طرق معالجة المياه الاساسية

توجد ثلاثة فئات رئيسية لعمليات معالجة المياه هي :

1 – عمليات فزيائية و التي تعتمد بشكل اساسي علي الخصائص الفزيائية للشوائب مثل : حجم الجسيمات ، الوزن النوعي ، اللزوجة ، و من الامثلة التقليدية لهذا النوع من العمليات : التحريك و الغربلة ، الترسيب ، الترشيح ، انتقال الغاز

2 – العمليات الكميائية و التي تعتمد علي الخصائص الكميائية للشوائب ، او التي تستخدم الخصائص الكميائية للمواد المضافة ، و من امثلة العمليات الكميائية : التخثر و الترسيب و التبادل الايوني

3 – العمليات البيولوجية : التي تستخدم التفاعلات الكميائية الجيوية لازالة الشوائب القابلة للزوبان او الغروانية و خصوصا المواد العضوية

و تتضمن العمليات البيلوجية الهوائية الترشيح البيولجي و الاوحال المنشطة .

اما عمليات الاكسدة اللاهوائية فهي تستخدم لتثبيت الاوحال العضوية ، و النفايات العضوية القوية .

و نجد في بعض المواقف احياناً ان عملية معالجة واحدة يمكن ان تعطي التغيير المطلوب في التركيب ، الا انه و في معظم الحالات يكون من الضروري استخدام عدة عمليات متوافقة مع بعضها ، و نجد علي سبيل المثال ان اجراء الترسيب لمياه نهر معين سوف يذيل بعض و لكن ليس كل المواد المعلقة في الماء ، و تعمل عملية اضافة مواد التخثر الكميائية و التي تعقبها عملية تقليب هادئة ، علي تجميع الجسيمات الغروانية و التي يمكن ازالتها بشكل كبير خلال عملية الترسيب ، اما بقية الاجسام الصلبة التي لم تستقر فيمكن ازالتها بالترشيح خلال طبقات رملية

و يمكن اضافة مواد مطهرة تعمل علي قتل اي كائنات حية دقيقة امكنها الحياة خلال المراحل الاولي من عملية المعالجة .

التصميم المثالي لمحطات المعالجة    

تتكون محطات المعالجة عادةً من عدد من الوحدات الخاصة بالعمليات المختلفة او من وحدات عمليات مترابطة ومتوافقة و بشكل عام نجد ان معظم محطات المعالجة يتم تصميمها بمواصفات قياسية و علي الرغم من ان محطة المعالجة تتكون من وحدات مختلفة الا ان العمل المثالي لابد ان يتم من خلال تصميم وحدات معالجة تختص كل وحدة بوظيفة محددة و تعمل كل الوحدات من خلال نظام متوافق و لا يجب النظر الي التكلفة المالية لهذه الوحدات لان العمليات الامنة لمعالجة المياه و مياه الصرف تكون ذات تأثير عال جداً علي الصحة العامة للأفراد ، كما يجب ان تتم هذه الانشطة من خلال اجراء التحاليل الموضعية .

عمليات المعالجة الاولية للمياه

تحتاج الوحدات الاساسية في محطات معالجة المياه الي بعض العمليات التي من شأنها المساعدة علي اداء هذه الوحدات لعملها بكفاءة عالية و هي من الاشياء الضرورية اللازمة مثل ازالة القطع الكبيرة العائمة و المواد الصلبة المعلقة و التي غالبا ما يكثر وجودها في تيار الماء المنساب  ، و تتضمن هذه المواد الفروع و الأغصان النباتية ، اوراق ، خرق من القماش ، و بعض البقايا الاخري و التي يمكن ان تعوق انسياب و تدفق المياه الي محطة المعالجة ، او قد تدمر المعدات في محطة المعالجة .

