تلوث المياه وطرق معالجته

تلوث المياه
WATER POLLUTION
ملوثات المياه Water Polluants
إن معظم المياه المستهلكة في الصناعة والزراعة والأنشطة الأخري ، يصب في الأنهار والبحار والبحيرات ، دون أن تمر بمرحلة معالجة مناسبة. ويؤدي هذا الي تلوث مصادر المياه ، بمعني تغير خواصها الطبيعية والكيميائية ، بحيث لا تصلح للأستعمال في الأنشطة المختلفة للإنسان ، إلا بعد معالجتها وإزالة هذه الملوثات منها. وأهم الملوثات التي ينبغي للإنسان محاولة معالجتها والتخلص منها، هي:
1- المواد الصلبة العالقة Suspended Solids
وهي المواد القابلة للترسيب وتكوين رواسب طينية مختلطة بالمواد الغروية. ويسبب وجودها تعكر الماء وقد يحتوي علي بعض الكائنات الدقيقة (الفيروسات) والبكتيريا التي تسبب الأمراض. وأصعب المواد العالقة في عملية الفصل ، هي ذات الحجم الصغير جدا.
2- المواد العضوية القابلة للتحلل Biodegradable Organies:
وتتكون أساسا من المواد البروتينية والسكرية والدهون. ويتم تحديد تركيزها في المياه بمقاييس:
الأكسجين الحيوي (البيولوجي) المطلوب Biochemical Oxygen Demand (BOD) ويعرف بكونه مقياسا لتلوث المياه بالمواد العضوية - أو الأكسجين المطلوب لأكسدة المواد العضوية الموجودة في الماء بيولوجيا ، أي أن الكائنات العضوية الدقيقة هي التي تقوم بهذه المهمة (الأكسدة).
وفيه يتم قياس كمية الأكسجين المستهلكة بواسطة الكائنات العضوية الدقيقة لمدة خمسة أيام م، بدرجة حرارة 20 /م ، بالملليجرام/لتر. وتتراوح كمية الـBOD في المياه الملوثة (مياه المجارير) بين 120 و 250/ ملليجرام / لتر.
ولدي إطلاق المياه الملوثة الي الأنهار أو البحار فإن المواد العضوية الموجودة فيها تتحلل بواسطة البكتيريا والكائنات الدقيقة الأخري علي سطح المياه. ويستهلك هذا التحلل كميات من الأكسجين الذائب في المياه ، مما يعرض الكائنات البحرية كالأسماك وغيرها للضرر.
3- الأملاح الذائبة Dissolved Salts:
ومعظمها أملاح غير عضوية مثل الكربونات والبيكربونات والكلوريدات والكبريتات والفوسفات وغيرها.
4- الفلزات الثقيلة Heavy Metals:
أحيانا ، تحتوي المياه الملوثة علي كميات صغيرة جدا من بعض الفلزات الثقيلة، كالنحاس والرصاص والزئبق والكادميوم. وبالرغم من أن تركيز هذه الفلزات في المياه قد لا يتعدي بعض الأجزاء في المليون جزء من الماء ، إلا أنها شديدة الخطورة لسميتها القاتلة.
5- المواد العضوية الحرارية Refractory Organic Compounds:
وهي مواد عضوية غير سهلة التحلل البيولوجي كالمبيدات الحشرية Pesticides ومبيدات الأعشاب Herbicides والفينولات وغيرها. ويتم قياسها بمقياس الأكسجين الكيميائي المطلوب Chemical Oxygen Demand (COD) ، وهو مقياس للمواد العضوية التي يمكن أكسدتها كيميائيا - وليس بيولوجيا أي بإستخدام مواد كيميائية مؤكسدة مثل بيكرومات البوتاسيوم.
ويتراوح تركيز هذه المواد بين 200 و 500 / ملليجرام في لتر المياه الملوثة.
6- المواد المغذية Nutrients:
وهي المواد التي تحتوي عموما علي أحد عنصري النيتروجين أو الفسفور. وعند إطلاق المياه الملوثة بهذه المواد الي الأنهار أو البحار ، تسبب نمو بعض الكائنات الطفيلية غير المرغوب فيها.
7- الجراثيم Pathogens:
تحتوي المياه الملوثة في كثير من الأحيان علي بعض الجراثيم والفيروسات (الرواشح) وبكتيريا الغائط Cliform ، ومعظمها يسبب العدوي ونقل الأمراض.
8- التلوث الحراري Thermal Pollution:
عندما تصرف المياه المستعملة الي المياه السطحية ، تكون درجة حرارتها أحيانا مختلفة عن درجة حرارة الوسط الذي تطلق فيه (أعلي أو أدني). ويؤدي هذا الي تغير في نسبة الأكسجين الذائب في الوسط المائي ، مما يضر بالحياة المائية.
9- الزيوت Oils:
تتسرب الزيوت العضوية والمعدنية الي المياه نتيجة لإستخدام كميات هائلة ومتعددة من الزيوت في إعداد الطعام ، وفي السيارات والمركبات عموما ، وكذلك أثناء إنتاج النفط ونقله عبر البحار والمحيطات أو داخل المدن.
ويسبب تلوث المياه بالزيوت خطورة علي الكائنات المائية وخصوصا الثروة السمكية.
طرق معالجة المياه
WATER TREATMENT

