خصائص الرواسب الصلبة (حمأة) الصرف الصحي

 أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه والبيئة

ماجستير الكيمياء البيئية

  1. مقدمة

إن الهدف الرئيسي من عملية معالجة مياه الصرف الصحي هو التخلص من أى مسببات تلوث المياه سواء كانت مواد عضوية أو غيرها عالقة كانت أم ذائبة، ويتم ذلك عن طريق حجزها وإزالتها أو تحليلها إلى مواد وغازات غير ضارة إضافة إلى التخلص من الكائنات الحية الدقيقة الضارة والمسببة للأمراض.

وداخل محطات المعالجة تهدف العمليات الي فصل السوائل (المياه)  عن المواد الصلبة العالقة، وبعد المعالجة يتم التخلص من السيب النهائى بأحد الطرق المناسبة لظروف البيئة المحيطة بمواقع محطات معالجة الصرف الصحى. أما معالجة الحمأة (الرواسب الصلبة) العالقة مع المحتوي المائي والتى تتجمع بعد رسوبها فى أحواض ترسيب منفصلة، أو مع المواد الطافية (الخبث) فيتم التخلص منها مباشرة (بدون معالجة) أو بعد معالجتها. وبالتالى فإن الحمأة السائلة عبارة عن المواد العضوية العالقة التى ترسبت بأحواض الترسيب المختلفة ممزوجة بكمية كبيرة من المياه تختلف نسبتها باختلاف نوعية الصرف الصحي الخام وخصائصه وكذلك نظم معالجته، ومثالاً لذلك نجد أن نسبة المياه بالحمأة المنشطة حوالى ٩٨ %  بينما نسبتها بالحمأة العادية الراسبة بأحواض الترسيب الابتدائية حوالى 95%.

ويتضح من ذلك أن أقل كمية حمأة سائلة نحصل عليها هى الناتجة من أحواض الترسيب النهائى، والتى تعقب نظم المعالجة بالنمو الملتصق (المرشحات الزلطية) إذ تبلغ 0.75 متر مكعب لكل ١٠٠٠ متر مكعب من مياه الصرف الصحى الخام، بينما تكون أكبر كمية لها هى الناتجة من أحواض الترسيب النهائى التى تعقب نظم المعالجة بالاستنبات المعلق(بالحمأة المنشطة) إذ تبلغ كميتها حوالى ٢٠ متر مكعب لكل ١٠٠٠ متر مكعب من الصرف الصحي الخام، أى حوالى ٢٦ ضعفاً. لذا يجب تكثيفها قبل معالجتها أو التخلص منها، أو إعادة الزائد منها (الحمأة المنشطة) إلى أحواض الترسيب الابتدائية.

  1. المقصود بالرواسب الصلبة (الحمأة)

المقصود بالحمأة هو المادة الصلبة المتخلفة المترسبة الناتجة من محطات معالجة الصرف الصحي, تتميز الحمأة الناتجة عن مياه الصرف الصحي البلدية ببعض المواصفات التي تميزها فالحمأة الاولية التي تنتج عن ترسيب مياه الصرف الخام تختلف في خصائصها ومواصفاتها عن الحمأة الثانوية التي ترسبت في احواض الترسيب الثانوية ,ويمكن تقسيم انواع الحمأة لمصدر تولدها والمكان التي ترسبت فيه الي الانواع التالية:

الحمأة الأبتدائية Primary Sludge

هي المخلفات المترسبة من المعالجة الابتدائية بأحواض الترسيب الأبتدائي  ذات لون رمادي غامق يميل للاسود وهي خفيفة القوام كريهة الرائحة وتحتوي علي مواد عضوية ذائبة وعالقة وعلي العديد من الكائنات الممرضة مثل البكتريا Pathogens والفيروسات والطفيليات.

الحمأة الثانوية Secondary Sludge

هي المخلفات المترسبة من المعالجة الثانوية بأحواض الترسيب الثانوي وهي ذات لون بني خفيفة القوام تحتوي علي كتل بيولوجية والعديد من الكائنات الممرضة مثل البكتريا والفيروسات والطفيليات وتسمي ايضا الحمأة البيولوجية حيث انها نتجت بعد مراحل معالجة بيولوجية  .

الحمأة الثانوية للمرشح البيولوجي  Trickling Filter Secondary Sludge

الحمأة الناتجة للترسيب الثانوي للمياه الخارجة من المرشح البيولوجي.

الحمأة المنشطة المنصرفة Wasted Activated Sludge

هي الحماة الزائدة التي تنتج من عمليات المعالجة بالحمأة المنشطة .

الحمأة المختلطة Mixed Sludge

هي المخلفات المترسبة من المعالجة الابتدائية والثانوية عند خلطهما معا تمهيدا لمعالجتهما.

الحمأة المهضومة Digested Sludge

هي الحمأة التي حدث لها اكسدة بيولوجية.

الحمأة المنزوع منها الماء Dewatered Sludge

هي الحمأة التي تم إزالة معظم الماء منها.

الحمأة الأمنة   Safe Sludge

هي الحمأة التي يمكن تداولها وأستخدامها بحيث لا تضر بالصحة العامة ولا بالبيئة , وآمنة تماما للانسان والحيوان , وحتي تكون الحمأة امنة يجب ان يكون تركيز المعادن الثقيلة بها في الحدود الأمنة  المسموح بها , وان يتم خفض محتوي الكائنات الممرضة بها للحدود الأمنة  وذلك بمعالجتها وتثبيتها قبل تداولها .

ويبين الشكل التالي (شكل 1) مراحل معالجة مياه الصرف الصحي في احد المشروعات وتولد انواع الحمأة  المختلفة من كل مرحلة.

  1. انتاج وتولد الحمأة

كمية الحماة المنتجة بصورة مباشرة تعتمد علي كمية المواد العالقة في ماء الصرف ( والتي سيتم ترسيبها كرواسب صلبة ) , كما تعتمد علي كمية المواد الكيميائية المستخدمة. في المعالجة البيولوجية لمياه الصرف جزء كبير من المواد الذائبة يتم تمثيلها بواسطة المجتمعات الميكروبية وتستخدم في بناء المواد والمكونات الحية لللخلايا الجديدة.

وينتج عن معالجة مياه الصرف الصحي كميات من الرواسب الصلبة (الحمأة) تختلف بطبيعة العمليات وطريقة ترسيب الرواسب الصلبة كما يبين الجدول التالي :

جدول أ  : معدل تولد وانتاج الحمأة من العمليات المختلفة

المعالجة المواد العالقة (جرام لكل شخص / يوم) حجم ( لتر لكل شخص / يوم
الترسيب الابتدائي 40-60 0.4-0.8
الترسيب الابتدائي + الهضم اللاهوائي 25-40 0.35-0.70
الترسيب الابتدائي + المرشحات البيولوجية 65-75 1.0-1.9
الترسيب الابتدائي + المرشحات البيولوجية +الهضم اللاهوائي 40-55 0.9-1.8
الترسيب الابتدائي + الحمأة المنشطة 75-90 1.3-2.6
الترسيب الابتدائي + الحمأة المنشطة  +الهضم اللاهوائي 50-65 1.2-2.5
المصدر:

احمد السروي , عمليات معالجة حمأة الصرف الصحي , موسوعة معالجة الصرف الصحي, دار الكتب العلمية , 2018 .

  1. خصائص الحمأة

الحمأة الاولية التي تنتج عن ترسيب مياه الصرف الخام تختلف في خصائصها ومواصفاتها عن الحمأة الثانوية التي ترسبت في احواض الترسيب الثانوية ,ويمكن تقسيم انواع الحمأة لمصدر تولدها والمكان التي ترسبت فيه الي الانواع التالية:

الحمأة الأبتدائية Primary Sludge

هي المخلفات المترسبة من المعالجة الابتدائية بأحواض الترسيب الأبتدائي  ذات لون رمادي غامق يميل للاسود وهي خفيفة القوام كريهة الرائحة وتحتوي علي مواد عضوية ذائبة وعالقة وعلي العديد من الكائنات الممرضة مثل البكتريا Pathogens والفيروسات والطفيليات.

الحمأة الثانوية Secondary Sludge

هي المخلفات المترسبة من المعالجة الثانوية بأحواض الترسيب الثانوي وهي ذات لون بني خفيفة القوام تحتوي علي كتل بيولوجية والعديد من الكائنات الممرضة مثل البكتريا والفيروسات والطفيليات وتسمي ايضا الحمأة البيولوجية حيث انها نتجت بعد مراحل معالجة بيولوجية  .

الحمأة الأمنة  

هي الحمأة التي يمكن تداولها وأستخدامها بحيث لا تضر بالصحة العامة ولا بالبيئة , وامنة تماما للانسان والحيوان , وحتي تكون الحمأة امنة يجب ان يكون تركيز المعادن الثقيلة بها في الحدود الأمنة  المسموح بها , وان يتم خفض محتوي الكائنات الممرضة بها للحدود الأمنة  وذلك بمعالجتها وتثبيتها قبل تداولها .

  1. مصادر الحمأة

تحتوى مياه الصرف الصحى على مواد صلبة عالقة وذائبة، والمواد العالقة قد تكون مواد عضوية أو غير عضوية بعضها قابل للترسيب يجرى التخلص منها فى أحواض ترسيب الرمال والترسيب الإبتدائى أما المواد الغير قابلة للترسيب والمواد العضوية الذائبة فيجرى التخلص منها فى مرحلة العلاج البيولوجى حيث يتم توفير بيئة هوائية تنمو فيها البكتيريا الهوائية التى تقوم بالتغذية على بعضها لبناء خلايا جديدة كما تقوم بتحليل وتكسير وأكسدة الجزء الآخر من المواد

العالقة الغير قابلة للترسيب والمواد الذائبة إلى مواد ثابتة غير عضوية للحصول على الطاقة اللازمة لهذه البكتيريا.

ثم يجرى ترسيب الخلايا البكتيريا المتزايدة العدد لوفرة الغذاء والمواد العالقة التى لم يتم تمثيلها فى أحواض الترسيب الثانوى، يتم إعادة جزء من هذه البكتيريا النشطة والمترسبة فى أحواض الترسيب الثانوية إلى عملية العلاج البيولوجى للمساهمة فى مزيد من تمثيل المواد الغذائية العالقة والذائبة بمياه الصرف الصحى، أما الجزء الثانى فيجرى التخلص منه مع المواد الراسبة فى أحواض الترسيب الابتدائى وتسمى المواد العالقة التى يتم ترسيبها فى أحواض الترسيب الابتدائى بالحمأة الابتدائية، أما المواد العالقة التى يتم ترسيبها فى أحواض الترسيب الثانوي فتسمى بالحمأة الثانوية ويتم توجيه الحمأة الابتدائية وجزء من الحمأة الثانوية التى لا يتم إعادتها لأحواض تجفيف هوائية حيث يجرى نشر الحمأة لتجفيفها بواسطة الهواء الجوى وبعد تمام الجفاف يتم تشوين هذه الحمأة والتخلص منها بالبيع أو بالدفن فى مقالب معدة لذلك.

وكمية الحماة المنتجة بصورة مباشرة تعتمد علي كمية المواد العالقة في ماء الصرف ( والتي سيتم ترسيبها كرواسب صلبة ) , كما تعتمد علي كمية المواد الكيميائية المستخدمة. في المعالجة البيولوجية لمياه الصرف , فجزء كبير من المواد الذائبة يتم تمثيلها بواسطة المجتمعات الميكروبية وتستخدم في بناء المواد والمكونات الحية لللخلايا الجديدة كما ذكرنا.

وينتج عن معالجة مياه الصرف الصحي كميات من الرواسب الصلبة (الحمأة) تختلف بطبيعة العمليات وطريقة ترسيب الرواسب الصلبة .

 

 

  1. الحمأة الابتدائية

تسمى المواد التى ترسب فى قاع أحواض الترسيب الابتدائية بالحماة الابتدائية، ويتم إزالتها دوريا بواسطة كاسحات الحمأة خارج أحواض الترسيب ثم ضخها بواسطة طلمبات إلى أحواض التركيز.

