مصادر الفضلات
والمخلافات السائلة وطرق جمعها
بحث مقدم من الأخ: مفتاح سريح
مقـدمـــة :
إن التجميع و التخلص من الفضلات السائلة من مصادر إنتاجها هام علي الصحة العامة وتلافي حدوث مخاطر لاتحمـد عقباها وتختلف مصادر الفضـلات السائلة باختلاف استخدام المياه وتتنوع بتنوع الإنتاج الزراعي و الصناعي و التجاري و استعمال المياه في المنازل للغسيل والنظافة الشخصية وغيرها من أنماط الاستهلاك .
ومن الازم العمل علي تجميع وتوصيل مياه الصرف الصحي والحمأة السائلة بسرعة ألي محطات معالجتها‘ أو نقاط التخلص النهائي منها بأرخص السبل المتاحة ، لغاية معالجتها أو تحويلها آلي نواتج أخري غير ضارة ولاتشكل خطر علي الآنسات آو مونتجاتة أو حيواناته أو ممتلكاته . ويستحسـن إيصال المخلفات السائـة آلي نقاط العاجة بسرعة اللازمة للحيلولة دونما حدوث الحالات الهوائية ،آو تغير في خواص الفضلات أو إنتاج الغازات ذات الروائح النتنة ‘من أساليب المتبعة وترحيل الفضلات السائلة أساليب بدائية يتم فيها استخدام الإنسان أو الحيوان ‘وهذه ينصـح بتركهـا وينبغي القضاء عليها بأضرارها ومساوئها الكثيرة و التعددة علي الفرد وعلي المجتمع المحيط . وهنالك طرق ظخ أو تجميع الفضلات آليا ، تم نقلها بالمركبات ووسائل النقل المحددة آلي نقاط المعالجة و التخلص النهائي . وينبغي أن تراقب هذه الأساليب مراقبتاً دقيقة . وأن يتم تثقيف العاملين وتوعيتهم الصحية لكي لا ينتقل التلوث أو الخطر الصحي من الفضلات آلي مسار الأنسان أو يجد طريقة آلي السلسلة الغذائية بالطرق المباشرة وغير المباشرة . ويحت الذين الإسلامي الحنيف علي النظافة وتجنب التلوث وعلي سبيل المثال( ورد في السنة النبوية الشريفة وفي صحيح 216 عن ابني عباس رضي الله عنة قال – مر النبي " ص" بحائط من حيطان المدينة أو مكة فسمع صوت انسانين يعذبان في قبورهما فقال النبي " ص " يعذبان وما يعذبان في كبير ثم قال بلا ، كان أحدهما لا يستتر من بوله ‘ وكان الآخر يمشي بنميمة ثم دعا بجريدة فكسرها كسرتين ‘ فوضع علي كل قبر كسرة ‘ فقيل له يا رسول الله لم فعلت هذا ؟ قال لعله أن يخفف عنهما ما لم تيبسا.
الصرف الصحي
يتم الصرف الصحي بواسطة أنابيب أو قنوات تسمي مجار ير" مجاري " الصرف الصحي من ضمن شبكة المجاري ويعرف المجرور علي أنة أنبوب أو ماسورة أو قناة في الغالب الأعم مغلقة غير أنها ليست ممتلئة لحمل الحمأة والفضلات السائلة ومن أهداف المجاري ما يلي :
1= جمع الفضلات السائلة ونقلها ألي نقاط المعالجة أو نقاط التخلــص النهائي .
2= المحافظة علي الصحة العامة ورفاهية المنطقة المأهولة بالسكان أو بمشاريع التنمية .
وتقود المناحي الاقتصادية آلي اختيار أحد نظم المجاري المتبعة وهي النظام المنفصل والنظام الموحد و النظام شبة الموحد .
أ/ نظام المجاري الصحـة المنفصــل :
ويستخدم نظام المجارى الصحية المنفصل لجمع ونقل الفضلات المنزلية والتجارة والصناعة وفى هدا النظام يتم التخلص من المياه السطحية surface water ومياه السيل و الأمطار وبواسطة مجاري مياه الأمطار . أما الفضلات السائلة والحمأة المنزلية والتجارة والصناعة فيتم التعامل معها بواسطة مجاري أخرى تسمي المجاري الصحية .
أنظر شكل رقم ( شكل 1 ) .
1/ نظام اقتصادي إذ يستعمل مجارى ذات أحجام صغيرة .
2/ صرف الفائض من المياه .
3/ كمية الفضلات السائلة و الحمأة الداخلية للمعالجة قليلة .
4/ تقل التكلفة مقارنة بنظام المجاري الموحد عندما يحتاج آلي ضخ الفضلات .
1/ يحتاج آلي أضافه وقشط للأوساخ وهذه عملية مكلفة والاحتياج لنظافة ناتج من صعوبة التأكد من وجود سرعة التنظيف الذاتية في المجرور عدا عندما يتم استخدام ميل كبير .
2/ يحتاج آلي تنائية السباكة بالمنزل كما وأن وجود شبكتين للمجاري في الطريق تقود آلي زحمة المرور وتأخيرة وربما قادت منع المرور عند القيام بعمليات الترميم والإصلاح .
3/ تكلفة شبكتن أو نظامين من المجاري أكثر من تكلفة نظام واحد .
ب/ النظام الموحـد للمجــاري :
وفي النظام الموحد للمجاري يقوم نفس المجرور بحمل ونقل الفضلات السائلة المنزلية والتجارية و الصناعية بالإضافة آلي المياه السطحية ومياه السيل ومياه الأمطار .
1/تقوم مياه الأمطار بتخفيف الحمأة مما يساعد في سهولة معالجتها في محطات المعالجة .
2/تقلل مياه الأمطار من اقتصاديات المعالجة .
3/تساعد المياه في النظافة والكشط المستمر للأوساخ المترسبة في المجاري .
