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

أهم مشكلات التشغيل والمعالجة لمياه الصرف الصحي والتقليل منها

  1. مقدمة

تهدف عملية معالجة الصرف الصحي إلى إزالة المواد الصلبة الضارة سواء كانت عالقة أو ذائبة ومسببات الامراض، حيث يمكن الاستفادة من المياه المعالجة والحمأة الناتجة دون الإضرار بالبيئة.

ويجب أن تتمشى درجة المعالجة مع الغرض الذي من أجله أُنشئ نظام المعالجة، حيث ضوابط ومعايير قياسية لنوعية المياه التي يتم التخلص منها بموجب القوانيين والمحددات البيئية  بهدف حماية البيئة وحماية أماكن الصرف )المصارف( . ونظرا ً لزيادة النمو السكانى المطرد وزيادة الحاجة الى المياه مع ضرورة المحافظة على البيئة تأتى أهمية معالجة مياه الصرف الصحي.

 

تتم إزالة الملوثات الموجودة في مياه الصرف الصحي من خلال عمليات فيزيائية وكيميائية وبيولوجية:

1.فيزيائية: تتمثل في إزالة المواد الصلبة الكبيرة بالمصافي والرمل باحواض حجز الرمال والمواد العالقة بالترسيب.

2.كيميائية: تتمثل في إضافة بعض المواد الكيميائية التي تساعد في التخلص من المواد العالقة وتخفيف الأحمال العضوية وتتم اضافة مواد كيميائية لتطهير المياه المعالجة.

3.بيولوجية: حيث يتم تحويل بعض المركبات العضوية إلى مواد بسيطة سهلة الترسيب والى خلايا وغازات متطايرة من خلال الأكسدة البيولوجية للمواد العضوية القابلة للتحلل البيولوجي .

  1. التصرف التصميمي لمحطات المعالجة

يبنى تصميم محطات معالجة مياه الصرف الصحي طبقا لقاعدة بيانات أساسية تشمل التعداد السكاني الذي سوف تخدمة محطة المعالجة والذي من خلاله سوف يتم تقدير متوسط معدل التدفق للمياه الخام الذي سوف تقوم المحطة بمعالجتة وأيضا أقصى معدل تدفق متوقع وطبيعة وخصائص المياه الخام التي سوف يتم معالجتها من خلال التحاليل التي تحدد هذه الخصائص وحركية الكائنات الحية المستخدمة في المعالجة ؛ ومن هنا وحيث أن تصميم المحطة يتم وفق متوسط معدل تدفق وأعلى معدل تدفق متوقع وطبقا لنتائج تحاليل لعينات من المياه الخام.

عند حساب التصرف التصميمي لمحطات المعالجة يراعي وجود حالتين:

– وجود محطات رفع: حيث يؤخذ أقصى تصرف لطلمبات الرفع على أنه التصميمي.

– عدم وجود محطات رفع: يؤخذ أقصى تصرف للمجمع الرئيسي الداخل لمحطة المعالجة

على انه التصميمي.

وتنقسم الأحمال الداخلة إلى المحطة إلى:

1) أحمال هيدروليكية: وتُقاس بالمتر المكعب لكل وحده مساحة في اليوم.

2) أحمال عضوية: وتُقاس بالكيلوجرام BOD  لكل متر مكعب في اليوم.

 

  1. اهم مشاكل معالجة وتشغيل مياه الصرف الصحي

ولما كان الغرض من محطات المعالجة العمل على تنقية مياه الصرف الصحي والتخلص بكفاءة

عالية من BOD وكذلك المواد الصلبة العالقة، وحيث أنه يوجد العديد من المحطات لا يؤدي دورها بكفاءة عالية لوجود العديد من المشاكل التي يمكن تصنيفها على النحو التالي:

  • مشاكل تصاحب محطة المعالجة

مثال عدم ملائمة التصميم

  • مشاكل تصاحب التصرف الداخل للمحطة

مثال لذلك زيادة الاحمال

  • مشاكل في التشغيل  وهذه تنقسم إلى:
  • مشاكل جودة المياه المعالجة
  • مشاكل جودة الحمأة
  • مشاكل الرغاوي والمواد الصاعدة في الاحواض
  • مشاكل الروائح
  • مشاكل بيئية مرتبطة بخارج المحطة.