ونظراً لأن كفاءة المرحلة الابتدائية هى إزالة حوالى ٦٠-  ٧٠ % من المواد الغير عضوية , بالإضافة إلى ٣٠ – ٣٥ % من المواد العضوية، لذلك تتميز  الحمأة الابتدائية باحتوائها على مركبات خشنة غير عضوية أكثر من العضوية ويسهل نزع المياه منها عند تجفيفها.

وتختلف كمية وحجم الحمأة الابتدائية طبقا لإختلاف:

  • حجم المياه المعالجة.
  • تركيز المواد العالقة فى المياه الداخلة إلى أحواض الترسيب.
  • كفاءة تشغيل أحواض الترسيب.

ولعملية الترسيب الابتدائي أهمية كبرى حيث أن كفاءة مرحلة الترسيب الابتدائى فى إزالة نسبة كبيرة من المواد العالقة القابلة للترسيب تؤدى إلى نجاح المراحل التى تليها وهى عملية العلاج البيولوجى والترسيب الثانوى وذلك لتخفيف الحمل العضوي الذي تتلقاه هذه العملية.

ونظرا لطبيعة مياه الصرف الصحى والتى تتكون من مجموعة من المواد متفاوتة الصفات، فإن عملية الترسيب الإبتدائى تصبح هى الأخرى عملية معقدة وتتفاوت كفاءة الترسيب بإختلاف عوامل كثيرة متعددة مثل:

١. تصميم حوض الترسيب.

٢. مدة بقاء أو حجز المياه داخل هذا الحوض.

٣. الفرق فى الكثافة بين المواد العالقة الصلبة والسائل الحامل لهذه العوالق.

٤. زيادة حجم المادة العالقة أثناء عملية الترسيب.

5.التيارات الدوامية التى تخالف المسار الطبيعى لتيار المياه داخل الحوض.

6.سلوك بعض المواد العالقة مسار قصير (Short Circuiting) لعدم تساوى   مستوى منسوب الهدار.

٧. الاضطراب Turbulence للمياه وتأثير الرياح السائدة.

  1. الحمأة الثانوية

تسمى المواد التى ترسب فى قاع أحواض الترسيب الثانوية بالحمأة المنشطة،  فى عمليات المعالجة (بالنمو المعلق)  ويتم إزالة الكمية الزائدة عن إحتياج الحمأة المعادة إلى خارج أحواض الترسيب الثانوية، وتتكون الحمأة المنشطة من الكائنات الحية الدقيقة التى استخدمت فى علمية المعالجة البيولوجية، ومعنى هذا أن أغلب مكوناتها هى مواد عضوية قابلة للتحلل وهى مواد أخف فى الوزن وأقل فى الخشونة عن الحمأة الابتدائية وتحتوى على كمية عالية من الرطوبة وليس من السهل تجفيفها بدون تركيزها ومعالجتها بيولوجيا.

وتختلف كمية الحمأة الثانوية الناتجة طبقاً ما يلى:

  • كمية المياه الداخلة إلى المرحلة الثانوية.
  • تركيز المواد العضوية فى المياه الداخلة لأحواض التهوية.
  • كفاءة عملية المعالجة فى المرحلة الثانوية.
  • درجة التركيز وأنواع الكائنات الحية الدقيقة التى تنمو فى أحواض التهوية.

وتختلف طريقة حساب حجم الحمأة المنشطة الناتجة عن طريقة حساب حجم الحمأة الابتدائية حيث يتوقف حجم الحمأة الثانوية على معدل نمو الكائنات الحية الذى يعتمد على عوامل كثيرة مختلفة مثل:

  • درجة الحرارة .
  • أنواع المواد التى تتغذى عليها الكائنات الحية.
  • كمية الأكسجين الذائبة ومدة المكوث فى أحواض التهوية.

ولكن يمكن تقدير هذه الكمية بطريقة سهلة إذا علمنا بأن الخبرة العلمية قد أظهرت أن كل كيلوجرام يزال من المواد العضوية الذائبة (الحيوية)  ينتج ما بين 0.3-0.7 كيلوجرام من الحمأة الثانوية.

  1. الحمأة الثالثية

تنتج الحمأة الثالثية من عمليات المعالجة الثلاثية لمياه الصرف , فعلي سبيل المثال اذا كانت محطة المعالجة تحتوي علي وحدة لمعالجة الفسفور كيميائيا كمعالجة ثلاثية بعد المعالجة الثانوية التقليدية بالحمأة المنشطة فان الرواسب الصلبة الناتجة عن ترسيب الفسفور كيميائيا تعد حمأة ثالثية تحتاج للمعالجة والتخلص الامن منها .

المصادر والمراجع

  1. دليل المتدرب ,البرنامج التدريبي لمشغلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي المستوي د , برنامج اعتماد مشغلى مرافق مياه الشرب والصرف الصحى , الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية, 2012.
  2. احمد السروي , عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي , موسوعة معالجة الصرف الصحي, دار الكتب العلمية , 2017 .
  3. احمد السروي , عمليات معالجة حمأة الصرف الصحي , موسوعة معالجة الصرف الصحي, دار الكتب العلمية , 2019 .

 

 

 

بعض المصطلحات العلمية الخاصة بالمياه والصرف

A

الامتصاص  Absorption

الامتصاص هو دمج مادة ذات حالة في مادة اخري ذات حالة مختلفة ( مثال. السائل يمتص بواسطة مادة صلبة أو غازات تمتص بواسطة سائل ).

حمضي ( حامضي) Acidic

الحمضي هي صفة تصف خصائص  لمواد أو اشياء لها لها رقم هيدروجيني اقل من 7.

 

الحمأة المنشطة   Activated Sludge

هو اصطلاح يطلق علي مجموعة الكائنات الدقيقة الحية التي تري بالميكرسكوب وموجودة في الطبيعة , وتكون في حالة نشطة فعالة , ويطلق علي طريقة المعالجة البيولوجية التي تعتمد علي تلك الكائنات في المعالجة طريقة المعالجة بالحمأة والتي تعد من اشهر طرق المعالجة البيولوجية علي الاطلاق .

والحمأة المنشطة لها القدرة علي استهلاك المواد العضوية كغذاء سواء كانت هذه المواد عالقة او ذائبة في مياه المجاري , ونمو وتكاثر الكائنات الحية الدقيقة والتصاقها بالمواد العالقة يزيد من وزنها مما يسهل عملية فصلها من الماء المعالج بواسطة الترسيب في المروقات النهائية .

عملية الحمأة المنشطة    Activated Sludge Process

عملية الحمأة المنشطة تشير الي مفاعل متعدد الحجرات لوحدة معالجة مياه الصرف لانتاج مياه معالجة ناتجة ذات جودة عالية. الندفات من الكائنات الحية الدقيقة تكون معلقة ومخلوطة مع ماء الصرف في حوض التهوية . كلما نمت الكائنات الحية الدقيقة فانها تحطم المواد العضوية وتزيل المواد المغذية من الحمأة وتحولها الي ماء ,غاز , طاقة  وخلايا جديدة . للمحافظة علي الظروف الهوائية وجعل الحمأة المنشطة عالقة فان امدادات مستمرة وبزمن جيد من الاكسجين تكون مطلوبة. وحدة الحمأة المنشطة تكون عادة  متحدة مع وحدات ابتدائية وثلاثية . كميات كبيرة من الرواسب الصلبة( الحمأة) تنتج خلال نمو البكتيريا وايضا تحتاج الي ان تزال بانتظام وتعالج بصورة ملائمة .

الادمصاص Adsorption

هي عملية تكون بها جزيئات مادة ما مثل غاز أو سائل تتجمع علي سطح مادة اخري مثل مادة صلبة . الجزئيات تنجذب للسطح ولكنها لا تدخل الفراغات الدقيقة للمادة الصلبة مثلما بحدث في الامتصاص .

التهوية  Aeration

هي عملية لتحقيق التلامس بين الهواء والسائل , أو امداد سائل ما بالهواء .

حوض التهوية Aeration Tank

هو غرفة أو حوض لحقن الهواء في الماء .

هوائي (Aerobic)

كائن حي قادر على العيش بوجود الأكسجين فقط، أو عملية تحدث فقط بوجود أكسجين جزيئي في الهواء أو أكسجين ذائب في الماء .

البرك الاختياربة المتقدمة  Advanced Facultative Pond

هي اول خطوة من خطوات انظمة معالجة مياه الصرف بالبرك المتقدمة المتكاملة , وتتكون من بركة اختيارية تقليدية وتحتوي علي حفرة هضم في قاعها , حيث يتم حجز المواد الصلبة وتحلويلها لميثان بواسطة الهضم اللاهوائي . الطبقة السطحية الهوائية تبلغ 1 متر عمق وتقلل من مشاكل الروائح المحتملة . الغاز الحيوي ربما يجمع  قبة غاز تحت سطحية (مغمورة) ويمكن استخدامها   في انتاج  الطاقة.

 

البرك المتقدمة المتكاملة لمعالجة مياه الصرف  Advanced Integrated Wastewater Pond

انظمة البرك المتقدمة المتكاملة لمعالجة مياه الصرف  هي انظمة متطورة لبرك التثبيت التقليدية وهي مبنية علي سلسلة من اربع برك متقدمة : بركة اختيارية متقدمة  تحتوي علي حفرة هضم والتي لها وظيفة تشبه البرك اللاهوائية المندمجة مع البرك الاختيارية , بركة عالية المعدل مغطاة بالطحالب والتي تمد الاكسجين للماء وتأخذ المغذيات والمواد العضوية , بركة ترسيب الطحالب حيث معظم الطحالب  المنتجة في البركة  عالية المعدل المنتجة يتم ازالتها , واخيرا بركة انضاج للتطهير البيولوجي والشمسي .

 

عملية الأكسدة المتقدمة Advanced Oxidation Process

مصطلح عمليات الأكسدة المتقدمة يصف سلسلة من العمليات والتي تستخدم للمعالجة الكيميائية للملوثات العضوية وغير العضوية في مياه الصرف. عمليات الأكسدة المتقدمة تبني علي اساس توليد انواع من الاكسجين الفعال ( النشط) مثل شقوق الهيدروكسيل . توليد شقوق الهيدروكسيل ممكنة من طرق عديدة مثل الاكسدة الحفزية بالضوء , الكيمياء الكهربية . انظمة عمليات الاكسدة المتقدمة هي فوق اكسد الهيدروجين /طاقة , اوزون/طاقة , اوزون/ فوق اكسيد الهيدروجين /طاقة , اكسيد التيتانيوم /طاقة , مركبات الحديد الضوئية  وعمليات الكيمياء الكهربية.

 

إعداد

أحمد السروي

استشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

 

عمليات تداول ومعالجة حمأة الصرف الصحي

1.مقدمة

عمليات المعالجة داخل محطات المعالجة لمياه الصرف الصحي تهدف الي فصل السوائل (المياه)  عن المواد الصلبة العالقة، وبعد المعالجة يتم التخلص من السيب النهائى بأحد الطرق المناسبة لظروف البيئة المحيطة بمواقع محطات معالجة الصرف الصحى. أما معالجة الحمأة (الرواسب الصلبة) العالقة مع المحتوى المائى والتى تتجمع بعد رسوبها فى أحواض ترسيب منفصلة، أو مع المواد الطافية (الخبث) فيتم التخلص منها مباشرة (بدون معالجة) أو بعد معالجتها. وبالتالى فإن الحمأة السائلة عبارة عن المواد العضوية العالقة التى ترسبت بأحواض الترسيب المختلفة ممزوجة بكمية كبيرة من المياه تختلف نسبتها باختلاف نوعية الصرف الصحى الخام وخصائصه وكذلك نظم معالجته

  1. الغرض من معالجة الحمأة

الرواسب الصلبة الناتجة عن منظومة المعالجة يجب معالجتها والتخلص منها بعد المعالجة بطريقة امنة بيئيا وصحيا , وبصفة عامة يتم معالجة الحمأة للاغراض الأتية:

  • تثبيت المواد العضوية Stabilize Organics
  • إزالة الروائح Eliminate Odors
  • تدمير الممرضات Destroy Pathogens
  • خفض حجم المواد الصلبة Reduce Amount of Solids
  • تحفيز نزع الماء Enhance De-watering
  • امكانية الاستخدام الامن للحمأة Safe Use of Sludge

3.طرق معالجة الحمأة

تشمل عمليات معالجة الحمأة الخطوات التالية:

  • عمليات تكثيف وتغليظ الحمأة
  • عمليات تثبيت (تكييف) الحمأة
  • عمليات نزع الماء من الحمأة (التجفيف)
  • عمليات التخلص من الحمأة
  • عمليات تكثيف وتغليظ الحمأة

عمليات تكثيف الحمأة تهدف الي زيادة محتواها من المواد الصلبة وتؤدّي زيادة بسيطة في محتوى المواد الصلبة (من ٣ إلى  ٦) في المائة  إلى تقليص هام في حجم الحمأة (حتى ٥٠ في المائة)، وبالتالي تقليص الحجم المطلوب لوحدات المعالجة  اللاحقة .

