الصرف الصحي

موضوع: الصرف الصحي الإثنين أغسطس 16, 2010 8:42 am

مقدمة:
هو التخلص من كل مخلفات الإنسان، سواءً كانت ناتجة من استخدام منزلي في الغسل والتنظيف، أو من استخدام شخصي مثل الاستحمام، بالإضافة إلى الفضلات والقاذورات. وكما تحتوي مياه الصرف الصحي على فضلات الإنسان ومخلفاته، فهي تحتوي كذلك على نسبة كبيرة من الكيماويات السامة، التي يستخدمها الإنسان في الغسل والنظافة والتخلص من الحشرات.

وتحتوي مياه الصرف الصحي، كذلك، على نسبة عالية من الأملاح، فبول الإنسان، مثلاً، يحتوي على نسبة عالية من اليوريا، والأملاح الضارة بالجسم، التي يتخلص منها بطرحها إلى الخارج. كذا يحتوي البول، في بعض الأحيان، على بويضات لبعض الطفيليات، مثل البلهارسيا، وبعض أنواع الميكروبات. أما الغائط، ففضلاً عن احتوائه على مخلفات الطعام والمواد الصلبة، التي لا يستطيع الجسم هضمها، فإنه يحتوي على البكتيريا والفيروسات المعوية، ومنها: فيروس شلل الأطفال، بالإضافة إلى بيض وأطوار كثير من الطفيليات.

ويتخلص الإنسان من مياه الصرف الصحي، بوسائل عدة، منها: صرفها في المسطحات المائية، مثل: البحار والمحيطات، أو صرفها في الصحاري والأراضي غير المسكونة. إلا أن التخلص من مياه الصرف الصحي، التي لم تعالج بشكل سليم، يؤدي، في كثير من الأحيان، إلى عودة الملوثات إلى الإنسان، مع مياه الشرب، الأمر الذي يؤدي إلى انتشار الأوبئة والأمراض المختلفة.

فبالنسبة إلى الصرف في المجاري والمسطحات المائية، فإن وصول كميات كبيرة، من المواد العضوية المنصرفة في مياه الصرف الصحي، إلى مياه الأنهار، يؤدي إلي تنشيط البكتيريا المحللة، وازدياد أعدادها، فاستهلاكها، استطراداً، لكميات كبيرة من الأوكسجين، المذاب في الماء. ويؤدي استهلاك الأوكسجين، إلى ازدهار أنواع أخرى من البكتيريا اللاهوائية، التي يمكنها تحليل المواد العضوية، في غياب الأوكسجين، منتجة غازات عطنة، مثل كبريتيد الهيدروجين السام للأحياء المائية، التي تعيش في الأنهار.

إلا أنه، ومع تقدم التقنية العلمية، واكتمال بناء محطات المعالجة، قلت نسبة التلوث، الناتج من الصرف الصحي، عما كانت عليه في السبعينيات.

أما بالنسبة إلى التخلص من مياه الصرف الصحي، في الصحاري، والمناطق غير المسكونة، فإن ذلك يؤدى إلى تلوث الهواء، خصوصاً في المناطق المجاورة. كما قد تتسرب مياه الصرف الصحي في المخزون الجوفي، فتلوث المياه الجوفية. وقد تحمل الرياح بعض الجراثيم، الموجودة في مياه الصرف، إلى المناطق السكنية المجاورة، فتعمل على انتشار العدوى والأوبئة.

ويسمى النظام، الذي يتخلص من خلاله من هذه المخلفات، "نظام الصرف الصحي" (Sewage System) ويختلف نظام الصرف الصحي، تبعاً لاختلاف درجة رقي المجتمع الإنساني. ففي المدن الحديثة، يتكون نظام الصرف الصحي من شبكة أنابيب، تبدأ من المنازل والأبنية، تجمع مياه الصرف الصحي، وتتسع هذه الأنابيب شيئاً فشيئاً، مع تجمعها، بعضها مع بعض، حتى تتحول إلى أنفاق كبيرة، يطلق عليها "أنفاق المجاري"، أو"أنفاق الصرف الصحي"، التي تنتهي في محطات معالجة الصرف الصحي .

وفي محطات الصرف الصحي، تزال الشوائب العالقة، ويتخلص من المواد السامة الموجودة في تلك المياه، وتقتل الجراثيم والميكروبات. وبذا، تصبح هذه المياه المعالجة، آمنة، لصرفها في البحر أو صرفها في البر، أو استخدامها لري الأشجار، أو غسل الطرق.

