مخزن آب بازیافتی برای یک مرکز داده: تأمین شهری و یکپارچهسازی بازیافت
مخزن آب بازیافتی برای یک مرکز داده بهعنوان بافر میان تأمین شهری متغیر و جریان بازیافتی با کیفیت متفاوت عمل میکند: شما در مخزن ترکیب و کنترل میکنید، حجم مخلوط را بهعنوان ذخیرهای پایدار نگه میدارید و منابع را بر اساس کیفیت آب و دسترسپذیری بهجای برنامهای ثابت تغییر میدهید، تا وظایف سرمایش و استفاده مجدد یک تأمین یکنواخت داشته باشند.
مقدمه
یک مرکز داده که قصد دارد هم با آب شهری و هم با آب بازیافتی کار کند، در واقع دو منبع تأمین را مدیریت نمیکند؛ بلکه یک تقاضای خنکسازی و فرآیندی را مدیریت میکند که اتفاقاً از دو جریان با رفتار بسیار متفاوت تغذیه میشود. تأمین شهری تحت رژیم فشار و کیفیتی که یک شرکت آب تعیین میکند وارد میشود، با قطعیها، کاهش فشار و محدودیتهای فصلی که شما کنترلی بر آنها ندارید. آب بازیافتی از یک زنجیره تصفیه وارد میشود که پوشش کیفیتی آن توسط منبع بالادست و فرآیند بازیافت شکل میگیرد. مخزن تنها عنصری است که اجازه میدهد هر دو ورودی به یک وظیفه واحد و پیوسته خدمت کنند بدون اینکه تصفیهخانه نیاز داشته باشد بداند در هر لحظه کدام آب در مخزن است.
این مقاله مسئله یکپارچهسازی را همانگونه که یک مهندس با آن برخورد میکند بررسی میکند: دو منبع و دلیل تفاوت تغییرپذیری آنها، محدوده کیفیتی که آب بازیافتی به ارمغان میآورد، نحوه کنترل مخلوط، و اینکه چرا ذخیرهسازی همان رابطی است که مخلوط را پایدار و قابل کنترل میسازد. سپس شیمی پوشش داخلی سرویس مخلوط، منطق پایش و تغییر وضعیت، و محدودیتهای قراردادی و مقرراتی که کل این ترتیب را مقید میکند را پوشش میدهد. جایی که یک گزاره به استاندارد یا محاسبهای وابسته باشد، نام برده میشود؛ باقی استدلال مهندسی است که در یک پروژه به کار میبرید.
هیچ نوع مخزن واحدی فرض نمیشود. مخازن فولادی پیچومهرهای، فولادی جوشی، شیشهذوبشده در فولاد و استیل همگی در سرویس استفاده مجدد از آب ظاهر میشوند، و انتخاب پوسته و پوشش داخلی تابع شیمی آب ترکیبی است نه نام روی ساختمان.
دو منبع، یک تقاضا
راهاندازی یک تقاضا از دو منبع تنها زمانی کار میکند که تصفیهخانه یک تأمین واحد و پایدار را ببیند. برجهای خنککننده، سیستم آب جبرانی و تجهیزات استفاده مجدد اهمیتی نمیدهند که آب از لوله اصلی شهری آمده یا از خط بازیابی؛ آنها به دبی، فشار و شیمی در نقطه مصرف اهمیت میدهند. بنابراین مسئله یکپارچهسازی، تطبیق دو خوراکی است که در هر سه مورد با هم اختلاف دارند.
نقطه تعادل، مخزن است. آب از هر یک از منابع وارد مخزن میشود، مخزن ذخیرهای را نگه میدارد که تقاضا را در طول قطع عرضه پوشش میدهد، و آبی که از مخزن خارج میشود به اندازه کافی مخلوط شده است که وظیفه شاهد یک میانگین باشد نه یک تغییر پلهای. بدون این بافر، هر افت فشار شهری یا هر انحراف کیفیت آب بازیافتی به یک رویداد قابل مشاهده در سیستم خنککننده تبدیل میشود و کارخانه مزیتی را که دنبال آن بود از دست میدهد.
