معالجة المياه العادمة

 

محطاتُ معالجةِ المياهِ العادمة Wastewater Treatment Plants
 تسبب المياه العادمة الأضرار في صحة الإنسان والمياه السطحية والمياه الجوفية، ولتفادي هذه الأضرار وحفاظًا على صحة الإنسان والبيئة؛ تجري معالجتها في محطات خاصة.

معالجة المياه العادمة Wastewater Treatment: هي مجموعة من العمليات الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية التي تهدف إلى إزالة الملوثات العضوية وغير العضوية من المياه العادمة، والتخلص من أكبر نسبة ممكنة من تلك الملوّثات، ويمكن الاستفادة من المياه العادمة المعالجة بصفتها موردًا مهمًّا من موارد المياه غير التقليدية، وتتم معالجة المياه العادمة في محطات خاصة تُسمّى محطات معالجة المياه العادمة، أنظر الشكل الآتي الذي يوضحُ إحدى محطاتِ معالجةِ المياهِ العادمة.

أنواع معالجة المياه العادمة Types of Wastewater Treatment
تجري معالجة المياه العادمة خلال مراحل متتابعة تُستخدم فيها أنواع متعددة من المعالجة، وهي:

- المعالجةُ الفيزيائية Physical Treatment 

- المعالجةُ الكيميائية Chemical Treatment 

- المعالجةُ البيولوجية Biological Treatment 

ولتعرُّف أنواع معالجة المياه العادمة؛ أنفذ النشاط الآتي:

نشاط: أنواع معالجة المياه العادمة أدرس الجدول الآتي الذي يوضح أنواع المعالجة الفيزيائية والكيميائية والحيوية للمياه العادمة، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه: نوع المعالجة الوصف عمليات المعالجة المعالجة الفيزيائية تعتمد المعالجة الفيزيائية على الخواص الطبيعيةِ للمواد والسوائل، مثل الطفو والترسيب، ويجري فيها إزالة كمية كبيرة من الملوثات كبيرة الحجم. - الطفو. - الترسيب الطبيعي بفعل الجاذبية. - الترسيب عبر وسط حبيبي. المعالجة الكيميائية تعتمد المعالجة الكيميائية على التفاعلات الكيميائية، وتجري خلالها إزالة أنواع معينة من الملوثات التي تصعب إزالتها بالطرائق الأخرى. - الترويب الكيميائي. - التعقيم. - الادمصاص بالكربون. - الأسموزية العكسية. المعالجة البيولوجية تعتمد المعالجة البيولوجية على النشاط البيولوجي للكائنات الحية الدقيقة في تحلل المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيا. - عمليات الحمأة المنشّطة. - بحيرات الأكسدة. التحليل والاستنتاج 1- أذكر عمليات المعالجة المصاحبة لكل نوع من أنواع المعالجة الثلاثة. المعالجة الفيزيائية: الطفو، الترسيب الطبيعيُّ بفعل الجاذبية، الترسيب عبر وسط حُبَيبيٍّ. المعالجة الكيميائية: الترويب الكيميائيّ، التعقيم، الادمصاص بالكربون، الأسموزية المعاكسة. المعالجة البيولوجية: عملياتُ الحمأةَ المنشطة، بحيرات الأكسدة. 2 -أحدد العامل الذي يعتمد عليه كل نوع من أنواع المعالجة الثلاثة. تعتمد المعالجةُ الفيزيائيةُ على الخواصِّ الطبيعية للمواد والسوائل، أما المعالجةُ الكيميائيةُ فتعتمد على التفاعلات الكيميائية، وتعتمد المعالجة البيولوجية على النشاط البيولوجيّ للكائنات الحية الدقيقة في تحلل المواد العضوية. 3 -أتنبأ: ما طبيعة الملوثات التي يجري التخلص منها في كل نوع من أنواع المعالجة الثلاثة؟ المعالجة الفيزيائية: ملوثات كبيرة الحجم التي يمكن تصفيتها أو ترسيبها، أو المواد ذات الكثافة القليلة التي يمكن أن تطفو على سطح الماء. المعالجة الكيميائية: الملوثات التي تكون عالقة بالماء ويصعب ترسيبُها بالطرائق الطبيعية، والمواد الذائبة في الماء. المعالجة البيولوجية: مواد عضوية قابلة للتحلل الحيوي.

- تعتمد المعالجة الفيزيائية على الخواص الطبيعيةِ للمواد، مثل عمليات ترسيب المواد بفعل الجاذبية، وإزالة المواد الطافية على سطح السائل بسبب اختلاف الكثافة.

