أخبار عاجلة
الرئيسية / Drinking Water Purification / الوسائل الفيزيائية لتطهير مياه الشرب

الوسائل الفيزيائية لتطهير مياه الشرب

1.مقدمة

التطهير Disinfection هو التدمير والقتل النوعي المنتخب أو وقف نشاط للكائنات المسببة للامراض , مما يعني ليس كل الكائنات الحية  تموت وتدمر خلال هذه العملية , بينما يعرف التعقيم  Sterilization  بانه قتل وتدمير لكل الكائنات الحية الدقيقة  الموجودة الممرضة وغير الممرضة اي القضاء الكامل على جميع الكائنات الحية فى المياه.

لا تسمح عملية ترويب المواد العالقة مع عمليات الترسيب والترشيح اللاحقة، وكذلك عملية الكلورة المسبقة للمياه بالحصول على إزالة كاملة للبكتريا الضارة، حيث تحافظ حتى 10% من البكتريا والفيروسات على حياتها بعد العمليات السابقة. وكذلك لا تسمح عمليات المعالجة المختلفة لمياه الصرف الصحي بالقضاء نهائياً على الأحياء الممرضة في هذه المياه. لذلك تعتبر عملية التطهير هي العملية النهائية اللازمة لتحضير مياه الشرب وكذلك لمعالجة مياه الصرف الصحي قبل طرحها إلى المجتمعات المائية الطبيعية أو استخدامها للأغراض المختلفة.

في مجال معالجة المياه والمخلفات السائلة فهناك ثلاث مجموعات رئيسية مسببة للمرض مصدرها داخل الحيوان والانسان  ((Human enteric Organisms  وهي  البكتريا والفيروسات والطفيليات الاميبية .

والمواد المستخدمة في التطهير وهي ما تعرف بالمطهرات لابد ان تكون – امنة في النقل والتداول والتطبيق –  وتركيزها في المياه المعالجة يمكن قياسه وتقديره  والا تكون هي مصدرا لتلوث البيئة .

ولمعرفة أهمية التطهير لابد من معرفة أهم الكائنات الدقيقة الممرضة  التي تتواجد في مياه الصرف المعالجة والامراض التي تسببها للانسان والحيوان.

2.تطهير مصادر المياه

تطهير مصادر المياه المستخدمة لاغراض الشرب والاستعمال اليومي من اهم الوسائل التطبيقية لمكافحة التلوث البيولوجي للمياه وخاصة التلوث بالكائنات الحية الدقيقة الممرضة .كما ان التطهير من الوسائل الفعالة لمنع انتشار الاوبئة والامراض المنتقلة بالماء .فاستخدام العوامل المطهرة من شانه ان يحد من نمو وتكاثر الكائنات الممرضة داخل البيئة المائية التي تتمثل في مياه المسطحات المائية المختلفة وخاصة التي تعد موردا لمياه الشرب أو التي تعد مصبا نهائيا لمياه الصرف المعالجة والمطهرة جيدا . وعملية القضاء علي الكائنات الممرضة التي توجد في الماء الملوث هو الهدف من عملية التطهير بالاضافة الي توفير الظروف المناسبة لعدم نمو اية ميكروبات داخل مياه الشرب أو اية مياه يستخدمها الانسان من اولويات مكافحة التلوث البيولوجي للماء  .

3.طرق ووسائل التطهير

توجد طرق كثيرة للتطهير تستخدم حسب نوع وطبيعة الظروف التى يجرى فيها التطهير والغرض منه، وهناك طرق عديدة للتطهير منها:

– الوسائل الفيزيائية مثل :

* التطهير بالحرارة

* التطهير بالأشعة فوق البنفسجية

– الطرق الكيميائية مثل:

* التطهير بالأوزون

* التطهير الكيميائى

4.الوسائل الفيزيائية لتطهير المياه

تعد الوسائل الفيزيائية من الوسائل الهامة لتطهير المياه كما انها تتميز بانها اكثر امانا من الوسائل الكيميائية , والوسائل الاتية هي اكثر الوسائل استخداما لتطهير المياه :

  • الحرارة .
  • الاشعة فوق البنفسجية .

أ-  التطهير باستخدام التسخين الحراري

من أهم العناصر الفيزيائية التي تستخدم في التطهير الحرارة والضوء ,

ونجد أن بعض البكتريا ومعظم الفيروسات والخميرة والفطريات تقتل عند درجة حرارة 60°م لمدة 10-20 دقيقة. وجراثيم الفطريات والخميرة ومعظم باقى أنواع البكتريا تتحطم destroyed عند درجة تتراوح بين 70-100 لمدة من 5-10 دقائق.  إلا أن جراثيم البكتريا من الصعب بمكان أن يتم تحطيمها وقتلها فعلى سبيل المال، نجد أن بعض منها يحتاج إلى عشرة دقائق على الأقل عند درجة حرارة 100-120°م.

