناتجة 0.47 وحدة بالنسبة للمرشح (1) و0.47 وحدة بالنسب للمرشح (2) و0.53 وحدة بالنسبة للمرشح (3) و0.59 وحدة للمرشح (4) وذلك عند استخدام معدل ترشيح 4.9م/ساعة ، بينما يلاحظ في دورة التشغيل رقم (15) ان متوسط مستوى العكورة الناتجة كان 0.48 وحدة بالنسبة للمرشح (1) و0.50 وحدة بالنسبة للمرشح (2) و0,55 وحدة بالنسبة للمرشح (3) و0.62 بالنسبة للمرشح (4) أي عند زيادة معدل الترشيح الى 7.3م/ساعة وبمتوسط مستوى عكورة اولية 3.5 وحدة. وعند الاستمرار بزيادة معدل الترشيح الى 9.8م/ساعة كان متوسط مستوى العكورة الناتجة 0.51 وحدة بالنسبة للمرشح (1) و0.52 وحدة بالنسبة للمرشح (2) و0.55 وحدة بالنسبة للمرشح (3) و0.68 وحدة بالنسبة للمرشح (4) كما يبدو ذلك من الجدول عند دورة التشغيل رقم (17) وبمتوسط مستوى عكورة اولية 3.6 وحدة. وهذا يدل على زيادة متوسط مستوى العكورة للمياه المعالجة بزيادة معدل الترشيح، ولكن بشكل قليل بالنسبة للمرشحات الثنائية وبشكل اوضح في المرشح الاحادي. وهذا السلوك للمرشحات يتبين بشكل اوضح في الجدول (3) عند افتراض كفاءة الترشيح عند معدل 4.9 م/ساعة هي 100% ولمتوسط مستويات العكورة الاولية المختلفة، حيث يتبين ان كفاءة الترشيح قد انخفضت بشكل طفيف مع زيادة معدل الترشيح بالنسبة للمرشحات الثنائية ولكن الانخفاض في الكفاءة تظهر بشكل اوضح نسبيا في المرشح الاحادي خصوصا عند زيادة معدل الترشيح الى 9.8 م/ ساعة. الجدول ، كفاءة المرشحات لازالة مستويات العكورة الطبيعية الاولية بتغير معدل الترشيح(*) متوسط مستوى العكورة الاولية (وحدة عكورة) معدل الترشيح م/ساعة كفاءة المرشحات % الرمل+ النينفايت الرمل + الكاربون المنشط الرمل + فحم الانثراسيت الرمل 3.6 4.9 100 100 100 100 7.3 95.92 92.16 94.44 93.65 9.8 92.16 90.39 92.86 86.77 5.6 4.9 100 100 100 100 7.3 97.3 97.40 97.62 95.79 9.8 96.05 97.40 96.47 91.92 9.9 4.9 100 100 100 100 7.3 98.85 97.75 97.90 94.93 9.8 92.47 92.55 95.88 88.00 (*) ان القيم في الجدول هي معدل دورتي تشغيل لكل مرشح. (أ) (ب) (ج) الشكل (7) تأثير زيادة معدل الترشيح على نوعية المياه المنتجة باختلاف متوسط مستويات العكورة الطبيعية الاولية الداخلة الى المرشحات والتي تساوي (أ) 3.6 وحدة عكورة ، (ب) 5.8 وحدة عكورة ، (ج) 9.9 وحدة عكورة . وبمعنى اخر فان زيادة معدل الترشيح من 4.9 الى (7.3) م/ساعة لم تؤثر على نوعية المياه المعالجة بصورة واضحة بالنسبة للمرشحات جميعها. ولكن عند زيادة معدل الترشيح الى 9.8م/ساعة يلاحظ تأثر قليل بالنسبة للمرشحات الثنائية (1) ، (2) ، (3) ولكن هذا التأثر اوضح بالنسبة للمرشح الاحادي (الرمل) حيث تردت نوعية المياه المعالجة نسبيا مقارنة ببقية المرشحات. ويمكن متابعة هذا التغير بشكل اكثر دقة في الشكل (7) بالنسبة للمرشحات جميعها حيث يلاحظ ان ميل تردي النوعية المنتجة كان اكثر في المرشح الاحادي (الرملي) مقارنة بالمرشحات الثنائية. وهذا الامر له اهميته اذ يمكن استخدام معدلات ترشيح اعلى مما هو مستخدم حاليا في محطات التصفية العاملة داخل القطر وبدون تأثر واضح لنوعية المياه المنتجة. 4. الاستنتاجات في ضوء البيانات المستحصلة من التجارب العملية للمرشحات الاربعة يمكن ادراج الاستنتاجات الاتية: 1- حقق مرشح (الرمل+النينفايت) نتائج جيدة من حيث قابليته على ازالة مستويات العكورة المختلفة، ويليه بعد ذلك او يوازيه احياناً في الكفاءة مرشح (الرمل+الكاربون المنشط) فمثلا حقق المرشح (1) ازالة في العكورة مقدارها 91.31% عند مستوى عكورة 9.9 وحدة معدل ترشيح 4.9م/ساعة ، في حين امكن تحقيق ازالة مقدارها 91.21% في المرشح (2) عند الظروف نفسها. 2- امكانية استخدام معدلات ترشيح اعلى مما هو مستخدم حالياً في محطات التصفية داخل (المرشحات الاحادية) ، ولحد معدل ترشيح 7.3متر/ساعة. ويمكن استخدام معدلات ترشيح اعلى تصل الى 9.8 متر/ساعة في حالة تغيير المرشحات الحالية الى مرشحات ثنائية، هذه المعدلات تتجاوز المعدلات السائدة حالياً في محطات تصفية المياه بمدى يتراوح من (1-2) مرة على اقل الاحتمالات مما ينعكس على زيادة كميات المياه المنتجة. 