معالجة المجاري
معالجة المجاري بالإنجليزية Sewage treatment ، هي عملية يتم فيها التخلص من الملوثات الكيميائية والفيزيائية والحيوية ، التي توجد في مياه المجاري والصرف الصحي. وذلك بغرض أساسي وهوالتخلص من تلك الفضلات بأقل أضرار للبيئة وكذلك محاولة الإستفادة بتلك السوائل وإعادة إستخدامها أوإستخدام نتائجها مرة أخرى.
أنظمة المجاري
بعد زيادة عدد السكان في المجتمعات الريفية والحضرية على السواء ، زادت الحاجة لوجود وسائل للتخلص من مياه الصرف الصحي والمجاري ، وبالطبع فإنه ليس من الصواب الإلقاء بتلك المياه في المصارف والأنهار ، وذلك لأثرها البالغ على البيئة وأهم هذه الآثار:
1- تصدر الإنتانات. فإذا ألقيت المياه القذرة إلى البيئة بطريقةٍ مباشرة, فإنّ الروائح النتنة ستنبعث بسرعةٍ كبيرة.
2- تحتوي على البكتيريا الضارّة. فالنفايات الانسانية تحتوي على البكتيريا كوليفورمية ومنها إي كوي وغيرها من البكتيريا القادرة على التسبب بالإمراض. وعندما يتلوّث الماء بهذه البكتيريا فإنّه يصبح خطيراً على الصحة.
3- يحتوي على المواد الصلبة والكيماوية المحرّمة التي يمكن حتى تضر البيئة. عملى سبيل المثال:
- تحتوي المياه القذرة على النيتروجين والفوسفات الذي يشجع الطحالب على النموكونه أحد المخصبات. ويمكن حتى يؤدي نموالطحالب المفرط حتى يمنع نفاذ نور الشمس بالإضافة إلى قدرته على إفساد الماء.
- يحتوي الماء القذر على مادة عضوية تعمل البكتيريا على تفسيخها. وعندما تبدأ بهذه العملية, تعمل البكتيريا على استهلاك الأكسجين الموجود في الماء, الأمر الذي يؤدي إلى اغتال الأسماك.
- المواد الصلبة العالقة في الماء القذر تجعل الماء مظلماً, كما في مقدروها التأثير على قدرة الكثير من الأسماك على التنفس والرؤية.
كما تعمل الطحالب المتزايدة والأكسجين المخفّض والظلمة على تدمير قدرة الينبوع أوالبحيرة في دعم الحياة البرية مسببةً موت جميع الأسماك والضفادع وغيرها من المخلوقات.
من الطبيعي حتى لا أحد يرغب في العيش في مكانٍ ممتلئ بالنتانة والبكتيريا القاتلة بالإضافة إلى كونه غير قادرٍ على دعم الحياة المائية, الأمر الذي دفع المجتمعات إلى بناء مصانع معالجة المياه القذرة بالإضافة غلى فرض القوانين التي تحول دون إطلاق المجاري المفتوحة إلى البيئة.
المعالجة الخاصة
خزان المجاري
في المناطق الريفية البعيدة حيث تتباعد المنازل عن بعضها لمسافاتٍ كبيرة وتكون فيها عملية هجريب نظام المجاري باهظة التكاليف, يعمل الناس على هجريب أنظمتهم الخاصة, وبصورةٍ أدق مصنع معالجة المجاري الخاص, وهوما يتم تسميته بخزان المجاري, والذي يمكن تعريفه ببساطة على أنّه خزان فولاذي أوبيتوني كبير مدفون في الساحة. وقد يتسع الخزان لألف جالون من الماء (4 آلاف ليتر). وتصب المجاري في الخزان من جهة واحدة وتخرج من الخزان من الجانب الآخر.