ويجري تكثيف الحمأة عادة بطرق فيزيائية منها:

  • الترسيب بفعل الجاذبية في احواض التكثيف (المكثفات)
  • التكثيف باستخدام التعويم بالهواء المذاب
  • التكثيف باجهزة الطرد المركزي.

 

  • عمليات تثبيت (تكييف) الحمأة

تثبّت الحمأة تمهيدًا لتقليص محتواها من العوامل الممرضة وإزالة الروائح المزعجة وتخفيف أو إزالة  احتمال التعفن.  كما تهدف عمليات تثبيت الحمأة بيولوجيا الي اختزال جزء من المواد العضوية الموجودة بالحمأة عبر الانشطة البيولوجية للكائنات الحية الدقيقة. وغالبا ما تنقسم عمليات تثبيت الحمأة الي :

  • عمليات تثبيت الحمأة كيميائيا
  • عمليات تثبيت الحمأة بيولوجيا
  • عمليات تثبيت الحمأة حراريا

  • عمليات نزع الماء من الحمأة (التجفيف)

نزع الماء من الحمأة هي الخطوة النهائية قبل التخلص من الحمأة , والهدف منها ازالة اكبر قدر ممكن  من الماء من الحماة أو من الحمأة المهضومة قبل التخلص منها .

وهناك ستة طرق شائعة للتجفيف وهي كالاتي:

  • التجفيف علي اسطح من الرمال     Sand Sludge Drying Beds
  • التجفيف في برك الاكسدة Drying in Oxidation ponds
  • التجفيف بكبس الحمأة في قوالب Sludge Pressing in Cakes
  • التجفيف بخلخلة الهواء   Vacuum Filtration
  • التجفيف بالمرشحات المضغوطة ( المرشحات الحزامية) Belt press Filters
  • التجفيف بقوة الطرد المركزية  Centrifugal Sludge Drying
  • التجفيف بمرشحات الألواح المرصوصة المجوفة (Filter press)

 

  • عمليات التخلص من الحمأة

عمليات وطرق التخلص من الحمأة في العمليات الاتية:

  • الاختزال الحراري للحمأة
  • التخلص من الحمأة بالحرق
  • الدفن الصحي في الأرض
  • قذف الحمأة في البحر
  • إعادة إستخدام الحمأة في إستخدامات مفيدة

 

أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه والبيئة

 

المصادر والمراجع

  1. دليل المتدرب ,البرنامج التدريبي لمشغلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي المستوي د , برنامج اعتماد مشغلى مرافق مياه الشرب والصرف الصحى , الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية, 2012.
  2. احمد السروي , عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي , موسوعة معالجة الصرف الصحي, دار الكتب العلمية , 2017 .
  3. احمد السروي , عمليات معالجة حمأة الصرف الصحي , موسوعة معالجة الصرف الصحي, دار الكتب العلمية , 2018 .

 

طرق معالجة الصرف الصناعي لصناعة اللب والورق

1.مقدمة

يتكون الورق أساسا من شريحة رقيقة من ألياف السليولوز تحتوى على عدد من المواد المضافة كي تصبح ذات نوعية صالحة للاستخدام المطلوب.والمصطلحان المستخدمان هما الورق Paper والكرتون Paperboard , حيث يكون وزن رقيقة الورق “بالجرامات حوالي ١٥٠ جم/م3 والأثقل من ذلك يعتبر كرتونا. وفي عملية استخلاص الألياف Pulping يتم تكسير المادة الخام الحاملة للسليولوز إلى ألياف منفصلة . ويعتبر الخشب المادة الخام الرئيسية، وفى بعض الأحيان يستخدم القش، مصاصة القصب، القطن ومواد أخرى حاملة للسليولوز.

وفي عملية استخلاص الألياف كيميائيا Chemical Pulping , يتم استخدام  مواد كيميائية لإذابة اللجنين وذلك لتحرير الألياف . بعد ذلك يتم استرجاع المواد الكيماوية والطاقة الحرارية من رشيح السائل الأسود . أما فى عمليات إنتاج  الألياف ميكانيكيا Mechanical Pulping فيتم اس تخدام قوى ميكانيكية لفصل الألياف عن بعضها، ويظل معظم اللجنين مع الألياف وبعض المواد العضوية.

وتعتبر عملية استخلاص الألياف كيميائيا هي المصدر الرئيسي للتأثيرات البيئية الضارة الناتجة من صناعة اللب والورق، بالإضافة إلى تحضير المواد الخام .وتختلف خواص الألياف باختلاف أساليب إنتاجها، حتى تناسب منتجات معينة .

ويتم إنتاج معظم الألياف بغرض تصنيعها فيما بعد إلى ورق أو كرتون ،ويتم تصنيع البعض الأخر إلى كرتون أو منتجات أخرى من السليولوز المذاب .

وتسبق عمليات إنتاج الورق، من ألياف مصدرها ورق مسترجع، عمليات إزالة الشوائب وإزالة الأحبار حسب مواصفات المنتج النهائى.

ويتم تصنيع الورق بوضع المعلق المائي لألياف السليولوز فوق منخل متحرك (من السلك أو البلاستيك ) ، بحيث يسمح بمرور المياه البيضاء، بينما يتراكم نسيج الألياف فوق المنخل . ويشمل إنتاج هذه الصناعة مجموعة من المنتجات تتنوع بين الجرائد والمجلات، كرتون التغليف، ورق الطباعة والكتابة غير المصقول، ورق التبطين، ورق الطباعة والكتابة المصقول، الورق الرقيق Tissue Paper, ورق التغليف، والأوراق ذات الاستعمالات الخاصة. ويتطلب كل نوع من هذه الأنواع مواصفات خاصة للمنتج . ولذلك نجد أن مصانع اللب والورق لها مجال واسع للتنوع ،تبعا لمواصفات المنتج النهائي، المادة الخام للألياف وكذلك أساليب التصنيع المستخدمة. وعموما قد تكون مصانع اللب والورق متكاملة أو غير متكاملة . وتشمل المصانع المتكاملة كل من عمليات إنتاج اللب والورق ،بينما تشمل المصانع غير المتكاملة عمليات إنتاج إما اللب أو المنتجات الورقية فقط.

2.المخلفات السائلة لمراحل التصنيع المختلفة لصناعة الورق

تعتمد المخلفات السائلة على عمليات الإنتاج ومعايير التشغيل . وتنبعث من عمليات اللب والخشب مواد عضوية ومغذيات تنشأ من المواد الخام وكذلك من الكيماويات المستخدمة في المراحل المختلفة. ويتكون أعلى حمل للمادة العضوية من سائل الطبخ المتبقي في ع ملية فصل الألياف كيميائيا بالكبريتات . وعادة ما يتم استعادتها من أجل إعادة استخدامها ولاستخدامها كوقود . وتكون استعادة سوائل فصل الألياف المستنفذة في المصانع التى تستخدم المواد الخام غير الخشبية أقل شيوعا، وذلك نظرا لعدم توافر نظم الاسترجاع الميسرة وكذلك نقص تقنيات إزالة السيليكا. ولذلك يتم التخلص من هذا السائل المستنفذ غالبا بدون معالجة، مما يؤدى إلى تلوث بيئي شديد.

يجب معالجة المخلفات السائلة الناتجة عن فصل نخاع المصاصة، وذلك لإزالة المواد الصلبة المعلقة ولتقليل BOD وتختلف مكونات المخلفات السائلة أساسا حسب مدى عملية الفصل التى تتم في المصنع، وأيضا حسب عملية فصل الألياف وحالة المصاصة المستخدمة . وفيما يلي خصائص المخلفات السائلة لتداول المصاصة المبللة التى تشمل عملية فصل النخاع، ويتضح منها مقدارها ومدى تغيرها:

يحتوى سائل الطبخ المستنفذ على أكبر كميات من المادة العضوية مقارنة بكل  سوائل العمليات . وتعتمد مكوناته وكذلك التأثيرات البيئية للسائل (إذا لم يتم استرجاعه)على تركيب المادة الخام للألياف ونسبة إنتاج الألياف وظروف العمليات. وتحتوى المواد المذابة على جزء متطاير يتم انطلاقه من السائل ويظهر في صورة متكثفات عند خفض ضغط المحمصة.

وتحتوى المخلفات السائلة الناتجة عن التبييض على مواد محتوية على كلور إذا تم استخدام الكلور أو الهيبوكلوريت أو ثاني أكسيد الكلور كمواد للتبييض ( التبييض التقليدي) كذلك تساهم المخلفات السائلة للتبييض في زيادة كل من BOD   , COD , السمية ولون المخلفات السائلة الكلية للمصنع . ويزداد الحمل البيئي ، بزيادة كل من محتوى اللجنين في الألياف غير المبيضة، كمية المواد المذابة الداخلة للطبخ ، المواد الكيميائية ودرجة حرارة عملية التبييض . وفى التبييض التقليدي لا تتغير خصائص المخلفات السائلة تغييرا محسوسا بالعمليات أو المواد الخام المختلفة، ولكن ش دة الظروف القلوية في عملية تبييض ألياف الفسكوز ينتج عنها مخلفات سائلة ذات  COD / BODعالي التركيز.

تكون للمخلفات الورقية التى يتم تجميعها من مقالب النفايات – كما يحدث غالبا– بعض التأثيرات البيئية . ويحدث التلوث من المقالب نتيجة الميثان والهيدروكربونات الأخرى المتولدة عند التحلل غير الهوائي للسليولوز. وتؤدى عمليات فصل الألياف من المخلفات الورقية إلى كمية محددة من التلوث في صورة مواد موجودة في مياه العمليات التى يتم صرفها من المصنع، والمواد التى يتم جمعها خلال العمليات والغازات التى تنطلق في الجو عند حرق المخلفات .

3.التأثيرات البيئية والصحية للملوثات

تنتج التأثيرات البيئية والصحية الرئيسية من صناعة اللب والورق من استخدامات الموارد بالمصانع ذاتها . وهناك كذلك تأثيرات ضارة من بعض الأنشطة الأخرى المصاحبة مثل تصنيع واستخدام بعض الكيماويات الذي يؤدى إلى توليد بقايا غالبا ما تتسرب إلي البيئة . وتنتج أيضا بقايا كيماويات العمليات وألياف المواد الخام إلى الهواء أو الماء وتظهر كمسارات للمخلفات الصلبة . وبالإضافة لذلك، تظهر الألياف وبقاياها في مجارى المخلفات المائية ويكون لها تأثير على المياه المستقبلة . وبتغيير لون المياه المستقبلة، تتسبب بعض المكونات الذائبة فى خفض قدرة الضوء على النفاذ للمياه وبالتالي تهدد الحياة المائية . كما تتسبب مكونات ذائبة أخرى فى تسمم الأحياء المائية.

