تعريف الماء
الماء: هو سائل شفاف عديم اللون والرائحة والطعم، كما أنه مركب كيميائي يوجد بالحالة السائلة غالباً، ويتكون من ذرتي هيدروجين وذرة واحدة من الأكسجين، أي إن الماء مكون بشكل أساسي من جزيئات، بحيث يحتوي كل جزيء على ثلاث ذرات بصورة ذرتي هيدروجين وذرة أكسجين، كما أن القطرة الواحدة من الماء السائل تحتوي على الملايين الجزيئات.
معالجة المياه
إن مياه الشرب التي يستهلكها البشر يجب أن تكون مياه نقية، وصافية، وخالية من الكائنات الدقيقة، والكيماويات الضارة، كما يجب أن تكون المياه في شبكات المياه ذات مستوى عالٍ من النظافة، والنقاء، وخالية من اللون، والرائحة، والطعم غير المرغوب فيها؛ حتى لا يميل الناس إلى البحث عن مصادر أخرى للمياه غير موثوق بجودتها. لذا نلجأ في كثير من الأحيان إلى ما يسمى (بمعالجة المياه) التي تهدف بشكل أساسي إلى حماية صحة المجتمع. وبطبيعة الحال، توجد المياه في الطبيعة بنسب متفاوتة من حيث درجة النقاء وصحة الاستخدام؛ فمياه الأنهار أو البحيرات نادراً ما تكون نظيفة بما فيه الكفاية للاستهلاك البشري إذا لم تُعالج من قبل. ومن ناحية أخرى، فإن المياه الجوفية غالباً ما تحتاج لمستوى أقل من المعالجة لجعلها صالحة للشرب والاستهلاك البشري. وتعتمد الطريقة التي يتم استخدامها في معالجة المياه على جودة مصدر المياه، فكلما كانت جودة المصدر جيدة تكون الحاجة إلى المعالجة أقل. وبشكل عام تحتاج المياه السطحية مثل مياه الجداول، والأنهار، والبحيرات إلى عملية معالجة للمياه أكثر دقة وشمولاً مقارنة بمعالجة المياه الجوفية؛ لأن المياه الجوفية عادة ما تكون خالية من الميكروبات، والمواد الصلبة العالقة بسبب حدوث الترشيح الطبيعي أثناء تحرك الماء عبر التربة، أما المياه السطحية فإنها تحتوي على المواد العضوية، والنباتات المتحللة، والكائنات الحية الدقيقة. وتبدأ معالجة المياه السطحية بسحب المياه وتصفيتها من الشوائب الكبيرة والأسماك، ومن ثم تصفية دقيقة لإزالة معظم التعكّر بعد ذلك تتم عملية التطهير، لكن المياه الجوفية لا تحتاج لعملية تصفية ويتم تطهيرها فقط كإجراء وقائي لحماية الصحة العامة. بالإضافة إلى التصفية والتطهير، يمكن استخدام عمليات التليين، والتهوية، والفلورة في بعض مصادر المياه العامة، كما تستخدم عمليات التحلية في المناطق التي لا تتوفر فيها إمدادات المياه العذبة بسهولة.
إقرأ أيضا:أسباب ندرة المياه في شبه جزيرة العربطرق معالجة المياه
- عملية الترسيب: هي إحدى طرق معالجة المياه عن طريق الاعتماد على الجاذبية، وتتم بواسطة ترك المياه تحت ظروف هادئة (ساكنة)، إلى أن تستقر الجسيمات ذات الكثافة العالية (أكثر كثافة من الماء) تدريجياً في قاع الحوض أو الخزان، وتُسمّى هذه العملية بالترسيب العادي، وتتم هذه العملية في محطات المعالجة عن طريق بناء صهاريج الترسيب المستقرة التي تتدفق المياه عبرها ببطء وبشكل منتظم، وتكون هذه الصهاريج مستطيلة الشكل أو دائرية بعمق 3 أمتار، وتمر المياه أثناء معالجتها بما يسمى بالسدود التي تعمل على إزالة الشوائب الكبيرة، وتُسمّى طبقة المواد الصلبة المترسّبة في قاع الخزان بالحمأة، وتم تجهيز صهاريج الترسيب الحديثة مع كاشطات ميكانيكية لدفع الرواسب في قاع الخزان باستمرار نحو خزّان تجميع آخر، وتعتمد كفاءة خزان التّرسيب على مساحة سطحه أكثر من اعتماده على العمق والحجم، حيث إن الخزان الضحل نسبياً وذو المساحة السطحية الكبيرة يكون أكثر فاعليّةً من الخزان العميق جداً الذي يحتوي على الحجم نفسه ولكن لديه مساحة سطح أصغر. وعلى الرغم من ذلك، فإن معظم صهاريج الترسيب لا يقل عمقها عن 3 أمتار؛ من أجل توفير مساحة كافية لطبقة الرواسب الصلبة والتخلص منها.