ويتكون خزان المجاري من ثلاثة طبقات, حيث تعمل جميع الأمور التي تطوف على السطح وترتفع إلى القمة على تشكيل طبقة الزبد (Scum Layer), في حين تشكل جميع الأمور الثقيلة الغائصة في الأسفل كبقة الأوحال (Sludge Layer), أما في المنتصف فتتواجد طبقة واضحة للغاية من الماء. ويحتوي هذا التكوين على البكتيريا والمواد الكيماوية كالنتروجين والفوسفور الذي يعمل كمخصّب, لكنّ هذا الماء خالٍ بصورةٍ كبيرة من المواد الصلبة. ويأتي الماء القذر إلى الخزان عبر أنابيب المجاري الموجودة في المنزل ، ويصدر خزان القاذورات الغازات ذات الروائح السيئة بصورةٍ طبيعية (تسببها البكتيريا من خلال تحليلها للمادة العضوية الموجودة في الماء القذر), ولهذا فإنّ المغاسل تحتوي على حلقات أنابيب تدعى بمرشحات المجرى الصحي (P-traps) التي تحمل المياه في الحلقة الأوطأ وتمنع الغازات من التدفق بصورةٍ رجعية إلى المنزل. وتتدفق هذه الغازات عبر أنبوب تنفيس واضح للعيان أوعبر عدة أنابيب. وعندما يدخل الماء الجديد إلى الخزان, فإنّه يعمل على إزاحة الماء الموجود هناك. ويتدفق هذا الماء خارج خزان المجاري إلى حقل تجفيف مصنوع من أنابيب مثقبة مدفونة ضمن خنادق ممتلئة بالحصى. ويظهر التخطيط التالي نظرة فوقية لمنزل وخوان صحية, بالإضافة غلى صندوق توزيع وحقل تجفيف.
ويصل قطر أنبوب حقل التجفيف النظامي إلى أربعة إنش (10 سم) وهومدفون في خندق يترواح عمقه بين أربعة و6 أقدام (حوالي 1.5 م) ويصل عرضه إلى قدمين (0.6م). ويملأ الحصى القدمين أوالاقدام الثلاثة السفلى من الخندق ويغطي الوسخ الحصى ، ويتم امتصاص الماء وترشيحه ببطء عن طريق الأرض في حقل التجفيف, كما يتم تحديد حجم حقل التجفيف وفقاً لمدى قدرة الأرضية على امتصاص الماء. وفي الأماكن التي تكون فيها الأرض طينية بشدة وتعمل على امتصاص الماء ببطءٍ شديد, يتوجب حتىقد يكون حقل التجفيف أكبر بكثير. ويتم تشغيل نظام المجاري بصورةٍ تقليدية بالجاذبية بدون أي قوّة أُخرى, حيث يتدفق الماء الماء أسفل المنزل إلى الخزان, وإلى أسفل الخزان إلى حقل التجفيف, الأمر الذي يجعل هذا النظام سلبياً للغاية. قد تكون سمعت بتعبير (العشب أكثر خضرة فوق خزان المجاري). في الحقيقة, فإنّ العشبقد يكون أكثر خضرةً في حقل التجفيف لأنه يستفيد من الرطوبة والمواد المغذية الموجودة في الحقل. أنظمة مياه القاذورات الحضرية: في المناطق الحضرية والمدنية حيث يعيش الناس في بيوتٍ متقاربة من بعضها, تتواجد كميات أكبر بكثير من المياه القذرة التي يتوجب معالجتها, الأمر الذي يدفع المجتمع لإنشاء نظام مجاري يجمع المياه القذرة ويأخذها إلى مصنع معالجة المياه القذرة.
