مياه الصرف الصحي وطرق المعالجة

 

مياة الصرف وهى عبارة عن

* مياه الصرف المنزلي : وهى المصروفة من المنازل
والمنشآت الحكومية مثل المدارس ويطلق عليها ايضا “مياه بلدية”

*مياه الصرف 
الصناعي : وهى المياه المصروفة من المنشآت الصناعية ويتم معالجتها قبل
صرفها الى شبكات الصرف المنزلى .

مما تتكون مياه الصرف ؟؟؟

تحتوى مياه الصرف على العوامل الممرضة مثل الجراثيم
والفيروسات والديدان ومواد ذائبة وعالقة 
كما يوجد بها كميات كبيرة من الفوسفات والنيتروجين  مما يؤدى الى نمو الطحالب .

تتكون مياة الصرف من 99.9 مياة & 0.1 مواد صلبة

   وتتكون
المواد الصلبة من 70% مواد عضوية & 30% مواد غير عضوية

   وتعتبر
المواد العضوية والغير عضوية  ملوثات منها
موجود على شكل مستعلق او ذائب

ويمكن معرفة قيمة الملوثات في المياه بواسطة اختبار
الطلب الكيميائي الحيوى على الكسجين (BOD5 )  وهذا الاختبار يجرى من اجل معرفة كمية الاكسجين القصوى
التى تتطلبها البكتريا الهوائية لاكسدة المواد العضوية بالعينة .

كربون عضوى +O2         بكتريا هوائية         ثانى اكسيد الكربون +مواد عضوية

نيتروجين عضوى+ O2       بكتريا هوائية        نترات + مواد غير عضوية

فسفور عضوى +O2      
بكتريا هوائية             فوسفات +مواد غير عضوية

ويكون هذا الاختبار في درجة حرارة 20 درجة مأوية ولمدة
خمسة ايام .

وكما يمكن استخدام اختبار الطلب الكيميائي على الاكسجين
(COD) الا ان هذا
الاختبار يعطى قيمة لجميع الملوثات سواء عضوية او غير عضوية فهو دائما اعلى من
الطلب الكيميائي الحيوى على الاكسجين .

 

 

 

 

المعالجة البيولوجية :

ما هو الهدف من المعالجة ؟؟؟؟

الهدف من المعالجة هو ازالة الملوثات من المياه .

تعمل الكائنات الحية على تحليل المواد العضوية  الموجوده في المياة وذلك بانتاج مواد غير عضوية
بسيطة مثل ثانى اكسيد الكربون والنيتروجين وخلايا حية جديده وبما ان هذه الانسجة
الجديده اكبر كثافة من المياة فتترسب بسهولة بفعل الجازبية .

ما هى العمليات البيولوجية التى تتم في احواض التهوية
؟؟؟؟

تتلخص العمليات البيولوجية في الاتى 

1-    ازالة
المحتوى البيولوجى الكربونى

2-     تحويل الامونيا الى نترات

3-    تحويل
النترات الى نيتروجين

وتحتاج الكائنات الدقيقة في تكاثرها الى مصدر للطاقة
ومصدر للكربون ومصدر للمغذيات الغير عضوية كالنيتروجين والفسفور .

ويعتبر ثانى اكسيد الكربون والمواد العضوية من اكثر
مصادر الكربون

ويمكن تقسيم الكائنات الحية الدقيقه الى :

–        
ذاتية التغذية التى تحصل على الكربون من ثانى اكسيد
الكربون

–        
غير ذاتية التغذية التى تحصل على الكربون من المواد
العضوية

وكما يمكن تقسيمها ايضا الى

–        
هوائية هى الكائنات الى تستخدم الاكسجين

–        
لاهوائية هى الكائنات الى لا تستخدم الاكسجين

–        
اختيارية تستطيع ان 
تعيش بوجود الاكسجين او عدم وجوده

 المعالجة :-

معالجة مياه الصرف تتم 
باكثر من طريقة ولعل اكثرها استعمالا وهى الطريقة التقليديه بالحماه
المنشطة  وعلى الرغم من ان مبداء المعالجة
البيولوجية بسيط الا ان التحكم بهذه الطريقة صعب جدا وذلك بسبب تشعب العوامل
المؤثره عليها .