عرضه شهری و تغییرپذیری آن
تأمین شهری معمولاً در میان این دو از نظر شیمیایی قابل پیشبینیتر است، اما از نظر دسترسی کمتر قابل پیشبینی است. شرکت آب و فاضلاب فشار را تعیین میکند و ممکن است در زمان خشکسالی یا اوج تقاضا محدودیتهایی اعمال کند، و اتصال میتواند برای تعمیر و نگهداری یا حوادث قطع شود. کیفیت خود آب بهطور کلی یکنواخت و در حد آب آشامیدنی است، که آن را به یک لنگر قابل اعتماد برای ترکیب تبدیل میکند.
تغییرپذیریای که برای آن برنامهریزی میکنید مربوط به تحویل است، نه کیفیت. مخزن را به اندازهای تعیین میکنید که آب جبرانی خنککننده و تقاضای استفاده مجدد را برای مدت یک قطعی شهری محتمل پوشش دهد، و منطق پرکردن مجدد را طوری تنظیم میکنید که تأمین شهری بازگرداندهشده سریعتر از آنچه مخزن و سازه ورودی بتوانند بپذیرند وارد نشود. هر جا سیستمهای آب بازیافتی و آب آشامیدنی به اندازهای نزدیک باشند که امکان اتصال متقابل وجود داشته باشد، مجموعه جلوگیری از جریان برگشتی الزامی است، و انتخاب این مجموعه و نگهداری آن یک موضوع مقرراتی است، نه یک تجمل مهندسی.
آب بازیافتی و محدوده کیفیت آن
آب بازیافتی دارای محدوده کیفی است که توسط منشأ و تصفیه آن تعیین میشود. پارامترهایی که یک مشخصکننده معمولاً پیگیری میکند عبارتند از کدورت و مواد جامد معلق کل، هدایت الکتریکی و مواد جامد محلول کل، سختی و سیلیس، قلیائیت، ضدعفونیکننده باقیمانده، و یک شاخص میکروبیولوژیکی مانند شمارش پلیت هتروتروف. اینها همان پارامترهایی هستند که رسوبگذاری، گرفتگی و خوردگی آب خنککننده را هدایت میکنند، بنابراین جریان بازیافتی در برابر تحمل سیستم خنککننده سنجیده میشود، نه در برابر جدول آب آشامیدنی.
پوشش ثابت نیست. این پوشش با فرآیند بالادستی، با بار فصلی و با عملکرد قطار بازیابی حرکت میکند، به همین دلیل استفاده بازیابیشده با پایش مستمر برنامهریزی میشود نه با یک نمونه پذیرش واحد. وقتی مقادیر شاخص به بیرون از پوشش رانش میکنند، کارخانه به یک پاسخ تعریفشده نیاز دارد: انحراف، ترکیب کاهشی با آب شهری، یا نگهداری در مخزن تا زمانی که قطار بازیابی شود.
استراتژی و کنترل ترکیب
ترکیب انجام میشود تا آب مخلوط در محدوده تحمل قابل پذیرش توسط وظیفه نگه داشته شود. سادهترین کنترل، ترکیب نسبتی در ورودی است، جایی که جریانهای شهری و بازیابیشده اندازهگیری میشوند و کسر شهری هر زمان که کیفیت بازیابیشده افت میکند افزایش مییابد. آرایش قابل کنترلتر در داخل مخزن با کشیدن از خط اصلی شهری برای پر کردن و در همان حال پر شدن با آب بازیابیشده ترکیب میکند، بنابراین محتویات مخزن همیشه مخلوط است.
هدف کنترل معمولاً سقف هدایت الکتریکی یا مواد جامد محلول کل و سقف میکروبیولوژیکی است، زیرا اینها مقادیری هستند که مستقیماً بر تخلیه آب برج خنککننده و رسوبگذاری حاکم هستند. نقاط تنظیم از برنامه تصفیه آب خنککننده میآیند، نه از تأمینکننده مخزن، بنابراین منطق کنترل مخزن باید بر اساس اعدادی که مهندس تصفیه آب ارائه میدهد پیکربندی شود. ترکیبی که هدف شیمیایی را برآورده کند اما از حجم ذخیرهسازی موجود برای هموارسازی آن فراتر رود، طراحی کارآمدی نیست.