5. المصادر [1] Al-Ani, F.H., (1998). "An Investigation into the Use of Locally Produced Granular Activated Carbon In Treatment of Water Supplies", Ph.D. Thesis, University of Technology. [2] Al-Naqib, S.Q. and Al-Dabbagh T.H. (1993). "Some Physical and Geotechnical Properties of the New Rock Type (Ninivite)", Proc. Of the 26th annual U.K./9-13 Sep. 1990. [3] Al-Rawi, S.M. (1987). "Turbidity Removal of Drinking Water by Dual Media Filtration", M.Sc. Thesis, University of Mosul. [4] Amirtharajah, A., (1988). "Some Theoretical and Conceptual Views of Filtration", J. AWWA, 80:12. [5] Aswad, K.J.; Amin M.A. and Al-Naqib, S.Q. (1995). "Marl-112S Interaction Under Sufacial Oxidizing Conditions" Dirasat, 22B:6. [6] Casey, T.J. (1997). "Unit Treatment Processes In Water and Waste Water Engineering" John Wiley and Sons. [7] Jassim, S.Z. and Al-Naqib, S.Q(1989) "Ninivite: A New Form of Porcelainite and the Associated Alunite and Jarosite Minerals. A suite Relatcd to Sulphuric Acid Seepages South of Mosul, Northern Ira. Jounal of Geological Soc. Of Iraq,22,1. [8] Metcalf and Eddy, Inc. (1991). "Wastewater Engineering: Treatment, Disposal and Reuse", 3rd ed ., Mc-Graw Hill, Inc., New York, USA. [9] Schulz, C.R and Okun, D.A. (1984). "Surface Water Treatment for Communities in Developing Countries", John Wiley and Sons, Inc. USA. [10] Steel, E.W. and McGhee, T.J. (1985). "Water Supply and Sewage", 5th edition. McGraw Hill Co., New York. [11] Tchobanoglous, G.and Schroeder, E.D. (1985). "Water Quality: Characteristics Modeling and Modification", Addison Wesley Publishing Co. [12] Thomas, W. J. and Crittenden, B. (1998). "Adsorption Technology and Design", Reed Educational and Professional Publishing Ltd. [13] آل جندولة، مروان (1999). "التشخيصات المعدنية والجيوكيميائية للتحللات الكبريتاتية الحامضية لتكوين الفتحة (المايوسين الاوسط جنوب مدينة الموصل/ شمال العراق)"، رسالة ماجستير، كلية العلوم، جامعة الموصل. [14] محمد، ابراهيم قاسم (1993) "معدنية وصخرية وبيئات ترسيب الصخور الطينية والسيلسية في غرب العراق، رسالة دكتوراه، كلية العلوم، جامعة بغداد The Study of Ability of Local Ninivite Rocks in Purification of Drinking Water Muna Faiq Ali Department of Environmental Engineering/ College of Engineering/ University of Baghdad Abstract This study is conducted to verify the efficienecy of local Ninivite rock when used in the treatment of drinking water in plants operating currently in the country in order to develop the situation of these stations to cope with the increase in population. Also, this will limit the pollutian which are increasing in the country's rivers. (Euphrates and Tigris). These rivers are the sources to feed all water treatment plants in the country. The idea is the develop or the modify these stations by replacing part of top layer of sand filters used in these stations with Ninivite rock to operate as filters composed of two medium. The efficiency of this rock is compared with other materials used successfully worldwide in this area, such as activated carbon and anther cite. The comparison is made on the basis of percentage of the removal of turbidity levels, and on the possibility using high filtration rates that exceed the rates currently used in the treatment plants inside the country. A pilot plant in the laboratory scale was built to simulate the treatment plants within the country. It contains all the operating units of traditional basins. These basins are coagulation, floculation, sedimentation and filtration tanks. Filtration unit, in the present study, is formed of the four glass columns (filters), which worked in parallel and on same time. The 20 cm of Ninivite rock activated carbon, anthercite is placed in first, second, third column respectively, the layer is placed above 40 cm of sand layer, and consequently it worked a filter with two mediums. The fourth column contained only sand for a depth of 60 cm to work as filter with single medium. The same size grains of material used in the present study (0.82 mm) and uniformity coefficient which is equal to 106. � EMBED PBrush ��� 20 109 _1173207870