4/المجاري أكبر في حجمها مما يساعد علي نظافتها.
5/يقلل النظام من السباكة المنزلية ويتفادي تصميمه علي شبكتين انظر شكل( 2 ).
ج / النظام شبـه المنفصــل :
وهذا النظام خليط بين النظامين السابقين بحيث يقوم نظام شبكة المجاري باستقبال الفضلات السائلة وجزء من مياه الأمطار والسيول والمياه السطحية ( مثلا المياه المجمعة من أسطح المنازل والتي تجد طريقها آلي الشبكة ويقوم جزء آخر من النظام بنقل الجزء المتبقي من مياه الأمطار والسيول والمياه السطحية . أنظر شكل ( 3 )
1.الانفجـارات .
2.حدوث الحرائق .
3.الانسدادات ( من جراء الشحوم والدهون والزيوت أو الأحمال القاعية وغيرها من الأوساخ ).
4. الإعطاب والخلل ( مثلا من جراء دفق الفضلات الحارقة أو الأكالة ومن جراء التحميل الزائد أو التوصيلات غير القانونية أو تلوث المياه أوالتعرض للمعالجة بالدفق الفائض أو إدخال الفضلات غير القابلة للتفسخ ) .
1.بخواص المياه السطحية والجوفية ( مثلا النفاذية ومستوي المياه الجوفية والتسرب ومعامل الدفق السطحي وغيرها من العوامل المؤثرة .
2.بشبكة المجاري الحالية وما بها من قصور أو مشاكل أو عيوب ومدي تحملها للامتداد مستقبلاً .
3.بإمدادات المياه (من كمية الاستهلاك والنسبة المئوية الداخلة لشبكة المجاري ) .
4.بقطاع الخدمات الأخرى بالمنطقة (مثل وضع شبكة المياه وخطوط إمدادات الكهرباء وخطوط الهاتف والميكروف وأنابيب الغاز وعرض الشارع وحالته من سفلته وغيرها .
5.بالصناعات القائمة والمتوقعة .
6.بالسكان ( الكثافة السكانية والنمو والمواليد والوفيات والهجرة والزمن التصميمي مع الخطة الرئيسية ) .
7.بالرصد الجوي والبيانات الهيدرولوجية المتعلقة بأقصى وأدني متوسط للأمطار ودفق الأنهار ومستوي البحر والتيارات السائدة والرياح والرطوبة والحرارة والتبخر .
8.بتاريخ المنطقة وحدوث كوارث طبيعية مثل الزلازل والبراكين وغيرها .
9.بالبيانات السياسية والقوانين المؤثرة علي توصيلات المجاري ومعدلات الدفق وجهات الاختصاص .
10.بالبيانات الاقتصادية .
11.بالبيانات العامة الأخرى مثل السياحة وإعداد الاستخدام والدوران غيرها . ويمكن تقسيم المسوحات والفحوصات الإستقرائية إلي محاور محددة مثل :
1.المحور الطبيعي : المتعلق بطبغرافية المنطقة وخرط المدينة ووجود شبكة مجاري حالية والإمتدادات المستقبلية والمناطق الأثرية والتاريخية ومناطق التراث .
2.المحور التنمية : ويتعلق بالسكان بالمنطقة ونوع التنمية السائدة وأهم الخطوط القومية بالمنطقة .
3.المحور السياسي : ويتعلق بالحدود السياسية والاتفاقيات وبروتوكولات الخدمات وقوانين المتعلقة بالمعالجة المبدئية للفضلات الصناعية وتلك المتعلقة بإعادة الاستخدام والدوران وتلك المتعلقة بصرف المجاري المائية وغيرها من قوانين وأنماط استخدامها وطريقة تطبيقها والجهات الصادرة منها وكيفية تغييرها لتتناسب والتغيرات الطارئة في المجتمع والدراسات والبحوث .
4.المحور المالي : الأطوار التي يمكن أن يمر عليها مشروع الصرف الصحي هي :
معدل دفق الفضلات السائلة إلي شبكة المجاري :
يتغير معدل دفق الفضلات السائلة آلي المجرور يوميا . فمثلا غالبا يكون معدل الدفق في المناطق السكنية قليل في الصباح الباكر يصل أعلاه بين السادسة آلي الثامنة صباحا عندما يتأهب الناس للذهاب آلي مقر العمل ثم يصل أعلاه مرة أخري بين الساعة الرابعة والسادسة مساءا عندما يعود الناس من العمل أو يستيقظون من قيلولة ما بعد الظهر كما مبين في الشكل ( 4 ) .
أما الدفق الصافي من المنشآت الصناعية والتجارية فعادة يحدث معظمه أثناء ساعات النهار بمعدل ثابت ولتحديد معدل دفق الفضلات يبني التقدير علي أقصي استخدام للمياه أو يبني علي الكثافة السكانية آو يحسب علي عدد المباني أو طبقا لتوصيلات المحتاجة لتوصيلات المنازل وعند حساب كميات الدفق الداخلة للمجرور لابد من إضافة أي مياه تجد طريقة إليه من خلال التشققات في الأنابيب أو الوصلات المعطوبة أو عبر التوصيلات المتقاطعة أو خلال غرف التفتيش غير جيدة التصميم أو عبر غطاء غرفة التفتيش المغمور أو من التوصيلات المنزلية غير الجيدة أو من المصارف غير القانونية .
وأنواع الدفق التي يجب أخدها بالاعتبار عند التصميم تضم :
1.تحدد حدود المنطقة الرافدة لأي حسابات لقطاع خطوط المجاري ويمكن إيجاد المساحة السحطية بواسطة ممساح ويضرب مقدار المساحة في معامل السيل لإيجاد المساحة الرافدة الداخلة في التصميم .
2.يوجد عدد السكان من حاصل ضرب المساحة الرافدة في الكثافة السكانية .
3.يقدر زمن التركيز للقطاع ثم يتم إيجاد دفق السيل .