ذخیرهسازی به عنوان رابط بین منابع
ذخیرهسازی رابط بین دو منبع است، زیرا عدم تطابق میان دسترسپذیری آنها و منحنی تقاضا را جذب میکند. تأمین شهری ممکن است دقیقاً در لحظهای که بار سرمایش به اوج میرسد محدود شود؛ قطار بازیافتی ممکن است زمانی تولید کند که تقاضا پایین است. مخزن مازاد هر منبعی را که جلوتر است ذخیره میکند و آن را زمانی که منبع دیگر عقب میماند آزاد میکند.
اینجا همان جایی است که زمان ماند به یک متغیر طراحی تبدیل میشود. مخزنی که آب ترکیبی را بیش از حد طولانی نگه میدارد، در صورت افت disinfectant، خطر رشد بیولوژیکی دارد؛ مخزنی که خیلی سریع تخلیه و پر میشود، به سیستم کنترل هیچ بافری برای هموارسازی یک نوسان نمیدهد. بنابراین حجم قابل استفاده همزمان توسط دو محدودیت تعیین میشود: پوشش قطعی که وظیفه ایجاب میکند، و زمان ماندی که شیمی آب اجازه میدهد. حجم اسمی، حجم قابل استفاده و حجمی که واقعاً پس از برداشت و آلارمهای سطح پایین در دسترس است، اعداد جداگانهای هستند و باید به همین صورت بیان شوند.
پوشش مخزن و شیمی آب برای سرویس ترکیبی
سرویس ترکیبی یک مسئله شیمیایی برای پوشش داخلی است، زیرا مخزن اکنون هم جریان با درجه آب آشامیدنی و هم جریان بازیافتی را میبیند که بسته به منبع ممکن است جامدات محلول بالاتر، کلرید بالاتر یا بار میکروبی بالاتری داشته باشد. پوششی که برای یکی قابل قبول است ممکن است برای ترکیب حاشیهای باشد.
انتخاب پوشش برای مخازن فولادی تابع استاندارد AWWA D102 است که سیستمهای پوشش برای مخازن ذخیره آب فولادی را توصیف میکند؛ برای سازههای فولاد با پوشش شیشهای، آستر مینای شیشهای یک پوشش پختهشده است که از طریق ISO 28765 برای طراحی و ساخت مخازن با پوشش مینای شیشهای ارجاع داده میشود، و برای فولاد ضدزنگ، خود ماده سد خوردگی است. این انتخاب بر اساس کلرید و هدایت الکتریکی آب ترکیبی و بر این اساس که آیا کاربرد مجاور آب آشامیدنی است یا خیر انجام میشود، زیرا یک ترکیب آب بازیافتی غیرآشامیدنی هنوز اغلب با خطرات آب آشامیدنی در یک ساختمان مشترک است و جداسازی باید هم فیزیکی و هم مستند باشد.
پایش و منطق سوئیچینگ
پایش به سیستم کنترل میگوید چه زمانی سوئیچ کند، و سوئیچینگ همان اقدامی است که ترکیب را در محدوده تحمل نگه میدارد. حداقل مجموعه ابزار شامل یک ترانسمیتر سطح در مخزن، فلومتر در هر ورودی، و سنسورهای آنلاین برای پارامترهایی است که ترکیب را کنترل میکنند، معمولاً رسانایی و یک شاخص ضدعفونیکننده یا میکروبیولوژیکی. سپس منطق هر جریان ورودی را قبل از پذیرش با محدوده مجاز آن مقایسه میکند.
قواعد سوئیچینگ به صورت جدولی از شرایط و اقدامات بیان میشوند: اگر کیفیت آب بازیافتی خارج از محدوده مجاز باشد، به مخزن نگهداری هدایت شود یا کسر آن کاهش یابد؛ اگر فشار شهری پایینتر از نقطه تنظیم باشد، کسر آب بازیافتی تا سقف ترکیب افزایش یابد؛ اگر هر دو compromised باشند، از ذخیره انبارشده استفاده شود و هشدار داده شود. ذخیره آخرین خط دفاعی است، نه اولین، و سلسلهمراتب هشدار این را منعکس میکند.
