الهندسة الميكانيكية

الدول المتقدمة القيام بمرحلة إضافية لمعالجة المياه الناتجة


الدول المتقدمة القيام بمرحلة إضافية لمعالجة المياه الناتجة

إن الحاجة المستمرة للبحث عن مصادر المياه في معظم البلدان المزيد من الأبحاث في هذا المجال التي نهدف ألي الوصول إلى حالة تستطيع بها استخدام و إعادة استخدام كميات المياه ذاتها في حلقة مغلقة (( الانتقال بالماء من الحالة النقية بالمنزل إلى المجاري تم معالجته معالجة تامة ليصبح صالحاً للاستعمال المنزلي من جديد …وهكذا.))

ففي بعض الدول الأفريقية التي تشكو من قلة المياه يتم استخدام نسبة كبيرة من المياه المعالجة بشكل متقدم لتغذية خزانات مياه الشرب في المدن ..وتكون الغاية الرئيسية لهذه المرحلة هي الإزالة التامة للمواد الملوثة الكمياوية والحيوية من المياه بما فيه إزالة المركبات الفوسفاتية والنيتروجنية و أملاح غير العضوية المنحلة وغيرها من الملوتاث .

1.. إزالة المركبات النيتروجينية :

يتواجد النيترجين العطوى في المياه الملوثة . إما في شكل أمونيا أو في شكل لاعضوي أي نترات منحلة وتهدف المعالجةإزلتها معاً وتتم عملية إزالة النشادر أو النترات بطرق محدودة لازالت تواجة مصاعب فنية عديدة ونتطرق هنا إلى الطريقـة التـي أتبثث نجاحـاً في الوقت الحاضر وهي تتضمن تعديلاً علي طريقة الأحوال النشطة بحيث يتم إرجاع (اختزال ) النترات إلى غاز نيتروجين الحر وتبدو الطريقة بسيطة من حيت المبدأ ولكنها تحتاج إلى ضبط دقيق . ففي مصنع الأحوال النشطة يتحول النشادر إلى نترات في خزان التهوية تم تضاف إلى المياه مواد حافزة فعالة مثل الكحول المثيلى . وتحت هذه الظروف فإن الكائنات الحية الموجودة في الوحل النشط تستهلك أولا الأكسجين المنحل تم نحصل بعد ذلك علي الأكسجين من إرجاع النترات فينطلق علي هيئة غاز حر ويفصل بعد ذلك الوحل ويعاد إلى خزان تهوية المياه في بداية الخط . وقد استخدم علماء آخرون طريقة أخري لنزع النشادر بواسطة الهواء بزيادة قيمة PH حتى 10.8 وعندها يتحول النشادر المنحل إلى نشادر غير متأين ( جزئي ) يمكن نزعه بتيار هواء خالي من النشادر وبما أن النشادر ينحل جيدا في الماء فإنه يستوجب استخدام أحجام كبيرة من الهواء لنزع النشادر تصل إلى حوالي 3000 ضعف من حجم الماء السائب كما يجب أن يكون برج التماس مصمم بشكل خاص للقيام بهذه المهمة .

وفي كلتا الحالتين لابد من إرجاع قيمة الأس الهيدروجيني PH للمياه إلى حالة التعادل 7 تقريبا ومن الممكن هنا استعمال ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تحويل الأوحال إلى رماد أو أي وسيلة أخري مناسبة وفي الوقت الحاضــــر يصاحب هذه الطريقة لنزع الأمونيا ( النشادر ) مشكلتان فنيتان ترتبط الأولي بترسيب كربونات الكالسيوم في البرج علي هيئة أوحال لينة يمكن إزالتها بتيار مائي قوي أما إذا كانت هذه الرواسب قاسية فلابد من اتباع إجراءات اكثر تعقيدا أما المشكلة الثانية بزيادة انحلال الأمونيا في الماء عند انخفاض درجة الحرارة في الخارج وبسبب هذه المشكلة الأخيرة فقد تم التوجه نحو التبادل الأيوني كعملية بديلة لإزالة الأمونيوم وتنشط هذه المبادلات بين فترة و أخرى بمعاملتها بمحلول قلوي رخيص الثمن مثل هيدروكسيد الكالسيوم .

2. إزالة المركبات الفوسفاتية :

تتم هذه العملية بسهولة نسبية وهي تتضمن إضافة أملاح الحديد أو الحديدي أو الكالسيوم في مرحلة مناسبة للمعالجات السابقة ( ففي السويد ) تزال جميع أنواع الفوسفات المنحلة باستعمال كبريتات الأمونيوم في معالجة ثالثية وتضاف أملاح الألمونيوم بكميات محسوبة تماما لنتاج المعالجة الثانوية مع الأوحال النشطة ثم توضع المياه في خزان ترسيب مع تحريك خفيف وتنقص بذلك محتويات الفوسفات في الماء المعالج من 8 ملجم / لتر إلى 1 ملجم / لتر .

ويضاف أحيانا أكسيد الكالسيوم في مرحلة الترسيب الأولي فيترسب الفوسفات مع الوحل علي شكل هيدروكسيد ابيتيد .

