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

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.