محدودیتهای قراردادی و مقرراتی
آب بازیافتی پیش از آنکه تحت حاکمیت مهندسی باشد، تحت حاکمیت قرارداد و مقررات است. توافقنامه تأمین آب بازیافتی کیفیت، کمیت، تداوم و حق تغییر هر یک از آنها را تعریف میکند؛ چارچوب مقرراتی تعیین میکند که آب بازیافتی کجا میتواند برود و چه جداسازیای باید از سیستمهای آب آشامیدنی داشته باشد. هیچکدام اختیاری نیستند و هر دو طراحی مخزن را شکل میدهند.
محدودیتهای عملی شامل الزام جلوگیری از جریان برگشتی و جداسازی فیزیکی شکاف هوا در جایی است که سیستمهای آب بازیافتی و آب آشامیدنی در غیر این صورت میتوانند اتصال متقابل پیدا کنند، تابلوها و برچسبگذاری خطوط بازیافتی، و یک نقطه تحویل مستند که در آن مسئولیت کیفیت آب از اپراتور بازیافت به مرکز داده منتقل میشود. مخزنی که بهدرستی مهندسی شده باشد اما نتواند آن جداسازی را نشان دهد مجاز نخواهد بود، بنابراین این موارد از همان اولین نقشه باید در مشخصات گنجانده شوند.
تأمین آب بازیافتی و شهری: رفتار در نقطه یکپارچهسازی
ویژگی | تأمین شهری | Reclaimed Water | What The Tank Absorbs |
تغییرپذیری اولیه | دسترسپذیری و فشار | پاکت کیفیت | پوشش قطعی و هموارسازی انحراف کیفیت |
درجه کیفیت معمول | درجه آب آشامیدنی | وابسته به فرآیند | میانگینگیری ترکیبی از محتویات مخلوط |
اهرم کنترل | کسر جبران | دروازه پذیرش بر اساس کیفیت | نسبت ترکیب در ورودی |
ریسک حاکم | وقفه | انحراف شیمیایی | ذخیره انبارشده بهعنوان آخرین خط دفاعی |
مورد مقرراتی | پیشگیری از جریان برگشتی | جداسازی و برچسبگذاری | نقطه تحویل مستندشده |
کنترل ترکیب: شرایط، اقدام و ذخیره
شرایط اندازهگیریشده | اقدام کنترلی | اثر ترکیب | نقش ذخیره |
کیفیت آب بازیافتی خارج از محدوده مجاز | کاهش کسر یا انحراف به مخزن نگهداری | رقیقسازی با آب شهری | هنوز برداشت نشده |
فشار شهری زیر نقطه تنظیم | افزایش کسر آب بازیافتی تا سقف | حفظ جریان | پشتیبان در صورت پایین بودن آب بازیافتی |
هر دو منبع در معرض خطر | استفاده از ذخیره انبارشده، هشدار | وظیفه نگهداری | پوشش اولیه |
هدایت الکتریکی بالاتر از هدف | افزایش سهم شهری | کاهش جامدات محلول | بافر در حین اصلاح |
زمان ماندگاری بیش از حد طولانی | افزایش گردش، ضدعفونی | محدود کردن رشد بیولوژیکی | حجم دوباره متعادل شد |
درباره Center Enamel
سنتر انامل (شرکت فناوری شینجیاژوانگ ژنگژونگ) مخازن ذخیرهسازی فولادی پیچومهرهای، مخازن فولادی جوشی، مخازن اپوکسی پیوند ذوبی، مخازن گالوانیزه، ظروف فولاد ضدزنگ، مخازن تحت فشار، سقفهای گنبدی ژئودزیک آلومینیومی و سقفهای شناور را طراحی و تولید میکند. این شرکت بیش از ۳۰ سال تجربه تولید دارد و تجهیزات پروژههایی در بیش از ۱۰۰ کشور را تأمین کرده است. سقفهای گنبدی ژئودزیک آلومینیومی بر اساس API 650 پیوست G، AWWA D108، راهنمای طراحی آلومینیوم، ASCE 7 و IBC طراحی و تولید میشوند و این شرکت در سال ۲۰۲۳ یک سقف گنبدی آلومینیومی با قطر ۷۲ متر را توسعه داده و صادر کرده است. مهندسی، ساخت، پوششدهی، کنترل کیفیت و خدمات در محل بهصورت یک مجموعه واحد انجام میشود، به همین دلیل نقشهها، مبنای محاسبات و سختافزار تحویلشده را میتوان با یکدیگر تطبیق داد.
