مضخة تصريف المياه

مضخة تصريف المياه هي مضخة تُستخدم لإزالة المياه المتراكمة في حوض تجميع المياه، والذي يوجد عادةً في أقبية المنازل والمباني الأخرى، وفي مواقع أخرى تتطلب تصريف المياه، مثل مواقع البناء. قد تدخل المياه عبر مصارف نظام عزل القبو المائي ، أو بسبب الأمطار أو تسرب المياه الجوفية الطبيعي إذا كان مستوى القبو أدنى من مستوى المياه الجوفية .

بشكل عام، يُطلق مصطلح "المستنقع" على أي منخفض موضعي قد يتجمع فيه الماء. على سبيل المثال، تحتوي العديد من أبراج التبريد الصناعية على مستنقع مدمج يُستخدم فيه الماء لتزويد فوهات رش الماء الموجودة في أعلى البرج. تُستخدم مضخات المستنقعات في المصانع، ومواقع البناء، والمناجم، ومحطات توليد الطاقة، والمنشآت العسكرية، ومرافق النقل، أو أي مكان آخر قد يتجمع فيه الماء.

تُستخدم مضخات تصريف المياه في الأماكن التي قد يحدث فيها فيضان للأقبية، ولحل مشكلة الرطوبة عندما يكون منسوب المياه الجوفية قريبًا من أساسات المبنى أو أعلى منها. تعمل هذه المضخات على تصريف المياه بعيدًا عن الموقع إلى أي مكان لم تعد فيه مشكلة، مثل مصرف مياه الأمطار البلدي ، أو بئر جافة ، أو ببساطة موقع مكشوف أسفل المبنى (يُطلق عليه أحيانًا "الضخ إلى الخارج").

قد تُصرّف مضخات الصرف الصحي في المنشآت القديمة إلى شبكة الصرف الصحي العامة . كان هذا الأمر يُعتبر مقبولاً في السابق، ولكنه قد يُخالف الآن قانون السباكة أو اللوائح البلدية، لأنه يُمكن أن يُرهق نظام معالجة مياه الصرف الصحي . تحثّ البلديات مالكي المباني على فصل مضخات الصرف الصحي وإعادة توجيه تصريفها بعيداً عن شبكة الصرف الصحي العامة. وقد تُفرض غرامات على المخالفين. كثير من أصحاب المنازل ورثوا تصميم مضخات الصرف الصحي لديهم ولا يُدركون أنها تُصرّف إلى شبكة الصرف الصحي العامة.

تُستخدم أنظمة مضخات الصرف أيضًا في التطبيقات الصناعية والتجارية للتحكم في مشاكل منسوب المياه الجوفية في التربة السطحية. قد يؤدي وجود طبقة مياه جوفية ارتوازية أو ارتفاع منسوب المياه الجوفية بشكل دوري إلى عدم استقرار الأرض نتيجة تشبعها بالماء. وطالما أن المضخة تعمل، تبقى التربة السطحية مستقرة. يبلغ عمق هذه الأحواض عادةً عشرة أقدام أو أكثر، وهي مبطنة بأنابيب معدنية مموجة تحتوي على ثقوب أو فتحات تصريف. وقد تتضمن أنظمة تحكم إلكترونية مزودة بأجهزة إنذار مرئية ومسموعة، وعادةً ما تكون مغطاة لمنع سقوط الحطام والحيوانات فيها.

يمكن توصيل مضخات الصرف بمقبس كهربائي. في هذه الحالة، يُعد استخدام دائرة كهربائية مخصصة أكثر أمانًا، حيث يقل احتمال انقطاع التيار الكهربائي بسبب احتراق الفيوز أو تعطل قاطع الدائرة. إضافةً إلى ذلك، قد لا تتطلب الدائرة المخصصة حماية من التسرب الأرضي (GFCI) ، لأنها أقل عرضةً للفصل الخاطئ نتيجةً للتشويش الكهربائي، خاصةً أثناء العواصف الرعدية. يمكن وضع علامة تحذيرية خاصة على مقبس الدائرة المخصصة لتحذير المستخدمين من فصل المضخة، أو يمكن تثبيت القابس باستخدام دعامة تثبيت خاصة لمنع فصله. بدلاً من ذلك، يمكن توصيل المضخة مباشرةً بالكهرباء، بحيث لا يمكن فصلها.