واولى خطواتها وهى المعالجة التحضيرية (المعالجة
الابتدائية ) :-

واهمية المعالجة التحضيرية تكمن في :

1-    عدم
انسداد المواسير او تأكلها او انسداد المضخات .

2-    عدم
ترسب المواد داخل مراحل المعالجة واشغال حيز وزيادة تكلفة الصيانة .

3-    عدم
السماح للزيوت بالمرور وتفادى خطورتها على المعالجة البيولوجية .

ممن تتكون المعالجة التحضيرية ؟؟؟؟

تتكون من

·       
احواض ترسيب اولية بحيث يتم تهدئة المياة في احواض وذلك
لترسيب المواد ذات الكثافة الاعلى من الماء المحمولة بواسطة المياه خلال الشبكة
مثل الرمال ويتم تنظيف هذه الاحواض اما أوتوماتيكيا باستمرار او تنظيفها يدوى .

·       
المصافى ويمكن ان تكون عبارة عن قضبان حديدية متراصه
بينها مسافات معينة (امشاط) او عبارة عن شبكة بفتحات ذات اقطار معينة (مصفاه)                        وتوجد نوعان  من المصافى المصافى الخشنة ذات الفتحات الواسعه
ومصافى ناعمة ذات الفتحات الصغيره

·       
غرفة ازالة الشحوم والزيوت ولها اهمية كبيرة لما للزيوت
خطورة كبيرة على الكائنات الدقيقة المسئولة عن المعالجة .

·       
توجد في بعض المحطات ساحنات تقوم بتكسير المواد ذات
الاحجام الكبيرة لتجانس المواد الموجوده في المياة ومعالجتها في المراحل القادمة .

يوجد في بعض المحطات ضخ هواء فى اسفل احوا الترسيب وذلك
لطفو المواد العالقة في المياه وتزويد الاكسجين بالمياه للمحافظه عليها مياه فريش
.

وفى المعالجة التحضرية التى تعمل جيدا يجب ان تكون قد
تخلصت تقريبا من 70% من المواد الصلبة العالقة ومن 20% الى 40% من الطلب الكيميائي
الحيوى للاكسجين . 

المعالجة الثانوية (المعالجة البيولوجية )

تعتبر المعالجة البيولوجية لمياه المجاري من أهم مراحل المعالجة
التي يجب تطبيقها على المياه في المحطة وتهدف هذه المعالجة إلى أكسدة المواد العضوية
المختلفة الموجودة في مياه المجاري وتحويلها إلى مركبات مستقرة وكتلة حيوية تتألف في
معظمها من البكتريا وبعض الكائنات الدقيقة التي يمكن فصلها عن المياه ومعالجتها على
انفراد وبالتالي الحصول على مياه خالية عملياً من التلوث العضوي ، ويعتبر وجود الأوكسجين
والبكتريا أهم عنصرين من العناصر المطلوبة لإنجاح المعالجة البيولوجية إضافة إلى شروط
أخرى مثل درجة الحرارة ووجود بعض المغذيات المساعدة

وتتكون من احواض التهوية واحوا الترسيب الثانوية 

*احواض التهوية او المفاعلات يحدث بها تفكيك المواد
العضوية (الملوثات) الموجود في المياه وتحويلها الى مركبات اخرى خاملة او
مستقره  باكسدتها وذلك بواسطة  كائنات دقيقه في وجود الاكسجين وتنمو هذه
الكائنات مكونة كتلة حيوية يطلق عليها الحمأه يتم فصلها في احواض الترسيب النهائي
.

وتوجد عدة طرق للمعالجة التى تبنى على هذه الطريقة ولعل
اهمها واكثرها نتشاراه ى الحمأه المنشطة .

حيث يتم تهوية المياه في احواض التهوية بوسائط
ميكانيكية اما باستخدام نوافخ هواء او مهويات سطحية .

ويعاد دائما جزء من الحمأه المترسبة الى حوض التهوية
وذلك سبب تسميتها بهذا الاسم 

وأعادة  جزء من
الحمأه يعمل على تسريع العملية البيولوجية وزيادة كفاءتها بسبب زيادة كثافة الكتلة
الحيوية في حو التهوية وبالتالى زيادة معدل الاكسدة وتفكيك المواد العضوية الى
مكوناتها الرئيسية وهذه الطريقة لها كفائة عالية في ازالة الملوثات وهى تحتاج الى
مهارات عالية في التشغيل

ومن اهم العوامل التى يجب على مسؤول التشغيل متابعتها
هى :

1-    التغير
في معدلات التصريف لمياه المجاري الداخلة للمحطة .