أما نظام الصرف الصحي، في الريف، فيتكون من خزانات ملحقة بالمنازل الريفية، يطلق عليها "خزانات الصرف" أو "خزانات النزح". وغالباً، ما تبنى هذه الخزانات من الخرسانة، أسفل المنزل الريفي، حيث تستقبل مياه الصرف الصحي. وتتعرض الفضلات الموجودة في الخزانات، إلى عمل البكتيريا، التي تحلل المواد العضوية، إلى غازات وفضلات، يطلق عليها "الدُّبَال"، فيما يخرج الماء المختلط بالفضلات، والذي يطلق عليه "سائل الصرف الصحي"، إلى التربة المحيطة بخزان الصرف، من طريق الخاصية الشعرية. وينزح خزان الصرف، على فترات، عند امتلائه بالدبال، الذي ينقل إلى محطات معالجة الصرف الصحي.

معالجة مياه الصرف الصحي

تُعالج مياه الصرف الصحي، لغرضين أساسيين. أولهما، حماية البيئة من التلوث المتوقع حدوثه، نتيجة صرف هذه المياه، بما تحتويه من سموم وميكروبات. وثانيهما، توفير استخدام المياه العذبة النقية، للاستهلاك الآدمي، وحفظ موارد المياه النقية؛ إذ إن المياه المعالجة، تستخدم في الزراعة، وري الأراضي.

وتتكون مياه الصرف، في أغلب الأحوال، مما يزيد على 95 % ماء، والباقي مواد عالقة، ومواد عضوية، ومعادن ثقيلة وأملاح معدنية، وبعض العناصر، مثل النيتروجين والفوسفور والبوتاسيوم.

ومياه الصرف الصحي، غالباً ما تكون خليطاً من مياه الصرف الناتج من الاستعمالات، والأغراض المنزلية اليومية، ومياه الاستعمالات الصناعية، ومياه الأمطار، التي تسربت في شبكة الصرف الصحي العامة.

ويمكن تبسيط فكرة معالجة مياه الصرف الصحي، بأنها عملية تسريع لعمليات التحلل الطبيعية، للمواد العضوية، مع فصل المكونات الصلبة والملوثات الكيماوية.

وتُعالج مياه الصرف الصحي، في معظم المدن، من خلال عملية مبسطة، تتضمن ثلاث مراحل. وقد تتطلب بعض المدن مرحلة أخرى متقدمة، للحصول على درجة تنقية عالية، وذلك لاستخدام الماء الناتج، في بعض الاستخدامات، مثل ري المزروعات.

مراحل معالجة مياه الصرف الصحي:

المرحلة التمهيدية

يفصل، في هذه المرحلة، ويزال ما تراوح بين 5 و10 % من المواد العضوية، القابلة للتحلل، بالإضافة إلى كمية تراوح بين 2 و20 % من المواد العالقة الأخرى. ولا تُعد إزالة هذه النسبة من الشوائب، كافية لإعادة استعمال الماء، في أي من الأغراض. لذا، فإن الماء الناتج من هذه المرحلة، ينقل إلى المرحلة التالية . وفي هذه المرحلة، تمرر مياه الصرف الصحي على خلاطات، لتحويل الفضلات العضوية، كبيرة الحجم، إلى فضلات أصغر حجماً. ثم يمر الخليط من خلال شبكات ومرشحات ومناخل، للتخلص من الفضلات غير العضوية. بعد ذلك، تجمع مياه الصرف في أحواض أولية، لتشبيع الخليط بالأكسجين، اللازم لعمليات التكسير العضوي، فيما بعد.

المعالجة الابتدائية (Primary Treatment)

في هذه المرحلة، يُزال ما بين 35 و50 % من المواد العضوية، القابلة للتحلل، بالإضافة إلى ما بين 50 و70 % من المواد العالقة.

وتترسب المواد الصلبة في أحواض خاصة، يطلق عليها "أحواض الترسيب"، مكونة طبقة طينية سوداء، أسفل الحوض، يطلق عليها "الوحل". وتطفو المواد الدهنية والزيوت والشحوم، على سطح طبقة الوحل، لتُزال بعملية، يطلق عليها "القشط". أما المواد العالقة، فتزال من على سطح الأحواض.