4.يوجد ارتفاع وميل وقطر المجرور ، وسعة وسرعة الدفق ويمكن أن تؤخذ أقطار المجرور الممتلئ كما يلي :
يؤخذ قطر 150 ملم لتوصيلات المنازل .
يؤخذ قطر 200 ملم للمجاري السطحية .
يؤخذ قطر 520 إلى 300 ملم لمجاري السيل والأمطار .
5.تحسب بيانات الدفق تم يتحقق من زمن التركيز المفترض ويصحح إذا اقتضي الأمر .
6.يتم تصميم الإنشاءات الهامة مثل المضخات وأحواض المكث .
7.يتم إنشاء المجاري بعمق مناسب تحت سطح الأرض لتستقبل الفضلات السائلة من المنطقة الرافدة .
8.يتم تحديد فاقد الطاقة .
9.عندما لا تسمح الارتفاعات بالانسياب تحت قوي الجاذبية ليلجأ إلى الضخ .
10.يعمل علي إن يكون حجم وميل المجاري مناسبة لتحمل الدفق بسرعة مناسبة تمنع تسرب المواد الصلبة وتقوم بالنظافة الذاتية .و بالنسبة لتوصيل المنازل يؤخذ الميل ليساوي 2 % وأقل ميل يؤخذ ليساوي 1% .
11.لا يوضع المجرور الصحي في نفس الأخدود مع أنابيب المياه للمحافظة لصحة العامة ويتم اختيار المجرور في الشارع بنأً علي نوعة وعرض الشارع .
12.توضع غرف التفتيش علي نقاط ملتقى المجاري الصحية وعلي نقاط التغير في الميل عدا عند المناطق المنحية وعلي مناطق تسهل عملية النظافة و الصيانة عند الطواري .
13.لا توضع غرف التفتيش في المناطق المنخفضة وتصمم بحيث لاتسمح بنفاذ المياه السطحية .
14.يعمل علي أن يكون المجرور مستقيماً بين نقاط التفتيش.
15.توضع غرف التفتيش علي مسافات 90 إلى 150 مترا ولمسافات 150 آلي 300 متر للمجاري الكبيرة .
16.عادة يوضع المجرور بالقرب من منتصف الشارع أو الطريق لكي يخدم مجرور واحد المنازل في كلا الجانبين منة عدا الشوارع العريضة .
17.توضع المجاري في الشوارع العريضة خارج حافة الرصيف
والممر الجانبي آو تحت الممر الجانبي .
18.تمنع زراعة الأشجار و الشجيرات واقامة الأسوار و الجدران السائدة وغيرها من العوائق الأرضية والتي يمكن أن تتداخل مع منفذ خط المجاري .
19.التهوية القصرية للمجرور تعتبر عملا خاصاً يستخدم لحل مشكلة معينة .
20. يستخدم عمق المجرور المناسب ليخدم الدفق القادم من المنطقة الرافدة وليمنع رجوع الفضلات السائلة من خلال نقاط الارتباط ويعمل علي ألا يقل أعلي المجرور عن المتر الأذني أرضية الطابق السفلي (العنبر أو البدروم ) الذي يخدمة .
21. تصمم المجاري نات القطر 375 ملم لدفق الكامل " ممتلئة " وتصصمم المجاري الكبيرة القطر لدفق الجزئي لتكون ممتلئة آلي ثلاثة أرباعها .
22. تصمم غرف التفتيش لتسمح بنفاد إلى المجرور للمراقبة وأجراء أعمال الصيانة ويعمل علي أن تحدت أقل تدداخل مع هايدروليكيا المجرور وأن تدوم طويلاً وعادتاً تكون غير نافذة للماء وتتحمل ضغط الأحمال .
1-نوع الاستخدام المزمع .
2-خواص الفضلات السائلة .
3-حالات الجرف والتحات والتآكل الكيميائي والحيوي .
4-متطلبات التشييد .
5-خواص الأنابيب وخواصها وأوزانها .
6-متطلبات الدفق .
7-التسرب أو التخلل لداخل المجرور .
8-العوامل الاقتصادية من سعر التكلفة والتشييد .
1. أنابيب صلبة مثل الخرسانة وحديد الزهر.
2. أنابيب مرنة مثل الحديد المطلى والفولاذ .
3.أنابيب اللدائن الحرارية .
4.أنابيب بلاستيكية صلدة بالحرارة مثل المونة البلاستيكية المسلحة .
تعتبر البيئة داخل المجرور بيئة تآكل عندما يتم إنتاج غاز كبريتيد الهايدروجين . ومن الأتار الضارة وغير المستحبة لكبريتيد الهايدروجين مايلى :
و الرسم الموضح في الشكل رقم ( 6 )يوضح رسم تخطيطي لتأكل المصرف الصحي .
ويبين الجدول رقم ( 2 ) أثر بعض الملوتاث في المصارف السطحية .
مصادر الفضلات السائلة
1. فضلات منزلية :
وهذه تضم التصاريف المنزلية والتجارية وتصاريف المؤسسات والمنشآت ومتيلاتها .
2.فضلات صناعية :
وهذه تضم تصريف الصناعات وتتغير طبقاً و حجم وطبيعة المصنع المعين والعوامل المؤثرة علي الإنتاج .
3..التسرب والأنصباب :
وهذا يتعلق بالمياه التي تجد طريقها من الأرض آلي شبكة المجارى عبر طرق متعددة كما وتظم مياه الأمطار التي يتم تصريفها آلي الشبكة .
4..مياه أمطار :
وهذه تتعلق بمياه أمطار الهاطلة ومن تم مياه السيول .
معالجة الفضلات والمخلفات السائلة
مقدمة ::
تعرف الفضلات السائلة بأنها عبارة عن خليط من السوائل أو المياة الحاملة للأوساخ والتي تتم صرفها من المنازل و المؤسسات والمناطق التجارية والصناعية ‘ مع المياة الجوفية والسطحية ومياة اظلمطار التي ربما وجدت طريقها أليها .
