معالجة مياه الصرف الصحي

تشمل معالجة مياه الصرف الصحي مجموعة من العمليات الطبيعية والكيميائية والبيولوجية التي يتم فيها ازالة المواد الصلبة والعضوية والكائنات الدقيقة او تقليلها الى درجة مقبولة٬ وقد يشمل ذلك ازالة بعض العناصر الغذائية ذات التركيزات العالية مثل الفوسفور والنيتروجين في تلك المياه.

وتكمن الاهداف الرئيسية لمعالجة مياه الصرف الصحي في ما يليي:

• المحافظة على المنشآت العمرانية وعلى التربة من خطر وجود المياه طافية وراكدة على سطح الارض.
• منع تلوث البيئة بالكائنات الدقيقة الممرضة كالبكتريا والفيروسات والجراثيم والمخلفات الضارة في مياه الصرف.
• منع تلوث المياه الجوفية.
• المحافظة على مصادر المياه النقية من التلوث بمياه الصرف.
• استعمال المياه المعالجة في اغراض مختلفة.

ويمكن تقسيم تلك العمليات حسب درجة المعالجة الى عمليات تمهيدية واولية وثانوية ومتقدمة٬ وتأتي عملية التطهير للقضاء على الاحياء الدقيقة في نهاية مراحل المعالجة وتتضمن هذه المراحل شكل ما يلي:

1. المعالجة التمهيدية:

تستخدم في هذه المرحلة من المعالجة وسائل لفصل وتقطيع الاجزاء الكبيرة الموجودة في المياه لحماية اجهزة المحطة ومنع انسداد الانابيب٬ وتتكون هذه الوسائل من منخل متسع الفتحات واجهزة سجق وتحتوي هذه المرحلة احيانا على احواض اولية للتشبيع بالاكسجين٬ ومن خلال هذه العملية فانه يمكن ازالة 5-10٪ من المواد العضوية القابلة للتحلل اضافة الى 2-20٪ من المواد العالقة. ولا تعد هذه النسب من الازالة كافية الغرض اعادة استعمال المياه في اي نشاط.

1. المعالجة الاولية﴿ الابتدائية ﴾:

الغرض من هذه المعالجة ازالة المواد العضوية والمواد الصلبة غير العضوية القابلة للفصل من خلال عملية الترسيب. ويمكن في هذه المرحلة من المعالجة ازالة 35-50٪ من المواد العضوية القابلة للتحلل اضافة الى 50-70٪ من المواد العالقة وحتى هذه الدرجة من المعالجة فان الماء لا يزال غير صالح للاستعمال. وتحتوي الوحدة الخاصة بالمعالجة الاولية على احواض للترسيب بالإضافة الى المرافق الموجودة في وحدة المعالجة التمهيدية وربما تحتوي ايضا على وحدات تغذية لبعض المواد الكيميائية اضافة الى اجهزة لخلط تلك المواد مع المياه.

1. المعالجة الثانوية:

هذه المرحلة من المعالجة عبارة عن تحويل احيائي للمواد العضوية الى كتل حيوية تزال فيما بعد عن طريق الترسيب في حوض الترسيب الثانوي٬ وهناك عدة انواع من المعالجة الثانوية يمكن تقسيمها حسب سرعة تحليل المواد العضوية الى:

• عمليات عالية المعدل: ومن امثلتها عملية الحماة المحفزة activated sludge process والترشيح بالتنقيط trickling filter والتلامس الحيوي دائري الحركة rotating bioloqical contactors.
• عمليات منخفضة المعدل: ومن امثلتها البحيرات الضحلة ذات التهوية aerated lagoons وبرك الاستقرار stablilization ponds. ويمكن من خلال المعالجة الثانوية ازالة ما يقرب 90٪ من المواد القابلة للتحلل اضافة الى 85٪ من المواد العالقة.