المعالجة الثانوية (Secondary Treatment)

وفيها تعالج مياه الصرف الصحي معالجة بيولوجية، أي أنها تُجرى باستخدام كائنات حية، من طريق تنمية البكتريا الهوائية، القادرة على التهام المواد الصلبة وتحليلها، بالإضافة إلى هضم المواد العضوية، الموجودة في مياه الصرف، وتحويلهما إلى طاقة وماء وثاني أكسيد الكربون. وغالباً ما تُجرى هذه العمليات، في أحواض أو برك وبحيرات ضحلة، ذات مياه ساكنة، لا توجد فيها تهوية. أو قد تُمد هذه الأحواض والبرك بتهوية صناعية، من خلال ماكينة لدفع هواء جوي في مياه الصرف، لتوفير الأكسجين اللازم للبكتريا. وتكون معدلات التحلل البيولوجي في هذه الحالة منخفضة.

إلا أنه يمكن الإسراع من عمليات التحلل البيولوجي، من خلال إجراء تحريك مستمر لمياه الصرف الصحي، في الأحواض، أو إضافة بعض أنواع البكتريا المحللة، ذات المقدرة العالية على تحليل المواد العضوية. وبعد إتمام هذه العملية، يمرر السائل إلى خزان الترسيب الثانوي، أو النهائي، حيث يستقر الوحل في القاع، بينما ينقل السائل إلى المرحلة التالية.

ويجمع "الوحل"، الناتج من المراحل، التمهيدية والابتدائية والثانوية، وينقل إلى "خزان هضم الوحل". لتتولّى البكتيريا تكسير المواد العضوية المعقدة، وتحويلها إلى مواد أقل تعقيداً، ويصاحب هذه العملية انطلاق غاز الميثان، الذي يستخدم مصدراً للوقود. ويجمع الوحل، المتبقي من هذه العملية، ويجفف، ويستخدم كمخصبات للتربة. ويمكن، من خلال المعالجة الثانوية، إزالة 90 % من المواد العضوية، القابلة للتحلل، ونحو 85 % من المواد العالقة .

المعالجة الثلاثية (Tertiary Treatment) أو المعالجة المتقدمة

وفي هذه المرحلة، يُجرى عديد من العمليات الكيماوية، للتخلص من مختلف الملوثات، التي لم يُتخلص منها، في المراحل السابقة، مثل الفسفور، والنيتروجين، والمواد العضوية الذائبة، وبعض العناصر السامة. وينتج من هذه المرحلة ماء، على مستوى عال من النقاء؛ إذ يُزال نحو 100 % من المواد العالقة الصلبة، والنيتروجين، والفوسفور، والزيوت العالقة والدهون . وتتضمن هذه العمليات: التخثر الكيماوي، والترسيب، والترشيح الرملي، والامتصاص الكربوني، والتبادل الأيوني، والتناضح العكسي .

وتُضاف مركبات الحديد والألومنيوم والكالسيوم، إلى ماء الصرف الصحي، فينتج، عند ذلك، تغير في صفات الماء، بما يؤدي إلى تلاصق الجسيمات، العالقة في سائل الصرف الصحي، بعضها ببعض، مكونة كتلاً صلبة أكبر حجماً، تترسب، فيُتخلص منها. وتسمى هذه العملية "عملية التخثر الكيماوي بغرض الترسيب" (Chemical Coagulation and Sedimentation).

ثم يمرر سائل الصرف الصحي، على مرشحات، تحتوي على طبقات من الرمل، سمكها نحو نصف متر. وتسمى هذه العملية "عملية الترشيح الرملي" (Sand Filtraing).

وللتخلص من الروائح الكريهة، يمرر سائل الصرف الصحي، على خزانات، تحتوي على الفحم الناشط، الذي يتحد بجزيئات الرائحة الكريهة. ويتبقى، في النهاية، أملاح، بتركيزات عالية، يُتخلص منها بعمليات التبادل، الأيوني والأسموزي العكسي.

ولقتل الميكروبات المعدية، يوضع الكلور، بتركيز 100 ملجم/ لتر، لمدة تراوح بين 15 و120 دقيقة. وبذلك، يتحول سائل الصرف الصحي ، إلى مياه نقية، خالية من السمية والعدوى .

استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة

يمكن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة، بديلاً من المياه العذبة النقية، في ري الأشجار، واستصلاح الأراضي الزراعية، والمزارع السمكية، وري الخضراوات، التي لا تؤكل نيئة. ولا يقتصر استخدام المياه المعالجة، على ري الأشجار والزراعة فقط، بل يتعداهما إلى عديد من الاستخدامات الأخرى، مثل الشرب. كما حدث في الولايات المتحدة الأمريكية عام 1956، حينما تعرض بعض المناطق، في ولاية كانساس، للجفاف، مما حدا بمدينة شانوت، في الولاية، إلى معالجة نحو 4 آلاف متر مكعب، يومياً، واستخدامها في الشرب. كما أنشئت محطة معالجة متقدمة، في مدينة ويندهوك، في ناميبا، عام 1968 لمد المدينة بنحو 50 % من مياه الشرب.

