کلرزنی زمانی پایدار و اقتصادی می‌شود که دوز تزریق بر اساس دبی، کیفیت آب و زمان تماس محاسبه و سپس به ظرفیت قابل کنترل برای کلرزن تبدیل شود. اتکا به تجربه بدون محاسبه معمولا یا مصرف ماده را بالا می‌برد یا کلر باقی‌مانده را ناپایدار می‌کند. اگر برای تیم بهره‌برداری هنوز این پرسش مطرح باشد که کلر چیست و چگونه در آب عمل می‌کند، این متن با تعریف واحدها، روش محاسبه، نمونه عددی و نکات انتخاب پمپ تزریق پاسخ را روشن می‌سازد.

تعاریف و واحدها

مهندسان دبی آب را با نماد Q و واحد متر مکعب برساعت مشخص می‌کنند. کلر باقی‌مانده هدف در خروجی تصفیه با C_res برحسب mg/L تعریف می‌گردد. تقاضای اولیه کلر ناشی از بار آلی و کدورت با C_demand بیان می‌شود. دوز لازم برای تزریق برابر است با C_dose = C_res + C_demand. زمان تماس موثر با t برحسب دقیقه و شاخص تماس CT به صورت حاصل ضرب C_res در t و با واحد mg·min/L به کار می‌رود. تبدیل پایه ۱ mg/L = 1 g/m³ است و در محاسبات جرمی استفاده می‌شود. این چارچوب نشان می‌دهد فراتر از دانستن این که کلر چیست؟ باید تاثیر شرایط فرآیندی بر HOCl و کارایی گندزدایی هم لحاظ شود.

روش محاسبه دوز و ظرفیت کلرزن

پس از تعیین C_dose و Q، جرم کلر مورد نیاز در ساعت از رابطه m = Q × C_dose به دست می‌آید و واحد آن g/h است. برای هیپوکلریت سدیم باید جرم کلر موثر به حجم محلول تبدیل شود. اگر محلول ۱۰ درصد باشد هر لیتر حدود ۱۰۰ گرم کلر موثر دارد و حجم لازم V_NaOCl = m ÷ ۱۰۰ لیتر بر ساعت خواهد بود. برای محلول ۱۲ درصد هر لیتر حدود ۱۲۰ گرم کلر موثر دارد و در نتیجه حجم محلول لازم کاهش پیدا می کند. در کلرزن گازی ظرفیت تزریق همان m برحسب g/h تعریف می شود. هنگام استفاده از HTH ابتدا محلولی با غلظت مشخص تهیه میشود. اگر محلول را با غلظت مؤثر ۵ درصد تهیه کنید، هر لیتر حدود ۵۰ گرم کلر مؤثر خواهد داشت و حجم مورد نیاز برابر m ÷ ۵۰ محاسبه می‌شود. افت غلظت بر اثر دما و نور باید در برآورد نهایی اعمال شود تا ظرفیت واقعی کلرزن با نیاز فرآیند تطبیق داشته باشد.

مثال عددی مهندسی

فرض شود دبی ۸۵ متر مکعب برساعت است. طراح سیستم کلر باقی‌مانده هدف در خروجی تصفیه را ۰.۶ mg/L و تقاضای اولیه را ۰.۴ mg/L مشخص می‌کند. در این صورت دوز لازم برابر ۱.۰ mg/L یا همان ۱.۰ g/m³ خواهد بود. جرم کلر ساعتی ۸۵ g/h محاسبه می‌شود. اگر هیپوکلریت ۱۰ درصد انتخاب گردد حجم محلول تزریقی حدود ۰.۸۵ لیتر بر ساعت خواهد بود. در سناریوی کلر گازی ظرفیت تنظیمی ۸۵ g/h تعیین می‌شود. اگر محلول HTH با غلظت موثر ۵ درصد به کار رود حجم تزریق ۱.۷ لیتر برساعت خواهد بود. برای بهره‌برداری پایدار، محدوده تنظیم پمپ باید پیرامون مقدار نامی تعریف شود تا تغییرات دبی و کیفیت آب جبران گردد.