بما أن حوض التجميع قد يفيض إذا لم يتم ضخه، فإن نظام النسخ الاحتياطي مهم في الحالات التي ينقطع فيها التيار الكهربائي الرئيسي لفترات طويلة من الزمن، كما هو الحال أثناء العواصف الشديدة.

يمكن تشغيل بعض مضخات الصرف تلقائيًا من نظام بطارية احتياطية، أو يمكن تركيب نظام منفصل يعمل بالبطارية، وعادة ما يكون مفتاح العوامة الخاص به مضبوطًا على مستوى أعلى قليلاً من مفتاح العوامة الخاص بالمضخة الأساسية.

يُعد استخدام مولد كهربائي منفصل خيارًا آخر، ولكنه غالبًا ما يتطلب إعدادًا يدويًا.

بدلاً من ذلك، يمكن تشغيل بعض المضخات بواسطة شبكة المياه المضغوطة التابعة للبلدية، والتي تعمل إما بتوربين مائي أو بتأثير فنتوري . يُغني هذا التصميم عن الحاجة إلى الكهرباء، ولكنه يستهلك مياه الشرب، مما قد يزيد من تكلفة تشغيله مقارنةً بالمضخات الكهربائية، ويُضيف مشكلةً أخرى تتعلق بتصريف المياه. يُستخدم هذا التصميم غالبًا كمضخات احتياطية وليس كمضخات رئيسية.

أهم شيء يجب التحقق منه فيما يتعلق بمصادر الطاقة الاحتياطية البديلة هو ما إذا كانت توفر طاقة كافية.

تتطلب مضخات تصريف المياه عادةً جهدًا كهربائيًا لا يقل عن 230 فولت، مع أن بعض الطرازات الأصغر حجمًا في الولايات المتحدة قد تعمل أحيانًا بجهد 120 فولت. وبالمثل، تختلف احتياجات مضخات تصريف المياه من حيث القدرة الكهربائية (بالواط) والتيار (بالأمبير). تتراوح قدرة الطرازات المنزلية من 700 واط إلى 2300 واط أو أكثر. ^{[ 1 ]} يُعدّ معدل التدفق (غالون لكل واط ساعة) مقياسًا لكفاءة مضخات تصريف المياه.

بالإضافة إلى ذلك، تتطلب مضخات تصريف المياه عادةً دفعة إضافية من الطاقة تُعرف باسم طاقة بدء التشغيل الإضافية لتشغيلها. وقد تصل هذه الطاقة إلى 1.5 ضعف أو أكثر من احتياجات التشغيل من الواط والأمبير. ^{[ 2 ]}

قد يتم تشغيل مضخات الصرف الصناعية بوسائل أخرى، مثل البخار أو الهواء المضغوط، خاصة بالنسبة للمضخات الاحتياطية أو في المواقع التي يصعب الوصول إليها للصيانة.

يوجد نوعان رئيسيان من مضخات تصريف المياه المنزلية: المضخات العمودية والمضخات الغاطسة. في المضخات العمودية، يكون المحرك غير محكم الإغلاق، ويرتكز على عمود لحمايته من الرطوبة. هذا النوع من التركيب أكثر وضوحًا، حيث يكون المحرك عادةً أعلى من سطح الحوض. داخل العمود، يتصل عمود المحرك بالمروحة، التي تدور داخل غلاف حلزوني في قاع الحوض. يقوم مفتاح مثبت في المحرك بتشغيله عند ارتفاع مستوى الماء في الحوض، وإيقافه عند فراغه؛ يتيح هذا التحكم التلقائي في مستوى الماء تشغيل المضخة دون الحاجة إلى مراقبة مستمرة. أما في المضخات الغاطسة ، فيكون المحرك محكم الإغلاق داخل غلاف خاص، مع تثبيت المروحة مباشرةً على العمود. يمكن دمج نظام التحكم التلقائي في مستوى الماء داخل المضخة، أو استخدامه كمفتاح إضافي مع اتصال مادي محدود أو معدوم بالمضخة.