ومياة المجاري والحمأة عبارة عن محلول مخلوط ربما لوث بيئة الأنسان من مياة وهواء وتربة وطعام ومسكن .وعلية فلا بد من معالجة هذة الفضلات وأتباع الأساليب المتلي لتخلص النهائى منها وذلك بغية تجنب أى مشاكل صحية او اجتماعية محتملة ويمكن ايجاز المشاكل والمخاطر المتعلقة بعدم أنتهاج طرق التخلص من الفضلات السائلة كالأتي :
1.تؤتر الفضلات السائلة علي نوع المياة الطبيعية ونلك بأنتاج الطعم البغيض والروائح الكريهة والغازات الضارة متل تانى أكسيد الكربون وكبرتيد الهيدروجين والميتان .
2.تحتوى الفضلات السائلة على ميكروبات والجراتيم قد تسببت الأمراض كما وربما نجم من المركبات العضوية المستحدثة بعض الأتار الفسيولوجية على المدي الطويل .
3. ربما أتت الحمأة والاوساخ بالمنظفات التابتة كيمائياً والمبدات وغيرها من المواد والمركبات السامية .
4.تنتج الحمأة كميات من المواد الصلبة التى تتراكم في قاع المسطحات المائية التى ربما أترتت سلبياً على نوعهذة المياة .
5.تؤتر الزيوت والشحوم الموجودة في بعض المخلفات السائلة على المناظر خاصة فى المناطق الساحلية والمناطق الترفيهية وتمنع الأستخدام الأمثل لمناطق السياحة وألاستحمام كما تؤتر سلبياً على عمليات المعالجة الحيوية .
6.ربما أتت الحمأة ومياة المجارى بمشاكل التخمة للبحريات وماشاكلها ونلك بزيادة درجات تركيز مواد التغدية النباتية في المسطحات المائية ويبين شكل (7)محتويات الحمأة .
معالجة الفضلات السائلة ::
تنقسم وحدات معالجة الفضلات السائلة علي حسب حجمها إلى :
(ا) وحدات صغيرة : وتستخدم هذة الوحدات لمعالجة الفضلات السائلة المتعلقة بالمنشأت الفردية أو لمجموعة صغيرة من السكان . وعادة تعمل هذة الوحدات كوحدات معالجة وتخلص نهائى وتوضع في إصدار الفضلات وعادة تستخدم هذة الطريقة لمعالجة الفضلات السائلة في الريف والقري والدساكر ومنازل الأفراد .
(ب)وحدات كبيرة: وهذة الوحدات تعمل على معالجة والتخلص من الفضلات السائلة الصادرة من مجموعات كبيرة من السكان وعلية فيتم جمع الحمأة من عدد مناطق لتجد طريقها الى محطة المعالجة الرئسية وغالباً تعالج هذة المحطات المخافات السائلة في المدن .
أسباب معالجة الفضلات السائلة :
من أهم الأسباب لأتمام معالجة الفضلات السائلة مايلى :
1-منع أوتقليل الملوثات التى ربما وجدت طريقها لمصدر المياة السطحية أو الجوفية .
2-منع إنتشار الأمراض المعدية بأزالة أو قتل الجراتيم الموجودة فى الفضلات السائلة و الحماة.
3-موازنة الحمأة لمنع حدوت المخاطر الصحية .
4-الحد من إنتاج الروائح الكريهة وغيرها من المكدرات .
5-إعادة إستخدام ماء التصريف الخارج من محطات المعالجة وإعادة إستخدام الحمأة و النواتج الثانوية من وحدات المعالجة .
1.عمليات موحدة وتحكمها القوي الطبيعية .
2.معالجة موحدة وتحكمها التفاعلات الحيوية والكيمائية .
ويعطى الشكل رقم (8) فكرة عامة عن بغض وحدات المعالجة فى المحطات .
أ.طرق طبيعية : وفى هذة الطرق فأن نظام المعالجة يتم بفضل عمل قوى ذات خواص طبيعية متل قوى الجادبية الأرضية . وأمثلة لهذة الطرق توجد فى : الخلط والطفو و الترسيب و الترشيح .
ب.طرق كيميائية : وفى هذة الطريقة يتم تهيئة الملوتات ومن ثم إزالتها بأضافة بعض المواد والمركبات الكيميائية ويترتب على ذلك تفاعلات لها نواتج ثانوية ثابتة وغازات . ومتال هذة الطرق : إنتشار الغازات والأمتصاص و التطهير و الترسيب والأكسدة الكيميائيين .
ج.طرق حيوية أو بيولوجية :ويتم بفضل هذة الطرق إزالة الملوتات بالتفتت والتحلل الحيوى والأنشطة البيولوجية وعادتاً تستخدم هذة الطرق لأزالة المواد العضوية الغروية والذلئبة القابلة لتفسخ وبذالك يتم تحويل هذة المواد الى مواد أخرى تابتة ونواتج التحليل إما غازات ( تجد مسارها الى الغلاف الجوى ) أو خلايا حية ( يمكن إزالتها بالترسيب ) أو مواد صلبة عالقة من جراء عمليات التلبد وبفضل الأنزيمات التى تنتجها ااكائنات الحية الدقيقة (ويمكن أزالتها بالترسيب ) وأمثلة هذة الطرق الحمأة النشطة ومرشحات النضيض وبرك موازنة الحمأة .
تعالج الفضلات والنفيات الالمحملة علي ثلات مراحل وهى:
1.. المعالجة الاولية :
وتتضمن الغربلة الألية " الميكانيكية " والتؤسيب لفصل المواد الصلبة وتتكون من الرمل والحصى وقطع العظام والحبوب وبقايا عمل القهوة والشاي وهى تعتبر مواد غير عضوية .