- عملية التخثّر أو التجلط: لتجميع المواد العالقة حيث لا يمكن إزالة الجسيمات الدقيقة جداً عن طريق عملية الترسيب، حيث إن الجسيمات الكبيرة والثقيلة تستقر في القاع بسهولة، ولكن الجسيمات الأصغر حجماً تحتاج لوقت طويل جداً لتستقر، وفي بعض الحالات لا تستقر على الإطلاق. ولهذا يجب أن تسبق عملية الترسيب عملية كيميائية تُعرف بالتخثّر وهي عملية يتم عبرها إضافة مواد كيميائية إلى الماء لتجمع الجسيمات غير الناضجة معاً في كتل أكبر من المواد الصلبة. وتُعد كبريتات الألومنيوم من أكثر مواد التخثر المستخدمة لتنقية المياه شيوعاً، كما يمكن استخدام مواد كيميائية أخرى مثل كبريتات الحديد، أو ألومينات الصوديوم. وعادة ما تتم عملية التخثر على مرحلتين: الاختلاط السريع، والاختلاط البطيء. حيث يعمل الاختلاط السريع على توزيع مواد التخثّر بشكلٍ منتظم ومتساوٍ في جميع أنحاء الماء؛ لضمان حدوث تفاعل كيميائي كامل، بعد ذلك يكون هناك حاجة إلى فترة أطول من التخثر البطيء ويتم ذلك عن طريق عملية الاختلاط البطيء؛ لتعزيز تصادمات الجسيمات وتعزيز نمو الكتل.
- عملية التصفية والترشيح: هي العملية التي تلي عملية التخثر، حيث تتم عبر ما يُسمّى بعملية الترشيح وهي عملية فيزيائية يتم عن طريقها إزالة الشوائب من الماء عن طريق رشها للأسفل ومرورها بطبقة من المواد المسامية الحبيبية مثل الرمل، بحيث تصبح الجسيمات العالقة محصورة داخل المسام في وسائل الترشيح، كما أنها تزيل الأوّليات والألوان الطبيعية الضارة، وغالباً ما تتم عملية الترشيح للمياه السطحية الملوّثة بعد خطوات التخثر والترسيب، أما بالنسبة للمياه السطحية ذات التعكر المنخفض نسبياً، فيمكن استخدام عملية الترشيح المباشر دون الحاجة للمرور بعملية الترسيب. وهناك نوعان من المرشحات الرملية التي تستخدم في عملية الترشيح: المرشحات البطيئة، والمرشحات السريعة، حيث تتطلب المرشحات البطيئة وجود مساحة سطحية أكبر بكثير من المرشحات السريعة، وتتكون المرشحات البطيئة بشكل أساسي من طبقة من فحم الأنثراسايت ويقع أسفلها طبقة أخرى من الرمال الناعمة، حيث تعمل طبقة الفحم على تصفية الكتل الكبيرة، وتعمل طبقة الرمال الناعمة على تصفية الشوائب الأصغر وهذا ما يسمى بالترشيح المتعمق. وفي بعض محطات المعالجة الحديثة يتم إضافة طبقة ثالثة من معدن كثيف محبّب يدعى العقيق؛ لزيادة الدقة في التصفية والترشيح. من ناحية أخرى، توجد المرشحات السريعة في هياكل خرسانية تشبه الصندوق، وعادةً ما يتم بناء خزان كبير يسمى بئراً تحت المرشحات مباشرةً ليتم حفظ الماء مؤقتاً بعد الترشيح، كما يوجد طبقة من الحصى الخشنة لاستكمال عملية الترشيح، ويجب تنظيف مجرى المرشّح باستمرار عن طريق الغسيل العكسي بدفع المياه النظيفة صعوداً، مما يؤدي إلى توسعة طبقة المرشّح قليلاً وحمل الشوائب في أحواض الغسيل.
أهمية الماء للإنسان
تشكّل المياه ما نسبته 73% من وزن جسم الإنسان، حيث يعد أحد مكونات سوائل الجسم مثل الدم، والبول، والعصارة الهضمية، والعرق، وقد تتغير النسبة قليلاً بناءً على كمية الدهون الموجودة في الجسم، وبذلك يُعَدّ الماء الأساس الذي يقوم عليه استمرار حياة البشر، حيث يمكن العيش لعدة أسابيع دون طعام وغذاء، لكن لا يمكننا العيش لفترة بسيطة دون شرب الماء، ويتخلص الجسم يوميّاً ما يقارب 1.2 لتر من الماء على شكل بول، وبراز، وعن طريق التعرق، والشهيق، والزفير، لذلك يجب تعويض هذا النقص عن طريق شرب الماء بكميات جيدة يومياً. كما يعمل الماء على تنظيم الضغط الأسموزي في الجسم ويعمل كمُليّن ويُسهّل بلع الطعام.
إقرأ أيضا:كيفية استخدام مصادر الطاقة البديلة
