معالجة الصرف الصحى

معالجة مياه الصرف الصحي
تُعالج مياه الصرف الصحي، لغرضين أساسيين. أولهما، حماية البيئة من التلوث المتوقع حدوثه، نتيجة صرف هذه المياه، بما تحتويه من سموم وميكروبات. وثانيهما، توفير استخدام المياه العذبة النقية، للاستهلاك الآدمي، وحفظ موارد المياه النقية؛ إذ إن المياه المعالجة، تستخدم في الزراعة، وري الأراضي.
وتتكون مياه الصرف، في أغلب الأحوال، مما يزيد على 95 % ماء، والباقي مواد عالقة، ومواد عضوية، ومعادن ثقيلة وأملاح معدنية، وبعض العناصر، مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم.
ومياه الصرف الصحي، غالباً ما تكون خليطاً من مياه الصرف الناتج من الاستعمالات، والأغراض المنزلية اليومية، ومياه الاستعمالات الصناعية، ومياه الأمطار، التي تسربت في شبكة الصرف الصحي العامة.
ويمكن تبسيط فكرة معالجة مياه الصرف الصحي، بأنها عملية تسريع لعمليات التحلل الطبيعية، للمواد العضوية، مع فصل المكونات الصلبة والملوثات الكيماوية.
وتُعالج مياه الصرف الصحي، في معظم المدن، من خلال عملية مبسطة، تتضمن ثلاث مراحل. وقد تتطلب بعض المدن مرحلة أخرى متقدمة، للحصول على درجة تنقية عالية، وذلك لاستخدام الماء الناتج، في بعض الاستخدامات، مثل ري المزروعات
إن معالجة مياه الصرف الصحي أقل تعقيداً من معالجة مياه الصرف الصناعي.

تتكون مراحل معالجة مياه الصرف بشكل عام من التالي:

- التصفية الخشنة من أجل إزالة القطع الصلبة الكبيرة.
- تجميع مياه الصرف في أحواض تجميع.
- ضخ ورفع مياه الصرف إلى محطة المعالجة.
- التصفية الناعمة قبل الدخول الماء إلى محطة المعالجة.
- المعالجة البيولوجية عن طريق ضخ الأكسجين في أحواض التهوية.
- الترقيد في خزانات لاحقة لترسيب المواد الصلبة الصغيرة.
- تعقيم الماء بواسطة مضخات حقن الكلور أو بواسطة الأوزون.
- فلترة الماء بالفلاتر الرملية.
- تجميع و ضخ الماء واستخدامه لأغراض الزراعة.
- منظومة تجميع وتجفيف الطين والحمأة الزائدة وترحيلها.
- لوحة التحكم والقيادة لمحطة المعالجة.

إن الغرض من معالجة مياه الصرف الصحي هو إسراع العمليات الطبعية التي تحدث لتلك المياه تحت ظروف محكمة وبحجم صغير . ومن الأسباب الهامة لتطوير طرق معالجة تلك المياه تأثيرها على الصحة العامة والبيئة حيث كانت المعالجة تنحصر في ازالة المواد العالقة والطافية والتخلص من المواد العضوية المتحللة وبعض الأحياء الدقيقة المسببة للأمراض . ونتيجة لتقدم العلم في مجال الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلم الاحياء الدقيقة وزيادة المعرفة بتأثير الملوثات على البيئة سواء على المدى القريب أو البعيد إضافة إلى التقدم الصناعي وإنتاج مواد جديدة جعل من الضروري تطوير طرق معالجه لتلك المياه تكون قادرة على إزالة معظم الملوثات التي لم يكن من السهل إزالتها بالطرق المستعملة قديماً .

مياه الصرف وملوثاتها

يتم تجميع مياه الصرف الصحي من عدة مصادر ، وتعتمد الكميات التي يتم جمعها من تلك المصادر على المصدر ونوعية نظام التجميع المستعمل فيها . ومن مصادر تلك المياه مايلي :

مياه استعمالات الاغراض المنزلية والتجارية وغيرها كالمدارس والفنادق والمطاعم .
مياه الاستعمالات الصناعية .
مياه الأمطار في حالة دمج شبكة المجاري بشبكة تصريف السيول .
المياه المتسربة من عدة مصادر وخاصة الجوفية .
تحتوي هذه المياه على عدة عناصر صلبة وذائبة ، يمثل الماء فيها نسبة 99.9% والبقية عبارة عن ملوثات أهمها :

مواد عالقة
مواد عضوية قابلة للتحلل
كائنات حية مسببة للأمراض
مواد مغذية للنبات نتروجين ، فوسفور بوتاسيوم
مواد عضوية مقاومة للتحلل
معادن ثقيلة
أملاح معدنية ذائبة
معالجة مياه الصرف الصحي