وأما المواد العضوية الكبيرة مثل بقايا الطعام وبعض المواد الصلبة الأخري التى لها سرعة ترسيب أوكثافة نوعية أكبر من المواد الصلبة العضوية المتواجدة فى الفضلات السائلة ولايستحب أدخال هذة الرواسب لوحدات المعالجة التانوية ونلك لأنها ربما تسببت فى تأكل كبير لأجزائ الوحدات الميكانيكية . وتعتمد أزالة وفصل هذة الرواسب عن بعضها على فرق الكثافة النوعية بين المواد الصلبة العضوية والأخري غير العضوية وغالبأتكون هذة الرواسب قليلة المحتوي العضوي وغير ضارة في المحطات جيدة التصميم والتشغيل وقد تكون قد وصلت نسبة المواد العضوية في هذة الرواسب الى 50% عند حدوت عطل بأجهزة الشى الذي يؤدي الى خطر كما وزان الرواسب النظيفة يمكن أستخدامها لأعمال الردميات أما بنسبة الى لرواسب الملوتة فلابد من أستخدام الردم الصحى أو الحرق الصحي في بقعة مناسبة وبشروط ملائمة أن نوع الرواسب غير العضوية يختلف طبقاُ لحالة النظام التصلريفي أو المجارير وكمية مياة الأمطار ونسبة السوائل الصناعية . ونسبة الى ان الأوساخ تحتوى على العديد من مقاسات الرواسب فلابد من تحديد أصغر حبيبة يمكن أزالتها بوحدة الأزالة . ولقد أختيرت الحبيبة التى لها سرعة ترسيب 0.03 م/ث . وغالبية أجهزة الرواسب غير العضوية تعمل لكى تترسب تلك الحبيبة ‘ غير أن لها سرعة أمامية تحول دون ترسب المواد العضوية .
وتكون هذة السرعة الأمامية أو سرعة دفق السائل فى الجهاز فى حدوث 0.03 م/ث . وبالنسبة لجهاز الترسيب فأن حبيبة التصميم يمكن ترسيبها فى الحوض أنا كانت نسبة العمق الى الطول في المعادلة ..
h/l =10
حيث : h . أرتفاع حوض ترسيب المواد غير العضوية ( م).
l. طول حوض ترسيب المواد غير العضوية (م).
وعملياً تؤخد نسبة أكبر ونلك لوجود اندفاق المطرب في فتحة الدخول أو الخروج وربماوصلت نسبة العمق الى الطول الى تلك الموضحة في المعادلة .. h/l=25
أن أحواض الرواسب غير العضوية تعتمد عاى فرق الكثافة النوعية بين المواد العضوية الصلبة وغير العضوية لضمان فصلهما . ويفترض أن كل الحبييبات تترسب طبقاُلقانون نيوتن كما موضح في المعادلة ..
V=(4g(as-a)* d/3CD)/2
حيت : V.سرعة الترسيب (م/ث).
g.عجلة الجادبية الأرضية (م/ث2).
as.كثافة الحبيبات الصلبة (كجم/م3).
a.كثافة السائل (كجم/م3).
d.قطر الحبيبة (م).
CD.معامل الجذب.
CD=0.34+(3/Re0.5)(24/Re)
حيث : Re.رقم رينوار.
وعلية فأن رواسب الأحواض غير العضوية لها الخصائص الأتية :
أما بالنسبة لعملية التخلص من الأوساخ الناتجة من الجهاز فإذا كان التلوث قليل فيتم حرقها في الموقع . أما تلك الأوساخ الملوثة فيمكن غسلها ومن تم استخدامها في الردم الصحي . أو يتم تصريفها في المسطحات المائية .و أوساخ غير المنظفة ربما احتوت على 50% مواد عضوية مما يؤهلها لأن تستقطب الحشرات و الهوام ‘ كما أن لها رائحة نفادة غير محببة.
ويبين الجدول رقم (2) المعايير الأساسية لتصميم جهاز إزالة الرواسب غير العضوية.
2..المعالجة الثانوية.
وتعتمد علي التحلل البيولوجيى للمواد العضوية وتهدف المعالجة الثانوية للفضلات و المخلفات السائلة إلي :
يتم التفتيت الحيوى للمواد العضوية بخليط غير متجانس من البكتريا والكائنات الحية الدقيقة . وتقوم الكائنات الدقيقة بتحليل المواد العضوية أمافي بيئة هوائية أو لاهوائية أو أختيارية .
وتتم الأكسدة الأهوائية في وجود الأكسجين وتعمل المواد العضوية كمصدر لطاقة وممول للكربون وتخليق الخلية الحية وتتم التفاعلات المبينة أدناة عند وجود المادة العضوية :
مادة عضوية + أكسجين ـــبكتريا(تخليق خلايا جديدة +طاقة حركية +نواتج ثانوية ( تاني أكسيد الكربون ‘ الماء ‘ الكبريتات ‘ الفوسفات ‘النتراث ‘النتريث )
ويتم التحليل الحيوى للمواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في غياب الأكسجين الحر ‘ غير أنة يستفاد من ألأكسجين المتحد مع مركبات مثل النتريث والنترات والكبريتات طبقاً لتفاعل المذكولر في المعادلة أذناة :
مواد عضوية (مكونة من كربون ‘هايدروجين‘أكسجين‘نيتروجين‘كبريت)ـــبكتريا الأحماض) تخليق خلايا جديدة +طاقة +أحماض عضوية +كحول .
