الدرس الثالث: معالجة المياه العادمة

الدرس الثالث: معالجة المياه العادمة


هي عملية تستخدم لإزالة الملوثات من مياه الصرف الصحي أو المياه العادمة وتحويلها إلى مياه معالجة متدفقة والتي يمكن إرجاعها إلى دورة الماء الطبيعية مع حد أدنى من التأثير على البيئة، أو إعادة استخدامها بشكل مباشر.









1) المعالجة التمهيدية
وهي تضم عمليات المعالجة الفيزيائية ، مثل : التصفية بواسطة استخدام مصاف كبيرة لإزالة الرمل والحصي ، وعملية الطفو لإزالة الدهون والزيوت وبعض المواد خفيفة الوزان .

تستخدم في هذه المرحلة من المعالجة وسائل لفصل وتقطيع الاجزاء الكبيرة الموجدة في المياه لحماية أجهزة المحطة ومنع انسداد الأنابيب ، وتتكون هذه الوسائل من منخل متسع الفتحات وأجهزة سحق وتحتوي هذه المرحلة أحيانا على أحواض أولية للتشبيع بالأكسجين ، ومن خلال هذه العملية فإنه يمكن إزالة 5- 10% من المواد العضوية القابلة للتحلل إضافة إلى 2-20 % من المواد العالقة . ولا تعد هذه النسب من الإزالة كافية الغرض إعادة استعمال المياه في أي نشاط .

2) المعالجة الأولية :
ويحدث في هذه المرحلة ازالة جزء من الاجسام الصلبة العضوية وغير العضوية والمواد العالقة عن طريق المعادلة الفيزيائية مثل : التصفية والترسيب.
غرضها  إزالة المواد العضوية والمواد الصلبة غير العضوية القابلة للفصل من خلال عملية الترسيب . ويمكن في هذه المرحلة من المعالجة إزالة 35 – 50 % من المواد العضوية القابلة للتحلل إضافة إلى 50 –70 % من المواد العالقة وحتى هذه الدرجة من المعالجة فإن الماء لا يزال غير صالح للاستعمال . وتحتوي الوحدة الخاصة بالمعالجة الأولية على أخواض للترسيب بالاضافة إلى المرافق الموجدة في وحدة المعالجة التمهيدية وربما تحتوي أيضا على وحدات تغذية لبعض المواد الكيميائية إضافة إلى أجهزة لخلط تلك المواد مع المياه .

3) المعالجة الثانوية :
وهي تضم عمليات المعالجة البيولوجية بوجود الاكسجين وذلك باستخدام البكتيريا الهوائية التي تعمل على تحلل المواد العضوية في المياه العادمة ، حيث تجري ازالة نسبة كبيرة من المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيا والمواد العالقة التي لم تترسب في مرحلة المعالجة الابتدائية.
هذه المرحلة من المعالجة عبارة عن تحويل احيائي للمواد العضوية إلى كتل حيوية تزال فيما بعد عن طريق الترسيب في حوض الترسيب الثانوي ، وهناك عدة أنواع من المعالجة الثانوية يمكن تقسيمها حسب سرعة تحليل المواد العضوية إلى :
* عمليات عالية المعدل : ومن أمثلتها عملية الحمأة المحفزة والترشيح بالتنقيط والتلامس الحيوي دائري الحركة .
* عمليات منخفضة المعدل : ومن أمثلتها البحيرات الضحلة ذات التهوية وبرك الاستقرار . ويمكن من خلال المعالجة الثانوية إزالة مايقرب 90 % من المواد القابلة للتحلل إضافة الى 85 % من المواد العالقة .
4) المعالجة المتقدمة :
تطبق هذه المرحلة من المعالجة عندما تكون هناك حاجة إلى ما نقي بدرجة عالية ويحتوي هذه المرحلة على عمليات مختلفة لإزالة الملوثات التي لا يمكن إزالتها بالطرق التقليدية سابقة الذكر ومن هذه الملوثات : النتروجين والفوسفور والمواد العضوية والمواد العالقة الصلبة الزائدة إضافة إلى المواد التي يصعب تحللها بسهولة والمواد السامة وتتضمن هذه العمليات ما يلي :