يُعدّ اختيار نوع مضخة تصريف المياه مسألةً شخصية. كانت مضخات التصريف العمودية الخيار الوحيد خلال معظم القرن العشرين، وكانت تُصنع من الحديد الزهر والبرونز، على غرار المضخات التجارية الكبيرة. لكن التحسينات التكنولوجية والتصميمية جعلت المضخات الغاطسة أكثر موثوقية، كما أن تصميمها المدمج يسمح بتغطية الحوض، مما يُزيل خطر التعثر والسقوط، ويُقلل من احتمالية تسرب غاز الرادون إلى المنزل. ولأن مفتاح التحكم في مستوى الماء هو نقطة الضعف الرئيسية في أي مضخة تصريف، فإن المضخات الغاطسة المزودة بمفتاح إضافي، أو ما يُعرف بـ"المضخات المتراكبة"، تسمح باستبدال المفتاح بأقل جهد. واليوم، تُعدّ المضخات الغاطسة الأكثر شيوعًا، بينما تتميز المضخات العمودية المنزلية بانخفاض حجمها وكفاءتها الاقتصادية، مع عمر افتراضي محدود.

في الولايات المتحدة، تُعتبر مكونات مضخات الصرف الحديثة موحدة. وهي تتكون من:

• حوض مصنوع من مواد مركبة مثل بلاستيك ABS أو راتنج مقوى بالألياف الزجاجية، بقطر داخلي لا يقل عن 18 بوصة، وعمق لا يقل عن 30 بوصة، ووصلة مدخل لاستيعاب أنبوب تصريف بقطر 4 بوصات، بسعة تتراوح من 15 إلى 25 جالونًا أمريكيًا (من 60 إلى 100 لتر)؛
• مضخة تصريف المياه، إما بقوة 1/3 أو 1/2 حصان (250 أو 370 واط)، تعمل على 115 فولت، ويتم توصيلها بمقبس قياسي. وصلات الأنابيب إما 1.25 بوصة أو 1.5 بوصة، خيوط الأنابيب الوطنية (NPT)، وجهاز تحكم في المستوى للسماح بالتشغيل التلقائي؛
• جزء من الأنابيب لنقل المياه بعيدًا عن المنزل؛ مصنوع من الفولاذ أو الحديد أو البلاستيك، مصنف من قبل المؤسسة الوطنية للصرف الصحي (أو NSF) للضغط؛
• صمام أحادي الاتجاه (صمام فحص) يسمح بتدفق الماء بعيدًا عن الحوض، ولكنه يمنع الماء الموجود في الأنبوب من العودة إلى الحوض.
• غطاء حوض يوفر ممرًا لسلك الطاقة وأنبوب التصريف، وربما أنبوب تهوية.

قد يتطلب اختيار مضخة تصريف المياه مراعاة ما يلي:

• التشغيل التلقائي مقابل التشغيل اليدوي  - يمكن التحكم في المضخة تلقائيًا بواسطة مفتاح مستوى.
• الطاقة  - ستختلف الطاقة المحركة لمضخة الصرف من ربع حصان إلى عدة أحصنة.
• ضغط الرفع  - يصف ضغط الرفع الهيدروليكي لمضخة الصرف الصحي أقصى ارتفاع يمكن أن تصل إليه المضخة في رفع الماء. على سبيل المثال، مضخة صرف صحي ذات  ضغط رفع أقصى يبلغ 4.6 متر (يُسمى أيضًا ضغط الرفع عند الإغلاق) سترفع الماء إلى ارتفاع 4.6 متر  قبل أن يتوقف تدفقها تمامًا.
• طول سلك الطاقة  - يتطلب تشغيل محرك كهربائي أكثر قوة على مسافة طويلة من لوحة الخدمة الرئيسية استخدام أسلاك ذات مقياس أثقل لضمان وجود جهد كافٍ عند المحرك لأداء المضخة بشكل صحيح.
• الطور والجهد  – تتوفر مضخات الصرف التي تعمل بالتيار المتردد بمحركات حثية أحادية الطور أو ثلاثية الطور، مصنفة للعمل بجهد 110-120 أو 220-240 أو 460 فولت. عادةً لا يتوفر التيار ثلاثي الطور في المناطق السكنية، ولكنه شائع في المناطق الصناعية.
• مفتاح استشعار مستوى الماء  - مفاتيح الضغط مغلقة بالكامل، عادةً داخل جسم المضخة، مما يجعلها مقاومة للعوائق أو الشوائب العائمة في حوض التجميع. أما مفاتيح العوامة، وخاصةً تلك المتصلة بنهاية كابل كهربائي مرن قصير، فقد تتعرض للتشابك أو الانسداد، لا سيما إذا كانت المضخة عرضة للحركة في الحوض نتيجةً لعزم الدوران عند بدء التشغيل والإيقاف. عادةً ما تكون مفاتيح الضغط مضبوطة مسبقًا في المصنع وغير قابلة للتعديل، بينما يمكن تعديل مفاتيح العوامة في مكانها لضبط مستويات الماء العليا والدنيا في حوض التجميع. خيار آخر هو مفتاح الحالة الصلبة الذي يستخدم تقنية تأثير المجال، والذي يمكنه تشغيل وإيقاف المضخة باستخدام مفتاح داخلي وقابس إضافي.
• نظام احتياطي وإنذار للتطبيقات الحيوية.

يمكن تشغيل مضخة تصريف ثانوية، تعمل عادةً بالبطارية، في حال تعطل المضخة الأولى. تحتوي المضخة الثانوية التي تعمل بالبطارية على بطارية ونظام شحن منفصلين لتوفير الطاقة في حال انقطاع التيار الكهربائي الرئيسي.

يمكن تشغيل أنظمة مضخات الصرف البديلة بضغط مياه البلدية. تحتوي مضخات الطرد التي تعمل بالماء على مضخة منفصلة، ​​وعوامة، وصمام عدم رجوع. ^{[ 3 ]} تُركّب العوامة التي تتحكم في مضخة احتياطية في حوض الصرف فوق مستوى الماء المرتفع المعتاد. في الظروف العادية، تتولى مضخة الصرف الرئيسية الكهربائية جميع مهام الضخ. عندما يرتفع منسوب الماء عن المعدل الطبيعي لأي سبب، ترتفع العوامة الاحتياطية في حوض الصرف وتُفعّل مضخة الصرف الاحتياطية. يمكن أيضًا توصيل مضخة الطرد بخرطوم حديقة لتوفير الماء بضغط عالٍ، مع خرطوم آخر لتصريف الماء. على الرغم من أن مضخات الطرد هذه تُهدر الماء وتكون غير فعالة نسبيًا، إلا أنها تتميز بعدم وجود أجزاء متحركة وتوفر أعلى مستويات الموثوقية.

إذا كان نظام حوض التجميع الاحتياطي نادر الاستخدام، فقد لا يُلاحظ عطل في أحد مكوناته، وقد يتعطل النظام عند الحاجة إليه. تقوم بعض وحدات التحكم بالبطارية باختبار النظام دوريًا وتنبيه المستخدمين عند تعطل أي من مكوناته الكهربائية.

يمكن تعليق جهاز إنذار بسيط يعمل بالبطارية على مسافة قصيرة أسفل حافة حوض التجميع لإطلاق إنذار في حال ارتفاع مستوى الماء بشكل مفرط. ^{[ 4 ]} قد يصدر الإنذار صوتًا محليًا فقط، أو قد يُفعّل، اختياريًا، إشعارًا عن بُعد عبر الهاتف أو بيانات الهاتف المحمول.