پرسشهای متداول
چگونه یک مرکز داده آب بازیافتی و آب شهری را ترکیب میکند؟
ترکیبسازی در محل مخزن یا پیش از آن انجام میشود، نه در نقطه مصرف. جریانهای آب شهری و آب بازیافتی را اندازهگیری میکنید و هر زمان که کیفیت آب بازیافتی خارج از محدوده مجاز آن قرار گیرد، سهم آب شهری را بهصورت افزایشی کنترل میکنید، یا در داخل مخزن با افزودن آب شهری در حین پر شدن مخزن با آب بازیافتی، ترکیبسازی را انجام میدهید. نقاط تنظیم (setpoint) که ترکیب را کنترل میکنند از برنامه تصفیه آب خنککننده میآیند، زیرا هدف نگهداشتن هدایت الکتریکی، مواد جامد محلول و بار میکروبیولوژیکی در محدوده تحمل قابل قبول سیستم خنککننده است.
آب بازیافتی برای استفاده در خنکسازی به چه کیفیتی نیاز دارد؟
برای استفاده در خنککاری، آب بازیافتی با پارامترهایی که رسوبگذاری، fouling و خوردگی را کنترل میکنند تأیید میشود، نه با حدود آب آشامیدنی. پارامترهایی که پایش میکنید عبارتاند از کدورت و مواد جامد معلق کل، هدایت الکتریکی و مواد جامد محلول کل، سختی، سیلیس، قلیائیت، ضدعفونیکننده باقیمانده و یک شاخص میکروبیولوژیکی مانند شمارش پلیت هتروتروف. محدودههای قابل قبول توسط برنامه تصفیه آب خنککاری و توسط تحمل برج خنککننده تعیین میشوند و بهطور پیوسته پایش میشوند زیرا محدوده آب بازیافتی با فرآیند بالادستی و خط بازیافت تغییر میکند.
چرا بین دو منبع آب به ذخیرهسازی نیاز است؟
ذخیرهسازی، عدمتطابق میان دو منبعی را جذب میکند که هرگز به همان نسبتی که تقاضا وجود دارد در دسترس نیستند. تأمین شهری ممکن است هنگام اوج بار سرمایشی محدود شود؛ خط بازیافت ممکن است زمانی تولید کند که تقاضا پایین است. مخزن مازاد هر منبعی را که جلوتر است نگه میدارد و زمانی که منبع دیگر عقب میماند آن را آزاد میکند، و کارخانه را از خلال یک وقفه تأمین که هیچیک از دو منبع بهتنهایی نمیتوانست پوشش دهد عبور میدهد. همچنین به سیستم کنترل زمان ماند میدهد تا یک انحراف کیفیت را هموار کند بهجای اینکه آن را مستقیماً عبور دهد.
ترکیب چگونه کنترل میشود؟
کنترل از طریق اندازهگیری آنلاین و یک جدول اقدام تعریفشده انجام میشود. دبیسنجها روی هر ورودی و یک ترانسمیتر سطح در مخزن، پایههای کار هستند؛ هدایت الکتریکی و یک شاخص گندزدایی یا شاخص میکروبیولوژیکی، پارامترهایی هستند که معمولاً مجوز ورود را کنترل میکنند. هر جریان ورودی پیش از ورود با محدوده مجاز خود مقایسه میشود. اگر کیفیت آب بازیافتی از محدوده خارج شود، سهم آن را کاهش میدهید یا آن را به مخزن نگهداری منحرف میکنید؛ اگر فشار شبکه شهری افت کند، سهم آب بازیافتی را تا سقف ترکیب آن افزایش میدهید؛ اگر هر دو ناموفق باشند، از ذخیره انبارشده استفاده میکنید و هشدار میدهید. ذخیره، آخرین خط دفاعی است، نه اولین.