وتزيد هذه العملية قيمة PH الوسط إلى حوالي 9.5 وهي قلوية مقبولة يمكن تعديلها بثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأكسدة الحيوية في الأوحال النشطة كما أن إضافة أكسيد الكالسيوم يوفر القلوية اللازمة لنزع النشادر بالقرقرة حيث يمرر تيار هوائي مضغوط داخل المحلول حتى يخلط جيدا بمقدار عالي من الأكسجين ، ولكن من الضروري في هذه الحالة التأكد من تعديا المياه قبل استخدامها أو طرحها في الأنهار .

3. الحصول علي مياه الشرب :

لابد من القيام بعدة إجراءات قبل السماح باستخدام مياه المعالجة الثالثية المتقدمة وتوزيعها علي المنازل وتتلخص هذه الإجراءات فيما يلي :

إزالة الفيروسات والميكروبات الأخرى : مع أن الكلور شائع للتعقيم العام من البكتيريا الضارة فإن إزالة الفيروسات أصعب بكثير ويستخدم لها الغرض كميات كبيرة من الفحم الفعال حيث يمرر الماء خلال الفحم الفعال الحبيبي الناعم وذلك قبل إضافة الكلور الصافي المعقم ويجب ألا تقل فترة التماس بين الماء والكلور عن ساعة مع العلم بأن الإزالة التامة للبكتيريا ممكنة ولكن الأمر ليس كذلك بالنسبة للفيروسات .
إزالة المواد العضوية : يفضل دوما إزالة هذه المواد بأكبر نسبة ممكنة قبل إعادة استعمال المياه واستخدامها للشرب من جديد .
إزالة المكونات غير العضوية : إن إزالة الصوديوم والكلوريد تكون أكثر صعوبة من غيرها وتتطلب إزالة هذه المكونات اللاعضوية طرقـــاً متطورة لتحليل المياه المالحة ( الملوثة ) كالتحليل الكهربائي والإحلال العكسي واستخدام المبادلات الأيونية والتقطير الحراري العادي ويحدد العامل الاقتصادي من ناحية التكلفة باختيار هذه الطريقة أو تلك .

إن طريقة الإمتزاز علي الفحم الفعال تعتبر مفيدة لإزالة الطعم والرائحة من المياه المعالجة بالرغم من التكلفة المالية الإضافية ويمكن إعادة تنشيط هذا الكربون بين فترة وأخري وذلك بتسخينه في معزل عن الهواء حتى درجة 950 درجة مؤية ففي هذه الدرجة يتخلص من الشوائب وتكون كمية الفحم الضائعة صغيرة لا تتجاوز بضعة أجزاء من المائة .

وفي مدينة أوهايو الأمريكية يمرر حوالي 38000 م3 من الماء في اليوم علي الفحــم الفعـال بعـد مرحلة المعالجة الأولية والثانوية والمتقدمة لتحسين الطعـم والرائحة وهذا يمكن تعقيم المياه بالأوزون أو الماء الأكسجيني بدلا من الكلور ذو الطعم غير المستحب .

تحتوي المياه الطبيعية و كذلك المياه المعالجة بغية الإفادة منها مجدداً علي أيونات معدنيـــة منحلة عديدة وكذلك عنصري (( الحديد و المنجنيز )) وبالرغم من أن بعضها ضروري لصحة الإنسان وللحياة اليومية عموماً فإن التركيز العالية لبعض هذه الأيونات والعناصر أو وجودها أحياناً حتى بتراكيز صغيرة يكون ضاراً بالصحة ويمنع استخدامها قبل التخلص من هذه الأيونات والعناصر أو خفض تركيزها حتى تصبح مقبولة وتحدد هذه التراكيز المقبولة المنظمات العالمية للصحة أو الهيئات الصحية في كل قطر . ومن هذه العناصر البور و الكوبالت و النحاس و المنجنيز و الموليبدن و النيكل والسيلكون و الفاناديوم و التوتياء و الحديد وغيرها . . وبالرغم من أن وجودها بتراكيز ضئيلة في العمليات الحيوية المعقدة فإن وجودها بتراكيز عالية يؤدي إلى أخطار شديدة علي الحياة ذاتها في الكائن الحي .

وقد تحتوي المياه الطبيعية أو المعالجة علي أثار من عناصر أخري مثل الزرنيخ و الرصاص و الكادميوم و الزئبق و السلنيوم و الفضة و القصدير وهي مصنفة تحت العناصر السامة التي لا يجوز أن تتجاوز تراكيزها قيما ضئيلة جداً في مياه الشرب .

وبذلك تعالج مياه الصرف الصحي والمجارى العمومية معالجة كيميائية التي تحتوي علي الفضلات السائلة بالطرق السابقة ثم تعاد استخدامها في ري بعض الأراضي وبالتالي نحد من الزيادة السريعة لاستهلاك المياه النقية ويتوقف استخدام مياه الصرف الصحي في الزراعة على مستوى المعالجة فلابد أن يكون معالجة متقدمة وهى عبارة عن استخدام نظام من 4-3برك أكسدة ثم بركة غير هوائية مدتها يومان بحيث لا تقل مدة مياه الصرف الصحي في مجموعة برك الأكسدة عن عشرون يوماً وبذلك يمكن الوصول إلى كفاءة 99ر999 % تقريباً في التخلص من البكتريا ، وكفاءة تصل إلى100% في التخلص من الطفيليات و بالتالي نستفاد من مياه الصرف بدل من كونها عبئ على تلوث البيئة.