- تعتمد المعالجة الكيميائية على التفاعلات الكيميائية، ويجري التخلص من الملوثات التي يصعب التخلص منها بالمعالجة الفيزيائية والبيولوجية، مثل المواد
العالقة بالماء التي يصعب ترسيبها بالطرائق الطبيعية.
- تعتمد المعالجة البيولوجية على النشاط البيولوجي للكائنات الحية في تحلل المواد العضوية، مثل عمليات المعالجة ببحيرات الأكسدة التي تعد أبسط عمليات المعالجة البيولوجية، حيث يحدث تحلل المواد العضوية بواسطة البكتيريا الهوائية.

أتحقق: أفسر دور العمليات البيولوجية في تنقية المياه العادمة.

تعتمد العمليات البيولوجية على تحليل المواد العضوية القابلة للتحلل الحيوي بوجود كائنات حية هوائية مثل البكتيريا؛ حيث تحتوي المياه العادمة على كميات كبيرة من المواد العضوية.

مراحل معالجة المياه العادمة Stages of Wastewater Treatment
تمر معالجة المياه العادمة بعدد من المراحل، وفي كل مرحلة يتم إزالة نوع معين من الملوثات، أنظر الشكل الآتي:

سؤال الشكل (11): أحدد مراحل المعالجة التي تنتج عن طريقها الحمأة.

معالجة ابتدائية (ترسيب أولي) ومعالجة ثانوية (ترسيب ثانوي).

المعالجة التمهيدية Preliminary Wastewater Treatment
تضم مرحلة المعالجة التمهيدية عمليات المعالجة الفيزيائية مثل: 

-التصفية بواسطة استخدام مصاف كبيرة لإزالة الرمل والحصى.

- عملية الطفو لإزالة الدهون والزيوت وبعض المواد خفيفة الوزن.

كذلك يجري التخلص في هذه المرحلة من نسبة قليلة من المواد العضوية القابلة للتحلل والمواد العالقة.

ما أهمية هذه المرحلة في معالجة المياه العادمة؟

حماية أجهزة المحطة، ومنع انسداد الأنابيب فيها.

المعالجة الابتدائية Primary Wastewater Treatment
تحدث في هذه المرحلة إزالة:

- جزء من الأجسام الصلبة العضوية وغير العضوية.

- المواد العالقة عن طريق عمليات المعالجة الفيزيائية مثل: التصفية والترسيب.

وفي هذه المرحلة يجري فصل الأجسام الصلبة على شكل حمأة Sludge وتنتج عنها الحمأة الأوليّة.

الحمأة: هي المواد الصلبة العضوية وغير العضوية التي ترسبت أثناء معالجة المياه العادمة، أنظرُ الشكل الآتي:

المعالجة الثانوية Secondary Wastewater Treatment
تضم مرحلة المعالجة الثانوية عمليات المعالجة البيولوجية بوجود الأكسجين، وذلك باستخدام البكتيريا الهوائية التي تعمل على تحلل المواد العضوية في المياه العادمة، حيث تجري إزالة:

- نسبة كبيرة من المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيا.

- المواد العالقة التي لم تترسب في مرحلة المعالجة الابتدائية

وتنتج في هذه المرحلة الحمأة الثانوية.

المعالجة الثلاثية أو المتقدمة Tertiary Wastewater Treatment
تطبق مرحلة المعالجة الثلاثية عندما يكون هناك حاجة إلى ماء نقي بدرجة عالية، حيث تجري إزالة الملوثات مثل:

- المغذيات

- المواد السامة

-المواد العالقة صغيرة الحجم

-مسببات الأمراض

وذلك عن طريق طرائق عدة منها: الترويب الكيميائي، والادمصاص بالكربون، و الإسموزية العكسية، وتعقيم المياه العادمة.

أفكر تنتجُ من معالجة المياه العادمة كمية كبيرة من الحمأة التي تجري معالجتُها، أفكر بمخاطر استخدام الحمأة غير المعالجة. تسبب الحمأة غير المعالجة العديد من المشكلات في حال استخدامها، مثل: الروائح الكريهة المنبعثة من الحمأة، والمخاطر الصحية التي يمكن أن تسببها للأشخاص الذين يستخدمون الحمأة، ومن الممكن أن تتراكم مسببات الأمراض في التربة، وتنتقل إلى المياه الجوفية.