وبصورةٍ نموذجية, يتم تشغيل نظام شبكات المجاري بالاستغانة بالجاذبية, بنفس طريقة خزان المجاري. وتتصل أنابيب جميع منزل أومبنى بمجرى رئيسي يمتد, على سبيل المثال, تحت منتصف الشارع. وقد يتراوح قطر المجرى الرئيسي بين ثلاثة و5 أقدام (من متر غلى 1.5 متر). وبصورةٍ دورية, سيمتد الأنبوب العمودي إلى الأعلى من المجرى الرئيسي إلى السطح, حيث يتم تغطيته بغطاء فتحة الدخول إلى المجاري, وتتمثل أهمية فتحات المجاري في السماح بالدخول إلى المجرى الرئيسي للقيام بأعمال الصيانة. وتصب المجاري الرئيسية في أنابيب أكبر بصورةٍ تدريجية إلى حتى تصل إلى مصنع معالجة مياه المجاري. ولمساعدة الجاذبية في القيام بعملها, يتوضع عادةً مركز تكرير مياه المجاري في منطقة منخفضة, وتتدفق المجاري الرئيسية عادةً إلى مصبات (تصب بصورة طبيعية إلى الأسفل) ومنها إلى مصنع التكرير. وبطريقةٍ اعتيادية, لن تتعاون طبقة الأرض بصورةٍ كاملة, كما لا تستطيع الجاذية حتى تقوم بكامل المهمة. وفي هذه الحالات, يتضمن نظام المجاري على (مضخة طحن) أو(محطة حمل) وذلك لنقل المياه القذرة إلى أعلى تل.
مراحل المعالجة
|
عندما يصل الماء إلى وحدة معالجة المياه القذرة, فإنّها تمر عبر مرحلتين أوثلاث مراحل معالجة (اعتماداً على تطور وحدة المعالجة).
وهنا نذكر مهمة جميع فترة:
الفترة الأولى
تعهد بالمعالجة الأولية, وتقوم بنفس العملية التي يقوم بها خزان المجاري, فهي تسمح للمواد الصلبة في الاستقرار خارج الماء بالإضافة إلى أنّها تحمل الزبد إلى الأعلى. وبعد ذلك يجمع النظام المواد الصلبة ليتم رميها (إما في مكب نفايات أوفي فرن). وتعد هذه المعالجة بسيطة للغاية, فهي تتضمن منخل كبير يتبعه مجموعة من البرك الكبيرة والصغيرةالتي تسمح للماء بالاستقرار مع إخراج المواد الصلبة. وقد تزيل المعالجة الأولية من المياه نصف المواد الصلبة والمواد العضوية والبكتيريا. وإذا كانت وحدة معالجة المياه لا تقوم سوى بعملية المعالجة الأولية, فإن المشرفون على هذه العملية يقومون بتعقيم الماء بالكلور, وذلك لقتل البكتيريا المتبقية والمعزولة.
الفترة الثانية
وتعهد بالمعالجة الثانوية, حيث تعمل على إزالة المواد العضوية والمواد المغذية للبكتيريا, ويتم القيام بهذه العملية بمساعدة البكتيريا, حيث يصل الماء إلى خزانات التهوية وذلك لكي تستهلك البكتيريا جميع ما تستطيع استهلاكه. وبعد ذلك, تصل المياه القذرة إلى خزانات الاستقرار وتستقر البكتيريا في الخارج. وقد تزيل عملية المعالجة الثانوية 90 بالمئة من المواد الصلبة والعضوية من المياه القذرة.
الفترة الثالثة
وتعهد بالمعالجة الثلاثية, تتبدل وفقاً لهجريب وتجمّع المياه القذرة. وبصورةٍ نموذجية, تستخدم هذه الفترة المواد الكيماوية لإزالوالفوسفور والنيتروجين من الماء. ولكنها قد تتضمن مناطق فلترة وأنواع أُخرى من المعالجة. ويعمل الكلور المضاف إلى الماء على اغتال كافة البكتيريا المتبقية بالكيفية التي تجعلنا قادرين على الاعتماد على الماء.
قياس مدى فعالية وحدة المعالجة
يتم قياس مدى فعالية وحدات معالجة المياه القذرة وفقاً لعدة معايير مختلفة. ونستعرض هنا بعضاً من أكثر المعايير شيوعاً:
(PH) لوغاريتم هجريز أيون الهيدروجين
ويعنى هذا المقياس بنسبة حموضة الماء بعد هجره لوحدة المعالجة. وبصورةٍ مثالية, فإنّ ماءات الماء ستتلاءم مع ماء النهر أوالبحيرة التي ستستقبل ناتج وحدة المعالجة.
