معالجة المياه
يشير مصطلح معالجة المياه (بالإنجليزيّة: Water Treatment) إلى العمليات التي تتم لجعل المياه المُعالَجة قابلة للشّرب؛ وذلك بتخليصها من الرّوائح، وتنقيتها، وترويقها، وإزالة قساوتها (عسر الماء)، ويتّسع مصطلح معالجة المياه ليشمل أيضاً العمليات الفيزيائيّة، والكيميائيّة، والحيويّة، والآليّة التي تتم لجعل المياه صالحة لاستخدام معين وليس للشرب بالضرورة، ويعتمد نوع المعالجة على الاستخدام المطلوب، وعلى مصدر المياه المراد معالجتها؛ ذلك أنّ طرق معالجة المياه الرّماديّة (بالإنجليزيّة:Greywater) (وهي المياه التي تنتج عن الاستعمالات المنزليّة كالاستحمام وغسل الأطباق) تختلف عن طرق معالجة المياه السّوداء (بالإنجليزيّة:Blackwater) التي تنتج عن استخدام المراحيض.
معالجة مياه الشرب
تستخدم شبكات المياه العامة طرقاً مختلفة لمعالجة مياه الشّرب؛ لتخليصها من الملوّثات وجعلها أكثر أماناً للاستخدام، وتعتمد طريقة المعالجة على مصدر المياه، فالمياه السّطحيّة مثل البحيرات والأنهار والجداول تكون غالباً أكثر تلوّثاََ من المياه الجوفيّة، وتحتوي على رواسب أكثر، وبشكلِِ عامّ تتم معالجة مياه الشّرب باتباع الخطوات الآتية:
- التّخثّر والتّلبّد (بالإنجليزيّة: Coagulation and Flocculation): ويُقصد بها إضافة مواد كيميائيّة موجبة الشّحنة إلى المياه، لتحييد الأوساخ والمواد الذّائبة التي تحمل شحنة سالبة، وبهذا يتم تجميع المواد المذابة على شكل كتلة كبيرة الحجم تُسمى الثّفل (بالإنجليزيّة: floc).
- التّرسيب (بالإنجليزيّة: Sedimentation): تترسّب كتلة الثّفل بعد أن أصبحت ثقيلة الوزن في قاع الخزان.
- الترشيح (بالإنجليزيّة: Filtration): بعد ترسيب الثّفل، تمر المياه عبر مرشحات متنوعّة في التّركيب، وحجم المسامات، وذلك لتخليص المياه من الفحم، والرّمال، والحصى، بالإضافة إلى المواد الذّائبة مثل، المواد الكيميائيّة، والغبار، والفيروسات، والبكتيريا، والطّفيليات.
- التّطهير (بالإنجليزيّة: Disinfection): ويقصد بها إضافة مواد مثل الكلور، أو أحادي الكلورامين لقتل ما يتبقى في الماء من فيروسات، وبكتيريا، وطفيليّات.
معالجة مياه الصّرف الصّحيّ
مياه الصّرف الصّحي هي المياه التي تم استخدامها في الأغراض المختلفة، وتتعدّد مصادر الصّرف الصّحي، فهناك الصّرف المنزليّ الذي يشمل مياه المراحيض، والمطابخ، ومياه الاستحمام، وغسل الملابس، والصّرف الصّناعي النّاتج عن المصانع، والمؤسسات التجاريّة. تحتوي مياه الصّرف الصّحيّ غالباً على كائنات حيّة مسببة للأمراض، وأحماض، ومواد سامّة؛ إذ تهدف معالجة الصّرف الصّحيّ لتحسين وتنقية مياه الصّرف لجعلها صالحة للاستخدام مرة أخرى، أو لتكون صالحة لتفريغها في المياه السّطحيّة مثل الأنهار والمحيطات، أو في المياه الجوفيّة.
إقرأ أيضا:بحث عن مصادر الطاقةتاريخ معالجة مياه الصّرف الصّحيّ
اعتاد البشر قديماً على التّخلص من مياه الصّرف الصّحيّ بإلقائها في المعابر المائيّة، معتمدين على قدرة الطّبيعة على التّخلّص منها بتخفيفها أو تحليلها بمساعدة البكتيريا، ومع ازدياد الكثافة السّكانية ازدادت كمية المياه النّاتجة عن استخدامات البشر اليوميّة. في الولايات المتحدّة الأمريكيّة على سبيل المثال اقتصرت معالجة المياه حتى بداية سبعينيات القرن الماضي على تصفيتّها من المواد العائمة، والتّخلّص من المواد القابلة للتحلّل، وتعقيم المياه للتخلّص من الكائنات المسبّبة للأمراض، ومع بداية السّبعينيات بدأ الاهتمام بالقضايا البيئيّة والجمالية، وبدأ نوع متطور قليلاً من معالجة المياه؛ وذلك بتخليصها من النّيتروجين، والفسفور. في عام 1980م، وبالتّزامن مع ظهور المخاوف الصّحيّة من السّموم، بدأت الحكومات بوضع معايير جودة المياه، وبدأت عمليات معالجة الصّرف الصّحيّ تأخذ بالحسبان معايير الصّحة البشريّة بالإضافة لمعايير الحياة المائيّة.