مثال تأثير درجة الحرارة

  1. التقليل من مشاكل التشغيل بالاختبارات المعملية ومؤشرات التشغيل

الاختبارات المعملية الفيزيائية والكيميائية تعطي مؤشرات أو ادلة على الخلل أو المشاكل التي يمكن أن تكون متواجدة في عملية التشغيل ويتم استخدام بياناتها في حسابات كفاءة كل وحدة من وحدات المعالجة وتقييم كفاءة عملية المعالجة بصفة عامة .

لا يمكن أن تتم عملية تشغيل بطريقة صحيحة وكفاءة عالية بدون متابعة بيانات التحاليل التي تجرى يوميا على المياه والحمأة ولا يمكن التحكم بشكل فعال وصحيح في عملية المعالجة البيولوجية بالمحطة بدون الرجوع لهذه الإختبارات واستخدامها في الحسابات التي تجرى لضبط عملية التشغيل ؛ ويمكن إجمال القول في أن كل الحسابات الواردة في خطة التشغيل هذه مبنية على نتائج هذه الاختبارات  فضلا على المعايير التي تم عليها تصميم المحطة .

فمثلا اذا دلت الحسابات ان نسبة الغذاء للكائنات منخقضة وتسبب ذلك مشكلة في حوض التهوية وجودة المياه المعالجة فانه يمكن حل المشكلة بالتحكم في نسبة الحمأة العائدة الي احواض التهوية وهكذا .

 

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.

 

التحكم فى الطحالب

  1. مقدمة

الطحالب هى من أهم الكائنات التى تسبب مشاكل كبيرة لمحطات المياه ما لم تعالج كيميائيًا لوقف تكاثرها وازدهارها، والطحالب عبارة عن نباتات ميكروسكوبية تحتوى على مادة الكلوروفيل الخضراء وهو اللون المميز للطحالب، وتعيش الطحالب طافية أو معلقة فى المياه، وقد تكون ملتصقة بالمبانى والصخور أو أى أسطح أخرى مغمورة فى المياه، وقد يكون لون الطحالب مخضرًا أو أزرق مخضر، وتمتاز الطحالب بنعومة ملمسها، ووجودها بكثرة فى المياه يسبب مشاكل كبيرة أثناء أعمال تنقية المياه.

ومن مشاكل الطحالب أن لها تأثيرًا كبيرًا على المياه التى تعيش فيها، والموجودة بها، فهى تعطى طعم ورائحة إلى مياه الشرب، كما أنها تنتج الأكسجين أثناء ساعات النهار وتستهلكه أثناء ساعات الليل، وعلى ذلك فإن الأنشطة البيولوجية للطحالب تؤثر بشكل كبير فى درجة تركيز أيون الهيدروجين والأكسجين الذائب فى الماء ونمو الطحالب بشكل ملحوظ يرفع رقم أيون الهيدروجين من الرقم ٧ إلى الرقم ٩ أو أكثر، بمعنى أن المياه تصبح أكثر قلوية.

ويؤدى نمو الطحالب بغزارة إلى زيادة الأكسجين الذائب فى الماء زيادة كبيرة، وعند موت الطحالب تتغذى البكتيريا بخلايا الطحالب وتستهلك كميات كبيرة من الأكسجين الذائب كغذاء.

ومن المعلوم أن زيادة الأكسجين الذائب فى الماء له تأثير على المعدات حيث يسبب تآكلها، كما أن نقص كميات الأكسجين الذائب فى المياه السطحية والعميقة يؤدى إلى حدوث موت للأسماك.

وهناك أكثر من ٤٠ نوع من الطحالب التى تسبب الطعم والرائحة فى الماء، وتكون الرائحة كرائحة العفونة أو رائحة وطعم العشب أو رائحة السمك أو رائحة تشبه رائحة التراب.