2-    التغير
في تركيز الملوثات الموجوده بمياه المجارى الداخلة للمحطة .

3-    تركيز
المواد العالقة في لسائل المخلوط فى احواض التهوية والمواد المتطايره .

4-    كمية
الحمأه المعادة الى احواض التهوية وتركيز المواد المعلقة بها .

5-    تركيز
الاكسجين الذائب في احواض التهوية .

6-    كفائة
المزج في احواض التهوية .

دور الكائنات الدقيقة في المعالجة البيولوجية لمياه
الصرف

البكتريا هى المكون 
الرئيسي للكائنات الدقيقة الموجوده بمياة الصرف التى تستخدم في المعالجة
بحيث انها تقوم بتكسير المواد العضوية الذائبه والعلقة وتحويلها الى غازات وتدمجها
ضمن الانسجة الخلوية وحيث ان هذه الانسجه تملك وزنا نوعيا اكبر من المياه فانة
يمكن التخلص منها بواسطة الترسيب الثقلى بواسطة الجاذبية

·       
النمو البكتيرى :

تتكاثر البكتريا بالانقسام الثنائي هذا الانقسام يكون
سريع جدا بحيث ان بعض انواع البكتريا تنقسم في اقل من 30 دقيقه اى ان خلية واحده
في 12 ساعه يمكن ان تنتج 16 مليون خلية 
وخلال النمو البكتيري تمر البكتيريا خلال عدة مراحل

1-    مرحلة
النمو البطئ وخلالة تتأقلم الكائنات الدقيقة مع البيئة الجديده استعدادا الى
الانقسام

2-    مرحلة
النمو السريع : تنقسم الكائنات الدقيقة في هذه المرحلة بشكل سريع جدا ومعدل ثابت
هذا المعدل يعتمد على سرعة او زمن توالدها وقدرتها على استهلاك الملوثات
(المغذيات).

3-    مرحلة
النمو المستقر : وفى هذه المرحلة يكون اعداد الكائنات الدقيقة ثابت بحيث يكون عدد
البكتريا الجديده مساوى لعدد البكتريا الميته ويحدث عند نفاز الملوثات (الغذاء
البكتيري )

4-    مرحلة
الموت السريع : في هذه المرحلة يزداد عدد البكتريا الميته عن عدد البكتريا الجديده
المتكونه .

النشاط البيو كيميائي للكائنات الحية الدقيقة

حتى تتكاثر البكتريا او الكائنات الدقيقه الموجوده
بالمياه وتؤدى عملها بشكل مناسب فهى تحتاج الى مصدر للكربون والطاقة والمغذيات

·       
الكربون ويستخدم في بناء الماده الخلوية الجديدة

ومن اهم مصادر الكربون هو ثانى اكسيد الكربون والمواد
العضوية الموجوده بالمياه (الملوثات )

فالكائنات التى تحصل على الكربون من المواد العضوية
تسمى هتيروترفز

والكائنات التى تحصل على الكربون من ثانى اكسيد الكربون
تسمى اوتوترفز

·       
الطاقة فيمكن للبكتريا الحصول على الطاقة من الشمس او
من التفاعلات الكيميائية

فالتى تستمد الطاقة من الشمس تسمى فوتوترفز

والتى تستمد الطاقة من التفاعلات الكيميائية تسمى
كيموترفز

·       
المغذيات هى عناصر لا عضوية مثل النيتروجين والفسفور
والكبريت

ووجود هذه العناصر هام جدا في المعالجة .

من اهم الكائنات التى توجد في مياه المجارى وتدخل في
مراحل المعالجة

·       
البكتريا :هى تلعب دور هام جدا في المعالجة وهى تعمل
جيدا في الوسط المتعادل حيث افضل قيمة للحموضة لها هى من 6.5 الى 7.5   .

·       
الفطريات : وهى تعتمد على التفاعلات الكيميائيه في
حصولها على الطاقه وعلى المواد العضويه في حصولها على الكربون وهى تنمو في قيم
منخفة للبى اتش حيث افل قيمه لها هى 5.5 
ويمكنها تحليل السليلوز وتحتاج الى كميات قليله من النيتروجين .