يجب صيانة أحواض التجميع ومضخاتها. تشير التوصيات النموذجية إلى فحص المعدات واختبارها سنويًا. أما المضخات التي تعمل بشكل متكرر نتيجة ارتفاع منسوب المياه الجوفية أو تصريف المياه أو الظروف الجوية، فينبغي فحصها بشكل أكثر تكرارًا. ونظرًا لأن مضخات التجميع أجهزة ميكانيكية، فإنها ستتعطل في نهاية المطاف، مما قد يؤدي إلى غمر الطابق السفلي بالمياه وتكاليف إصلاح باهظة. ويمكن أن يساعد وجود نظام احتياطي (مضخات متعددة/ثانوية) في تجنب المشاكل عند الحاجة إلى صيانة وإصلاح النظام الأساسي. ^{[ 5 ]}

عند فحص مضخة تصريف المياه وتنظيفها، يجب إزالة الأوساخ والحصى والرمل وغيرها من الرواسب المتراكمة لزيادة كفاءة المضخة وإطالة عمرها. إذ يمكن لهذه العوائق أن تقلل من قدرة المضخة على تصريف المياه من الحوض، وقد تسمح بفيضانه. كما يمكن أن يتسبب تراكم هذه الرواسب في تعطل صمام عدم الرجوع. ويضمن الفحص الدوري لفتحة خط التصريف، عند الاقتضاء، عدم وجود أي عوائق أو قيود في الخط. فوجود انسداد جزئي في خط التصريف قد يُجبر مضخة تصريف المياه على العمل بجهد أكبر، مما يزيد من احتمالية ارتفاع درجة حرارتها وتعطلها. ^{[ 6 ]}

تُستخدم مفاتيح العوامة لتشغيل مضخة الصرف تلقائيًا عند ارتفاع منسوب المياه إلى مستوى محدد مسبقًا. يجب إبقاء مفاتيح العوامة بعيدة عن أي عوائق داخل حوض الصرف. يمكن استخدام واقي للعوامة لمنعها من الاحتكاك بهيكل المضخة والبقاء قيد التشغيل. إذا استمرت مضخة الصرف في العمل لفترة طويلة (خاصةً في حال عدم وجود ماء تبريد للمضخات الغاطسة)، فقد ترتفع درجة حرارتها أو تتعطل. نظرًا لأن مفاتيح العوامة الميكانيكية قابلة للتلف، يجب فحصها دوريًا عن طريق تشغيلها يدويًا للتأكد من استمرار حركتها بحرية وأن نقاط التلامس تفتح وتغلق بشكل صحيح.

في حال ترك مضخات القاعدة في الماء الراكد، يجب تشغيلها يدويًا من حين لآخر، حتى لو لم يكن منسوب الماء في الحوض مرتفعًا بما يكفي لتشغيل مفتاح العوامة. والسبب في ذلك هو أن هذه المضخات غير قادرة على إزالة كل الماء من الحوض، وغالبًا ما يبقى المحمل السفلي أو جلبة عمود دافع المضخة مغمورًا، مما يجعله عرضة للتآكل، وقد يؤدي في النهاية إلى تجمد عمود الدوران داخل المحمل. كبديل لذلك، ^{[ 7 ]} يجب إخراج مضخة القاعدة التي يُتوقع أن تبقى متوقفة عن العمل لفترة طويلة من الحوض وتخزينها خارج الماء، أو يجب تجفيف الحوض جيدًا حتى ينخفض ​​مستوى الماء المتبقي إلى ما دون مستوى محمل العمود السفلي.

وأخيرًا، إذا تم تركيب نظام كشف وإنذار مستقل للمياه، فيجب اختباره بانتظام.

• مضخة تصريف المياه
• مضخة التقطيع
• مضخة الصرف الصحي

• آن كاميرون سيغال، "خطأ مضخة الصرف أم خطأك؟" ، صحيفة واشنطن بوست ، 9 أغسطس 2008
• "مضخة تصريف المياه تساعد في منع دخول المياه" ، خدمة الإرشاد الزراعي بجامعة ولاية داكوتا الشمالية، 14 يونيو 2005
• توماس شيرر، "أسئلة حول مضخات الصرف" ، خدمة الإرشاد الزراعي بجامعة ولاية داكوتا الشمالية
• "تحديد حجم مضخة تصريف المياه" (ملف PDF) ، قسم الإرشاد الزراعي بجامعة إلينوي