  1. الظروف المؤدية إلى نمو الطحالب وازدهارها

من أهم العوامل التى تؤدى إلى نمو الطحالب ما يلى:

١. خلال فصلي الربيع والخريف، حيث تكون درجة الحرارة ملائمة لنمو وتكاثر الطحالب.

٢. وجود المواد التى تتغذى عليها الطحالب وهى النيتروجين والفوسفات والنترات.

٣. الضوء (أشعة الشمس).

يبين الشكل التالي مخطط مبسط لدور صرف الصرف الصحي في نمو الطحالب واستنزاف الاكسجين.

 

  1. المشاكل التى تسببها الطحالب فى المياه

١. مشاكل الطعم والرائحة (غير مقبولة).

٢. الإقلال من ساعات تشغيل المرشح في اليوم (نقص مدة التشغيل) بسبب حدوث سدد فى الوسط الترشيحى نتيجة تراكم الطحالب.

  1. زيادة قلوية المياه pH مما يؤثر فى كفاءة الكلور المستخدم لإيقاف نمو الطحالب.

٤. استنزاف الأكسجين الذائب.

٥. التحميل العضوى وهو زيادة المواد العضوية نتيجة تكاثر الطحالب وازدهارها، مما يزيد الاحتياج من الكلور للتغلب على هذه المشاكل وهو ما ينعكس على زيادة تكلفة إنشاء محطات تنقية المياه.

كما أن التحميل العضوى مرتبط بتكون مركب (التراى هالوميثان) وهو مركب ضار بالصحة، وللحد من تأثير هذا المركب يجب استخدام نظم أخرى للتطهير كالأوزون أو الترشيح باستخدام الكربون المنشط مما ينعكس مرة أخرى على زيادة تكلفة إنشاء وتشغيل محطات التنقية.

  1. أهم الطرق المتبعة للحد من تكاثر الطحالب في المسطحات المائية

تنشأ معظم مشاكل مصادر المياه من وجود كميات كبيرة أو متوسطة من المغذيات فى المياه مثل الفوسفات والنترات ومركبات النيتروجين العضوية وتساعد هذه المغذيات على نمو الطحالب، وعادة يشار إلى الزيادة الكبيرة المفاجئة فى عدد العوالق باسم الإزهار النباتى ويسمى بشكل خاص الإزهار الطحلبى ويعتمد طول المدة الزمنية ومقدار النمو وكميته على عوامل بيئية مختلفة تشمل الضوء والحرارة وحالة المغذيات ويمكن أن يحوى إزهار واحد أكثر من نوع من أنواع الطحالب ويمكن أن يستمر من بضعة أيام لعدة أسابيع ويمكن أن يصل لشهور.

ومن أهم الطرق المتبعة للحد من تكاثر الطحالب في المسطحات المائية:

  • استعمال الكيماويات للحد من تكاثر الطحالب
  • الرقابة على إنشاء وتشغيل خزانات المياه.
  • اختيار نوع المأخذ المناسب.
  • إقامة السياج حول مدخل المياه.
  • سحب الكتل الطافية.
  • استخدام النباتات المائية.

 

أحــمــد السـروي

إستشاري معالجة المياه وجودة المختبرات والبيئة

 

المراجع العلمية

  • احمد السروي ,العمليات الاساسية لتنقية مياه الشرب , دار الكتب العلمية , 2012.
  • احمد السيد خليل ,عملية تنقية الماء للاستخدام المنزلي , 2008.
  • البرنامج التدريبي لمشغلي محطات تنقية مياه الشرب المستوى (ج) دليل المتدرب , , مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوآالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2012.
  • البرنامج التدريبي لمحللي معامل تحاليل مياه الشرب المستوى (ج) دليل المتدرب ,الجزء الثاني الاختبارات المعملية , مشروع دعم قطاع مياه الشرب والصرف الصحي , الوآالة الأمريكية للتنمية الدولية , 2013.