1 – عملية التقليب و التصفية

– تعتبر عملية التقليب هي المرحلة الاولي في عمليات المعالجة و التي تتضمن عادةً التقليب البسيط او التصفية بهدف ازالة الاجسام الصلبة الكبيرة . و في حالة معالجة المياه توجد اشكال من الازرع الطويلة الواقية او الشاشات القاسية القوية لازالة الاجسام الصلبة الكبيرة ( كما هو الحال في مصر التي يقوم الفلاحون فيها بألقاء الحيوانات الكبيرة النافقة في نهر النيل ) و التي يصل قطر فتحاتها الي 75 مم ، و تستخدم لمنع الاجسام الكبيرة من الوصول لماخذ المياه ، اما الشاشات الرئيسية فهي توجد عادةً في شكل شبكة يصل قطر الثقب فيها الي ما بين 5- 20 مم ، و هي مرتبة علي شكل سير مستمر ، او قرص ، او شكل دائري براميلي بحيث يسهل مرور الماء خلالها ، و تدور ثقوب التصفية ببطء حتي يمكن جمع المادة وازالتها قبل الوصول لحجم كبير للغاية من هذه المواد ، و يتم رفع وازالة وحدة التصفية من الماء علي فترات التنظيف ثم تعاد مرة اخري للماء اما عند معالجة مياه المجاري نجد ان نسبة الاوراق و الخرقَ القماشية تكون عادةً مرتفعة كمان نوعيته و طبيعة هذه المواد تجعل من الصعب المحافظة علي ثقوب الشاشة نظيفة ، و لذلك يكون من الضروري استخدام نظام يتكون من عدة شاشات قطبانية علي ان تكون المسافة بين القطبان ما بين 20 – 60 مم ، اما في الاعمال الصغيرة فيمكن استخدام شاشات متبادلة يمكن تنظيفها يدوياً الا ان التركيبات الكبيرة تستلزم استعمال وسائل تنظيف ميكانيكة اوتوماتيكية تعمل اما علي اساس مرور فترات زمنية معينة ، او تعمل علي اساس تكون كتلة كبيرة عند الشاشات . اما غربلة المجاري فهي عملية غير مستحبة في طبيعتها ، و يتم التخلص من نفايات المجاري عادةً اما بدفنها او حرقها ، و بالتوازي مع هذه الاساليب ، يمكن امرار هذه النفايات الي وحدة نقع او تعطين يتم فيها التقطيع الي قطع صغيرة الحجم ( وحدة تفتيت ) و يمكن بعد ذلك اعادتها الي التيار حتي يتم الازالة مع بقية المواد الصلبة المترسبة المستقرة خلال عملية المعالجة الرئيسية ، كما يفضل في بعض الاحيان استخدام معدات تفتيت للجسيمات الكبيرة و هي في مكانها في المصدر المائي حيث ان ذلك يوفر مرحلة نقل و تداول الاجسام الصلبة الا ان ذلك يستلزم ان تكون الكتلة الصلبة اكبر من تلك التي يجري تفتيتها او جمعها عند شاشات التصفية .

2 – النخل و التصفية الدقيقة

يعتبر استخدام المناخل ووسائل التصفية الدقيقة هي التطوير لما يسمي بالشاشة البرميلية التي تستخدم خيوط مصنوعة من الصلب عديم الصداء علي شكل شبكة منسوجة ذات ثقوب يصل حجمها الي حوالي 20- 60 ميكرون حتي تكون قادرة علي ازالة وحجز الجسيمات الصغيرة جدا في الحجم ، كما يمكن استخدامها في مجال معالجة المياه لحجز وازالة الطحالب و الجسيمات الاخري ذات الحجم المماثل من المياه الجيدة من وجهة نظر الجودة .

كما تستخدم المناخل و معدات التصفية الدقيقة كمرحلة ثلاثية نهائية للحصول علي دفقات من مياه المجاري عالية الجودة ، و نظراً لان هذه المعدات ذات فتحات او ثقوب ضيقة ، لذا فانها تكون معرضة دائما للأنسداد بسرعة لدرجة ان البرميل يدور علي سرعة محيطية تصل الي 0.5 م / ثانية حيث يتم غسل الثقوب بشكل مستمر و تنظيفه بواسطة رشاش يطلق المياه بضغط عالي ، و تتم مرحلة النخل و التصفية بمعدل يتراوح ما بين 750 – 2500 م / md3  ، و تبني تركيبات و تصميمات المناخل و التصفيات الدقيقة علي التقدير و التحديد المعملي للخصائص التجريبية العملية للمعلق المعروف بأسم معامل القابلية للترشيح و يقيس هذا المتغير سلوك المعلق مع الرجوع الي خصائص الانسداد و التخثر الخاصة ، و يمكن ان تستخدم هذه البيانات لتحديد معدل التصفية المسموح به و ذلك حتي نمنع الانسداد و التخسر المجاوز للحد المقبول ، و التدمير الفزيائي لثقوب المرشحات .

3 – ازالة الرمل و الحصي الجروش

نجد في معظم انظمة معالجة المجاري ، و خصوصاً تلك المرتبطة بشبكات المجاري ، كميات هائلة من الرمل و الحصي المجروش في تيار النفايات المتدفق ، و اذا لم يتم ازالة هذه المواد فانها يمكن ان تدمر الاجزاء الميكانيكية لمحطة المعالجة .

و نظراً لان احجام هذا الرمل و المجروش تكون كبيرة عادةً و ذات كثافة كبيرة و ذلك بالمقارنة بالجسيمات العضوية في المجاري لذا لابد من ازالاتها باستخدام اساسيات الترسيب الاختياري .

و يصل قطر جسيمات المجروش الي حوالي 0.20 مم وله s,g يساوي 2.65 و سرعة استقرار تصل الي 1.2 م / دقيقة بينما معظم المواد الصلبة المعلقة في المجاري لها سرعات استقرار منخفضة بشكل واضح ويمكن استخدام مقطع في القناة علي شكل قطع مكافيء و ذلك حتي نحصل علي سرعة افقية ثابتة في حدود 0.3 م / ثانية عند كل معدلات الانسياب تحت ظروف وجود قناة ذات طول كافي لنحافظ علي زمن قدره 30 – 60 ثانية ، سوف يسمح ذلك لجسيمات الرمل و الحصي المجروش بأن تستقر عند القاع بينما يمكن نقل بقية المواد الصلبة المعلقة المتبقية خلال الجريان المائي المتدفق .