1:  التخثر الكيميائي والترسيب : التخثر الكيميائي عبارة عن إضافة مواد كيميائية تساعد على إحداث تغير فيزيوكيميائي للجسميات ينتج عنه تلاصقها مع بعضها وبالتالي تجمعها ومن ثم ترسيبها في أحواض الترسيب نظراً لزيادة حجمها وتستخدم . وتستخدم عدة مخثرات كيميائية من أهمها مركبات الحديد والألمونيوم والكالسيوم والبوليمر .
2: الترشيح الرملي : عبارة عن عملية تسمح بنفاذ الماء خلال وسط رملي بسماكة لاتقل عن 50 سم ويتم من خلال هذه العملية إزالة معظم الجسميات العالقة والتي لم يتم ترسيبها في أحواض الترسيب نظراً لصغر حجمها إضافة إلى إزالة الموادالصلبة المتبقية بعد عملية التخثر الكيميائي كما أن هذه العملية ضرورية لتنقية المياه قبل معالجتها في عمليات لاحقة مثل الامتصاص الكربوني والتبادل الأيوني والتناضح العكسي .
3: الامتصاص الكربوني : ويتم في هذه العملية استخدام كربون منشط لإزالة المواد العضوية المذابة حيث يتم تمرير المياه من خلال خزانات تحتوي على الوسط الكربوني ويتم من خلال الكربون المنشط امتصاص المواد العضوية المذابة الموجودة في مياه الفضلات . وبعد تشبع الوسط الكربوني يتم إعادة تنشيطه بواساطه الحرق أو استخدام مواد كيميائية .
4:   التبادل الأيوني : من خلال هذه العملية يتم إخلال أيةنات معينة في الماء من مادة تبادل غير قابلة للذوبان بأيونات أخرى . وعملية التبادل الأيواني مشابهة لعملية الامتصاص الكربوني إلا أن الأولى تستعمل لأغراض إزالة المواد غير العضوية .
5:  التناضح العكسي :  يتم في هذه العملية ضخ الماء تحت ضغط عال من خلال غشاء رقيق ذو فتحات صغيرة جدا يسمح بمرور جزيئات الماء فقط ويمنع مرور جزيئات الأملاح .
* مرحلة التطهير
تتم هذه المرحلة بعد الانتهاء من المعالجة الأولية والثانوية، حيث من المحتمل بقاء بعض الكائنات الحية المسببة للأمراض في المياه، ولذلك يجب تطهير وقتل هذه الكائنات الضارة من خلال إرسال المياه إلى صهاريج مملوءة بالكلور وهيبوكلوريت الصوديوم لمدة 15-20 دقيقة، ومن ثم يتم إرسال هذه المياه المعالجة إلى محطات المياه المحلية، وتعتبر مرحلة التطهير خطوة أساسية، لأنها تحمي الصحة العامة للأشخاص الذين يستخدمون الشواطئ المحلية القريبة من الماء.


كمية المياه الداخلة إلى المحطات المختلفة تختلف وتتباين من محطة إلى أخرى ، حيث تعتمد الكمية على عوامل عدة ، منها : عدد سكان المنطقة ، وطبيعة الأنشطة المنزلية والتجارية.




استخدامات المياه المعالجة
يعتمد استخدام المياه المعالجة على درجة المعالجة ؛ فيعض الاستخدامات يحتاج معالجة ثانوية ، وبعضها الآخر يحتاج معالجة متقدمة

من استخدام المياه العادمة المعالجة في الصناعة
- تبريد الماكينات
- غسل بعض المعدات والماكينات

من استخدام المياه العادمة المعادلة في الزراعة
- يمكن الاستفادة من المياه المعالجة ثانويا في ري المزروعات التي تكون ثمارها بعيدة عن الأرض.
- وري الحضروات التي تُطهى ولا تؤكل طازجة ، وتكون سيقان نباتاتها بعيدة عن سطح الأرض.
- أما إذا كانت معالجة المياه بطريقة متقدمة فيمكن استعمالها لري النبانات التي تؤكل نيئة وجميع أنواع المحاصيل.
يمكن استخدام المياه العادمة المعالجة في استصلاح مساحات واسعة من المناطق الصحراوية وزراعة الغابات وري الحدائق والمسطحات الخضراء.