 

4.التأثيرات البيئية للمخلفات السائلة

يتسبب صرف المواد العضوية في استهلاك الأكسجين عن طريق تفاعلات التحلل في المياه المستقبلة . وتؤدي المواد العضوية إلي زيادة نمو البكتريا والطحالب الموجودة في الماء، وهذه تستهلك الأكسجين المذاب . وتعتمد التأثيرات البيئية على خصائص المياه المستقبلة ويتسبب التبييض باستخدام تركيزات عالية من المركبات المكلورة في وجود مشكلة بيئية، وذلك عن طريق تكون مركبات عديدة الكلور سامة ذات تأثير طويل المدى، وبالتالي يمكنها أن تتراكم بيولوجيا في الكائن ات الحية .ويرتبط لون المخلفات السائلة بوجود مركبات عضوية ذات وزن جزيئي عال، مثل مشتقات اللجنين الناتجة من الطبخ والتبييض . ويكون التأثير الرئيسي الناتج عن وجود اللون هو تقليل انتقال الضوء في الوسط المائي، مما يقلل إن تاجية المياه المستقبلة . ويعتمد تأثير تغير اللون في كل حالة بعينها على الإنتاجية الكلية واللون الأصلي للمياه المستقبلة . ومن النادر أن يكون هناك تأثير بيئي للمركبات غير العضوية الموجودة في المخلفات السائلة لإنتاج الألياف . والاستثناء الوحيد لذلك هو الكلورات التى تتكون خلال التبييض بثاني أكسيد الكلور . وهى سامة جدا للطحالب ويكون لها تأثيرات غير مباشرة على الكائنات الحية التى تعيش في مستعمرات الطحالب . ويمكن إزالة الكلورات بفعالية بالمعالجة البيولوجية الخارجية. وقد يتسبب صرف مركبات الفوسفور والنتروجين في زيادة مستويات المغذيات nutrients  في المياه المست قبلة، مؤديا إلى زيادة إنتاج الكتلة الحيوية وزيادة استهلاك الأكسجين . وعادة ما تتأثر مستويات عديدة من النظام البيئي عندما يختل التوازن الغذائي .ويؤدى إلقاء زيوت التشحيم المستعملة من الجراج والورش في نظام المجارى إلى مشاكل بيئية عديدة.

5.معالجة الصرف الصناعي لصناعة اللب والورق

وتشمل مياه الصرف الناتجة من فصل الألياف بطريقة كرافت على المواد العضوية المستهلكة للأكسجين، والتى يتم قياسها بال BOD  وال COD, كما تتواجد فى حالة التبييض مواد مكلورة يتم قياسها بال AOX وبالإضافة إلى ذلك فقد تحتوى سوائل الصرف على تركيزات منخفضة من الفلزات المستخرجة من الألياف الخشبية . وفيما يلي المصادر الرئيسية لمياه الصرف:

  • مياه صرف من تداول المواد الخام.
  • متكثفات من الطبخ والتبخير.
  • إنسكابات من مختلف أقسام العمليات.
  • بقايا السائل الأسود (فواقد غسيل) من تداول اللب غير المبيض.
  • الصرف من وحدات التبييض.

وتنتج مياه الصرف في مصانع الورق (الورق المسترجع ) خلال خطوات التنظيف . والمعتاد أن يتم سحب مياه الصرف عند الموقع الذي تكون فيه المياه أكثر تلوثا. ويتم سحب مياه أن يتم سحب مياه الصرف عند الموقع الذي تكون فيه المياه أكثر تلوثا. ويتم سحب مياه الصرف عند الموقع الذي يتم فيه استرجاع الألياف وتشمل مياه الصرف من مصانع الورق من الألياف المسترجعة على المياه الناتجة عن منظفات المناخل والطرد المركزي ،رواشح الغسالات ، المثخنات والحمأة ،المياه البيضاء الزائدة حسب معدل إعادة التدوير.

وتعتمد المياه المنصرفة من مصانع اللب والورق أساسا قبل المعالجة على العمليات والكيماويات المستخدمة . وتشمل معالجة مياه الصرف المعالجة الأولية والترسيب والمعالجة البيولوجية. ويمكن تطوير بحيرات التهوية كي تشمل إعادة تدوير الحمأة.

المعالجة الأولية

الهدف من هذه المرحلة هو إزالة الجسيمات الصلبة . وتستخدم لهذا الغرض كل من المرسبات ونظم الطفو بالهواء المذاب في معظم أنواع المصانع . ويمكن أن تنتج نظم الترسيب مياه مصفاة جيدا و لكنها يمكن أن تعانى من صعوبات التشغيل (مثل المواد الصلبة الطافية والروائح الكريهة )، وبالذات عند معالجة مياه الصرف الدافئة ذات التركيزات العالية. ويتم استخدام وحدات الترسيب ذات السرعة العالية لمعالجة مسارات محددة مثل  مياه صرف وحدة الطلاء ويتم استخد ام المعالجة الأولية بالكيماويات (مثل عديدة الإلكترونيات والمخثرات غير العضوية والبنتونايت ) للإسراع بإزالة المواد الصلبة الغروية و/أو زيادة سرعة الترسيب.

المعالجة الثانوية

الهدف من هذه المرحلة هو إزالة أو خفض ال BOD  وال COD والذي يمكن الحصول عليه بالتحلل الحيوي الفعلي للملوثات أو بالتصاقها مع الحمأة. وتؤدى الثانية أيضا إلى إزالة المواد غير القابلة للتحلل البيولوجي مثل الفلزات الثقيلة . ومن المتوقع أن ترتبط الديوكسينات والفيورانات وال DDT بالكتلة الحيوية والحمأة الليفية بالكامل تقريبا. وباستخدام نفس الطريقة، يتم جزئيا إزالة سداسي كلورو البيوتادايين ،الألدرين الديلدرين ،سداسي كلورو البنزين والإندرين ،وال PCBs وثلاثي كلورو بنزين والفلزات الثقيلة . والبدائل الأساسية

لذلك هي النظم البيولوجية الهوائية واللاهوائية. وهناك العديد من التصميمات لكل منها. وفي الوحدة الهوائية يتم استخدام الهواء أو الأكسجين أو خليط منهما. ويؤدى استخدام الأكسجين إلى تحسين الأداء والتحكم، ويمكن تركيبه في الوحدة الموجودة بالمنشأة.

المعالجة الثلاثية

يمكن ربط المعالجة الثلاثية بالأساليب الحديثة وليس بالتحكم التقليدي في مياه صرف اللب والورق. وبغض النظر عن نوع المعالجة الموجودة ،فلابد أن يتم تقدير احتمالات إعادة تدوير مياه الصرف المعالجة في نظم مغلقة أو شبة مغلقة ،آخذا في الاعتبار العوامل التالية:

  • في المصانع الكبيرة، يمكن إعادة تدوير مياه الصرف إلى المصنع في دائرة ثلاثية tertiary loop للاستخدام في مناطق محددة بعد خلطها بالمياه العذبة. ويسمح هذا الأسلوب بخفض استخدام المياه العذبة.
  • استخدام وحدة غشاء أو تبخير يمكن أن يؤدى إلى عدم استخدام وحدة مكافحة تقليدية، وبعد تغطية كل الاحتياجات الممكنة للمياه العذبة من المياه المعاد تدويرها، يمكن خلق نظام خال من الصرف يحتوى على إضافة مياه عذبة تعويضية فقط لموازنة فواقد التبخير.

ومن أجل تعظيم الفائدة من استخدام محطة مياه الصرف، فإنه يجب تطبيق المبادئ العامة التالية على التوالي للتحكم في ملوثات المياه كالتالى:

  • يجب خفض استخدامات المياه وإعادة تدوير أو إعادة استخدام مياه الصرف. ولابد من صرف المياه غير الملوثة السطحية التى لا يمكن استخدامها في مسار منفصل.
  • لابد من تطبيق أساليب الحد من مخاطر تلوث مياه العمليات والمياه السطحية.
  • عموما، لابد من فصل مسارات المخلفات السائلة، حيث يؤدى ذلك إلى كفاءة أعلى في المعالجة.
  • لابد من تصميم النظم لضمان وصول جميع المخلفات السائلة لمحطة المعالجة.
  • لابد أن تؤخذ في الاعتبار طبيعة المياه المستقبلة بالنسبة لل BOD .

6.نموذج لمشروع معالجة لمياه الصرف الصناعي لصناعة اللب والورق

يبين الشكل التالي شكل رقم 1 نموذج لمشروع معالجة لمياه الصرف الصناعي لصناعة اللب والورق  باستخدام بحيرات التثبيت .ويتكون المشروع من وحدات معالجة فيزيائية وكيميائية وبيولوجية .

  

أحمد أحمد السروي

إستشاري الدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  1. احمد السروي , طرق معالجة المخلفات الصناعية السائلة , دار الكتب العلمية , 2017.
  2. احمد السروي , معالجة مياه الصرف الصناعي , دار الكتب العلمية , 2007.

3.دليل الرصد الذاتي للصناعات الورقية , وزارة البيئة المصرية , 2003.

تكنولوجيات المعالجة الأولية  لمياه الصرف الصحي

  1. مقدمة

المعالجة المبدئية هى عملية الإزالة التمهيدية لمُكونات مياه الصرف الصحي أو الحمأة، مثل الزيوت والشحوم، ومواد صلبة مختلفة  (على سبيل المثال: الرمل، والألياف ومخلفات ونواتج القمامة). وتنشأ وحدات المعالجة التمهيدية قبل وحدات النقل والمعالجة، يُمكن لوحدات المعالجة التمهيدية أن تقلل من عملية تراكم المواد الصلبة ( داخل الخطوط  والانابيب والمواسير) وتقلل من  حدوث الانسداد في المراحل اللاحقة . تساعد الوحدات التمهيدية في الحد من تأكل الاجزاء الميكيانيكية نتيجة الاحتكاك واطالة عمر البنية التحتية للصرف الصحي.

تضعف الزُيوت والشُحوم والرمل والمواد الصلبة  المعلقة من  كفاءة عمليات نقل و/أو معالجة مياه الصرف نتيجة اﻹنسداد والهدر للانابيب والخطوط والشبكات . ومن ثم فان منع وازالة هذه المواد مبكرا هو امر حاسم من اجل المحافظة علي متانة نظام المعالجة . تقنيات المعالجة الاولية التمهيدية تستخدم اليات فيزيائية ( طبيعية ), مثل عمليات التصفية، التعويم أو الطفو، والترسيب والترشيح.

التحكم في سلوك الناس والمراقبة الفنية علي مستوى المنازل أوالأبنية يُمكن أن تقلل من أحمال التلوث وتجعل مُتطلبات  المُعالجة الاولية مُنخفضة. على سبيل المثال، المخلفات الصلبة وزيت الطهي ينبغي أن يتم جَمع كل منهم على حدة وليس التخلص منها في أنظمة الصرف الصحي.  يمكن منع دخول المواد الصلبة  من دخول نظام الصرف الصحي  بتجهيز أحواض الاستحمام والبالوعات وماشابه ذلك بالمصافي المُناسبة والمُرَشِّحات  وسدادات المياه.

البالوعات الخاصة بغرف تفتيش الصرف الصحي يجب ان تغلق باغطية مناسبة لمَنع المواد الغريبة من دخول شبكة وخطوط المجاري.

  1. تكنولوجيات المعالجة الأولية لمياه الصرف الصحي

من  اهم تكنولوجيات المعالجة الأولية  لمياه الصرف الصحي حجز الشحوم والزيوت والتصفية الميكانيكية للاجسام الكبيرة وحجز الحصي والرمال

  • مصيدة الشحوم والزيوت

الغرض من مصائد الشحوم هو حجز الشحوم  والزيوت  بحيث يُمكِن جمعها وازالتها بسهولة . وتتكون مصائد الشحوم من غرف مصنوعة من الطوب والخرسانة أوالبلاستيك، مع أغطية مُحكمة لمنع الرائحة. توضع الحواجز والمصدات في مداخل ومخارج المصائد لمنع اضطراب سطح الماء وفصل المكونات الطافية قبل خروجها من مياه المخرج ( المياه الخارجة من المصيدة).

لكميات الزيوت والشحوم القليلة فان مصيدة الشحوم يمكن ان توضع اسفل الحوض , وللكميات الكبيرة من الشحوم والزيوت فان فواصل الشحوم الكبيرة توضع خارج المنشأة لتجميع الزيوت والشحوم. تتميز مصائد الشحوم التي توضع تحت الاحواض بانخفاض تكلفتها نسبيا. ولَكِن يَجِب أن تُنظف دورياً (من مرة واحدة في الأسبوع لمرة واحدة في الشهر)، في حين فواصل الشحوم الكبيرة لها تكلفة اكبر . ولكنها تصمم ليتم ضخ الماء منها (نزحها ) كل 6 الي 12 شهر . ولو تم تصميمها لتكون كبيرة الحجم فان مصائد الشحوم  يمكنها ايضا ازالة الحصي والمواد القابلة للرسوب الاخري من خلال الترسيب بصورة مشابهة لاحواض التحليل .

