إعادة إستخدام المياه

بقلم 

أحمد محمد هشام 

ماجستير كيمياء تحليلية 

Ahmedhasham83@gmail.com

إن عملية إعادة استخدام المياه ضرورة حتمية فرضتها الظروف المحيطة من زيادة السكان وقلة موارد المياه مع تناقص مستمر في نصيب الفرد من المياه حتى في دول حوض النيل .

لذا كان التوجه نحو إعادة استخدام مياه  الفضلات سواء قبل المعالجة أو بعدها كما يتضح بالتفصيل في هذا المقال.

يمكن تقسيم عملية إعادة استخدام المياه لعدة أقسام :

من حيث طريقة إعادة الاستخدام:

*إعادة استخدام مباشر :

ويتضمن نقل مياه الفضلات سواء تمت معالجتها أو لا ضمن مواسير أو أي طريقة نقل أخري إلي الغرض الذي سوف تستخدم فيه المياه دون مرور بأي بحيرات أو أنهار أو أي أنظمة قد تحدث تخفيفاً أو تنقية للمياه.

مثل إعادة استخدام المياه في الري وعمليات التبريد للصناعة .

* إعادة استخدام غير مباشر :

وفيه يتم تصريف مياه الفضلات  سواء تمت معالجتها أو لا إلي انهار أو بحيرات طبيعية ثم نقل هذه المياه إلي أماكن إعادة استخدامها .

من حيث التخطيط لأغراض الاستخدام :

* إعادة استخدام غير مخطط :

وفيه يتم التخلص من المياه سواء تمت معالجتها أو لا إلي الأنهار بغرض التخلص منها فقط .

* إعادة استخدام مخطط :

وتشمل عمليات تجميع لمياه الفضلات وتحديد للأغراض  التي سوف تستخدم بها كأن يتم إنشاء بحيرات تجميع للمياه ومن ثم إعادة استخدامها بالري أو الإطفاء .

مزايا إعادة استخدام مياه الفضلات المعالجة للري :

  • مصدر رخيص للمياه .
  • طريقة اقتصادية للتخلص من مياه الفضلات لمنع التلوث والمشاكل البيئية.
  • استفادة النباتات بالمغذيات الموجودة بمياه الفضلات .
  • تعتبر عملية معالجة إضافية قبل وصول المياه إلي طبقات المياه الجوفية.

عيوب إعادة استخدام مياه الفضلات المعالجة للري :

  • قد توجد تركيزات عالية لبعض الملوثات تكون مؤثرة علي نوعيات معينة من النباتات .
  • المخاطر الصحية من استخدام هذه المياه لري المحاصيل الغذائية .
  • عند استخدام مياه الفضلات دون معالجة تكون مزعجة (كريهة بيئياً)
  • قد تسبب انسدادات لأنظمة الري الحديثة .

إعادة استخدام المياه المعالجة في بحيرات الاستجمام :

في كاليفورنيا تمت إعادة استخدام المياه المعالجة ببحيرات الاستجمام وتم وضع مواصفات يمكن أخذها بعين الاعتبار عند إعادة استخدام المياه لهذا الغرض  ,,, شملت هذه المواصفات ألا يزيد العدد الأكثر احتمالا  لبكتيريا القولون عن 2.2 خلية / 100 مل بعد سبعة أيام من انتهاء عمليات المعالجة.وتتم معالجة مياه الصرف بيولوجيا  ثم تجري عليها عملية  تعويم كيميائي للمخلفات ثم تمرر المياه عبر وسط مرشح (فلتره) ثم تجري عليها عملية التعقيم

يمكن توضيح مراحل معالجة المياه بغرض استخدامها في بحيرات الاستجمام بالشكل التالي :

إعادة استخدام المياه المعالجة في عمليات التبريد بالعمليات الصناعية :

تمت إعادة استخدام المياه المعالجة في عمليات التبريد بأحد مصانع الاستيل بالولايات المتحدة وقد كان المصنع يستهلك كميه كبيرة من المياه من فائض محطة المعالجة ونظراً لان أنظمة التوزيع تكون مكلفة لا يلجأ إليها الكثير من المصنعين  ,,,وقد أثبتت هذه الطريقة في إعادة استخدام المياه نتائج مرضية إذا ما اتخذت الإجراءات اللازمة لترسيب الكالسيوم والفسفور في عمليات المعالجة .