ويقال أنتاج ألاحماض العضوية من الرقم الهايروجينى ممايقود الى
بناء بكتريا الأحماض المكونة لها وتحل محلها بكتريا الميتان . وهذة الخيرة تقوم بتكوين خلايا جديدة كما مبين في المعادلة التالية :
الكحول ـــ بكترياالميثان) تخلبق خلايا جديدة + نواتج ثانوية ( ميتان ‘كبرتيد الهيدروجين ‘ تانى أكسيد الكربون ‘ماء )
تقوم بعض أنواع البكتريا بتحويل المواد الغير عضوية وأكسدة ألامونيا . أذ تقوم البكتريا المنترتة بتحويل الأمونيا الى بيتريت ومن تم تقوم البكتريا المنترتة بأكسدة النيتريت المتكون إلى نترات كما ممثل في المعادلات التالية :
2NH4+3O2------>2NO-2 + 2H2O 4H+
2NO-2 + O2----->2NO-3
تنقسم الطرق المستخدمة في المعالجة الثانوية بصورة عامة الى :
1..طرق النمو المرتبط ::
يحتوى النمو المرتبط علي مجموعة من أنماط المعالجة الثانوية . وفي هذا النوع من نظم المعالجة فأن الكائنات الحية تكون مرتبطة أو متبتة بسطح أو وسط صلب . وهذا يعنى أن الكائنات الحية تتم تغديتها .
وتعمل العديد من العوامل لتلامس المواد العضوية الكائنات الحية الدقيقة . وأمثلة لطرق النمو المرتبط مرشح النضيض و الأقراص الملامسة الدوارة .
2. طرق النمو العالق ::
وفي هذا النوع من أنماط المعالجة الحيوية فأن الكائنات الحية الدقيقة لها حرية الحركة داخل المفاعل بمعنى أن الكائنات الحية الدقيقة تبحت لوحها عن غدائها ومن أمثلة هذة الطرق الحمأة النشطة وأخدود الأكسدة وبرك التهوية والهضم الهوائي .
3.طرق المعالجة بالنمو العالق ::
طريقة الحمأة النشطة أما مستمرة أو شبة مستمرة ويتم فيها المعالجة الحيوية والهوائية لمياة المجاري . كما ويتم في هذة الطريقة الأكسدة للمواد الكربو هيدراتية وعملية النترتة . وتعتمد هذة الطريقة علي ثهوية الفضلات السائلة بتلبيد النمو الحيوي ومن تم يتم فصل المياة المعالجة من النمو الحيوي وتمتل بعض الكائنات الحية المثكاترة في الحمأة النشطة الفضلات تخرج مع التصريف المنبتق وبعضها الأخر يستمر داخل النظام أنظر شكل ( 8 ) .
ويتم بفضل هذة الطريقة التخلص من الفضلات الأتية :
1.المركبات العضوية النائبة أو الغروانية القابلة لثفتيث .
2.المواد الصلبة العالقة وغير المترسبة .
3.بعض المركبات والمكونات الأخري التي يمكن أن تمتص أوتمتز بهذة الطريقة .
4.بعض المواد الغدائية متل الفسفور ومركبات النيتروجين .
5.وبعض المواد العضوية المطهرة .
توجد طرقتان أساسيتان لأتمام أضافة الهواء أو الأكسجين لأحواض التهوية .
من أهم العوامل المؤترة علي طريقة الحمأة النشطة ما يلي :
1.دفق ونوع الفضلات السائلة : يمكن التحكم الجزئى في مواصفات وعدم تبات نوع وكمية والحمأة و الفضلات السائلة عن طريق وتصميم وتشغيل محطات التجميع كما يمكن أستخدام وحدات موازنة منفصلة لبغض الفضلات السائلة .
2.زمن مكت الفضلات السائلة: من أن يكون زمن المكث الهيدروليكى طويل ليزيد من فعالية النظام من الحمولة ويفضل أن يكون زمن المكث بين اربعة الى ثمانية ساعات .
3.حجم الحمأة والتحميل : وهذة تعتمد علي نسبة الغذاء مقارنة بكمية الكائنات الحية الدقيقة الموجودة .
ويبين شكل رقم ( 9 ) ملخص عام لطريقة الحمأة النشطة .
4.طرق المعالجة بالنمو المرتبط أو المتصل :
تستخدم نظم النمو المرتبط في تلك المفاعلات التى يؤدي فيها للفضلات السائلة لتلامس الكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بأسطح الوسط الترشيحي لمفاعلات ومرشح النضيض نوع من المعالجة بالنمو المرتبط ويتكون من طبقة محشوة بواسط ترشيحي مكون غالباص من الصخور او اللدائن ويمكن تقسيم مرشحات النضيض إلى نوغين بنأً علي شكل الملاشح أو درجة التحميل العضوي بة فمثلاً بالنسبة لشكل يوجد النوع الدائري للمرشحات الصغيرة والنوع المستطيل لتلك كبيرة السطح .
ويبين الشكل رقم ( 10 ) رسم كركوري لمرشح النضيض
عبارة عن تجويف كبير أو خندق ضحل (طبيعي أو صناعي ) تتقلب الفضلات والحمأة حيت تعالج حيوياَ مما يؤدي إلى موازنتها وقتل معظم الجراثيم المسببة للأمراض يبين شكل رقم (11) رسم توضح لبكرة موازنة حمأة اختيارها وتكون الطبقة العليا للبكرة الاختيارية ذات بيئة هوائية بفضل الأكسجين الناتج من الطحالب ولدرجة أقل بفضل أكسجين الهواء الجوي المحيط بها . أما في باطن البركة الاختيارية وتتكون منطقة لا هوائية نسبة لتبات الأحمئة فيها .