(BOD) طلب الأكسجين الحيوي
وهوقياس مقدار كمية الأكجسين المطلوب وجودها في الماء عند الانتهاء من التخلص من المادة العضوية المتروكة في مواقع التدفق. وبصورةٍ نموذجية, فإنّ هذا المقياس لا بد حتىقد يكون صفراً.
الأكسجين المذوب
وهومقدار الأكسجين الموجود في الماء عند مغادرته وحدة المعالجة. فإذا لم يحتوالماء على الأوكجسين, فإنه بلا شك سيعمد إلى اغتال أيّة حياةٍ موجودة في الماء, وهذا ما يجعل ازدياد نسبة الأوكسجين أمراً حيوياً وذلك للحاجة في تغطية طلب الأكسجين الحيوي (BOD).
المواد الصلبة المطرودة
وهومقياس وجود المواد الصلبة في المياه بعد المعالجة, وهوما يتوجب حتىقد يكون قياسه صفراً.
المقدار الإجمالي للفوسفور والنتروجين
وهومقياس المواد المغذية الباقية في الماء.
الكلور
من الضروري إزالة الكلور الذي تم استخدامه لقتل البكتيريا الضارة لئلا يقتل البكتيريا المفيدة في المحيط البيئي. وبصورةٍ مثالية, يتوجب حتى لاقد يكون مكشوفاً.
مقياس البكتيريا الكوليفورمية
وهوقياس البكتيريا البرازية الباقية في الماء. وبصورةٍ نموذجية, يتوجب حتىقد يكون صفراً. لاحظ أنّ الماء الموجود في البيئة لا يخلومن البكتيريا البرازية, فالطيور ةالحيوانات البرية الأُخرى تعمل على إنتاج بعضاً من هذه البكتيريا في الماء.
ويعود السبب الرئيسي في وجوب مراقبة هذه المؤشرات إلى أنّ أي مجتمع ينتج كميات كبيرة من المياه القذرة, حيث تتراوح مستويات الإطلاق بينعشرة مليون إلى 100 مليون غالون جميع يوم (38 مليون إلى 380 مليون ليتر) ويتم معالجتها في وحدات معالجة المياه القذرة.
التاريخ
المعالجة الكيميائية
انظر أيضا
- Agricultural wastewater treatment
- Anaerobic digestion
- Combined sewer
- Ecological sanitation
- Effluent guidelines
- Humanure
- Hydrological transport model
- Industrial wastewater treatment
- John Todd
- List of waste water treatment technologies
- Rotating biological contactor
- Sanitary sewer overflow
- Sedimentation (water treatment)
- Select Society of Sanitary Sludge Shovelers
- Trickling filter
- Wastewater garden
- Water framework directive
- Water purification
- William Lindley - pioneering 19th century engineer
وصلات خارجية
- Activated Carbon Waste Water Treatment - Chemiviron Carbon / Calgon
- Aerated Lagoons for Wastewater Treatment - Maine Lagoons Task Froce
- "Anaerobic Industrial Wastewater Treatment: Perspectives for Closing Water and Resource Cycles." Jules B. van Lier, Wageningen University, The Netherlands
- Boston Sewage Tour - MIT Sea Grant
- Interactive Diagram of Wastewater Treatment - "Go with the Flow" - Water Environment Federation
- Phosphorus Recovery - Technische Universität Darmstadt & CEEP
- Photos of various waste water treatment plants
- Review of Technologies for the Onsite Treatment of Wastewater in California - California State Water Resources Control Board
- Sewer History
- The Straight Dope - What happens to all the stuff that goes down the toilet? - Syndicated column by Cecil Adams
- Tour of a Washington state sewage plant written by an employee
- UK Water Industry Research Reports
- UniFED wastewater treatment process
المصادر
- ^ Khopkar, S. M. (2004). . New Delhi: New Age International. p. 299. ISBN . Retrieved 2009-06-28.
- ^ بيلدكس أونلاين