مراحل معالجة مياه الصّرف الصّحيّ
شهدت عملية معالجة الصّرف الصّحيّ بعض التدرج، فقد اقتصرت معالجة مياه الصّرف الصّحيّ في البداية على المعالجة الأوليّة، ثم بدأ استخدام المعالجة الثّانويّة بعد مرور فترة من الزمن، أما المعالجة المتقدمة فيتم استخدامها عند الحاجة، وفيما يلي مراحل معالجة مياه الصّرف الصّحيّ:
- المعالجة الأوليّة، وتتضمن المراحل الآتية:
- تخليص المياه من المواد العائمة كبيرة الحجم مثل العيدان، وقطع القماش.
- استخدام المصافي للتخلّص من المواد غير العضويّة الثّقيلة مثل الرّمال، والحصى الصّغيرة.
- ترسيب المواد العضويّة وغير العضويّة داخل خزانات ترسيب، ويتم استخدام الرّواسب لاحقاً كسماد، أو يتم التّخلّص منها في مكب النّفايات، أو حرقها، أو إعادة تدويرها إذا كانت خالية من المواد السّامة.
- تطهير المياه من البكتيريا باستخدام الكلور، أو الأوزون، أو الأشعة فوق البنفسجيّة، علماََ أنه يجب التّخلّص من آثار الكلور السّام قبل طرح الماء في المسطحات المائيّة.
- المعالجة الثّانويّة: وتتضمن معالجة مياه الصّرف الصّحي حيوياً للتخلُّص من المواد العضويّة وتحويلها إلى كتل تترسّب في قاع أحواض التّرسيب، ويمكن استخدامها لاحقا كأسمدة، ويتم إزالة 85% أو أكثر من المواد العضويّة أثناء المعالجة الثّانويّة، بينما لا تزيد نسبة المواد العضويّة التي يتم التّخلّص منها في مرحلة المعالجة الأوليّة عن 50%، ويتم ذلك بعدة طرق منها:
- الحمأة المُنَشَطّة (بالإنجليزيّة: Activated sludge): تعتمد هذه الطريقة على ضخ مياه الصّرف الصّحيّ إلى خزانات تهويّة حيث يتم تزويد البكتيريا الموجودة في مياه الصّرف الصّحيّ بالأكسجين لتنشيطها لتقوم باستهلاك المواد العضوية في المياه.
- مرشحات التقطير (بالإنجليزيّة: Trickling filters): تعتمد هذه الطريقة على تمرير مياه الصّرف الصّحيّ على سطح من الحجارة، والمواد الصّناعية التي تنمو عليها كائنات حيّة مثل البكتيريا التي تعمل على تحليل الملوثات، ويتم تزويد البكتيريا بالهواء اللازم لتنفسّها من خلال مرشحات خاصة.
- المعالجة المتقدمّة: مع تقدم العلم وتطور التقنيات أصبح من الممكن تخليص مياه الصّرف الصّحيّ من المعادن الثّقيلة، والمواد الكيميائيّة السّامة، والملوّثات الأخرى، وذلك بالطرق التالية:
- الترشيح الدقيق أو مرشح الميكرون (بالإنجليزيّة: Microfiltration): ويُقصد به (استخدام غشاء ترشيح دقيق لتخليص مياه الصّرف الصّحيّ من البكتيريا، والشوائب، ويتراوح حجم مسام هذا النوع من المرشحات بين 0.1 – 10 ميكرون).
- امتزاز الكربون (بالإنجليزيّة: Carbon Adsorption): ويُقصد به (استخدام الكربون لتخليص مياه الصّرف الصّحيّ، من بعض المواد القابلة للذوبان مثل الزّيوت المعدنيّة).
- التّبخير والتّقطير (بالإنجليزيّة: Evaporation /Distillation): ويُقصد به (فصل الشّوائب عن الماء اعتماداََ على الاختلاف في درجة غليانها، فيتم تسخين الماء وتحويله إلى بخار ماء خالِِ من الشّوائب، ثم يعاد تكثيفه من جديد).
- التّرسيب الكيميائي (بالإنجليزيّة: Chemical Precipitation): ويُقصد به (فصل مادة صلبة من محلول وذلك بتغيير طبيعة المذيب وتقليل قابلية ذوبان المادة فيه، أو تغيير طبيعة المادة الصلبة لتصبح غير قابلة للذوبان).