أقسام برك موازنة الأوساخ :
ويتم تقسيم برك موازنة الحمأة طبقاً لنشاط الحيوي السائد داخل البركة إلى الأتي ::
محاسن ومساوئ برك موازنة الحمأة :
من محاسن برك موازنة الحمأة :
ومساوئ استخدام برك الموازنة تحوي :
عادة في برك الموازنة تصلح في الاستخدام للمن الصغيرة ذات الأعداد السكانية إلى أو تقل عن 10.000 نسمة ولا يتوقع أن تزداد بها أو تتكثف الصناعات ومن المفضل أن تكون الأرض ذات جغرافية منسابة ويفترض وجود الموقع المناسب للبركة ، ولا بد من التشغيل الجيد للبركة وعمل الإصلاح والصيانة المناسبة لتفادي مشاكل الروائح الكريهة وتوالد الذباب والبعوض مما يؤدي إلى زيادة تكاليف الصيانة ومما يؤدي إلى تكاثر الطحالب وتكوين طبقات الزبد والأوساخ والحماة علي سطح البركة وتتكاثر البكتيريا في سائل البركة وتعمل علي تفتيت المواد وتقوم الطحالب بالاستفادة من هذه المفتتات ( مستخدمة الطاقة الشمسية ) لتخليق الخلايا الجديدة وانتاج الأكسجين .
وتنقص كفاءة البركة عندما يصل ارتفاع الأوساخ داخلها إلى أكثر من ثلث العمق التصميمى وربما أدت الحمأة المتراكمة إلي انسداد المخرج الشيء الذي يتطلب معه تفريغ البركة وإزالة ما بها من حمأة و أوساخ وتعتمد عملية نظافة البركة علي الظروف المحلية وعوامل المناخ ونوع البركة .
بعد الانتهاء من المعالجة الثانوية يمكن صرف المياه وتغذية الأنهار بها ، علي أن لا يقل تخفيفها عن 1 إلى 8 مرات ويجب ألا يكون
(BOD ) أقل من عشرين ملجم / لتر ، ولا يتوفر الماء اللازم للتخفيف في كثير من الحالات لذلك تمرر المياه عادة عبر مرشح رملي يزيل نسبة كبيرة من المواد الصلبة المعلقة وينخفض بذلك ( BOD ) حتى 10 ملجم / لتر أو أقل .
3..المعالجة المتقدمة ( الثلاثية ) ::
بدأ في الآونة الخيرة في بعض الدول المتقدمة القيام بمرحلة إضافية لمعالجة المياه الناتجة عن المراحل الأولية والثانوية سابقة الذكر وليست الغاية من هذه العمليات التحسين الإضافي للمياه الناتجة فحسب استبدال المعالجات الحيوية بطرق الكيميائية و الفيزيائية و إنما تهدف أيضاً إلى تحسين هذه المياه الناتجة بحيث تصبح صالحة لشرب من قبل الأنسان من جديد .وهي الغاية المثلي لهذه المعالجات المتقدمة .
إن الحاجة المستمرة للبحث عن مصادر المياه في معظم البلدان المزيد من الأبحاث في هذا المجال التي نهدف ألي الوصول إلى حالة تستطيع بها استخدام و إعادة استخدام كميات المياه ذاتها في حلقة مغلقة (( الانتقال بالماء من الحالة النقية بالمنزل إلى المجاري تم معالجته معالجة تامة ليصبح صالحاً للاستعمال المنزلي من جديد ...وهكذا.))
ففي بعض الدول الأفريقية التي تشكو من قلة المياه يتم استخدام نسبة كبيرة من المياه المعالجة بشكل متقدم لتغذية خزانات مياه الشرب في المدن ..وتكون الغاية الرئيسية لهذه المرحلة هي الإزالة التامة للمواد الملوثة الكمياوية والحيوية من المياه بما فيه إزالة المركبات الفوسفاتية والنيتروجنية و أملاح غير العضوية المنحلة وغيرها من الملوتاث .
1.. إزالة المركبات النيتروجينية :
يتواجد النيترجين العطوى في المياه الملوثة . إما في شكل أمونيا أو في شكل لاعضوي أي نترات منحلة وتهدف المعالجةإزلتها معاً وتتم عملية إزالة النشادر أو النترات بطرق محدودة لازالت تواجة مصاعب فنية عديدة ونتطرق هنا إلى الطريقـة التـي أتبثث نجاحـاً في الوقت الحاضر وهي تتضمن تعديلاً علي طريقة الأحوال النشطة بحيث يتم إرجاع (اختزال ) النترات إلى غاز نيتروجين الحر وتبدو الطريقة بسيطة من حيت المبدأ ولكنها تحتاج إلى ضبط دقيق . ففي مصنع الأحوال النشطة يتحول النشادر إلى نترات في خزان التهوية تم تضاف إلى المياه مواد حافزة فعالة مثل الكحول المثيلى . وتحت هذه الظروف فإن الكائنات الحية الموجودة في الوحل النشط تستهلك أولا الأكسجين المنحل تم نحصل بعد ذلك علي الأكسجين من إرجاع النترات فينطلق علي هيئة غاز حر ويفصل بعد ذلك الوحل ويعاد إلى خزان تهوية المياه في بداية الخط . وقد استخدم علماء آخرون طريقة أخري لنزع النشادر بواسطة الهواء بزيادة قيمة PH حتى 10.8 وعندها يتحول النشادر المنحل إلى نشادر غير متأين ( جزئي ) يمكن نزعه بتيار هواء خالي من النشادر وبما أن النشادر ينحل جيدا في الماء فإنه يستوجب استخدام أحجام كبيرة من الهواء لنزع النشادر تصل إلى حوالي 3000 ضعف من حجم الماء السائب كما يجب أن يكون برج التماس مصمم بشكل خاص للقيام بهذه المهمة أنظر شكل ( 12 ) ، ( 13 ) .
وفي كلتا الحالتين لابد من إرجاع قيمة الأس الهيدروجيني PH للمياه إلى حالة التعادل 7 تقريبا ومن الممكن هنا استعمال ثاني أكسيد الكربون الناتج عن تحويل الأوحال إلى رماد أو أي وسيلة أخري مناسبة وفي الوقت الحاضــــر يصاحب هذه الطريقة لنزع الأمونيا ( النشادر ) مشكلتان فنيتان ترتبط الأولي بترسيب كربونات الكالسيوم في البرج علي هيئة أوحال لينة يمكن إزالتها بتيار مائي قوي أما إذا كانت هذه الرواسب قاسية فلابد من اتباع إجراءات اكثر تعقيدا أما المشكلة الثانية بزيادة انحلال الأمونيا في الماء عند انخفاض درجة الحرارة في الخارج وبسبب هذه المشكلة الأخيرة فقد تم التوجه نحو التبادل الأيوني كعملية بديلة لإزالة الأمونيوم وتنشط هذه المبادلات بين فترة و أخرى بمعاملتها بمحلول قلوي رخيص الثمن مثل هيدروكسيد الكالسيوم .
