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.

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.

 

 

 

 

 

 

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.