أيضا يتم استخدام المياه المعالجة بأبراج التبريد (الأنظمة المغلقة) ولكن ذلك يخضع لشروط يمكن توضيحها بالجدول التالي :

ويمكن توضيح مراحل المعالجة المطبقة علي مياه الصرف بغرض إعادة استخدامها بأبراج التبريد بالشكل التالي :

التكنولوجيا منخفضة التكاليف لمعالجة مياه الصرف

                                       

  1. مقدمة

إن الحاجة ماسة لترشيد استخدام المتاح من المياه مع إعادة استعمال المياه الصرف المعالجة مثل مياه الصرف الصحى والصناعى المعالجة . ويتوقف نجاح إعادة استخدام المياه على مجموعة من المعايير والضوابط البيئية والزراعية  التى ترتبط بطبيعة هذه المياه والهدف من إعادة استخدامها ، والذى يجب أن يجرى فى إطار يكفل حماية البيئة والأفراد مع الأخذ فى الاعتبار الموقف الاقتصادى ، ولا يخفى علينا أنه يجب متابعة الآثار البيئية لإعادة استخدام هذه المياه على مكونات المنظومة البيئية ؛ وذلك من خلال وضع برامج  متكاملة للرصد البيئى للملوثات والآثار الزراعية  على الأرض والمحاصيل الناتجة.

لقد ازداد فى السنوات الأخيرة الاهتمام بمعالجة مياه الصرف الصحى ؛ وذلك نظرا  للزيادة المستمرة فى معدلات استهلاك المياه ، والتى ترتبط بزيادة السكان والتقدم الصناعى وارتفاع مستوى المعيشة والرفاهية وزيادة استخدام المنظفات والمواد الكيميائية المختلفة والتى يصرف أغلبها مع مخلفات الصرف الصحى مما يجعل من المخلفات السائلة مشكلة كبيرة تتفاقم آثارها عاماً بعد آخر ؛ ويؤدى عدم الكفاءة فى إدارة مشاريع معالجة هذه المخلفات إلى العديد من المشكلات سواء نقل الأمراض مثل الكوليرا والتيفود والحميات وتلويث المياه الجوفية والتربة بالإضافة إلى تلويث المسطحات المائية مما ينتج عنه من تأثيرات سلبية متعددة على الثروة السمكية والإخلال الخطير بالتوازن البيئى للكائنات الحية(أسماك -حيوانات – طيور … الخ) .

لهذا دعت الحاجة للتفكير في طرق رخيصة وفعالة لمعالجة مياه المجارى قبل تصريفها فى المياه المستقبلة لها أو إعادة استخدامها . والغرض من معالجة مياه المجارى هو أساساً الإقلال من كميات المواد الصلبة المعلقة ، والقضاء على البكتيريا الممرضة والمواد المستهلكة للأكسجين

فى المياه العادمة . وبالرغم من تطور تقنيات معاملة المياه العادمة إلا أنه ما ا زلت هناك حاجة  ملحة إلى طرق لإزالة كميات أكبر من الملوثات كالمواد غير العضوية الذائبة (مثلاً أملاح المعادن الثقيلة وأملاح الصوديوم والمنجنيز … الخ) .

  1. بحيرات الأكسدة كاحد التكنولوجيات منخفضة التكاليف لمعالجة مياه الصرف

تعتبر بحيرات الأكسدة أبسط الطرق على الإطلاق لمعالجة مياه المجاري والمخلفات الصناعية بيولوجيا  , كما انها تعد من اقل الطرق من حيث التكاليف الاقتصادية . ويزيد أستخدامها بصفة مستمرة في جميع دول العالم خاصة في الهند وأفريقيا والولايات المتحدة ودول كثيرة في أوروبا والشرق الأوسط, وعلى سبيل المثال تمثل بحيرات الأكسدة ثلث محطات معالجة المجاري في الولايات المتحدة.

وتنشأ هذه البحيرات بطرق هندسية بسيطة لا تتعدى في بعض الأحيان أعمال الحفر والتمهيد والتسوية معتمدة علي خواص التربة المنشأ  عليها المشروع,  فيتم اخنيارالتربة القوية المتماسكة, 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 .

إن التكنولوجيا المفضلة لانتاج مياه ري آمنة من مياه المخلفات في الدول النامية هي استخدام برك تثبيت المخلفات  Waste Stabilization Ponds WSP حيث أنها تحتاج إلى الحد الأدنى من الطاقة، ومهارات التشغيل والصيانة. ومن ميزاتها الأخرى، عند تشغيلها على التوالي، انتاج البرك التي تحتوي على مياه معالجة ذات نوعية عالية الجودة مع بعض المواد الصلبة المترسبة ومستوى آمن من العوامل المسببة للأمراض، والجراثيم ، دون وجود ديدان معوية في المستوى العالي من المواد الغذائية.