تشمب معالجة ميياه الصرف الصحي مجموعة من العمليات الطبعية والكيميائية والاحيائية التي يتم فيها إزالة المواد الصلبة والعضوية والكائنات الدقيقة أو تقليلها إلى درجة مقبولة ، وقد يشمل ذلك إزالة بعض العناصر الغذائية ذات التركيزات العالية مثل الفوسفور والنيتروجين في تلك المياه ويمكن تقسيم تلك العمليات حسب درجة المعالجة إلى عمليات تمهيدية وأولية وثانوية ومتقدمة ، وتأتي عملية التطهير للقضاء على الأحياء الدقيقة في نهاية مراحل المعالجة وتتضمن هذه المراحل شكل مايلي :

المعالجة التمهيدية :
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 .

المعالجة الأولية :
الغرض من هذه المعالجة 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 .

المعالجة الثانوية :
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 Activated sludge process والترشيح بالتنقيط Trickling filter والتلامس الحيوي دائري الحركة Rotating bioloqical contactors .
عمليات منخفضة المعدل : ومن أمثلتها البحيرات الضحلة ذات التهوية Aerated Lagoons وبرك الاستقرار Stablilization Ponds . ويمكن من خلال المعالجة الثانوية إزالة مايقرب 90 % من المواد القابلة للتحلل إضافة الى 85 % من المواد العالقة .
المعالجة المتقدمة :
يتم تطبيق 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 :

التخثر الكيميائي والترسيب : Chemical coagulation & sedimentation 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 .
II. الترشيح الرملي : Sand Filteration :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 .

III. الامتصاص الكربوني : Carbon Adsorption :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 .

IV. التبادل الأيوني Ion Exchange 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 .

V. التناضح العكسي : Reverse Osmosis :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 .

ويوضح نسب إزالة بعض الملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي من خلال طرق المعالجة المختلفة الأولية والثانوية والمتقدمه .

عملية التطهير :
تتم عملية التطهير من خلال حقن محلول الكلور إلى حوض التطهير حيث تتراوح الجرعة ما بين 5 –10 مليجرام للتر الواحد وعادة ما تكون فترة التطهير لمدة 15 دقيقة كحد أدنى في حالة عدم استخدامها وفي حالات استخدام المياه في الأغراض الزراعية فإن مدة التطهير تصل إلى 120 دقيقة .

الطريقة

عنصر لإزالة
معالجة أولية %
معالجة ثانوية عملية الحمأة المحفزة%
معالجة متقدمة باستخدام

المرشحات الرملية%
امتصاص كربوني بعد التبادل الأيوني %
أكسدة كيميائية وتناضح عكسي %

الأكسجين الكيموحيوي
42
94
96
100
100

الأكسجين الكيميائي
38
83
88
98
100

المواد العالقة الصلبة
63
91
99
100
100

نتروجين الأمونيا
18
70
80
100
100

الفوسفور
27
60
83
100
100

الكربون العضوي
34
89
90
100
100

الزيوت والدهون
65
94
94
97
100

العكر
31
90
97
100
100

القلوية
تزداد
38
89
لا تغير
لا تغير

اللون
15
56
70
93
93

المواد المسببة للزبد
27
79
79
92
92
استخدامات المياه المعالجة

يمكن استعمال مياه الصرف الصحي المعالجة في عدة أغراض سواء بطريقة مباشرة أو غير مباشرة ، ويوضح شكل (2) أهم استعمالات تلك المياه . وبصفة عامة فإن نسبة إعادة استعمال المياه المعالجة من قبل القطاعات المختلفة تتمثل في الاتي:

أغراض زراعية 60 %
أغراض صناعية 30 %
أغراض أخرى كتغذية المياه الجوفية 10 %
وتشير بعض المعلومات المحدودة الخاصة بتكاليف معالجة مياه الصرف الصحي للأغراض الزراعية في بعض دول الشرق الأوسط إلى أن تكلفة المعالجة تتراوح ما بين 66 هللة إلى 1.61 ريال للمتر المكعب .

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 .

مجالات استخدام المياه المعالجة

تختلف درجة معالجة مياه الصرف الصحي حسب الاستعمال المطلوب ، وقد اقترحت منظمة الصحة العالمية طرق معالجة خاصة بالاستعمالات الشائعة لتلك المياه ، وتتضمن مجالات استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة ما يلي :

الشرب :
من أمثلة استعمالات مياه الصرف الصحي المعالجة في الشرب استخدامها في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1956م عندما تعرضت المناطق الوسطى منها لجفاف مما حدا ببعض المدن الصغيرة باستعمال مياه الصرف الصحي بعد معالجتها في محطات للتنقية فقد تم في مدينة شانوت بولاية كنساس معالجة ما يقرب من 4000 متر مكعب من المياه يوميا لسد حاجتها من مياه الشرب وفي مدينة ويندهوك بناميبيا أنشئت في عام 1968م محطة معالجة متقدمة لمياه الصرف الصحي لامداد المدينة بما يقارب من 50% من احتياجاتها من مياه الشرب .

