المياه سلعة ثمينة. ولحماية مياهنا الطبيعية ودعم إنتاج مياه الشرب، يتم أولًا تنظيف مياه الصرف الصحي بالكامل مما تحتويه ومن الملوثات قبل إعادتها إلى الدورة المائية الطبيعية. ولمعالجة المياه وتحقيق أفضل نوعية ممكنة من المياه الطبيعية، تُستخدَم عمليات مختلفة.بوجه عام، يمكن تقسيم عملية معالجة مياه الصرف الصحي إلى نوعين أساسيين. أولاً، تُزال المواد المسببة للمشاكل من الماء. ويتم ذلك بالتنظيف أو إزالة الحديد أو إزالة المنجنيز أو التعقيم أو تحلية المياه أو التخفيف. ثانيًا، تُستكمل المواد على وجه التحديد لتحسين معامِلات الجودة والتأثير مثل قيمة الأس الهيدروجيني أو الموصلية.
توجد العديد من العمليات رهن تصرفك لتنفيذ التحضيرات المختلفة مراحل معالجة المياه:
توجد أكبر كمية من مياه الصرف الصحي التي ستتم معالجتها في محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية، ولهذا السبب يلزم وجود مجموعة أكثر تنوعًا وإجراءات أكثر فعالية هنا. وتعتمد الإجراءات المُستخدَمة على نوع محطة معالجة مياه الصرف الصحي.ويمكن تقسيم عمليات المعالجة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي إلى مراحل مختلفة.
في المرحلة الأولى، تتم معالجة مياه الصرف الصحي التي لا تزال غير معالجة تمامًا ميكانيكيًا؛ ويعمل ذلك على إزالة حوالي 20 - 30% من المواد الصلبة الموجودة. ولتحقيق ذلك، يتم توجيه مياه الصرف الصحي إلى محطة غربلة، حيثما تقوم أسطوانة الغربال أو المنخل بتصفية الشوائب الخشنة مثل أوراق الأشجار أو الورق أو المنسوجات. تتم تصفية المواد الخشنة خطوة بخطوة، باستخدام غرابيل مختلفة، بدءًا من الغرابيل الخشنة ذات عرض فجوة مقدر بعدة سنتيمترات، إلى الغرابيل الدقيقة ذات عرض فجوة يبلغ بضعة ملليمترات والتي يتدفق الماء من خلالها بسرعات مختلفة. وتكون مخلفات الغربال المستردة ميكانيكيًا منزوعة الماء ويتم التخلص منها في محطة حرق.
ثم تمر المياه المنقاة مسبقًا إلى ما يسمى بجامع الرمال. في تقنية معالجة مياه الصرف الصحي، يُستخدَم خزان ترسيب لإزالة الجسيمات الخشنة، مثل الحجارة أو شظايا الزجاج أو الرمال، وكذلك المواد العضوية الخشنة التي لم تفصلها الغرابيل. يحدث ذلك بسرعة تدفق عالية نسبيًا تبلغ حوالي 0.3 m م/ث. يتم التمييز بين جامع الرمال الطويل غير المهوّى، و جامع الرمال الطويل المهوّى – الذي يُسمى أيضًا بجامع الرمال الأسطواني –، و جامع الرمال الدائري.
جامع الرمل المهوّى يزيل الدهون والزيوت الزائدة من مياه الصرف الصحي ويحدث ما يلي: ينتج عن هواء المعالجة المُدخّل حركة دائرية في الماء، والتي تحمل المواد الأخف، مثل الزيوت والدهون، إلى السطح. وحينئذ يمكن إزالتها بسهولة من الماء.A جامع الرمال الدائري يفصل المواد عن مياه الصرف الصحي بقوة الطرد المركزي ويمتصها. بعد عملية التنظيف في جامع الرمال، تُغسل رُفات جامع الرمال وتُحرر من المواد العضوية. يعمل ذلك على تحسين نزح المياه من المواد غير العضوية المجمّعة، والتي يمكن، على سبيل المثال، إعادة استخدامها في بناء الطرق. وفي حالة تعذر إعادة التدوير أيضًا، ينبغي التخلص من رُفات جامع الرمال بشكل صحيح؛ وذلك بدفنها أو تدميرها في مصانع حرق النفايات.جامع معالجة مياه الصرف الصحي الأساسي هو المرحلة التالية من عملية معالجة مياه الصرف الصحي. تبلغ سرعة مياه الصرف الصحي 1.5 cm سم/ث تقريبًا، وهي أبطأ بكثير من سرعتها في جامع الرمال. يتم تقليل سرعة التدفق عن طريق توسيع الحوض. ويلزم خفض سرعة التدفق بحيث يمكن للجسيمات المتسخة الأدق، حسب طبيعتها، الاستقرار في القاع أو على سطح الماء. وتسمى الحمأة الناتجة عن الترسيب (الاستقرار في القاع) الحمأة الأولية. وتتكون عادةً من مادة عضويّة. تُدفع الحمأة الأولية من القاع إلى قادوس الحمأة الجديدة بواسطة مكشطة. تُنقل المواد العائمة إلى قناة الحمأة العائمة. تنقل المضخة الحمأة الجديدة إلى ما يعرف ببرج الهضم.في برج الهضم،يُنتج غاز الميثان على أربع مراحل (التحلل المائي، والتحمض، وتوليد الأسيتون ومرحلة توليد الميثان)؛ ويُحول إلى كهرباء في محطة تسخين كتلية ويمكن استخدامه لتزويد المحطة بالطاقة. تكتمل عملية الهضم في برج الهضم بعد أربعة أسابيع تقريبًا. وما يتبقى يكون عبارة عن حمأة عديمة الرائحة، والتي تُستخدَم غالبًا في الزراعة بعد نزح المياه بواسطة جهاز الطرد المركزي أو المرشح.وحينئذ تنتهي مرحلة التنظيف الميكانيكي. في المتوسط، تتم إزالة 30% إلى 40% من التلوث من مياه الصرف الصحي في هذه المرحلة. وفي طريقها عبر محطة معالجة مياه الصرف الصحي، تصل مياه الصرف الصحي الآن إلى المرحلة التالية من عملية معالجتها.
في معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي، تصل المياه المنقاة مُسبقًا في مرحلة المعالجة الميكانيكية الآن إلى ما يُعرف بخزانات التهوية التي غالبًا ما تُصمم على أنها خزانات توزيع. وهنا تُجرى عملية التنظيف البيولوجي.
يُوزع الماء عن طريق تزويد الأكسجين وبمساعدة المراوح. يتم إنشاء مناطق أكثر أو أقل التهوية حيث يتم خلق ظروف بيئية مختلفة للبكتيريا والكائنات الحية الدقيقة. وتتغذى هذه الكائنات الحية الدقيقة على الملوثات العضوية التي لا تزال موجودة في الماء وتحولها إلى مواد غير عضوية. تشكل البكتيريا كتل حمأة منشطة تطفو بحرية في الماء. ويعمل إمداد الأكسجين على تحفيز تكاثر البكتيريا وبالتالي تعزيز تكوين الحمأة المنشطة. ولذلك يُشار إلى عملية المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي باسم عملية الحمأة المنشطة.تُصرف مياه الصرف الصحي مع الحمأة المنشطة إلى خزان معالجة مياه الصرف الصحي الثانوي. حينئذ تُقلل سرعة تدفق تيار مياه الصرف الصحي مرة أخرى. حدوث الترسيب: تستقر الحمأة المنشطة في قاع الماء المنقى، حيثما يمكن فصلها عن الماء الصافي باستخدام أجهزة تنظيف ميكانيكية في القاع. ويُنقل جزء منها إلى برج الهضم ككتلة حيوية إضافية. يتم إرجاع الجزء الآخر من الحمأة، المعروف أيضًا باسم "الحمأة الراجعة" إلى خزان التهوية للتأكد من وجود كائنات حية دقيقة كافية في خزان التهوية لتحطيم الأوساخ. بعد المعالجة البيولوجية، يتم تنظيف حوالي 90% من مياه الصرف الصحي من المواد القابلة للتحلل الحيوي. وأثناء إمداد الضواغط للأكسجين، تكون مرحلة التنظيف البيولوجي المرحلة الأكثر نشاطًا في عملية التنظيف بأكملها. بمجرد وصول المياه إلى الجودة المنصوص عليها قانونًا، يمكن إعادتها إلى الدورة المائية الطبيعية - على سبيل المثال، إلى نهر.في كثير من الحالات الأخرى، لا يكون التنظيف البيولوجي كافيًا. وفي هذه الحالات، يلزم إجراء المزيد من عمليات معالجة مياه الصرف الصحي - على سبيل المثال، التحضير في شكل معالجة كيميائية. هنا، تُستخدَم إضافات كيميائية أيضًا.
في هذه المرحلة من معالجة مياه الصرف الصحي، تُستخدَم العمليات الكيميائية لمعالجة مياه الصرف الصحي. وتحقيقًا لهذه الغاية، تُستخدَم مركبات كيميائية لتحقيق القيم القياسية للمياه المنصوص عليها قانونًا. تشمل المعالجة الكيميائية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي التحييد، والتطهير، وترسيب الفوسفات، وإزالة النيتروجين، والتذويب ، وإزالة المنجنيز.
التحييد يُستخدَم لإنتاج قيمة الأس الهيدروجيني الموصوفة، والتي تتحقق بإضافة حمض، مثل حمض هيدروكلوريك أو مادة قاعدية، مثل لبن الجير.وأثناء التطهير، تُقتل مسببات الأمراض بإضافة الكلور أو ثاني أكسيد الكلور. يمثل تشعيع مياه الصرف الصحي بضوء الأشعة فوق البنفسجية بديلًا جيدًا لإضافة المواد الكيميائية، ولكن يُستخدَم بشكل أقل. إزالة الفوسفات: كثيرًا ما تتلوث مياه الصرف الصحي لدينا بالفوسفات الناتج من المنظفات، والأسمدة، والمضافات الغذائية والفضلات. وإذا بقيت هذا الملوثات في مياه الصرف الصحي، فإنها تؤدي إلى الإفراط في تسميد المسطحات المائية وإثراءها بالمغذيات، ما يمكن أن يؤدي إلى نمو النباتات عديمة الفائدة (التغذية الطبيعية) الضارة بالنظام البيئي.