چه پوششی برای سرویس آب ترکیبی مناسب است؟
پوشش داخلی از شیمی آب ترکیبی تبعیت میکند، زیرا مخزن اکنون هم جریان با کیفیت آب آشامیدنی و هم جریان بازیافتی را دریافت میکند که ممکن است جامدات محلول یا کلرید بیشتری داشته باشد. برای مخازن فولادی، سیستمهای پوششی بر اساس AWWA D102 انتخاب میشوند؛ برای فولاد با پوشش شیشهای ذوبشده، پوشش مینای شیشهای از طریق ISO 28765 ارجاع داده میشود؛ برای فولاد زنگنزن، خود آلیاژ سد محافظ است. جایی که ترکیب بازیافتی با خطر آب آشامیدنی در یک ساختمان مشترک است، جداسازی باید هم فیزیکی و هم مستند باشد، و انتخاب پوشش داخلی بازتابدهنده این است که آیا وظیفه مجاور آب آشامیدنی است یا خیر.
چگونه بین منابع جابهجا میشوید؟
سوئیچینگ توسط مجموعه پایش هدایت میشود، نه توسط یک ساعت. سیستم کنترل هر جریان را تنها زمانی میپذیرد که در محدوده مجاز خود باشد، و کسر اختلاط را در پاسخ به کیفیت و دسترسپذیری اندازهگیریشده تغییر میدهد. فشار شهری پایینتر از نقطه تنظیم، کسر آب بازیافتی را تا سقف اختلاط افزایش میدهد؛ یک انحراف در آب بازیافتی آن را کاهش میدهد یا جریان را به یک مخزن نگهداری منحرف میکند. ذخیره انباشته شکاف را در طول یک خرابی مضاعف پوشش میدهد. هر سوئیچ ثبت میشود تا سابقه کیفیت آبی که از مخزن خارج میشود پس از واقعه قابل بازسازی باشد.
چه محدودیتهای مقرراتی برای آب بازیافتی اعمال میشود؟
آب بازیافتی پیش از آغاز مهندسی، توسط قرارداد تأمین و مقررات محدود میشود. توافقنامه بازیافت، کیفیت، کمیت، تداوم و حق تغییر آنها را تعریف میکند؛ چارچوب مقرراتی تعیین میکند که آب بازیافتی کجا مجاز به استفاده است و چه جداسازیای از سیستمهای آب آشامیدنی نیاز دارد. الزامات معمول عبارتند از جلوگیری از جریان برگشتی و یک شکاف هوایی فیزیکی در جایی که سیستمها میتوانند اتصال متقابل پیدا کنند، برچسبگذاری خطوط بازیافتی، و یک نقطه تحویل مستند برای کیفیت آب. مخزنی که نتواند این جداسازی را نشان دهد، صرفنظر از ساختارش، مجاز نخواهد بود.
ادغام آب شهری و آب بازیافتی در یک منبع تأمین مرکز داده، پیش از آنکه یک مسئله تصفیه آب باشد، یک مسئله ذخیرهسازی و کنترل است. مخزن همان بافر است که دو جریان ورودی متغیر با رفتار متفاوت را به یک ذخیره پایدار تبدیل میکند، و منطق ترکیب و جابهجایی همان چیزی است که وظیفه را در محدوده تحمل شیمیایی آن نگه میدارد هنگامی که هر یک از منابع تغییر میکند.
تصمیمات مهندسی که در ادامه میآید عبارتاند از انتخاب پوشش داخلی برای شیمی ترکیبی، مجموعه پایشی که تعویض را هدایت میکند، و تفکیک قراردادی و مقرراتی که این ترتیب را قانونی میسازد. حجم قابل استفاده را در برابر هم قطعیای که باید پوشش دهد و هم زمان ماندگیای که آب اجازه میدهد مشخص کنید، استاندارد پوشش یا آستری که اعمال میشود را نام ببرید، و قواعد تعویض را به صورت جدول شرط و اقدام بنویسید. دو کیفیت منبع، پروفایل تقاضا و چارچوب مقرراتی را برای ما ارسال کنید، و ما مشخصات مخزن و کنترل را بر اساس ترکیب و نه بر اساس یک منبع واحد بازمیگردانیم.
با تیم مهندسی ما صحبت کنید
وظیفه، مبنای حجم، کد حاکم و محدودیتهای سایت را ارسال کنید، و تیم مهندسی ما با مشخصاتی بازخواهد گشت که تأمینکننده بتواند قیمتگذاری کند و بازبین بتواند تأیید کند. همچنین صراحتاً به شما خواهیم گفت که چه زمانی نوع مخزن متفاوت یا محدوده متفاوت پاسخ بهتری است.