  • الغربلة / التصفية

تهدف التصفية لمنع المواد الصلبة الخشنة( الكبيرة )، مثل البلاستيك، قطع القُماش البالية والصفيح وغيرها من النفايات من دخول نظام الصرف الصحي أومحطات المعالجة . تحجز المواد الصلبة بواسطة المصافي المائلة أو القضبان المتوازية  . المسافة بين قضبان المصافي عادة تكون من 15 إلى 40 مليمتر، حسب اسلوب التنظيف. يُمكن تنظيف المصافي يدويا أو بتمشيطها ميكانيكيًا. علمًا بأنَّ المصافي التي تنظف بالتمشيط الميكانيكى تزيل كميات اكبر من المواد الصلبة بصورة مستمرة وتتميز بانها اصغر حجما في التصميم.

 

  • غُرفة حَجز الحصى والرمال

وجود رمال في مياه الصرف الصحي يؤدي الي تدمير واعاقة تقنيات المعالجة اللاحقة .

غرف حجز  الحصي (أومصايد الرمل) تقوم بإزالة  المواد الغيرعضوية الثقيلة عن طريق الترسيب. هُناك ثلاثة أنواع عامة من غرف حجز  الحصى: غُرف التدفق الأفقي، الغرف المُهَوَّاة، أوالغُرف  الدوامية كل من هذه التصاميم الثلاثة تسمح لجزيئات الحصى الثقيلة لتترسب بها، بينما تظل الجسيمات العضوية الخفيفة الوزن عالقة في الماء.

 

 

  1. ملُاءَمَة التكنولوجيات

يتم استخدام مصايد الشحوم عندما توجد كميات كبيرة من الزيوت والشحوم  يتم صرفها في مياه الصرف الصحي . يمكن تركيب مصائد الشحوم في المنزل الواحد  والمطاعم أو المواقع الصناعية . ازالة الشحوم لها اهمية خاصة عندما تشكل خطرا لحدوث انسدادا فوريا (على سبيل المثال محطة المعالجة بالأرضي الرطبة لمعالجة المياه الرمادية).

عند الخوف من دخول المخلفات الصلبة الي نظام شبكات الصرف الصحي أو دخولها لمشاريع المعالجة فان التصفية الميكانيكية تصبح ضرورية لمنع ذلك.

حواجز ( مصائد) القمامة، حواجز ( مصائد) القمامة، مثل صناديق الشباك يتم تطبيقها في اماكن هامة مثل مصارف الاسواق.

تساعد غرف ازالة الحصي والرمال علي منع  ترسب الجسيمات الرملية وحدوث الخدوش والحت في وحدات المعالجة في مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي, عندما تدخل الي شبكة الصرف من خلال  الطرق غير المرصوفة  و/أو مياه الامطار والسيول  .

تطلق المغاسل كميات عالية من الالياف النسيجية والجسيمات من خلال مياه صرفها ولذا يجب تجهيزها بمصائد لحجز الوبر والالياف.

 

 

  1. الجوانب الصحية / القبول

عملية إزالة المواد الصلبة والشحوم  من  تكنولوجيات المعالجة المبدئية ليست  شيئا سارا,  إذا كانت المجتمعات المنزلية أو أفراد المجتمع هم المسؤولون عن إزالة المواد الصلبة والشحوم  فانه من المحتمل الا يتم القيام بها بصورة منتظمة . ان  توظيف ذوي الخبرة  للقيام بعملية الإزالة قد يكون الخيار الأفضل على الرغم من أنه مكلف. الاشخاص المعنيين بعملية التنظيف قد تصيبهم مُسببات الأمراض أو المواد السامة ;  لذا يجب حمايتهم بدرجة كافية باستخدام معدات السلامة الشخصية مثل القفازات والاحذية .

 

  1. التشغيل والصيانة

يجب مُراقبة جميع مرافق المعالجة الاولية  بانتظام وتنظيفها لضمان ادائها لوظيفتها بصورة جيدة . إذا كانت  معدل تكرار الصيانة مُنخفض جدًا، يُمكن للروائح القوية أن تَنتُج من تحلل المواد المتراكمة. يُمكن أن تُؤدِّي الصيانة غير الكافية لوحدات المعالجة الاولية في نهاية المطاف إلى فشل عناصر ووحدات المعالجة التالية لنظام الصرف الصحي.

يَجِب التَخَلُّص من منتجات المعالجة الاولية كمخلفات الصلبة بطريقة سليمة بيئياُ. في حالة الشحوم، يُمكن استخدامها لإنتاج الطاقة (على سبيل المثال،وقود الديزل الحيوي أو الهضم المشترك)،أو إعادة تدويرها لإعادة استخدامها.

  1. الإيجابيات والسلبيات

الإيجابيات

 +رأس المال وتكاليف التشغيل مُنخفضة نسبيًا.

 +يُقلل من خطر افساد وتلف تكنولوجيات وسائل النقل و/أو المعالجة اللاحقة.

 + زيادة العمر والمتانة لأجهزة الصرف الصحي.

السلبيات

– تتطلب صيانة مستمرة

– إزالة المواد الصلبة والشحوم ليست باللطيفة

 

أحمد أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه والبيئة

 

المراجع العلمية

  1. الشركة القابضة لمياه الشرب والصرف الصحي (2015 ). برنامج المسار الوظيفي للعاملين بقطاع مياه الشرب والصرف الصحي, جمهورية مصر العربية.
  2. الصرف الصحي في البلدان منخفضة ومتوسطة الدخل. مشروع المركز الدولي للمياه بالتعاون مع المعهد الفيدرالي السويسري لعلوم وتقنيات المياه  , 2017.

 

دور المعامل لمتابعة كفاءة وحدات المعالجة بمحطات معالجة مياه الصرف الصحى

  1. مقدمة

ما صممت وانشئت مشروعات معالجة مياه الصرف الصحى وتكلف البعض منها الملايين من الجنيهات هباء بل لتشغيلها والاستفادة الكاملة من كافة وحداتها بأقل التكاليف والحصول من كل وحدة معالجة على النتائج المرجوه منها وبأعلى كفاءة، فالتشغيل الجيد هو حصيلة لما سبق أن بذل من جهد فى التصميم والتنفيذ وما صرف فى سبيلهما من مال، والتشغيل السيئ ينتج عنه معالجة ضعيفة بل وقد يعطى نتائج عكسية.

وطبقا لما سبق توضيحه من تعليمات يجب أن يتم التشغيل دون أى إهمال أو تقصير أو تبذير بل يجب أن يتم بكل دقة وعناية ودراية تامة بكافة الأغراض من وحدات المعالجة المختلفة وتشغيلها طبقا لمتطلبات كل تصرف فى كل فترة من فترات الليل والنهار على طول العام لنحصل على أعلى كفاءة.

يجب أن يتم التشغيل دون أى إهمال أو تقصير أو تبذير , بل يجب أن يتم بكل دقة وعناية ودراية تامة بكافة الأغراض من وحدات المعالجة المختلفة وتشغيلها طبقا لمتطلبات كل تصرف فى كل فترة من فترات الليل والنهار على طول العام لنحصل على أعلى كفاءة.

ولمتابعة محددات التشغيل الجيد  وكفاءة ازالة الملوثات لوحدات معالجة مياه الصرف الصحي يجب الاستعانة بالفحوصات والاختبارات المعملية التي تتم داخل المعامل وداخل مواقع الوحدات لمعرفة كفاءة كل وحدة ومعرفة كفاءة مشروع المعالجة ككل .

  1. ادوار معامل الصرف الصحي داخل مشاريع المعالجة

تؤدي المعامل ادوارا هامة داخل مشاريع معالجة مياه الصرف الصحي , فنقوم بتحديد خصائص المياه الخام التي سوف يتم معالجتها من خلال التحاليل التي تحدد هذه الخصائص مثل تركيز المواد العضوية الذائبة والتي يتم تقديرها بقياس تركيز الاكسيجين الحيوي المطلوب BOD وأيضا بتركيز الاكسيجين الكيميائي المستهلك COD, وتركيز النيتروجين بقياس تركيزات الامونيا والنيتروجين العضوي ) نيتروجين كلداهل الكلي الذي يتم قياسه أيضا ( والنترات والنيتريت والنيتروجين الكلي) ويشمل صور النيتروجين السابقة كلها ( وتركيز الفوسفور الكلي والخصائص الفيزيائية مثل درجة الحموضة ودرجة الحرارة والعكارة وتركيز المواد الصلبة العالقة الكلية والزيوت والشحوم …الخ , واقوم بعمل اختبارات التشغيل مثل وتركيز المزيج المخلوط للمواد الصلبة العالقة  MLSS وحسابات التشغيل المبنية علي الاختبارات مثل نسبة الغذاء للكائنات   وعمر الحمأة وتركيز الحمأة النشطة الراجعة  ومعدل تدفقها ومعدل تدفق الحمأة االزائدة..الخ. وحركية الكائنات الحية المستخدمة في المعالجة .

وبصفة عامة تؤدي المعامل المهام الهامة التالية:

  • جمع عينات ممثلة لجميع مراحل المعالجة بالمشروع
  • تجهيز العينات وتحضيرها تمهيدا لفحصها واختباراها
  • تحليل وفحص واختبار العينات
  • اصدار النتائج الخاصة بالأختبارات في تقارير واضحة
  • عمل بعض حسابات التشغيل بناء علي النتائج المعملية
  • متابعة عمليات المراقبة والتشغيل التي تتم داخل المحطة للوقوف علي بعض المشاكل ومنع حدوث الأخطاء.

ويجب أخذ عينات على فترات زمنية بالليل والنهار دوريا ( وبالأخص لأعمال المعالجة الكبيرة) من عند مدخل ومخرج كل وحدة بل ومن بعض نقط بداخلها للتأكد من قيام كل منها بواجبها على أكمل وجه واكتشاف أى عيب بها ومكانة للعمل الفورى على إصلاحه ولعدم التخلص من السبب النهائى الخارج من عملية المعالجة إلا بعد التأكد من مطابقته للمعايير الواجب توفرها وإلا رفع وأعيد معالجته.

  1. عينات مياه الصرف الصحى قبل (الخام) وأثناء وبعد المعالجة (مياه صرف صحى معالجة)

من أهم ما يجب أن يعتنى به عند تحليل مياه الصرف الصحى هو الآتى:

١- أن تكون العينة ممثلة تمثيلا  صحيحا لما هو مطلوب تحليله سواء كانت العينة للمياه الخام أو للمياه الداخلة بالوحدات المختلفة أو الخارجة منها وكذلك المواد المزالة من مياه الصرف الصحى كالحمأة والخبث الطافى والغازات.

٢- أن يتم إجراء التحاليل بكل دقة.

٣- إن انتخاب العينة الممثلة تمثيلا صحيحا لمياه الصرف الصحى أمر صعب إذا أن تركيز مياه الصرف الصحى يختلف من ساعة لأخرى بل يختلف باختلاف عمقها بالقنوات أو الأحواض فيستحسن أخذ عينات فى وقت واحد من عدة أعماق منها، وقد تؤخذ العينات يدويا أو ميكانيكيا.

٤- يجب أن تكون كمية العينة كافية للتجربة وأن توضع بزجاجات نظيفة ومراعاة عدم تغيير خصائص العينة نتيجة لعبوتها فمثلا لا تستخدم أغطية زجاجات من الفل أو الكاوتشوك بل يجب أن يكون غطائها من الزجاج وأن يكون محكما، كما يجب ألا تتعرض للجو العينات المأخوذة لتجارب الأكسجين الذائب أو الأكسجين الحيوى الممتص، والعينات التى يتأخر تحليلها لعدة ساعات قليلة قبل تحليلها يجب أن تحفظ فى جو بارد أما إن تأخر تحليلها مدة حوالى ٥ ساعات من وقت جمعها وجب التحفظ عليها بالكلورفورم أو حامض الكبريتيك طبقا للطرق المتبعة، ويجب عدم استخدام الكلورفورم لحفظ العينة إن كان بها دهون.

