هندسة صحية

الهندسة الصحية هوفرع من فروع الهندسة المدنية وتهتم بما يخص الصحة العامة. يطلق عليها أحياناً اسم الهندسة البيئية، إلا حتى اهتمام الهندسة الصحية محصور أكثر من الهندسة البيئية بما يخص صحة الإنسان أكثر من نظافة البيئة، وتخفيف التلوث، أوالضجيج وغيرها.

وهي تعنى بتأمين المياه النقية الصالحة للاستعمالات المنزلية والصناعية والتجارية، وتعنى كذلك بتصريف المياه الملوثة المستخدمة في التجمعات السكنية والمنشآت الصناعية، وكذلك المياه الناتجة من الأمطار إلى خارج حدود المناطق السكنية المأهولة. وتسمى الهندسية الصحية أحياناً بهندسة البلديات أوهندسة الصحة العامة، وفي العقدين الأخيرين انضوت الهندسة الصحية تحت عنوان أضم هوالهندسة البيئية.

وقد اتىت تسمية هذا الفرع من الهندسة متوافقة مع مضمونه إذ إذا حياة الإنسان تعتمد على الماء والهواء والغذاء.

اهتم الإنسان منذ القديم بتأمين المياه النقية الصالحة للشرب، وظهر ذلك واضحاً منذ نشوء التجمعات السكنية والحواضر على ضفاف الأنهار وشواطئ البحيرات العذبة. وتظهر الأوابد التاريخية بقايا أقنية جلب المياه النقية من مسافات بعيدة وأقنية لتصريف المياه المستعملة، فقد استخدمت قبائل المينوس التي عمرت جزيرة كريت خطوطاً للصرف وخطوطاً لجر المياه منذ نحو1500 سنة قبل الميلاد من مادة الفخار، كما أنقناة روما تعدّ من روائع العمل الهندسي التي يؤمها السيّاح والتي بني الجزء الثالث منها في القرن الثالث قبل الميلاد واستخدم مجروراً لتصريف المياه من الساحة العامة.

ازداد الاهتمام بالهندسة الصحية مع توسع المدن وزيادة عدد سكانها ومع بداية الثورة الصناعية، ويعدّ عام 1800 بداية عصر حديث لمياه الشرب والصرف الصحي والمعالجة العملية لمياه الصرف الصحي في عدد من البلدان. ويعدّ تطوير فهم الجراثيم من قبل العالمين كوخ وباستور في النصف الأخير من القرن التاسع عشر بداية ثورة فهمية صحية مهمة، وقبلها كانت العلاقة بين التلوث والأمراض ضعيفة.

أقسام الهندسة الصحية

ـ الإمداد بالمياه:

تستخدم المياه في التجمعات السكنية للشرب لسد الحاجات الذاتية للإنسان، كما تستخدم في الصناعة مادة أولية في الإنتاج أومادة وسيطة لتبريد الآلات وغسيل المواد الأولية أوالمنتجة، وتستخدم لإطفاء الحرائق وغسيل الشوارع وسقاية الحدائق وغيرها، ويتطلب جميع استخدام مواصفات مياه خاصة به، فمياه الشرب مثلاً يجب حتى تكون خالية من البكتيريا والجراثيم المسقمة وكل أنواع الطفيليات الأخرى كما يجب حتى تكون باردة، رائقة، لا طعم لها ولا رائحة، خالية من المواد المعدنية الذائبة خاصة أملاح الكلسيوم والمغنيسيوم.

تؤخذ المياه من المصادر السطحية (أنهار، بحيرات عذبة…) أوالجوفية (آبار، ينابيع…) حيث تشاد منشآت خاصة فوق هذه المصادر تسمى بالمآخذ، وتزود أحياناً بالمضخات المناسبة.

1- تنقية المياه:

لعدم توافق مواصفات المياه العذبة في الطبيعة مع متطلبات الصحة العامة أومع المتطلبات الصناعية؛ فإن هذه المياه يجب حتى تنقى بطريقة أوبأكثر، مثل الترويب والترسيب والترشيح والتعقيم وإزالة الطعم والرائحة وفي بعض الأحيان التطرية وإزالة الغازات حتى تصير مواصفاتها غير ضارة بصحة الإنسان ومتوافقة مع متطلبات الاستعمال.

يضم الترويب اضافة مواد كيمياوية (سولفات الألمنيوم، سولفات الحديد…) إلى الماء لتشكيل ندف مرسبة تتحد مع المواد الدقيقة المعلقة والمواد الملونة والبكتيريا ، وبذا تصبح كبيرة الحجم وثقيلة الوزن وقابلة للترسيب، تتطلب عملية إضافة المواد الكيمياوية مزجاً جيداً وزمن تماس لا يقل عن نصف ساعة.

الترسيب هومرور المياه المضاف اليها المواد الكيميائية بسرعة جريان متدنية جداً (بضع مليمترات في الثانية) مما يساعد على تساقط الندف إلى أسفل الحوض تحت تأثير وزنها، فتنفصل عن الماء، وتصبح الطبقات العليا من الماء في أحواض الترسيب صافية. يتم تفريغ المواد المترسبة في قاع الحوض على نحودوري، وتؤخذ المياه الصافية من أعلى الحوض إلى المرشحات.