المرافق الترفيهية :
في مجال استعمالات مياه الصرف الصحي المعالجة في المرافق الترفيهية هناك بعض الأمثلة للمشاريع التي لاقت نجاحاً كبيراً ومن هذه الأمثلة المشروعان اللذان تم إنشاؤهما بولاية كاليفورنيا الأمريكية . يسمى المشروع الأول مشروع سانتي وفيه يتم ضخ المياه المعالجة من المحطة سانتي لأحد الوديان وتترك لتنساب مسافة قدرها 1 كم خلال الرمل والحصى قبل استرجاعها . ثم توجه المياه المسترجعة بعد ذلك إلى ثلاث بحيرات متصلة ببعضها ومحاطة بحديقة عامه . تستخدم بحيرتان من تلك البحيرات لصيد الأسماك ورياضة القوارب بينما يتم تعقيم البحيرة الثالثة بمادة الكلور لتستخدم للسباحة . وتطابق نوعية المياه هذه مواصفات الولاية الخاصة بالمياه المستعملة للسباحة .

أما المشروع الثاني فهو مشروع خزان الجدول الهندي وهذا الخزان يستلم المياه المعالجة من محطة تاهو الجنوبية حيث توجد معالجة متقدمة مكونة من عمليات لإزالة النتروجين والفوسفور والبوتاسيوم كما توجد بها مرشحات رملية وأجهزة امتصاص كربوني ويتسع الخزان لما يقارب من 27 مليون متر مكعب من المياه وكلها مياه صرف معالجة تستخدم لنشاطات متعددة منها السباحة وصيد الأسماك.

أغراض الاستعمال

طريقة المعالجة
زراعية
صناعية
استجمام
مرافق عامة

محاصيل ليست للاستهلاك الآدمي المباشر
محاصيل تؤكل بعد الطبخ
محاصيل تؤكل طازجة

نشاط ملامسة كالسباحة
نشاط بدون ملامسة كرياضة القوارب
شرب
أغراض أخرى

أولية
(1+6) ضرورية
(2+6) ضرورية
(3+6) ضرورية
(3أو4) ضرورية
(4+7) ضرورية
(2) ضرورية
(5) ضرورية
(3) ضرورية

ثانوية

(2+6) ضرورية
(3+6) ضرورية
(3أو4) ضرورية
(4+7) ضرورية
(2) ضرورية
(5) ضرورية
(3) ضرورية

مقدمة:

مرشحات رملية
امتصاص كربوني
تبادل أيوني

(2+6) مطلوبة أحياناً
(3+6) مطلوبة أحياناً
(3أو4) مطلوبة أحياناً
مطلوبة أحياناً
(4+7) مطلوبة أحياناً
(5) ضرورية

مطلوبة أحياناً

مطلوبة أحياناً
(3) ضرورية

تطهير

(2+6) مطلوبة أحياناً
(3+6) ضرورية
(3أو4) مطلوبة أحياناً
(4+7) ضرورية
(2) مطلوبة أحياناً
(5) ضرورية
(3) ضرورية

الزراعة :
يعد مشروع ولاية ميشجان الأمركية لإعادة استعمال مياه الصرف الصحي من أحدث المشاريع التي أنشئت للاستفادة من تلك المياه في الزراعة وقد صمم هذا المشروع بحيث تمر تلك المياه أولا على الأراضي الزراعية ثم تصب بعد ذلك في البحيرة وتعد عملية مرور المياه في الأراضي الزراعية إحدى الطرق لإزالة الملوثات إضافة إلى فائدتها في ري بعض المحاصيل ويقوم هذا المشروع بري أكثر من 2000 فدان من الأراضي المزروعة بمحصول الذرة .

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 . .

\

» استخدام الزيوليت فى معالجة الصرف الصحى وازالة الروائح من محطات معالجة الصرف الصحى باليمن
» دراسة جدوى انشاء محطة معالجة صرف صحى واساليب تطوير شبكة وخزانات الصرف الصحى وكيفية النجاح فى مزج المعالجتين فى معالجة واحدة تعالج عن طريق محطة معالجة الصرف الصناعى الموجودة حاليا بشركة خالدة للبترول/دهشور
» محطات معالجة مياه الصرف الصحى
» تصميم محطة معالجة الصرف الصناعى لمدينة كوم اوشيم الصناعية على محطة معالجة الصرف الصحى بكوم اوشيم
» الغرض من معالجة الصرف الصحى