تتم إزالة الفوسفات بعملية التلبد أو الترسيب الكيميائي. كما أن ترسيب الفوسفات يبدأ جزئيًا من خلال إضافة الألومنيوم أو أملاح الحديد في مجمع الرمال أو في خزان معالجة مياه الصرف الصحي الثانوي. وبعد ذلك يتم إخراج كتل الفوسفات المعدنية التي تشكلت أثناء هذه التنقية الثانوية لمياه الصرف الصحي مع الحمأة المنشطة. وحسب طريقة التشغيل، يمكن أيضًا "تصيد" الفوسفات بمساعدة الكائنات الحية الدقيقة من مياه الصرف الصحي. وفي هذه الحالة، نتحدث عن التخلص من الفوسفور البيولوجي والذي، مع ذلك، نادرًا ما يُستخدَم.
تشمل تنقية المياه كيميائيًا أيضًا إزالة النيتروجين: تُستخدَم هذه العملية لإزالة مركبات النيتروجين الضارة بالمياه، مثل الأمونيا والأمونيوم، من مياه الصرف الصحي. وتزيل مركبات النيتروجين الأكسجين الحيوي من الماء ويمكن حتى أن تتسبب في موت الأسماك عند تصريفها في المسطحات المائية. تتم إزالة النيتروجين عن طريق عمليتي النترجة وإزالة النترجة: وأثناء عملية النترجة،يُحول الأمونيوم إلى نتريت مع إضافة البكتيريا اللاهوائية والأكسجين ثم إلى نترات في المرحلة الثانية. وتُحفَّز عملية إزالة النترجة اللاحقة بإضافة الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية. وتعمل هذه الكائنات على تحليل النترات إلى غاز النيتروجين عن طريق الأنشطة الإنزيمية، ثم تعود إلى الغلاف الجوي.التأجيل: لتقليل محتوى الحديد في مياه الصرف الصحي إلى القيمة المحددة، تتأكسد كاتيونات الحديد (II) بإضافة الأكسجين. ولتحفيز عملية الأكسدة، يجب أيضًا إضافة الصودا الكاوية إلى مياه الصرف الصحي.إزالة المنجنيز: يوجد المنجنيز عادةً في مياه الصرف الصحي في صورة كربونات هيدروجين المنجنيز. وتشكل إضافة الأكسجين مركبات المنجنيز IV منخفضة الذوبان، والتي يمكن إزالتها بسهولة من الماء.
في مرحلة التنظيف الرابعة والأخيرة، تُستخدم عمليات الغشاء والتصفية. جزئيًا، تُدمج مرحلة التنقية هذه مع العمليات الكيميائية للترسيب والتلبد. ويؤدي ذلك، على سبيل المثال، إلى طريقة تصفية التلبد. تُضاف المرسبات والمندّفات إلى مياه الصرف الصحي، ما يؤدي إلى تلبد المواد التي سيتم فصلها. ثم تُمرر مياه الصرف الصحي ذات المواد الملبدة من خلال قطعة قماش أو مرشح الرمال.
وتتسرب ببطء من خلال طبقة المرشح. تتم إزالة حتى أصغر المواد الصلبة العضوية العالقة.الترشيح النانوي يعمل بطريقة مماثلة جدًا. وخلافًا للترشيح الطبيعي، تُمرر المياه تحت الضغط من خلال غشاء يحتفظ حتى بأصغر الجسيمات الذائبة، مثل الجزيئات أو أيونات المعادن الثقيلة. يحدث الشيء نفسه مع التناضح العكسي،حيث تُستخدَم قيم ضغط عمل أعلى وأغشية دقيقة.تُرشح الملوثات المحتفظ بها أثناء الترشيح، والترشيح النانوي والتناضح العكسي في عملية معالجة الحمأة في شكل حمأة مرشح عبر خزان معالجة مياه الصرف الصحي الأساسي.تصل المياه الآن إلى المنطقة الأخيرة من محطة معالجة مياه الصرف الصحي، خزان تخزين المياه المعالجة. وتؤخذ عينات المياه مرة أخرى هنا وتُفحص جودة المياه. لا يتم إرجاع المياه النقية إلى دورة المياه إلا عند استيفاء المعامِلات المنصوص عليها قانونًا.
صفحات حول موضوع معالجة مياه الصرف الصحي على مستوى العالم:معالجة المياه والصرف الصحي | أنماط الأداء لمشغلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي | دراسات حالة | الأداء³ | Wastewater treatment guide | حاسبة الأداء