·       
بروتوزو : تستطيع الحركة وحجمها اكبر من البكتريا وهى
تعمل كمنقى للمياه الخارجه بحيث انها تستهلك البكتريا والمواد العضوية الدقيقة .

·       
الطحالب : يعد وجودها في المياه يساعد على زيادة نسبة
الاكسجين في المياه ولكن قد تعد مشكلة عند زيادة وجودها في المياه .

طرق المعالجة المختلفة لمياه الصرف الصحى :

توجد عدة طرق للمعالجة

1-    الطريقة
التقليدية بالحمأه المنشطة

2-    المرشحات
البيولوجية .

تعتبر طريقة المرشحات البيولوجية من أقدم طرق المعالجة البيولوجية
ويقل استعمالها في الوقت الحاضر ماعدا في بعض إستخدامات المعالجة لمياه الفضلات الصناعية

 

يتألف المرشح البيولوجي من سرير من المواد الحصوية أو البلاستيكية
الخشنة توزع فوقه مياه المجاري بواسطة ذراع رشاش دوار حيث تتسرب مياه المجاري عبر فراغات
الوسط المرشح ملامسة هذا الوسط الذي تنمو عليه الكائنات العضوية الدقيقة التي تقوم
بتفكيك المواد العضوية وأكسدتها بمساعدة الهواء الجوي وتخرج المياه المرشحة من أسفل
المرشح إلى حوض ترسيب ثانوي لفصل وإزالة الحمأة عن المياه .

 

والمرشحات البيولوجية نوعان ذات معدل ترشيح عالي أو منخفض
، والحمأة الناتجة تحتاج للتجفيف فقط . و من أهم مساوئ هذه الطريقة انتشار الذباب والبعوض
في الموقع وعدم ثبات مردود المعالجة .

 

3-    الاقراص
البيولوجية الدوارة .

وتعتبر هذه الطريقة إحدى طرق النمو بالغشاء الثابت كما هو
الحال في المرشحات البيولوجية، فيما عدا أن الكتلة الحيوية هي التي تلامس الماء أثناء
دوران الأقراص وليس الماء هو الذي يلامس الكتلةالبيولوجية

تتألف وحدة المعالجة من مجموع أقراص ( بلاستيكية غالباً
) تدور حول محور مرتبط بها وغاطسة إلى حوالي نصف قطرها ضمن مياه المجاري ، وبعد خروجها
يدخل الهواء بينها ملامساً الغشاء البيولوجي ( طبقة بيولوجية تنمو على سطح الأقراص
) والذي تجري المعالجة بواسطته

 

تستعمل هذه الطريقة في محطات المعالجة الصغيرة وعادة يبنى
عدد من صفوف أقراص التماس بشكل متتابع خلف بعضها في حوض التهوية ، وتمتاز هذه الطريقة
باستهلاكها القليل للطاقة وبقلة الحمأة الناتجة عنها ويبلغ معدل التنقية 85٪

4-    برك
التثبيت (الاكسدة)

تعتبر برك الأكسدة أبسط الطرق على الإطلاق لمعالجة مياه
المجاري والمخلفات الصناعية ويجري إستخدامها بمعظم دول العالم

. وتنشأ هذه البحيرات بطرق هندسية بسيطة لاتتعدى في بعض
الأحيان أعمال الحفر والتمهيد والتسوية إذا كانت التربة قوية متماسكة ويكون عمقها عادة
صغير ومساحتها كبيرة

وتتم المعالجة في هذه البحيرات بطريقة طبيعية تعتمد على
نشاط مشترك متكامل تقوم به الطحالب والبكتريا بالإستعانة بأشعة الشمس وبعض العناصر
الموجودة أصلاً في مياه المجاري

ويفضل قبل أعمال التصميم والتنفيذ عمل دراسة الأمور التالية
: طبوغرافية المنطقة ومايحيط بها، طبيعة المياه الجوفية، خصائص التربة ومكوناتها، درجة
الحرارة والرياح السائدة والسطوع الشمسي، خصائص مياه الصرف، شكل البحيرات المناسب وأسلوب
تشغيلها الأمثل ، تكاليف الإنشاء والأرض والتشغيلل، مجالات إستعمال المخلفات السائلة
بعد معالجتها

 

ويجب أن يحقق شكل البحيرات وعددها الأمور التالية :