الربط بالكيمياء

الادمصاصُ بالكربونِ Carbon Adsorption
يعد الادمصاص بالكربون أحد طرائق مرحلة المعالجة المتقدمة للمياه العادمة، وذلك باستخدام الكربون المنشط الذي يصنع من مواد كربونية مختلفة أهمها الفحم بعد معالجته بطرائق كيميائية وفيزيائية، حيث تجعله يمتلك مساحة سطحية عالية وسطحا مساميا يساعد على التصاق الملوثات بسطحه وترسبها في مسامات حبيبات الكربون المنشّط؛ حيث تُمرَّرُ المياه العادمة على خزانات تحتوي على حبيبات الكربون المنشط، وذلك للتخلص من الروائح الكريهة وبعض المركبات العضوية السامة، والملوثات المقاومة للمعالجة البيولوجية.

أبحث مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرة لدي، أبحث عن عملية الترويب الكيميائي Chemical Coagulation وكيف يتم التخلص من خلالها من الأجسام الصلبة العالقة في الماء، وأصمم عرضًا تقديميًّا وأعرضه أمام زملائي. تتم طريقة الترويب الكيميائي بإضافة مركبات كيميائية إلى المياه العادمة، وتعمل تلك المركبات على تلاصق الجسيمات العالقة في المياه العادمة، وتكوِّن كتلاً صلبة كبيرة الحجم تترسب بسهولة.

محطات معالجة المياه العادمة في الأردن Wastewater Treatment Plants in Jordan
تم إنشاء حوالي اثنتين وثلاثين محطة معالجة مياه عادمة تخدم المدن والقرى والتجمعات السكنية في مختلف محافظات المملكة، أنظر الشكل الآتي الذي يوضح محطة الخربة السمرا.

وتعمل محطّات معالجة المياه العادمة في الأردن بطرائق ووسائل علمية حديثة، وفق المعايير العلمية العالمية التي تحافظ على الصحة والبيئة، وتتم الاستفادة من المياه المعالجة في أغراض الزراعة، ففي عام (2018) قامت المحطات باستقبال 173.93 مليون متر مكعب، ونتج عنها 166.63 مليون متر مكعب، واستُثمِرت 149.5 مليون متر
مكعب في أغراضٍ عدةٍ؛ إذْ إنَّها تُستخدَمُ بعدَ خلطِها بمياهِ الفيضانات ومياه الجريان من الأودية لأغراض زراعية وصناعية، ولتعرف بعض محطات معالجة المياه العادمة؛ أنفِّذ النشاطَ الآتي:

نشاط: محطات معالجة المياه العادمة في الأردن أدرس الجدول الآتيَ الذي يمثل بعض محطات معالجة المياه العادمة في الأردن، ويمثل بيانات لعام (2018)، ثم أجيب عن الأسئلة التي تليه: التحليل والاستنتاج: 1 - أحدد: أي المحطات تحتوي على أكبر كمية مياه عادمة يتم تنقيتها؟ وأيها تحتوي على أقل كمية؟ محطة تنقية الخربة السمرا تحتوي على أكبر كمية مياه عادمة تتم تنقيتها، ومحطة تنقية الكرك تحتوي على أقل كمية تتم تنقيتها. 2 -أتنبأ: ما العوامل المؤثرة في كمية المياه الداخلة إلى المحطة؟ تعتمد كمية المياه العادمة الداخلة إلى محطة المعالجة على عوامل عدة، منها عدد سكان المنطقة، وطبيعة الأنشطة المنزلية والتجارية. 3 - أتوقع: أثر المياه العادمة الخارجة من هذه المحطات على السدود التي تصب فيها. يعتمد ذلك على مرحلة معالجة المياه العادمة، وهذا يؤثر على الاستعمالات المختلفة لمياه السد، فقد تتأثر المياه بالمغذيات الموجودة في المياه العادمة؛ ما يفضي إلى حدوث ظاهرة الإثراء الغذائي في السد، كما قد تنتقل مسببات الأمراض إلى مياه السد؛ فتحدّ بذلك من استخدامها في بعض المزروعات، ويُكتَفى باستخدامها في الزراعة المقيدة.

يتبين مما سبق أن كمية المياه الداخلة إلى المحطات المختلفة تختلف وتتباين من محطة إلى أخرى، حيث تعتمد الكمية على عوامل عدةٍ، منها:

- عدد سكان المنطقة.

- طبيعة الأنشطة المنزلية والتجارية.

أبحث مستعينًا بمصادر المعرفة المتوافرة لدي؛ أبحث عن إحدى محطات معالجة المياه العادمة في الأردن، وأبين كيف تجري الاستفادة من المياه المعالجة فيها، ثم أعد عرضًا تقديميًّا عنه، وأعرضه أمام زملائي. تستخدم المياه المعالجة الناتجة من محطة الخربة السمرا في الزراعة المقيدة حسب المواصفات العالمية.