1. المعالجة المتقدمة:

يتم تطبيق هذه المرحلة من المعالجة عندما تكون هناك حاجة الى ما نقي بدرجة عالية ويحتوي هذه المرحلة على عمليات مختلفة لإزالة الملوثات التي لا يمكن ازالتها بالطرق التقليدية سابقة الذكر ومن هذه الملوثات: النتروجين والفوسفور والمواد العضوية والمواد العالقة الصلبة الزائدة اضافة الى المواد التي يصعب تحللها بسهولة والمواد السامة وتتضمن هذه العمليات ما يلي:

i. التخثر الكيميائي والترسيب: chemical coagulation sedimentation التخثر الكيميائي عبارة عن اضافة مواد كيميائية تساعد على احداث تغير فيزيوكيميائي للجسميات ينتج عنه تلاصقها مع بعضها وبالتالي تجمعها ومن ثم ترسيبها في احواض الترسيب نظرا لزيادة حجمها وتستخدم. وتستخدم عدة مخثرات كيميائية من اهمها مركبات الحديد والالمونيوم والكالسيوم والبوليمر.

ii. الترشيح الرملي: sand filtration: عبارة عن عملية تسمح بنفاذ الماء خلال وسط رملي بسماكة لا تقل عن 50 سم ويتم من خلال هذه العملية ازالة معظم الجسميات العالقة والتي لم يتم ترسيبها في احواض الترسيب نظرا لصغر حجمها اضافة الى ازالة المواد الصلبة المتبقية بعد عملية التخثر الكيميائي كما ان هذه العملية ضرورية لتنقية المياه قبل معالجتها في عمليات لاحقة مثل الامتصاص الكربوني والتبادل الايوني 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 الكربون ويتم من خلال الكربون المنشط امتصاص المواد العضوية المذابة الموجودة في مياه الفضلات. وبعد تشبع الوسط الكربوني يتم اعادة تنشيطه بواسطة الحرق او استخدام مواد كيميائية.

iv. التبادل الايوني ion exchange من خلال هذه العملية يتم اخلال ايونات معينة في الماء من مادة تبادل غير قابلة للذوبان بأيونات اخرى. وعملية التبادل الايوني مشابهة لعملية الامتصاص الكربوني الا ان الاولى تستعمل لأغراض ازالة 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 الاملاح.

1. عملية التطهير:

تتم عملية التطهير من خلال حقن محلول الكلور الى حوض التطهير حيث تتراوح الجرعة ما بين 5-10 مليجرام للتر الواحد وعادة ما تكون فترة التطهير لمدة 15 دقيقة كحد أدني في حالة عدم استخدامها وفي حالات استخدام المياه في الاغراض الزراعية فان مدة التطهير تصل الى 120 دقيقة.

وعموما فان معظم مشروعات معالجة مياه الصرف تشمل بعض او كل من مراحل المعالجة الاتية

في المعالجة التمهيدية ﴿الاولية﴾: يتم التخلص وازالة المواد الثقيلة والكبيرة الحجم بالطرق الفيزيائية والطبيعية.

في المعالجة الابتدائية: يتم ترسيب المواد العالقة وبعض المواد العضوية وازالة المواد الطافية.

في المعالجة الثانوية ﴿البيولوجية﴾: اكسدة وتثبيت المواد العضوية الذائبة وتحويلها الى نواتج نهائية ثابتة بسيطة.

في المعالجة الثلاثية ﴿المتقدمة﴾: ازالة بعض الجسيمات والمواد الدقيقة واستعادة لبعض العناصر الموجودة في المياه وتنقية اكثر للمياه الناتجة.

استخدامات المياه المعالجة

يمكن استعمال مياه الصرف الصحي المعالجة في عدة اغراض سواء بطريقة مباشرة او فير مباشرة٬ ويوضح شكل﴿2﴾ اهم استعمالات تلك المياه. وبصفة عامة فان نسبة اعادة استعمال المياه المعالجة من قبل القطاعات المختلفة تتمثل في الاتي:

1. اغراض زراعية 60٪
2. اغراض صناعية 30٪
3. اغراض اخرى كتغذية المياه الجوفية 10٪

وتشير بعض المعلومات المحدودة الخاصة بتكاليف معالجة مياه الصرف الصحي للاغراض الزراعية في بعض دول الشرق الاوسط الى ان تكلفة المعالجة تتراوح ما بين ربع دولار الى دولار الى دولار للمتر المكعب.