٥- يجب تحليل العينات المأخوذة للتحليل البكتريولوجى بأسرع مايمكن ولايزيد المدة من وقت أخذ العينة حتى بدء اختبارها عن ٦ ساعات وأن تحفظ العينة خلال هذه الفترة فى درجة مئوية، ويجب ألا تصل لدرجة التجمد، وعينات الحمأة تؤخذ حرارة تتراوح بين ١٠ ،٤ من عدة نقط من قاع الحوض وعلى فترات وتمزج العينات مع بعضها مزجا جيدًا ويؤخذ منها الكمية اللازمة للاختيار والعينة التى لا يبدأ اختبارها فى خلال ساعات قليلة من أخذها يجب أن تحفظ فى زجاجات مانعة لدخول الهواء لمنع أى تطاير من العينة ويجب ألا يتأخر تحليلها عن أيام معدودة، ويجب الحيطة عند فتح الزجاجات المقفلة المحتوية على عينات الحمأة وبالأخص إذا كانت مخمرة وذلك بتغطيتها بقطعة قماش سميكة عند فتحها لمنع أى انفجار قد يحدث نتيجة ما هو متراكم بها من غازات.

٦- يجب أن يتوفر بالمعمل جميع الكيماويات وبالأجهزة اللازمة للاختبارات المختلفة وقد انتشر الآن استخدام الأجهزة الحديثة التى تقوم بالتحاليل المعقدة فى دقائق محدودة وبدقة تامة تحت إشراف الكيميائى المختص وهى التى كانت تحتاج لساعات أو أيام لإجرائها ويجب أن تراعى إجراء التحاليل بكل دقة إذ على أساسها تستمر عملية التشغيل على ما هى عليه أو يتم تعديلها وتغييرها طبقا لما تدل عليه التحاليل من نقص فى كفاءة إحدى الوحدات أو أى جزء منها، كما أن على أساسها يسمح بصرف السبب النهائى الخارج من أحواض المعالجة أو إرجاعه بالتالى لإعادة معالجته.

وتجري العديد من الأختبارات علي مياه الصرف خلال مراحل المعالجة المختلفة بدا من دخول المياه محطة المعالجة وانتهاء بصرف المياه المعالجة في المسطحات المائية او لاغراض الري والزراعة .ولذلك فانه لابد من معرفة أهم الأختبارات المحددة لكفاءة ومستوي معالجة مياه الصرف .وتتم الأختبارات بجمع عينات من الاماكن المختلفة لوحدات المعالجة وعلي فترات زمنية محددة تبعا لقواعد وأسس قياسية موضوعة ومعترف بها ويتم تحليلها داخل مختبر مجهز لهذا الغرض .

  1. اختبارات وفحوصات مياه الصرف

هناك ثلاث أنواع من الأختبارات تجري علي المخلفات السائلة( مياه الصرف) وعلي المياه المعالجة وهي كالاتي :-

  • الأختبارات الفيزيائية Physical Tests
  • الأختبارات الكيميائية   Chemical Tests
  • الأختبارات البكتريولوجية Bacteriological Tests

4-1.الأختبارات الفيزيائية لمياه الصرف الصحي Physical Tests of Sewage Water

الأختبارات  الفيزيائية هي الأختبارات التي تعتمد علي الخواص الفيزيائية للعينات المراد قياسها مثل الحرارة والعكارة والحجم. وتشمل اهم الأختبارات الفيزيائية لمياه الصرف الصحي ما يلي :-

–  درجة الحرارة Temperature

–    قيمة الآس الهيدروجينيpH

–  العكارة Turbidity

–  المواد القابلة للترسيب  Settable  Solids

– المواد الصلبة الكلية  Total Solids

–  حجم الحمأة  Sludge Volume

– معامل حجم الحمأة

– المواد العالقة الكلية Total Suspended Solids

– المواد العالقة المتطايرة Volatile Suspended Solids

– المواد الصلبة الجافة Dry Solids

4-2.الأختبارات الكيميائية لمياه الصرف الصحي Chemical Tests of Sewage Water

الأختبارات الكيميائية هي الأختبارات التي تعتمد علي الخواص الكيميائية للعينات المراد قياسها مثل الخواص العضوية والغير عضوية , وتعتمد علي قياس محددات معينة أو عناصر معينة في عينات مياه الصرف.  وتشمل اهم الأختبارات الكيميائية لمياه الصرف الصحي ما يلي :-

– المواد الصلبة الذائبة Dissolved Solids
– الأكسجين  الذائب Dissolved Oxygen

 

– معدل إستهلاك الأكسجين Oxygen Consumption Rate
– معدل تثبيت النتروجين ( النيترة) Nitrification Rate
– الأكسجين الحيوي المطلوب Biochemical Oxygen Demand
– الأكسجين الكيمائي المستهلك Chemical Oxygen Demand
– الزيوت والدهون الكلية Total Oil and Grease
– النتروجين الكلي Total Nitrogen
– الأمونيا Ammonia
– النترات Nitrate
– النيتريت Nitrite
– الفسفور Phosphorous
– الكبريت Sulfur
– الكلوريدات Chlorides
– الكلور المتبقي Residual Chlorine
– القلوية الكلية Total Alkalinity
– الأحماض  المتطايرة Volatile Acids

4-3.الأختبارات البكتيريولوجية لمياه الصرف الصحي Bacteriological Tests of Sewage Water

الأختبارات البكتيريولوجية هي الأختبارات التي تكشف مدي وجود وكمية وتركيز نوع أو اكثر من البكتيريا في مياه الصرف , والأختبارات التالية تشمل اهم الأختبارات البكتريولوجية التي تجري علي مياه الصرف :

–   بكتريا القولون الكلية                  Total  Coliform

–   بكتريا القولون البرازية      Fecal Coliform

–  الفحص الميكرسكوبي  Microscopic Examination

 

أحمد أحمد السروي

إستشاري الدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  1. خلفية علمية عن تنقية وتوزيع مياه الشرب وتجميع ومعالجة مياه الصرف الصحي, مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي, الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012.

2.احمد السروي , فحوصات واختبارات مياه الصرف الصحي  , دار الكتب العلمية , 2019

المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصناعي (المخلفات الصناعية السائلة )

أحمد أحمد السروي

إستشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

  1. مقدمة

زاد الانتاج الصناعي في جميع انحاء العالم وانتشرت المنشآت الصناعية ذات المنتجات المتنوعة, وأصبحت البيئة بمنظوماتها الثلاثة الهوائية والمائية والارضية أكثر تعرضاً للضرر من جراء الملوثات المختلفة التي تطرحها تلك المنشآت ومنها مياه الصرف الصناعية والتي تعرف بالمخلفات الصناعية السائلة والتي يختلف ملوثاتها من صناعة لأخرى نتيجة لاختلاف مدخلات الانتاج من المواد الأولية اللازمة للصناعة والمواد الناتجة أو المصنعة .

تعمل الصناعة على تلويث المجارى المائية بما تلقيه فيها من مخلفاتها ونواتجها الثانوية، سواء من السفن أو المصانع أو المياه الساخنة (التلوث الحراري)، وتؤدى بذلك إلى القضاء على الحياة في المسطحات المائية أو في بعض الحيان إلى تسمم الأسماك وبالتلي حدوث تسمم للإنسان أيضا .

المخلفات الصناعية السائلة  يقصد بها جمع  المخلفات السائلة او شبه السائلة الناتجة عن كافة الأنشطة الصناعية والتحويلية أو الاستعمال لكل مركب مادي مصنع.

  1. معالجة مياه الصرف الصناعي (المخلفات الصناعية السائلة)

تعد معالجة مياه الصرف الصناعي للمخلفات الصناعية للمصانع من اهم وسائل حماية البيئة المائية من التلوث الكيميائي والفيزيائي إذ تحتوي معظم مياه الصرف الصناعي على الاف المركبات الكيميائية المختلفة والتي تتباين باختلاف الصناعة نفسها. وقد صنفت معظم الصناعات تبعا لطرق المعالجة الشائعة إلى الأقسام التالية:

  1. صناعات غذائية.
  2. صناعات كيميائية.
  3. صناعات هندسية.
  4. صناعات معدنية وحرارية

أهم العناصر الضارة المطلوب إزالتها من مياه الصرف الصناعي

  • المواد الصلبة
  • الزيوت والشحوم والدهون
  • المواد والمركبات العضوية
  • الفينولات
  • المنظفات الصناعية
  • المركبات العضوية المتطايرة
  • العناصر الثقيلة
  • المركبات السامة الغير عضوية
  1. معالجة مياه الصرف الصناعي

لم تعد محطة معالجة الصرف الصناعي أمر ثانوياً أو كمالياً، بل أصبحت حاجة ملحة وضرورية لغالب الصناعات التي تطرح مياه صناعية ملوثة.

وقد سنت التشريعات البيئية التي تلزم المصانع بضرورة توفر محطات معالجة مياه الصرف الصناعي من أجل حماية البيئة المحيطة ومصادر المياه الجوفية والسطحية.

إن مواصفات مياه الصرف الصناعي تختلف من صناعة إلى أخرى وحتى من مصنع إلى آخر. وعندما يريد صاحب المنشأة أو المصنع أن يعالج مياه الصرف في المصنع فيجب أولاً أن يقوم بتحليل لماء الصرف لديه ويحدد ما هي الغاية والهدف من معالجة مياه الصرف أهي الحصول على ماء يستخدم مرة أخرى في الصناعة أم ماء صالح للزراعة أم فقط ماء صالح للطرح في المجرور العام.

  1. العمليات الكيميائية لمعالجة مياه الصرف     

وهي العمليات التي تعتمد على حدوث تفاعل كيميائي من اجل التخلص من أو تحول الملوثات الى مواد يسهل فصلها من مياه الصرف. ومن أكثر الطرق الكيميائية شيوعا في هذا المجال: الترسيب والامتزاز والتطهير. تتم المعالجة بالترسيب الكيميائي من خلال تكوين راسب كيميائي. وفي معظم الأحيان يحتوي هذا الراسب على المكونات التي قد تفاعلت مع الكيماويات المضافة إلى جانب المكونات الأخرى التي قد تفاعلت مع الكيماويات المضافة إلى جانب المكونات الأخرى التي قد ترتبط بالمواد المترسبة وتفصل معها. إما الامتزاز فيعتمد على قوة الجذب بين الأجسام للتخلص من مركبات معينة من خلال التصاقها بسطح المواد الصلبة.

وهي طرق وعمليات المعالجة التي يتم فيها إزالة أو تحويل ملوثات المخلفات السائلة عن طريق إضافة الكيماويات أو عن طريق التفاعلات الكيميائية٬ ومن أمثلة هذه العمليات الكيمائية الأكسدة الكيمائية واستخدام الأوزون والإرجاع الكيميائي ﴿مثل إرجاع الكروم السداسي التكافؤ إلى ثلاثي التكافؤ مما يسهل إزالته ويعد الترسيب الكيميائي والامتصاص التطهير من أكثر العمليات شيوعا في معالجة مياه الصرف الصناعي.

فمثلا الترسيب الكيميائي ﴿باستخدام الكيماويات﴾ يتم باستخدام مرسبات كيمائية لتنشيط والإسراع بعملية الترسيب حيث يترسب كلا من المرسب والمادة المراد ترسيبها٬ بينما يتم الامتصاص كمثال أخر للمعالجة الكيمائية عن طريق إزالة الملوثات من المياه الملوثة على سطح مادة الامتصاص بفعل قوي التجاذب بين الأجسام.

وتتمثل المعالجة الكيميائية في عمليات التطهير بإضافة الكلور والتي تعرف بالكلورة٬ وأيضا إضافة بعض البوليمرات أو الكيماويات التي تساعد على تجفيف وإزالة الماء من الحماة الناتجة من مراحل الهضم اللاهوائي.

وعامة في مجال معالجة مياه الصرف الصناعي تستخدم وحدات المعالجة الكيميائية مرتبطة ومكملة لوحدات المعالجة الفيزيائية.

عمليات المعالجة الكيميائية الغرض منها هو استخدام مواد كيميائية عديدة لتحسين نتائج ونواتج تشغيل وحدات المعالجة الأخرى.