استخدامات المياه المعالجة Uses of Wastewater
لقد أدى شحُّ الموارد المائية إلى البحث عن مصادر مائية غير تقليدية، منها إعادة استخدام المياه المعالجة، ويعتمد استخدام المياه المعالجة على درجة المعالجة؛ فبعض الاستخدامات يحتاج معالجة ثانوية، وبعضها الآخر يحتاج معالجة متقدمة.
ومن استخدامات المياه العادمة المعالجة في الصناعة:

- تبريد الماكينات.

- غسل بعض المعدات والماكينات.

أما استخدامها في الزراعة فيختلف حسب درجة معالجة المياه العادمة:

- يمكن الاستفادةُ منَ المياه المعالجةِ ثانويًّا في ري المزروعات التي تكون ثمارها بعيدة عن الأرض، بحيث يمكن  حمايتها من التلوث، وري الخضراوات التي تطهى ولا تؤكل طازجة، وتكون سيقانُ نباتاتِها بعيدة عن سطح الأرض.

- أما إذا جرت معالجة المياه بطريقة متقدمة  فيمكن استعمالها لري النباتات التي تؤكل نيئة وجميع أنواع المحاصيل.

استخدامات أخرى للمياه العادمة المعالجة:

- استصلاح مساحات واسعة من المناطق الصحراوية.

- زراعة الغابات.

- ري الحدائق والمسطحات الخضراء.

ومن المشاريع الريادية في قطاع الصرف الصحي في الأردن مشروع زراعة الأعلاف في أراضي جنوب عمان التي افتتحتها وزارة المياه والري في شهر تشرين الأول من عام 2015 ، وذلكَ بعدَ إنشاءِ محطةِ صرف صحي (تنقيةِ جنوبِ عمان)، وهي من المحطات الصديقة للبيئة حيث تعمل بأحدث أنظمة المعالجة، ويتم الاستفادة من المياه المعالجة في
زراعة الشعير والذرة العلفيّة، أنظرُ الشكل الآتي الذي يمثل زراعة الذرة العلفيّة في جنوب عمان.

 

الإثراء والتوسع  فوائد الحماة تنتج من معالجة المياه العادمة كميات كبيرة من الحمأة التي تترسب في أحواض الترسيب الابتدائية والثانوية، وتتميز الحمأة في أحواض الترسيب الابتدائية برائحتها الكريهة؛ بسبب احتوائها على الأمونيا، أما الحمأة المترسبة في أحواض الترسيب الثانوية فلا رائحة لها؛ بسبب تعريضها إلى عمليات تهوية شديدة، وتجري معالجة الحمأة قبل استخدامها للتأكد من إزالة الملوثات الضارة منها، والتخلص من الماء الموجود فيها وتخزينها. ثمّة استخدامات عدّة للحمأة، منها: استخدامها في الزراعة بعد معالجتها بيولوجيًّا وكيميائيًّا وحراريًّا، حيث تخضع الحمأة قبل استخدامها إلى فحص نسبة المادة العضوية، والرقم الهيدروجيني، وكمية النيتروجين والأمونيا والفسفور؛ لتعرف خصائصها قبل استخدامها، ومن ثم تستخدم الحمأة المجفّفة سمادًا للمزروعات، حيث تزود المحاصيل الزراعية بكثير من العناصر الغذائية التي تحتاجها، مثل: النيتروجين والفسفور، فضلاً عن أنها تستخدم في صناعة الزجاج، وباعتبارها مادة مالئة في صناعة الطوب والأسمنت ؛إذ تزيد من محتوى المادة الصلبة فيها. الكتابة في الجيولوجيا تستخدم الحمأة في تصنيع الكمبوست، أبحث في مصادر المعرفة المتاحة عن مفهوم الكمبوست واستخداماته، ثم أكتب مقالة عن ذلك. الكمبوست هو السماد الذي يجري الحصول عليه من تخمير المواد العضوية، مثل: بقايا النباتات، مخلفات الحيوانات، والحمأة الناتجة من معالجة المياه العادمة؛ حيث تُجمع المواد العضوية، وتوضع في الأرض وتُقلَّب مع باقي المكونات من المخلفات الحيوانية ونشارة الخشب بواسطة معدات، إلى أن تصل درجة الحرارة المنبعثة من الأنشطة الحيوية الهوائية إلى مستوى ترتفع معه درجة الحرارة إلى أكثر من 50 درجة مئوية. ويستخدم الكمبوست في تسميد التربة؛ حيث تعد سمادًا آمنًا للتربة والنبات.