محاسن المياه المعالجة
من محاسن استعمال مياه الصرف الصحي المعالجة المحافظة على احتياطي المياه حيث أن استعمالها في الزراعة أو أي استعمالات أخرى بدلا عن المياه الصالحة للشرب يؤدي إلى توفير هذه المياه والتوسع في المساحات الزراعية لا نتاج محاصيل متنوعة وبسعر أقل كما يؤدي أيضا إلى التقليل من التكاليف المتعلقة بإنتاج واستيراد واستعمال الأسمدة بسبب وجود العناصر الضرورية للنبات في تلك المياه والتقليل من تكاليف الحصول على المياه في الزراعة خاصة إذا كانت مصادر تلك المياه جوفية .
مساوئ المياه المعالجة
من مساوي استعمال مياه الصرف المعالجة أنها تسبب مشاكل صحية إذا لم تتم معالجتها بشكل صحيح بسبب وجود أنواع مختلفة من الفيروسات والبكتيريا وغيرها إضافة إلى تركيزات عالية من المواد الكيميائية التي لا تتم إزالتها في مراحل المعالجة المختلفة قد تسبب أضرارا للنباتات أما في حال استعمالها في تغذية المياه الجوفية وعدم معالجتها بطريقة صحيحة فإنه بالإمكان تلوث تلك المياه كما أنها قد تسبب انسدادا لشبكات الري عند استعمالها
إيقاف انسياب المياه المالحة

في المناطق الساحلية في أي بلد من بلدان العالم يؤدي ازدياد الطلب على المياه الجوفية إلى انخفاض مستواها مما ينتج عنه دخول المياه المالحة إلى الطبقات الحاملة للمياه العذبة والمعالجة هذه المشكلة يتم ضخ مياه الصرف الصحي المعالجة في تلك المناطق مما يؤدي إلى إيقاف تدخل المياه المالحة إضافة إلى الاستفادة منها في تغذية المياه الجوفية

الحمأة تنبع من عملية معالجة مياه الصرف الصحي. بسبب العمليات الفيزيائية والكيميائية التي تشارك في العلاج، والحمأة تميل إلى تركيز المعادن الثقيلة والمركبات العضوية القابلة للتحلل أثر سيئة وكذلك الكائنات المحرضة (الفيروسات والبكتيريا وغيرها) الموجودة في مياه الصرف مع ذلك الحمأة غنية بالمواد المغذية مثل النيتروجين والفوسفور والمواد العضوية تحتوي على قيمة يمكن أن يكون مفيدا عندما تنضب التربة أو تخضع لعوامل التعرية. المواد العضوية والمواد المغذية هما العناصر الرئيسية التي تجعل من انتشار هذا النوع من النفايات على الأرض كسماد أو محسن التربة العضوية مناسب.
إنّ الحمأة هي الخليط العضوي الكثيف واللزج من المواد العالقة الصلبة المتبقية بعد إنهاء عملية تطهير مياه الصرف الصحي وضخها. تعتبر الحمأة من النفايات التي قد تلحق الأضرار بالبيئة من ناحية لكنها قد تتحول إلى مورد للسماد في الزراعة من ناحية أخرى.
يمكن استخدام المياه العادمة المعالجة في استصلاح مساحات واسعة من المناطق الصحراوية وزراعة الغابات وري الحدائق والمسطحات الخضراء.
عملية الحمأة المُنشطة تُشير إلى وحدة مُعالجة تتكون من مُفاعل مُتعدد الغُرَف، والذي يتَستخدم الكائنات الحيَّة الدقيقة المُركزة لتحلل المواد العضوية، ولإزالة المُغذيات من مياه الصرف؛ وذلك من أجل إنتاج تدفقات سائلة خارجة عالية الجودة. وللحفاظ على الظروف الهوائية، ولإبقاء الحمأة النشطة مُعلّقة، فإن إمدادت الأكسجين المُستمرة والمنتظمة مطلوبة.
يُمكن استخدام العديد من التجهيزات المختلفة لعملية الحمأة المُنشطة لضمان مزج وتهوية مياه الصرف جيدًا في حَوْض التهوية، ويُمكن القيام بعمليتي التهوية والمزج عن طريق ضخ الهواء أو الأكسجين إلى الخزَّان، أو باستخدام أجهزة التهوية السطحية. تُؤكسد الكائنات الحية الدقيقة الكربون العضوي الموجود في مياه الصرف، مما يؤدي إلى إنتاج خلايا جديدة، وثاني أكسيد الكربون والماء. على الرغم من أن البكتريا الهوائية هي الكائنات الحية الأكثر تواجدًا داخل المُفاعل، فإن البكتريا الاختيارية بالإضافة إلى بعض الكائنات الحية الأكبر- ممكن أن تتواجد. التكوين الفعلي لمحتوى المُفاعل يعتمد على التصميم، والبيئة، وخصائص مياه الصرف.