يبين الجدول التالي بعض الكيماويات المستخدمة غي الترويب والتنديف الكيميائي لمياه الصرف الصناعي.

  1. عيوب ومحددات المعالجة الكيميائية

المعالجة الكيميائية لها بعض العيوب بالمقارنة بطرق ووحدات المعالجة الأخرى مثل وحدات المعالجة الفيزيائية٬ وهذه العيوب تتمثل في انه عمليات المعالجة الكيميائية هي عمليات اضافة مواد (يتم فيها اضافة مواد معينة) ففي كثير من الاحيان هناك مادة معينة تضاف لمياه الصرف لازالة ملوث او مكون معين يتبعه زيادة في النهاية للمواد والمكونات الذائبة لمياه الصرف.

فعلى سبيل المثال الكيماويات المضافة لتحفيز ازالة المواد العالقة في وحدات الترسيب الابتدائي يصاحبها عادة زيادة في تركيز المواد الذائبة الكلية لمياه الصرف مما يضع بعض القيود لإعادة استخدام هه المياه فيما بعد.

وهناك عيب اخر وهو التكلفة العالية لاستخدام الكيماويات فهذه التكلفة تكون مساوية او تزيد عن تكلفة الطاقة اللازمة لتشغيل وجدات المعالجة الاخرى كبديل للمعالجة الكيميائية.

ان اختيار مراحل المعالجة الكيميائية المناسب يعتمد على كمية ونوعية المياه الملوثة وكذلك يعتمد على كلفة المعالجة والمواصفات النهائية المطلوبة للمياه المعالجة قبل القائها الى المستقبلات النهائية المطلوبة للمياه المعالجة قبل القائها الى المستقبلات النهائية.

  1. نموذج لمعالجة مياه صرف صناعي بها كروم

من اشهر نماذج المعالجة الكيميائية لمياه الصرف الصناعي هي الاختزال الكيميائي للكروم في المخلفات الصناعية السائلة لبعض الصناعات كدباغة الجلود فيتم الاختزال باستخدام مادة الصوديوم ميتبايسلفيت وحمض الكبريتيك فيتحول الكروم السداسي الي ثلاثي فيسهل ترسيبه بمادة قلوية كهيدروكسيد الصوديوم .

يبين الشكل التالي مخطط مبسط لاختزال الكروم في منظومة معالجة الصرف الصناعي .

المراجع العلمية

  1. أحمدفيصل أصفري، معالجة مياه الفضلات الصناعية، الكويت، مؤسسة الكويت للتقدم العلمي, ۱۹۹۹ .
  2. احمد السروي , طرق معالجة المخلفات الصناعية السائلة , دار الكتب العلمية , 2017.
  3. احمد السروي , معالجة مياه الصرف الصناعي , دار الكتب العلمية , 2007.

الكائنات الخيطية في منظومات معالجة مياه الصرف الصحي  بالحمأة المنشطة

  1. مقدمة

عملية معالجة مياه الصرف الصحي بالحمأة النشطة هي عملية مشابهة لما يحدث في الطبيعة , فعمليات التنقية الطبيعية لماء  تقوم بازالة الملوثات عن طريق الاكسدة البيولوجية للمواد العضوية القابلة للتحلل البيولوجي , ولكنها تتم بصورة بطيئة نسبيا , ومن ثم عملية معالجة مياه الصرف الصحي بالحمأة النشطة هي ببساطة استخدام التكنولوجيا لتوفير الظروف الملائمة للكائنات الحية الدقيقة للقيام بازالة الملوثات من مياه الصرف ولكن بمعدل اسرع بكثير من معدلات التنقية الطبيعية.

عمليات المعالجة تقوم بتهيئة وتطويع الكائنات الحية الموجودة أساسا في هذه المياه لمعالجتها وذلك بتحديد مجال محدد أو حجم محدد يتوفر فيه الظروف الملائمة لنمو أنواع محددة من هذه الكائنات أكثر من غيرها للقيام بهذه المهمة ومن ثم فإن تصميم الأحواض وشكلها وترتيبها وكل الوسائل المساعدة مثل الخلاطات ونوافخ الهواء والمضخات كلها وسائل الغرض منها توفير هذه الظروف .

عند توفر هذه الظروف تنمو الكائنات الحية بشكل جيد وتبدأ عملية المعالجة عن طريق سلسلة من التفاعلات الكيموحيوية biochemical reactions مثل التنفس والاكسدة والبناء والهدم  تتضمن تكسير المواد العضوية الذائبة في المياه ) الملوثات ( داخل وخارج الخلايا الحية ومن ثم تحويلها الى مواد جديدة يمكن التخلص منها بسهولة بالإضافة الى زيادة عدد الكائنات الحية عن طريق التكاثر وكلها تسمى الكتلة الحيوية  Biosolids.

  1. أهم الكائنات الحية الدقيقة التي تتكون منها الحمأة المنشطة

البكتيريا

البروتوزوا ( الاوليات الحيوانية)

الروتيفرا

الكائنات الخيطية: البكتريا الخيطية أو الفطريات أو البروتوزوا الخيطية

الأميبا

النيماتودا

الكائنات المتحركة  Free swimming

يعد التعرف علي انواع معينة من الكائنات الحية الدقيقة تكون سائدة في أحواض التهوية والترسيب مؤشرا هاما  علي صحة النظام البيولوجي أو حدوث مشاكل تشغيلية للحمأة النشطة, فمثلا في حال إكتشاف تزايد أعداد البكتريا الخيطية تواجد أنواع من البكتيريا الخيطية بعينها يدل على مشكلة بعينها موجودة يتم  إتخاذ الإجراء المناسب حيالها فورا. أيضا وجود أنواع معينة من الكائنات الحية تكون سائدة يكون مؤشر على جودة عملية التشغيل من عدمه مثلا عندما تسود أنواع من البروتوزوا مثل الهدبيات ذات السيقات أو الهدبيات الحرة العائمة التي ئؤشر على جودة الترسيب وكفاءة عملية التشغيل ؛ وقد يدل بعضها على عمر حمأة طويل مثل الديدان …الخ .

ونظرا لان كلا من تلك الكائنات يعيش وينمو ويتكاثر في ظروف معينة، فأنه يمكن معرفة كفاءة

التشغيل وطبيعة السيب النهائي لمحطة المعالجة من نوع الكائنات الموجودة. ومن المعروف أن أهم تلك المجموعات هي البكتريا، وترجع أهميتها إلى كونها تقوم بالدور الأساسي في معالجة وأكسدة المواد العضوية في مياه الصرف الصحي ولكن البكتيريا لا يمكن رؤيتها تحت الميكروسكوب العادي وكذلك الفطريات، أما الكائنات الأولية وهي البروتوزوا فيمكن رؤيتها تحت الميكروسكوب. هناك أنواع عديدة من البكتريا يمكن تواجدها في مياه الصرف الصحي، وتبعا لنوع وكمية المواد العضوية المتاحة.

  1. الكائنات الخيطية في منظومات معالجة مياه الصرف الصحي بالحمأة المنشطة

تبدو الكائنات الخيطية تحت الميكروسكوب مثل خصل الشعر أو حزم القش كما هو موضح بالصور القادمة وهي كائنات تقلل من سرعه ترسيب الحمأة المنشطة في أحواض الترسيب النهائي وتواجدها بكثرة في الحمأة المنشطة يعنى وجود ظروف غير ملائمه في المعالجة البيولوجية وهذا يؤدى بالتالي زيادة  معامل حجم الحمأة  SVI  الأمر الذى يؤدى إلى بطء سرعة ترسيب الحمأة وزيادة نسبة المواد الصلبة العالقة والمواد العضوية في المياه الناتجة بالمروق الثانوي. والكائنات الخيطية يمكن أن تكون أنواعها من البكتريا أو الفطريات أو البروتوزوا أو الطحالب وسوف يتم عرض بعض الصور لتلك الكائنات.

تتواجد الكائنات الخيطية في الحمأة المنشطة نتيجة أحد الأسباب الآتية:

  • إنخفاض الرقم الهيدروجيني
  • إنخفاض تركيز الأكسجين الذائب في التهوية.
  • إنخفاض أو زياده تركيز المواد العضوية الكربونية في المياه الخام )زياده أو نقص الحمل العضوي في المياه الخام(.
  • إنخفاض تركيز العناصر الغذائية الأساسية للبكتيريا مثل النيتروجين والفوسفور في المياه الخام حيث يجب أن يتناسب تركيز عنصري النيتروجين والفوسفور مع تركيز الاكسجين الحيوي المطلوب BOD , BOD : N :P) ) حيث يجب أن تكون هذه النسبة ( 100 :5:1 ) لضمان ونمو ونشاط البكتيريا وعدم نمو ونشاط الكائنات الخيطية.
  • زيادة تركيز كبريتيد الهيدروجين في المياه الخام.
  • وجود مخلفات صرف صناعي.
  • زيادة تركيز الدهون والزيوت والشحوم في المياه الخام
  • زيادة تركيز المواد العضوية النيتروجينية في المياه الخام.

 

أحمد أحمد السروي

إستشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي , عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي , دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع , 2017.
  • احمد السروي , المراقبة والتحكم في عمليات معالجة وتشغيل محطات مياه الصرف الصحي البيولوجية, دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع , 2017.
  • برنامج المسار الوظيفي للعاملين بقطاع مياه الشرب والصرف الصحي, البرنامج التدريبي لكيميائي مياه الصرف الصحي – الدرجة الثالثة , تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي, دليل المتدرب,2015.

العوامل المؤثرة علي كفاءة  تشغيل أحواض الترسيب الابتدائية في منظومات معالجة مياه الصرف الصحي

  1. مقدمة

عملية معالجة الصرف الصحي تهدف إلى إزالة المواد الصلبة الضارة سواء كانت عالقة أو ذائبة ومسببات الامراض من خلال عمليات  معالجة متتابعة لازالة انواع مختلفة من الملوثات والتي من اهمها المواد الصلبة والمواد العضوية ومسببات الامراض، حيث يمكن الاستفادة من المياه المعالجة والحمأة الناتجة دون الإضرار بالبيئة.

وتستقبل أحواض الترسيب الابتدائية مياه المجاري الخارجة من فاصل الرمال، والغرض منها التخلص من المواد القابلة للترسيب والمواد القابلة للطفو وجزء من المواد العالقة ( من 50 الي 60%) وجزء من المواد العضوية القابلة للتحلل البيولوجي BOD ( من 30 الي 40%) وذلك بحفظ مياه المجاري في حالة سكون لمدة تتراوح   من 1 إلى 3 ساعات , حيث تتمكن الجزيئات القابلة للترسيب من النزول إلى القاع والمواد الخفيفة الوزن من الطفو للسطح، وبذلك يمكن التحكم في جمعها وازالتها تاركة مياه المجاري رائقة نسبياً من غالبية المواد غير العضوية والقليل من المواد العضوية التي تحتويها.

  1. مكونات حوض الترسيب

يمكن تقسيم حوض الترسيب الابتدائي إلي:

1- منطقه المدخل  Inlet Zone

يجب ان يكون مدخل المياه بشكل يعمل على تخفيض سرعة مياه الصرف الصحي الداخلة إلى الحوض وأن توزع المياه على كامل مقطع الخزان  بالتساوي.

2- منطقة الترويق  Clarification Zone

يجب أن تبقى المياه في حوض الترسيب المدة الكافية للحصول على الكفاءة المناسبة في إزالة المواد العالقة.

3-منطقة المخرج  Outlet Zone

– حيث يتم تصريف المياه القادمة باستيعابها فوق هدار المخرج ويجب أن يكون الهدار بشكل مستوِ ليسمح بتوزيع متساوي للمياه الخارجة.

– وضع حاجز على هدار المخرج ليساعد على منع المواد الطافية من الخروج إلى الحوض.

4-تجميع الحمأة  Sludge Collection

يتم تجميع الحمأة بطريقتين:

– هيدروليكية

– ميكانيكية) وهي الأكثر شيوعاً(

5-جمع الخبث  Scum Collection

حيث يتم ذلك بواسطة كاسح يلامس سطح المياه ويمكن استخدام خرطوم للمياه لتوجيه المواد الطافية نحو متجه خروجها وذلك نظرا  لأن المواد الطافية خفيفة.

