بررسی عوامل آلودگی آب بهداشتی

-برگشت جریان

قبل از ایجاد جریان برگشتی دو مرحله باید به طور پیوسته رخ دهند که آب باعث آلودگی شود :

اول باید بین آب مشکوک به آلودگی و آب آشامیدنی ارتباط برقرار شود؛ سپس آب مشکوک به آلودگی باید به منبع آب آشامیدنی وارد شود که این کار توسط نیروی وارده از طرف آب مشکوک به آب بهداشتی انجام می پذیرد. همان طور که می دانیم هنگام اعمال نیرو به یک سیال، واکنش طبیعی قابل پیش بینی، ایجاد حرکت و جریان است، مگر اینکه مقاومتی در برابر آن ایجاد شود. وزن آب نوعی اعمال نیرو به حساب می آید. وزن، نیروی ناشی از کشش گرانشی زمین است. نیروی وارد شده به ازای واحد سطح را فشار می گویند. پوند در هر اینچ مربع (psi) واحد اندازه گیری فشار است. فشار اتمسفر در واقع وزن جو واقع در بالای زمین است. Psia معیار فشار مطلق بوده و psig معیار فشار نسبی است که فشار سنج آن را نمایش می دهد. فشار اتمسفر در سطح دریا psi 7/14 است. روابط زیر بین فشار مطلق و فشار نسبی برقرار است :

فشار مطلق = فشار نسبی (نمایش داده شده توسط فشار سنج)+psi 7/14

فشار نسبی (نمایش داده شده توسط فشار سنج)= فشار مطلق – psi 7/14

گاهی فشار مطلق به زیر فشار اتمسفر پایین می رود. این اتفاق زمانی می افتد که فشار سنج (فشار نسبی) دارای مقدار منفی باشد و هنگامی که این اتفاق می افتد، خلأ به وجود می آید. Psia 0 (صفر) برابر با psig 7/14 – و یک خلاء کامل است. نیروی خلاء عاملی است که باعث ایجاد آلودگی می شود. اگر خلاء روی لوله حاوی آب اعمال شود، آب به معنای واقعی کلمه در لوله مکیده می شود. به این عمل مکیدن (عمل سیفونی) یا سیفوناژ گفته می شود. سیفوناژ هم چنین می تواند در اثر تغییر سطح مایع در یک سیستم لوله کشی ایجاد شود.

 

جریان برگشتی گرانشی

هم چنین ممکن است خطر آلودگی آب بهداشتی در زمین رخ دهد. لوله های توزیع آب آشامیدنی در هنگامی که لوله باز شده و نشتی دارد و یا آسیب دیده است، اجازه ورود آب جمع شده در حفره ها و چاله ها در سطح زمین را به سیستم آب تصفیه شده داده و آلوده می شوند. به طور معمول، آب مشکوک به آلودگی بیشتری در سطح زمین نسبت به آب آشامیدنی وجود دارد و نشت آن به داخل سیستم آب آشامیدنی به واسطه جریان برگشتی گرانشی است.

سیفوناژ معکوس

برگشت جریان، حرکت سیال در جهت مخالف جریان است هنگامی که آب، مایعات، مخلوط ها یا سایر مواد مشکوک به آلودگی، در جهت معکوس حرکت و به داخل لوله های توزیع و یا مخازن ذخیره آب آشامیدنی، وسایل یا سیستم آشامیدنی دیگر وارد می شوند.

سیفوناژ معکوس (شکل 3) نوعی جریان برگشتی است. فشار اتمسفر عامل تعیین کننده در وضعیت سیفوناژ معکوس است. سیستم آب آشامیدنی برخی اوقات دچار خلاء شده و در این زمان فشار اتمسفر باعث ورود آلودگی به سیستم تمیز می شود.

سیفوناژ معکوس از طریق اتصال عرضی اتفاق می افتد. آب موجود در سیستم آب آشامیدنی وارد محدوده خلاء شده و سیفوناژ اجازه می دهدتا آب آلوده وارد سیستم آب آشامیدنی شود. خلاء وقتی اتفاق می افتد که جریان بسیار بزرگی در لوله های اصلی توزیع آب رخ دهد.