تم تقسيم طرق معالجة المياه الي : أولية ، وثانوية ، ومتقدمة.
1- وحدات المعالجة الأولية Primary Treatment:
تستخدم هذه الوحدات لإزلة المواد المعلقة بواسطة الترسيب Sedimentation ، والمواد الطافية بواسطة أجهزة التعويم Flotation ، وفصل الزيوت ومعادلتها سواء كانت حمضية أو قلوية بواسطة عمليات التعادل (أو التحييد) Neutralization ، وجعلها متجانسة Equalization في أجهزة خلط معينة. وذلك تمهيدا لإطلاقها الي مياه نهر أو بحر أو بحيرة ، أو الي وحدات المعالجة الثانوية.
2- وحدات المعالجة الثانوية Secondary Treatment:
وتقوم هذه الوحدات أساسا علي طرق المعالجة البيولوجية.
أ- وظيفة الكائنات الدقيقة في المعالجة البيولوجية:
تقوم أنواع عديدة من الكائنات الدقيقة - أهمها البكتيريا والطحالب Algae والفطر Fungi - بدور أساسي في العمليات البيولوجية. ولا تتم هذه العمليات إلا في ظروف معيشية ملائمة لنموها وتكاثرها ، حيث تقوم بتحويل المواد العضوية والغروية الي غازات وأنسجة خلوية. وبما أن هذه الأنسجة أثقل وزنا من الماء ، فإنها تترسب في قاع الجهاز. وثمة أنواع من هذه الكائنات الدقيقة التي تنمو وتتكاثر مستخدمة الأوكسجين ، وتسمي الكائنات اللاهوائية. أما الكائنات الأخري فتحتاج الي أكسجين الهواء (الجو) كي تقوم بعمليات التحلل البيولوجي ، وتسمي الكائنات الدقيقة الهوائية.

ب- نظم الرواسب الطينية المنشطة Activated Sludge Systems:
وهي تتكون أساسا من وحدتين : خزان تهوية Aeration Tank ، وحوض ترسيب.
وهي أكثر فعالية نظرا لوجود أجهزة تهوية وخلاطات تجعل الرواسب الطينية معلقة بشكل دائم في الماء حيث تكون الكائنات الدقيقة دائمة الأتصال بالمواد العضوية المراد إزالتها ، ويبقي التفاعل مستمرا الي النهاية. ويتراوح زمن الأحتفاظ بالماء في خزان التهوية بين 4 و 10 ساعات. وعند انتهاء التفاعلات البيولوجية ، تتجمع البكتيريا وغيرها من الكائنات الدقيقة علي شكل كتل صغيرة Clumps مكونة دقائق متلبدة Floc Particles تترسب بسرعة كبيرة فتنفصل عن الماء خلال ساعة أو ساعتين ، ويسهل غزلها في حوض الفصل ، وتسمي رواسب طينية نشطة Active Sludge نظرا لإحتوائها علي كمية هائلة من الكائنات الدقيقة. تخرج هذه الرواسب من أسفل الحوض ، ويعاد جزء منها الي مدخل جهاز التهوية ، لزيادة معدل التفاعلات البيولوجية. وتستغرق العملية عدة ساعات.
ويتراوح زمن الأحتفاظ بالماء في أحواض الترسيب عادة من ساعة الي ساعتين. وتتراوح كفاءة هذه العمليات بين 85 90% بالنسبة للمواد الصلبة العالقة وللأكسجين الحيوي BOD.

3- وحدات المعالجة المتقدمة Tertiary Treatment:
تختص هذه الوحدات بإزالة الملوثات التي يتعذر إزالتها بالمعالجة البيولوجية. ومن أهم طرق المعالجة المتقدمة : عمليات الأمتزاز والتبادل الأيوني ، والتناضح العكسي ، والترشيح ، وضخ الكلورين أو الأوزون.