 

  1. العوامل التي تؤثر في كفاءة التشغيل Factors affecting operation efficacy

هناك عوامل بيئية وعوامل تشغيلية تتحكم في كفاءة تشغيل احواض الترسيب الابتدائي من اهمها العوامل التالية:

.أ نظافة فتحات دخول وخروج المياه والهدار.

.ب نظافة سطح المروق من المواد الطافية.

.ج- درجة الحرارة: كلما زادت درجة الحرارة زادت القدرة على الترسيب لانخفاض لزوجة المياه

د- زياده الحمل( هيدروليكي – عضوي ):  معدل التحميل السطحي في حدود 30-45 م3/م2/ يوم

ر- فتره حجز المياه في المروق (زمن المكث) :

هى الفترة الزمنية التى تمكثها كميه معينة من المياه ابتداء من دخولها حوض الترسيب وحتى خروجها منه ، وهى النسبة بين حجم الحوض وتصرف المياه خلاله .عادةً ما تكون فترة المكث في أحواض الترسيب.

الابتدائي كما يلي:

  • أحواض ترسيب لا يعقبها معالجة نهائية 3-4 ساعات
  • أحواض ترسيب لا يعقبها مرشحات زلطية 2-2.5 ساعة
  • أحواض ترسيب لا يعقبها حمأة نشطة 5-2 ساعة

ز- معدل سحب الحمأة:

يفضل سحب الحماة على فترات متقاربة ولمدة قصيرة وأفضل الطرق ضبط معدل سحب الحمأة بصفة مستمرة مع مراعاة أن تكون بطيئة لتلافي خروج المياه مع الحمأة، وعادةً ما يكون أفضل تركيز للحمأة عند سحبها في حدود 1% -2% مواد صلبة .

ل- كثافة المواد العالقة وتركيزها.

م- لزوجة مياه الصرف : كلما انخفضت اللزوجة زاد معدل الترسيب .

ومن الملاحظ أن أوجه الشبه بين حوض الترسيب الابتدائي والنهائي كبيرة إلى حدٍ ما إلا أنه حوض الترسيب الابتدائي يعمل على ترسيب جزيئات من المواد أثقل من التي يقوم حوض  الترسيب النهائي على ترسيبها ولذلك فإن مدة بقاء المياه داخل حوض الترسيب النهائي تكون أطول.

 

بقلم / أحمد أحمد السروي

إستشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

 

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي , عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي , دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع , 2017.
  • احمد السروي , المراقبة والتحكم في عمليات معالجة وتشغيل محطات مياه الصرف الصحي البيولوجية, دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع , 2017.

 

تقييم كفاءة وحدات معالجة مياه الصرف بالاختبارات والفحوص المعملية

1.مقدمة

تعد المتابعة المستمرة لكافة الاختبارات والفحوصات التحليلية والقياسات داخل محطة المعالجة ومنها القياسات المعملية وكذلك قياس معدل التدفق  وخطوط الفائض , من اهم عوامل ومحددات التشغيل الناجح باﻹضافة الي إتخاذ الخطوات المناسبة عند حدوث حالات طارئة ضارة بعمليات التشغيل.

وتجري العديد من الأختبارات علي مياه الصرف خلال مراحل المعالجة المختلفة بدا من دخول المياه محطة المعالجة وانتهاء بصرف المياه المعالجة في المسطحات المائية او لاغراض الري والزراعة .ولذلك فانه لابد من معرفة أهم الأختبارات المحددة لكفاءة ومستوي معالجة مياه الصرف .وتتم الأختبارات بجمع عينات من الاماكن المختلفة لوحدات المعالجة وعلي فترات زمنية محددة تبعا لقواعد وأسس قياسية موضوعة ومعترف بها ويتم تحليلها داخل مختبر مجهز لهذا الغرض .

2.اختبارات وفحوصات مياه الصرف

هناك ثلاث أنواع من الأختبارات تجري علي المخلفات السائلة( مياه الصرف) وعلي المياه المعالجة وهي كالاتي :-

  • الأختبارات الفيزيائية Physical Tests
  • الأختبارات الكيميائية   Chemical Tests
  • الأختبارات البكتريولوجية Bacteriological Tests

2-1.الأختبارات الفيزيائية لمياه الصرف الصحي Physical Tests of Sewage Water

الأختبارات  الفيزيائية هي الأختبارات التي تعتمد علي الخواص الفيزيائية للعينات المراد قياسها مثل الحرارة والعكارة والحجم. وتشمل اهم الأختبارات الفيزيائية لمياه الصرف الصحي ما يلي :-

–  درجة الحرارة Temperature

–    قيمة الآس الهيدروجينيpH

–  العكارة Turbidity

–  المواد القابلة للترسيب  Settable  Solids

– المواد الصلبة الكلية  Total Solids

–  حجم الحمأة  Sludge Volume

– معامل حجم الحمأة

– المواد العالقة الكلية Total Suspended Solids

– المواد العالقة المتطايرة Volatile Suspended Solids

-المواد الصلبة الجافة Dry Solids

2-2.الأختبارات الكيميائية لمياه الصرف الصحي Chemical Tests of Sewage Water

الأختبارات الكيميائية هي الأختبارات التي تعتمد علي الخواص الكيميائية للعينات المراد قياسها مثل الخواص العضوية والغير عضوية , وتعتمد علي قياس محددات معينة أو عناصر معينة في عينات مياه الصرف.  وتشمل اهم الأختبارات الكيميائية لمياه الصرف الصحي ما يلي :-

– المواد الصلبة الذائبة Dissolved Solids
– الأكسجين  الذائب Dissolved Oxygen

 

– معدل إستهلاك الأكسجين Oxygen Consumption Rate
– معدل تثبيت النتروجين ( النيترة) Nitrification Rate
– الأكسجين الحيوي المطلوب Biochemical Oxygen Demand
– الأكسجين الكيمائي المستهلك Chemical Oxygen Demand
– الزيوت والدهون الكلية Total Oil and Grease
– النتروجين الكلي Total Nitrogen
– الأمونيا Ammonia
– النترات Nitrate
– النيتريت Nitrite
– الفسفور Phosphorous
– الكبريت Sulfur
– الكلوريدات Chlorides
– الكلور المتبقي Residual Chlorine
– القلوية الكلية Total Alkalinity
– الأحماض  المتطايرة Volatile Acids

 

 

2-3.الأختبارات البكتيريولوجية لمياه الصرف الصحي Bacteriological Tests of Sewage Water

الأختبارات البكتيريولوجية هي الأختبارات التي تكشف مدي وجود وكمية وتركيز نوع أو اكثر من البكتيريا في مياه الصرف , والأختبارات التالية تشمل اهم الأختبارات البكتريولوجية التي تجري علي مياه الصرف :

–   بكتريا القولون الكلية                  Total  Coliform

–   بكتريا القولون البرازية      Fecal Coliform

–  الفحص الميكرسكوبي  Microscopic Examination

3.أهمية الاختبارات المعملية لتقييم وحدات المعالجة المختلفة لمياه الصرف

تقدم الأختبارات المعملية صورة جيدة لكفاءة كل وحدة من وحدات المعالجة المختلفة داخل مشروع المعالجة فلكل وحدة من وحدات المعالجة اختبارات خاصة بها طبقا للغرض التي انشئت من اجله تلك الوحدة اي طبقا لنوعية الملوثات التي تقوم بازالتها  أو تقليلها تلك الوحدة . ومن ثم فالنتائج المعملية سوف تعطينا الدليل علي ان عمليات التخلص من الملوثات قد تمت بنجاح وبالدرجة المطلوبة أم لا.

 1) أهمية الأختبارات المعملية التي تتم علي مياه المدخل

والمقصود هي الأختبارات المعملية التي تتم علي المياه الداخلة الي المحطة اي مياه الصرف الخام واهمية ذلك هو معرفة مكونات  مياه الصرف الخام من الاملاح والملوثات العضوية والغير عضوية وخاصة الحمل العضوي  وحمل المواد الصلبة للمياه الداخلة للمحطة ودرجة تلوث هذه المياه ونوعية وطبيعة هذه التلوث وايضا تمكننا من معرفة نسبة ودرجة إزالة الملوثات من مياه الصرف بمقارنة نتائج مياه المدخل مع نتائج مياه المخرج.

2)اهمية الأختبارات المعملية التي تتم علي مياه احواض الترسيب الأبتدائي

والمقصود هي الأختبارات المعملية التي تتم علي المياه الداخلة الي  احواض الترسيب الأبتدائي  وهي المياه القادمة من وحدات المعالجة التمهيدية , والأختبارات  التي تتم علي المياه الخارجة من  احواض الترسيب الأبتدائي وترجع اهمية تلك الأختبارات الي انها  تختص بقياس كفاءة الترسيب والإزالة للمواد العضوية والمواد العالقة داخل احواض الترسيب الأبتدائي.

3) أهمية الأختبارات المعملية التي تتم علي مياه احواض التهوية

وهي الأختبارات المعملية التي تتم علي مياه السائل المخلوط لحوض التهوية وترجع اهمية تلك الأختبارات الي انها تختص بقياس الخواص الترسيبية للسائل المخلوط وجودة الندف البيولوجية المتكونة وقدرة المواد الصلبة علي الانفصال من الندف البيولوجية والترسب داخل احواض الترسيب النهائي باﻹضافة الي قياس امدادات الأكسجين داخل الحوض .

4) أهمية الأختبارات المعملية التي تتم علي مياه احواض الترسيب النهائي (المروقات)

والمقصود هي الأختبارات المعملية التي تتم علي المياه الخارجة من  احواض الترسيب النهائي وترجع اهمية تلك الأختبارات الي انها  تختص بقياس كفاءة الترسيب والإزالة للمواد العضوية والمواد العالقة داخل احواض الترسيب النهائي باﻹضافة الي جودة المياه الخارجة من حوض الترسيب النهائي والتي تحدد مدي كفاءة المعالجة ككل بمقارنة نتائجها مع نتائج مياه المدخل  .

4.تحديد كفاءة محطة المعالجة

 تتحدد كفاءة مشروع أو محطة المعالجة طبقا للغرض الذي انشئت المحطة من اجله , فاذا كانت المحطة مثلا صممت ﻹزالة المواد العالقة فقط فسوف تتحدد كفائتها بقدرتها علي ازالة المواد العالقة واذا كانت المحطة صممت لازالة المواد العالقة والمواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيا فسوف تقاس كفاءتها طبقا لهذه الغرض الذي صممت وإنشئت من اجله .

فمثلا لو صممت محطة معالجة صرف صحي ﻹزالة كميات معينة من الحمل العضوي والذي يعبر عنه بالأكسجين الكيميائي المستهلك  علي سبيل المثال فسوف تقاس كفاءة محطة المعالجة بقدرتها علي ﺇزالة الأكسجين الكيميائي المستهلك من مياه الصرف خلال عمليات ومراحل المعالجة .

وتقاس الكفاءة بتحديد نسب وتركيز المواد المراد ازالتها والتخلص منها في كل من مياه المدخل ( مياه الصرف الخام ) ومياه المخرج (مياه الصرف المعالجة)  والفرق بين التراكيز يحدد كفاءة الازالة والتخلص والذي هو معيار كفاءة مشروع المعالجة.

والمعادلات الأتية تبين كفاءة مشروع المعالجة ككل:-                                                                        

وغالبا تتحدد كفاءة المشروع المطلوبة في وحدات المعالجة بالحمأة المنشطة المصحوبة بوحدات ترسيب ابتدائي ونهائي ب 97 % ﻹزالة المواد العالقة و 95 % ﻹزالة الأكسجين الحيوي المطلوب ومن 90  الي 92%  ﻹزالة الأكسجين الكيميائي المستهلك.

 

أحمد أحمد السروي

إستشاري جودة المختبرات والدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي , عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي , دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع , 2017.
  • احمد السروي , المراقبة والتحكم في عمليات معالجة وتشغيل محطات مياه الصرف الصحي البيولوجية, دار الكتب العلمية للنشر والتوزيع , 2017.