ويمكن تصميم سلسلة من برك التثبيت(اثنتان على الاقل) مع فترة مكوث لمدة ثمانية إلى عشرة أيام ﻹزالة الديدان المعوية بشكل كافٍ. ولتحقيق المواصفات الجرثومية في الاجواء الحارة، فإن فترة المكوث المطلوبة هي ضعف ما ذكر أعلاه بالنسبة للديدان المعوية. ويمكن تحقيق ذلك من خلال أربع أو خمس برك عاملة على التوالي . ويجب الحذر في التصميم؛ لتجنب إحداث قصور في المسار الذي سوف يقلل من الفترة الفعلية للمكوث.

 

 

 

 

  

يعرض الجدول التالي جدول ميزات المياه المعالجة الخارجة من نظام برك في البرازيل، ففي هذه الحالة فإن نظام برك تثبيت المخلفات متعددة الأحواض الموجودة في مناخ حار ولفترة مكوث تمتد من عشرين إلى خمسة وعشرون يوماً، يوفر نوعية من المياه المعالجة تكون مقبولة لغايات الري غير المقيد. ويشير أيضا وبوضوح الى أن الانخفاض الأعظم في تركيز الأحمال العضوية )الاكسجين الحيوي المطلوب)  والديدان المعوية يحدث في البركة الأولى(اللاهوائية)، مصاحباً لموت جرثومي في الأحواض اللاحقة يتناسب مع فترة المكوث. لقد تم تحقيق نتائج مشابهة في مكان آخر تحت ظروف مناخية مختلفة الظروف ،(Arthur, 1983) حيث يوفر معايير تصميمية مناسبة.

وغالبا ما يكون الطلب على مياه الري موسميا، مع توفر مياه المخلفات بنسبة ثابتة على مدار العام، وفي مثل هذه الظروف يمكن توفير سعه تخزينية بواسطة تصميم نظام معالجة مع بركة لا هوائية أو خزان أمهوف، متبوعة بخزانات تخزين. ويمكن استبدال المرحلة اللاهوائية ببحيرات اختيارية أو مهواه. ويمكن تصميم كل هذه الانظمة البسيطة من أجل مياه معالجه صالحة للري غير المقيد. علما بأن اختيار التكنولوجيا المحددة والمناسبة يتوقف على الظروف المحلية.

 

  1. الأحواض المزروعة بالنباتات [1]

الأحواض المزروعة بالنباتات هي تقنية بسيطة ورخيصة لمعالجة مياه الصرف الصحى بيولوجيا دون إضافة كيماويات تلوث البيئة وهذه الطريقة تخلص المياه من الملوثات وذلك بإمرار  هذه المياه فى أحواض زلطية مزروعة بنباتات البوص أو البردى أو الحلفا مما يجعل هذه التقنية ليست فقط نظيفة ولكن منتجة حيث أن الأرض المستعملة للتقنية يتم أيضاً استغلالها فى إنتاج نباتات ذات قيمة اقتصادية معقولة ، كما أن هذه التقنية تتميز بكونها بسيطة وغير معقدة لا تستهلك طاقة ولا يستخدم فيها آلات تحتاج لصيانة مكلفة كما هو متبع فى التقنيات التقليدية وفيما يلى شرح تفصيلى لهذا النظام .

يعتمد هذا النظام على إمرار تيار من مياه الصرف الصحى فى أحواض مبطنة بغشاء غير منفذ ومملوء بالزلط ومزروعة بأنواع من نبات البوص أو البردى وغيرها وتوفر هذه البيئة الظروف المناسبة للكائنات الدقيقة لكى تتمركز حول جذور النباتات وتبدأ فى تكسير المواد العضوية والملوثات المختلفة أثناء مرور مياه الصرف من خلال جذور هذه النباتات.

 

ويبين الشكل التالي منظومة لمعالجة الصرف الصحي بالنباتات.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

بقلم

أحمد أحمد السروي

إستشاري معالجة المياه والدراسات البيئية

 

المراجع العلمية

  1. تقنيات مياه الصرف الصحى وٕاعادة استخدامها , الأستاذ الدكتور / ممدوح فتحى عبد الصبور, وحدة تلوث المياه والتربة – الطاقة الذرية – مصر, مجلة أسيوط للدراسات البيئية – العدد التاسع عشر,  يوليو ٢٠٠٠.
  2. احمد السروي , إعادة استخدام وتدوير مياه الصرف الصحي المعالجة , دار الكتب العلمية , 2017.