در شکل 4 همان طور که مشاهده می کنید آب شهر ورودی به یک ساختمان تجاری، مصرف کننده های مختلفی را تغذیه می کند. از طریق اتصال عرضی بین آب غیر بهداشتی برج خنک کننده و سیستم آب بهداشتی در یک ساختمان تجاری ارتباط برقرار است. عدم طراحی مناسب سیستم لوله کشی و یا عدم نصب تجهزات پیشگیری کننده برگشت جریان می تواند؛ آب غیر بهداشتی برج خنک کن را وارد بویلر و یا سایر تجهیزات آب شرب ساختمان کند.

مأموران آتش نشانی به اندازه آبی که استخر های شنا را پر می کند؛ سریعأ از مقدار زیادی آب ذخیره شده در مخازن استفاده می کنند. این کار ممکن است باعث ایجاد خلاء در منبع ذخیره آب آتش نشانی شده و سیفوناژ معکوس ایجاد شود.

هم چنین سیفوناژ معکوس می تواند در اثر باقی ماندن شیلنگ در استخر شنا، سطل، گودال، دریاچه یا محلول آلوده دیگر ایجاد شود. خلاء ایجاد شده در آب پاش در زمان اب دادن به چمن می تواند در زمانی که فشار سیستم قطع و یا مسدود شده، باعث انتشار مواد آلوده به داخل آب آشامیدنی گردد.

سیفوناژ معکوس ممکن است هنگامی که جریان آب از یک لوله بزرگتر آغاز و وارد یک لوله با سایز کوچکتر شده و سپس مجددأ به یک لوله بزرگتر برگردد، اتفاق افتد(شکل 5 مراجعه کنید). سرعت مایع افزایش یافته و باعث ایجاد فشار منفی در لوله می شود.

پمپ ها منبع دیگری برای آلودگی های ناشی از سیفوناژ معکوس هستند(شکل 6).کاهش فشار لوله در سمت مکش پمپ رخ می دهد. اگر یک بوستر پمپ کوچک انتخاب شده باشد و یا فشار کافی را فراهم نکند، می تواند خلاء ایجاد کند. ورودی پمپ هم چنین می تواند باعث نوسان فشار شود.

با کاهش فشار در ورودی پمپ می توان جریان را افزایش داد.

نتیجه آن ایجاد فشار منفی در ورودی پمپ است. فشار منفی می تواند باعث تبخیر در خط آب شود.

 

جریان برگشتی ناشی از فشار معکوس

 

جریان برگشتی ناشی از فشار معکوس به وسیله عمل سیفونی نظیر سیفوناژ معکوس اتفاق نمی افتد. جریان برگشتی ناشی از فشار معکوس در سیستم های توزیع آب آشامیدنی از طریق اتصال عرضی روی می دهد.

لوله مشکوک به آلودگی، فشار بیشتری نسبت به سیستم آب آشامیدنی دارد که امکان آلودگی را فراهم می آورد.

هر دو لوله؛ هم لوله مشکوک و هم سیستم قابل شرب فشار هایی بیشتر از فشار اتمسفر دارند. اختلاف فشار باعث می شود مواد آلوده مجبور به ورود به سیستم آب آشامیدنی شوند.

معمولأ این اتفاق زمانی می افتد که سیستم برای تعمیر خاموش می شود. علاوه بر این دستگاه های تحت فشار مانند سیستم های برودتی، بویلر ها و مخازن تحت فشار ممکن است در شرایط غیر طبیعی تولید جریان برگشتی داشته باشند.

جریان برگشتی ناشی از فشار معکوس به طور معمول در ساختمان هایی که دو یا چند سیستم لوله کشی در آن قرار دارند روی می دهد. چندین سیستم لوله کشی می توانند نصب شوند تا اطمینان حاصل شود که یک سیستم همیشه کار می کند در حالی که دیگری نیاز به تعمیر و نگه داری یا استفاده برای حفاظت در برابر حریق دارد.

در طراحی اگر آب اصلی شهر نتواند فشار آب قابل قبولی را ایجاد کند، لازم است تا از بوستر پمپ برای آبرسانی در ساختمان ها استفاده شود. اما بنا به دلایلی فشار در سیستم آب آشامیدنی ممکن است افت پیدا می کند. این سیستم ها باید از هم جدا شوند و برای جلوگیری از آلودگی لازم است تا از تجهیزات پیشگیری کننده جریان برگشتی استفاده شود چرا که عدم تفکیک آن ها می تواند بر روی یکدیگر اثر منفی بگذارد. در شکل 7 می توانید برخی از موقعیت هایی را مشاهده کنید که احتمال برگشت جریان در آن ها وجود دارد.

 

از : مهندس علیرضا حدادی

مجله انجمن صنعت تأسیسات