انتخاب ظرفیت کلرزن و پمپ تزریق

دامنه قابل تنظیم پمپ نسبت به ظرفیت نامی بهتر است از حدود ۳۰ تا ۱۲۰ درصد را پوشش دهد تا کنترل پذیری حفظ شود. فشار تزریق باید از فشار نقطه تزریق با حاشیه ایمن بیشتر باشد تا برگ زدگی جریان و نفوذ هوا رخ ندهد. متریال قطعات در تماس با سیال نسبت به هیپوکلریت و محیط قلیایی مقاوم انتخاب شود؛ PVC یا PVDF برای هیدرولیک و PTFE برای آب‌بندی گزینه‌های معمول هستند. برای محلول‌های مستعد گازدهی، استفاده از هد ضد گاز و مکش غرقابی توصیه می‌شود تا ضربان دبی و قطع و وصل ناخواسته پیش نیاید. پس از نصب، بهره‌بردار دبی واقعی پمپ را اندازه‌گیری می‌کند تا اعداد کاتالوگی با شرایط واقعی تطبیق داشته باشند و سپس کنترلر کلرزن را روی منحنی صحیح کالیبره می‌کند.

نقطه تزریق و زمان تماس

تزریق در ابتدای مخزن تماس دستیابی به CT طراحی را ساده می‌کند و اندازه گیری کلر باقی‌مانده در خروجی مخزن را قابل اعتماد می‌سازد. در خطوط فاقد مخزن تماس باید طول اختلاط کافی یا میکسر استاتیک پیش بینی شود تا پراکنش کلر یکنواخت باشد. تزریق روی خط انتقال زمانی موفق است که تا نخستین برداشت یا انشعاب، زمان تماس کافی فراهم شود. انتخاب نقطه تزریق با تحلیل افت غلظت در مسیر و نیاز شبکه به کلر باقی‌مانده انجام گیرد تا افزایش بی جهت دوز به جای جبران نبود زمان تماس به کار نرود.

کالیبراسیون و کنترل پیوسته

کالیبراسیون حجمی یا وزنی پمپ در دوره‌های منظم انجام شود تا دبی واقعی با مقدار تنظیم هماهنگ بماند. سنسور کلر آزاد و ORP به‌طور پیوسته میزان گندزدای مؤثر و توان اکسیداسیون آب را ثبت می‌کنند. سپس این سیگنال‌ها وارد کنترلر یا اسکادا می‌شوند و سیستم دبی تزریق را براساس تغییرات لحظه‌ای جریان و کیفیت آب اصلاح می‌کند. ثبت روندها، آلارم افت ماده در مخزن ذخیره و آلارم قطع تزریق به بهینه‌سازی مصرف و پایداری کیفیت کمک می‌کند. محلول هیپوکلریت باید در ظروف مقاوم و دور از گرما و نور نگهداری شود تا افت غلظت حداقل گردد و نتایج کالیبراسیون پایدار بماند.

اشتباهات رایج و اصلاح سریع

• کدورت و مواد آلی تقاضای اولیه را افزایش می‌دهند و پیش‌تصفیه با فیلتر شنی روشی اقتصادی‌تر از بالا بردن مداوم دوز کلر است.
• گازدهی محلول و مکش بلند باعث نوسان دبی می‌شود؛ با مکش غرقابی، طراحی مناسب خط مکش و هواگیری دقیق برطرف می‌شود.
• افزایش pH سهم HOCl را کاهش می‌دهد و کارایی گندزدایی افت می‌کند؛ اصلاح pH یا افزایش زمان تماس معمولا موثرتر از افزایش ساده دوز است.

نحوه از بین بردن کلر آب در کاربردهای خاص

گاهی پس از کلرزنی نیاز است کلر باقی‌مانده حذف شود؛ برای مثال در فرآیندهای صنعتی حساس، تخلیه به محیط یا تولید نوشیدنی. در چنین شرایطی، نحوه از بین بردن کلر آب اهمیت بیشتری پیدا می‌کند و چند راهکار عملی برای این منظور وجود دارد:

• خنثی سازی شیمیایی با سدیم بی سولفیت در خطوط فرآیندی با کنترل دقیق دوز
• گاززدایی و هوادهی در جریان‌های کم یا مخازن تماس در صورت کفایت زمان و هیدرولیک
• در دبی‌های پیوسته، فیلتر کربنی فلزی با بستر گرانولی کلر آزاد و کلرآمین‌ها را کاهش می‌دهد و اغلب در خروجی کلرزن یا پیش از مصرف صنعتی به کار می‌رود.

نکات مهم قبل از خرید

• نقطه تزریق و فشار خط مستند شود تا انتخاب فشار نامی پمپ و چک ولو تزریق درست انجام شود.
• حداقل و حداکثر دبی هیدرولیکی شبکه تعیین شود تا نسبت کاهش دبی یا Turndown پمپ پاسخگو باشد.
• برای کاربری‌های حساس قابلیت آلارم کمبود ماده و سوئیچ سطح مخزن ذخیره جزء الزامات بهره‌برداری ایمن در کلرزن است.

طراحی و تامین کلرزن متناسب با دوز محاسباتی

مطالعه بیشتر: دبی هوا در برج خنک کننده