2. إزالة المركبات الفوسفاتية :
تتم هذه العملية بسهولة نسبية وهي تتضمن إضافة أملاح الحديد أو الحديدي أو الكالسيوم في مرحلة مناسبة للمعالجات السابقة ( ففي السويد ) تزال جميع أنواع الفوسفات المنحلة باستعمال كبريتات الأمونيوم في معالجة ثالثية وتضاف أملاح الألمونيوم بكميات محسوبة تماما لنتاج المعالجة الثانوية مع الأوحال النشطة ثم توضع المياه في خزان ترسيب مع تحريك خفيف وتنقص بذلك محتويات الفوسفات في الماء المعالج من 8 ملجم / لتر إلى 1 ملجم / لتر .
ويضاف أحيانا أكسيد الكالسيوم في مرحلة الترسيب الأولي فيترسب الفوسفات مع الوحل علي شكل هيدروكسيد ابيتيد .
وتزيد هذه العملية قيمة PH الوسط إلى حوالي 9.5 وهي قلوية مقبولة يمكن تعديلها بثاني أكسيد الكربون الناتج عن الأكسدة الحيوية في الأوحال النشطة كما أن إضافة أكسيد الكالسيوم يوفر القلوية اللازمة لنزع النشادر بالقرقرة حيث يمرر تيار هوائي مضغوط داخل المحلول حتى يخلط جيدا بمقدار عالي من الأكسجين ، ولكن من الضروري في هذه الحالة التأكد من تعديا المياه قبل استخدامها أو طرحها في الأنهار .
3. الحصول علي مياه الشرب :
لابد من القيام بعدة إجراءات قبل السماح باستخدام مياه المعالجة الثالثية المتقدمة وتوزيعها علي المنازل وتتلخص هذه الإجراءات فيما يلي :
إن طريقة الإمتزاز علي الفحم الفعال تعتبر مفيدة لإزالة الطعم والرائحة من المياه المعالجة بالرغم من التكلفة المالية الإضافية ويمكن إعادة تنشيط هذا الكربون بين فترة وأخري وذلك بتسخينه في معزل عن الهواء حتى درجة 950 درجة مؤية ففي هذه الدرجة يتخلص من الشوائب وتكون كمية الفحم الضائعة صغيرة لا تتجاوز بضعة أجزاء من المائة .
وفي مدينة أوهايو الأمريكية يمرر حوالي 38000 م3 من الماء في اليوم علي الفحــم الفعـال بعـد مرحلة المعالجة الأولية والثانوية والمتقدمة لتحسين الطعـم والرائحة وهذا يمكن تعقيم المياه بالأوزون أو الماء الأكسجيني بدلا من الكلور ذو الطعم غير المستحب .
تحتوي المياه الطبيعية و كذلك المياه المعالجة بغية الإفادة منها مجدداً علي أيونات معدنيـــة منحلة عديدة وكذلك عنصري (( الحديد و المنجنيز )) وبالرغم من أن بعضها ضروري لصحة الإنسان وللحياة اليومية عموماً فإن التركيز العالية لبعض هذه الأيونات والعناصر أو وجودها أحياناً حتى بتراكيز صغيرة يكون ضاراً بالصحة ويمنع استخدامها قبل التخلص من هذه الأيونات والعناصر أو خفض تركيزها حتى تصبح مقبولة وتحدد هذه التراكيز المقبولة المنظمات العالمية للصحة أو الهيئات الصحية في كل قطر . ومن هذه العناصر البور و الكوبالت و النحاس و المنجنيز و الموليبدن و النيكل والسيلكون و الفاناديوم و التوتياء و الحديد وغيرها . . وبالرغم من أن وجودها بتراكيز ضئيلة في العمليات الحيوية المعقدة فإن وجودها بتراكيز عالية يؤدي إلى أخطار شديدة علي الحياة ذاتها في الكائن الحي .
وقد تحتوي المياه الطبيعية أو المعالجة علي أثار من عناصر أخري مثل الزرنيخ و الرصاص و الكادميوم و الزئبق و السلنيوم و الفضة و القصدير وهي مصنفة تحت العناصر السامة التي لا يجوز أن تتجاوز تراكيزها قيما ضئيلة جداً في مياه الشرب .
..ويوضح الشكل رقم ( 14 ) مخطط يبين معالجة مياة المجاري ..
وبذلك تعالج مياه الصرف الصحي والمجارى العمومية معالجة كيميائية التي تحتوي علي الفضلات السائلة بالطرق السابقة ثم تعاد استخدامها في ري بعض الأراضي وبالتالي نحد من الزيادة السريعة لاستهلاك المياه النقية ويتوقف استخدام مياه الصرف الصحي في الزراعة على مستوى المعالجة فلابد أن يكون معالجة متقدمة وهى عبارة عن استخدام نظام من 4-3برك أكسدة ثم بركة غير هوائية مدتها يومان بحيث لا تقل مدة مياه الصرف الصحي في مجموعة برك الأكسدة عن عشرون يوماً وبذلك يمكن الوصول إلى كفاءة 99ر999 % تقريباً في التخلص من البكتريا ، وكفاءة تصل إلى100% في التخلص من الطفيليات و بالتالي نستفاد من مياه الصرف بدل من كونها عبئ على تلوث البيئة.
|
©موقع مركز المدينة للعلم والهندسة - اتصل بنا لأي مشكلة أو اقتراح |