     مرونة التشغيل،
إمكانية وقف تشغيل أي وحدة دون التأثير على باقي الوحدات وذلك لعمل الصيانة وتفريغ
الرواسب , إذا ساعدت طبوغرافية الأرض على تصميم بحيرات طويلة بعرض صغير فهذا يعطي كفاءة
أفضل ( بشرط تعميق البحيرة في منطقة المدخل ) لمرونة التشغيل

 

وعموماً يمكن إستخدام برك الأكسدة بعد مرحلة أو أكثر من
مراحل المعالجة التالية :

حجز المواد الطافية بإستخدام المصافي، حجز الرمال في أحواض
منفصلة، أحواض التحليل، أحواض الترسيب الإبتدائية، أحواض أمهوف، بحيرات لاهوائية، أحواض
حجز الزيوت والشحوم .

 

**- مميزات برك الأكسدة وأهميتها :

 

بدأ الإهتمام بمعالجة المخلفات السائلة بهذه الطريقة من
أجل المناطق الصحراوية الجافة والحارة خصوصاً ، حيث تساعد درجات الحرارة وكذلك أشعة
الشمس على نمو الطحالب التي تمد البحيرات بالأكسجين الذائب ولهذه الطريقة مزايا لايمكن
توفيرها في طرق المعالجة الأاخرى

 

وتتلخص هذه المزايا كما في الآتي

 

1-    يمكن تشغيلها
بطرق كثيرة ، كما أنه يمكن تغيير طريقة التشغيل في حالة زيادة الأحمال الهيدروليكية
والعضوية بدون الحاجة إلى إضافة وحدات جديدة ويتم ذلك بإستخدام نظام أو أكثر من النظم
المستخدمة في محطة معالجة واحدة

2-     بحيرات أكسدة لاهوائية ( تعمل كمعالجة
تمهيدية لمياه المجاري )، بحيرات أكسدة اختيارية، بحيرات أكسدة هوائية، بحيرات أكسدة
بالهواء المضغوط، بحيرات الإنضاج

حيث يمكن ربط أكثر من طريقة من هذه الطرق في عملية معالجة
واحدة حسب درجة المعالجة المطلوبة والتي ترتبط باستعمال المياه الجوفية

3-    يمكن إستخدام
هذه الطريقة في الحالات التالية : المناطق التي توجد فيها مساحات شاسعة من الأراضي
بسعر رخيص، عدم توفر الإعتمادات اللازمة لطرق المعالجة التقليدية المكلفة، عدم توافر
الخبرة والعمالة المدربة لتشغيل الطرق الأخرى

 

4-    إمكانية
إستخدام هذه الطريقة لمعالجة :مياه المجاري معالجة إبتدائية، مياه المجاري معالجة ثانوية،
معالجة الحمأة الزائدة

 

5-    الإنشاء
والتشغيل والصيانة في هذه الطريقة تتم بأقل التكاليف

 

6-    فعالية
بحيرات الأكسدة في القضاء على البكتريا الضارة والفيروسات وبيوض الديدان الممرضة

 

وذلك بسبب مايلي :

 

 زمن التخزين الطويل
الذي يسبب الترسيب المستمر للمواد العالقة فيها، تضارب الظروف البيئية للأنواع المختلفة
من الكائنات الحية الدقيقة وتأثير بعض هذه الأنواع على الأخرى، تأثير أشعة الشمس ،
إرتفاع  PH المياه في البرك بسبب إستهلاك أوكسيد الكربون بواسطة الطحالب، المواد السامة
التي تفرزها الطحالب والتي تقاوم الكائنات الحية الضارة، استنفاذ المواد المغذية للبكتريا
.

7-    استيعاب
التغيرات الفجائية في الأحمال الهيدروليكية والعضوية

8-    يقل تركيز
المواد الذائبة الكلية نتيجة المعالجة في برك الإنضاج

 

**مساوئ
بحيرات الأكسدة

 

1-    انتشار
الروائح والبعوض

2-    المحتوى
العالي للمواد الصلبة المعلقة

3-    الإحتياج
لمساحات واسعة لذلك يتم إنشاؤها في المناطق ذات الأراضي الرخيصة

4-    فقدان كمية
كبيرة من المياه بسبب البخر

5-     
تلوث المياه الجوفية بسبب الرشح وهذا يتعلق بعامل النفوذية