وتستخدم المياه المعالجة، كذلك، في عديد من المشروعات الترفيهية، مثل إنشاء مسطحات مائية، لممارسة الرياضات المائية، وصيد الأسماك، والسباحة. كما تُضخ مياه الصرف الصحي المعالجة، في بعض المناطق الساحلية، لوقف دخول المياه المالحة إلى الطبقات الحاملة للمياه (الخزان الجوفي)، كما حدث في ولايتي كاليفورنيا ونيويورك في الولايات المتحدة الأمريكية

وجدير بالذكر، أن مياه الصرف المعالجة، قد ازداد استخدامها، في الآونة الأخيرة؛ وذلك لانخفاض نفقتها، مقارنة بنفقة إنتاج المياه النقية.

الجدول الرقم (1): متوسط نسبة إزالة بعض الملوثات، الموجودة
في مياه الصرف الصحي، باستخدام وسائل المعالجة المختلفة

الطريقة	معالجة ابتدائية %	معالجة ثانوية ( عملية الحمأة المحفزة ) %	معالجة متقدمة باستخدام
عنصر الإزالة	معالجة ابتدائية %	معالجة ثانوية ( عملية الحمأة المحفزة ) %	المرشحات الرملية %	امتصاص كربوني بعد التبادل الأيوني %	أكسدة كيماوية وتناضح عكسي %
الأكسجين	38	83	88	98	100
المواد العالقة الصلبة	53	91	99	100	100
نتروجين الأمونيا	18	70	80	100	100
الفوسفور	27	60	83	100	100
الكربون العضوي	34	89	90	100	100
الزيوت والدهون	65	94	94	97	100
العكر	31	90	97	100	10

المراجع

أولا المراجع العربية:

1 -	العبد العالي، عبد الرحمن إبراهيم، "معالجة مياه الصرف الصحي"، مجلة العلوم والتقنية، الثروة المائية، مايو 1990.
2 -	المنهراوي، سمير، حافظ، عزة، "المياه العذبة"، الدار العربية للنشر والتوزيع، القاهرة 1997.
3 -	"الموسوعة العربية العالمية"، مؤسسة أعمال الموسوعة للنشر والتوزيع، ط2، 1419هـ/1999م.

ثانيا المراجع الاجنبية

Dickinson, D., Practical Waste Treatment And Disposal, Applied Science Publishers, New York, 1974.	1 -
Environmental Protection Agency, "EPA", Wastewater Treatment and Reuse by Land Application, Cincinnatiy, Ohio, 1973.	2 -
Environmental Protection Agency, Methods for Chemical Analysis of Water And Wastes, Cincinnati, 1979.	3 -
Kato. M. T., The Anaerobic Treatment of Low Strength Soluble Wastewater, Ph.D. thesis, Department of Environmental Engineering, Wageningen University, The Netherlands, 1994.	4 -
Matsumoto, J., ed., Treatment, Disposal, and Management of Human Wastes, Proceedings, Nihon University, Tokyo, 1985.	5 -
Metcalf & Eddy Inc., Wastewater Engineering: Treatment, Disposal, and Reuse, Printice Hall, New York, 1979.	6 -
Miloradov, M., ed., Pollution Of The Mediterranean Sea, Water Science and Technology, Vol. 18, New York, 1985.	7 -
Mishustin, Y., Pertsovskaya, M., Sanitary Microbiology of The Soil, USSR Academy of Science, Institute of Microbiology, Nauka Publishers., Moscow, 1986.	8 -
Netcalf and Eddy Inc., Wastewater Engineering: Treatment Disposal, and Reuse, 3rd, Ed. McGraw-Hill Inc., New York, 1991.	9 -
Parker, H. W., Wastewater System Engineering, Prentice Hall, New York, 1978.	10 -
Rump, H. H., Krist, H., Laboratory Manual For the Examination Of Water, Wastewater, and Soil, VCH, Weinheim, Germany, 1988.	11 -
World Bank: Towards Improvement of Accounting for the Environment, Washington DC., 1991.	12 -
World Health organization, WHO, Effluent standards for Reuse and Discharge of wastewater, scientific Group Report. No 639, Geneva, 1979.	13 -
World Health Organization, WHO: Identification of Priority Chemicals: In Hazardous Wastes, EUR/ICP/CEH 035, Copenhagen, 1989.	14 -