تتألف أحواض الترشيح من طبقات مواد مسامية تسمح بمرور المياه، وتحجز فوق سطحها الموادالعالقة والمواد الغروية وجزءاً من الكائنات الحيةالمتبقية في المياه بعد الترسيب وأكثر المواد المسامية استعمالاً هي الرمال وأحياناً فحم الانتراسيت.

يهدف تعقيم المياه إلى القضاء على جميع أنواع البكتيريا والجراثيم المسقمة الموجودة بعد عمليات المعالجة، ويتم التعقيم باستخدام:

أ- الكلور على شكل غاز أوأحد أملاح الكلور.

ب- الأوزون.

ج- الأشعة فوق البنفسجية.

التعقيم بالكلور وأملاحه هوالأكثر استعمالاً لفعاليته؛ ولأنه يمكن الاحتفاظ بجزيء من الكلور المتبقي في الماء والذي يشير وجوده على حتى الجرعة المعطاة للماء كانت كافية وأن هناك احتياطياً يمكن استعماله طالما حدوث تلوث في شبكة التوزيع.

يستخدم الفحم المنشط لإزالة طعم المياه ورائحتها، كما يضاف الفلور إلى المياه المرشحة وذلك لمكافحة نخر الأسنان عند الأطفال.

2- تطرية المياه:

تسمى المياه بالقاسية عندما تحوي أملاح الكلسيوم أوالمغنيزيوم أوكليهما معاً، ويتم التخلص من هذه الأملاح بوساطة إضافة ماءات الكلسيوم مع فحمات الصوديوم أومن دونها، وذلك لترسيب الكلسيوم والمغنيزيوم، وبعدها تتم تهدئة المياه وترشيحها وكلورتها.

يمكن حتى تتم التطرية بإمرار المياه عبر طبقة من مواد التبادل الشاردي التي تزيل الكلسيوم والمغنيزيوم من الماء، وتستبدل بهما الصوديوم الذي لا يشكل طبقات على إبريق الشاي أوحلقات صابون في الحمام، ويمكن حتى يعاد تنشيط مواد التبادل الشاردي للاستعمال مرّة أخرى.

3- توزيع المياه:

توزع المياه بعد تنقيتها وتخزينها على المستهلكين بوساطة شبكة من الأنابيب الممدّدة في الشوارع الرئيسية والفرعية، وكذلك شبكة من الأنابيب داخل المباني، ويكون جريان الماء تحت تأثير الضغط بحيث تصل المياه إلى الطوابق العليا من الأبنية، يتم توليد الضغط بوساطة المضخات. وتستخدم أنابيب الفولاذ وحديد الصب على نحورئيسي في شبكات المياه، وأحياناً تستخدم الأنابيب اللدائنية.

الصرف الصحي

تنتج مياه الصرف الصحي من استخدام الإنسان للمياه النقية في المنازل والمنشآت الصناعية، إذ تتلوث هذه المياه بكمية من المواد العضوية وغير العضوية والبكتيريا والجراثيم وغيرها. كما تنتج مياه الصرف الصحي من ذوبان الثلوج وهطل الأمطار.

يتم تجميع مياه الصرف الصحي في المنشآت السكنية والصناعية باستخدام المغاسل، والمجالي، والحمامات وما إليها. وتنقل بوساطة شبكة من الأنابيب إلى شبكة أخرى في الشوارع الرئيسية والفرعية الصرف الصحي (شبكات ـ) ثم إلى خارج حدود المنطقة السكنية حيث محطة المعالجة، كما يتم تجميع مياه الأمطار من الشوارع والساحات من خلال فتحات (بالوعات مطرية) تنشأ على جوانب الطرقات، وتجري مياه الصرف الصحي عادة بالراحة، وتستخدم الأنابيب البيتونية على نحورئيسي في إنشاء الشبكات الخارجية.

- معالجة مياه الصرف الصحي:

لاحتواء مياه الصرف الصحي على المواد العضوية والبكتيريا والجراثيم والطفيليات والأقذار مما يؤدي إلى نقص الأكسجين المنحل في الماء؛ ومن ثم حصول تعفنات تؤدي إلى إطلاق غازات كريهة الرائحة ومنظر غير مقبول لمياه الصرف؛ فإن ذلك يستدعي معالجة هذه المياه قبل صرفها إلى المصادر المائية أواستخدامها في الري الزراعي. تتم المعالجة بعدة مراحل المياه (معالجة ـ).

التخلص من النفايات الصلبة

تنتج النفايات الصلبة بكميات كبيرة سواء في المنازل أم المصانع النفايات الصناعية أم بعض المحلات التجارية والصناعية أم المزارع. ويتم جمع القمامة عادة بوساطة سيارات خاصة تنقلها إلى خارج المدن، ويتم معالجتها بعد فرزها بالحرق أوالطمر.

تلوث الهواء التلوث البيئي

تنفث المعامل ووسائط النقل والمنازل الدخان والهباب وغيرهما من المواد الكيمياوية في الهواء، وهي مواد ضارة بصحة الإنسان والحيوان والنبات، وبعضها مسرطن بالغ الخطورة. يتم التخلص من ملوثات الهواء إما بغسلها وإما بوساطة مرشحات الهواء وإما بالترسيب الكهروستاتيكي وإما بالمعالجة الكيمياوية وإما بتغيير الكيفية التكنولوجية للإنتاج.

ولاشك حتى ضبط مواصفات الهواء الخارجي أوداخل أماكن العمل من المهام الحديثة للهندسة الصحية..