ويبين الشكل التالي تأثير بعض العوامل المطهرة علي البروتين فكل من الحرارة وتغير الرقم الهيدروجيني للوسط الذي تكون فيه الخلية البكتيرية  والمعادن الثقيلة تعمل علي افساد البروتين وتغيير طبيعته بصورة ما , فمثلا الحرارة تعمل علي تغيير البروتين تغيرا كاملا وتغير شكله بدرجة كبيرة , بينما التغير في الرقم الهيدروجيني مع الحرارة يؤدي الي تغير شكل البروتين .

وعموما فتسخين الماء لدرجة الغليان يقضي علي معظم البكتريا الغير متحوصلة  الممرضة , فتجري عمليات تسخين المياه تحت الضغط لدرجة حرارة 120 مº أو أن يتم غلي لمياه لمدة 15 دقيقة ثم تبرد حتى درجة الحرارة 35مº وتترك لمدة ساعتين للسماح بالانتشار لأبواغ ليتم بعد ذلك التسخين من جديد للمياه حتى الغليان. رغم بساطة هذه الطرق إلا أن استخدامها بقي محدوداً جداً نظراً لعدم إمكانية اعتمادها كطريقة أساسية في تطهير احجام كبيرة من المياه. وعامة تستخدم الحرارة في مجال المشروبات والالبان وليس سهلا ان تستخدم في تطهير الكميات الكبيرة من مياه الشرب او مياه الصرف الصحي لان ذلك يكلف تكاليف باهظة وليست اقتصادية . ومع ذلك فبسترة وتعقيم الحمأة تتم في اوربا بصورة شائعة . وفي مجال مياه الشرب بدأت كل دول العالم تتجه نحو التسخين الحراري للمياه حتى درجة حرارة 75°م والتي ثبت أنها كافية لقتل الميكروبات كبديل عن استخدام الإضافات الكيميائية كالكلور الذي ثبت أيضا ضرره على صحة الإنسان.

 

ب- تطهير مياه الشرب ومياه الصرف المعالجة بالاشعة فوق البنفسجية

الأشعة فوق البنفسجية هي جزء من الطيف الكهرومغناطيسي. وتتميز بأطوال موجات أقصر من موجات الضوء المرئي ولكن أطول من الأشعة السينية , توجد هذه الأشعة في ضوء الشمس وطول موجتها تتراوح ما بين 100-400 نانومتر تصل إلى سطح الأرض أقصرمن ذلك لترشيحها وامتصاصها في طبقة الأوزون في الأجزاء الخارجية من الغلاف الجوي . والضوء فوق البنفسجي الواصل إلى سطح الأرض ذات تأثير قاتل للبكتيريا ولذلك فإن ضوء الشمس يلعب دوراً مهماً في القضاء على الميكروبات في البيئة ، وعلى كل فإن الأمواج الأقصــــر في الطيف فوق البنفسجي أكثر فاعلية في قتل العناصر البكتيرية . والجزء الأكثر فاعلية في الطيف هو الذي يقع بين 200-300 وأكثره أيضاً هو 250-265 نانومتر.

والاشعة فوق البنفسجية تستخدم في تطهير مياه الشرب والصرف الصحي لما لها من قابلية لاختراق المواد والخلايا محدثة تاثير كيميائي عن طريق احداث تأينا لمياه الخلايا مكونة جزيئات أكسجينية وهيدروجينية نشيطة تسبب موت , كما ان الاشعة فوق البنفسجية تحدث دمارا شديدا لشريط الحمض النووي DNA بتكوين روابط جديدة به الخلايا محدثة وقف لنمو  وتكاثر الخلايا الحية .

ويستخدم الضوء فوق البنفسجي، وهو جزء غير مرئي من الطيف، في تطهير مياه الشرب من الكائنات الدقيقة. ويمكن أن تحاكي مصابيح الزئبق أشعة الشمس وتقلد عملياتها للتنقية الطبيعية.

إن فاعلية أجهزة التطهير بالأشعة تعتمد على عدة أمور أهمها:

1-مواصفات الماء الداخل للجهاز.

2 – كثافة و شدة الأشعة فوق البنفسجية.

3 – زمن تعرض الماء للأشعة

وحدات الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة المياه

تتألف وحدات الأشعة فوق البنفسجية لمعالجة المياه  من مصدر إشعاع بخاري زئبقي متخصص منخفض الضغط يقوم بإنتاج الإشعاع الفوق بنفسجي عند 254 نانو متر، أو من مصدر إشعاع فوق بنفسجي متوسط الضغط يولد ناتجا متعدد الألوان من 200 نانو متر إلى طاقة مرئية تحت الحمراء. إن الطول الموجي الأمثل للتطهير هو القريب من 260 نانو متر.

 

إن مصدر الإشعاع المتوسط الضغط فعال يما يقارب 12 بالمائة، بينما مصابيح الضغط المنخفض المملغمة يمكنها أن تكون فعالة بنسبة 40 بالمائة. هذا وإن المصابيح الفوق بنفسجية لا تلامس المياه على الإطلاق، فهي إما تقع في غطاء زجاجي داخل حجرة المياه أو تحمل خارجيا إلى المياه التي تتدفق من خلال أنبوب فوق بنفسجي شفاف. وبفضل أنها تحمل فإن المياه عندها يمكن أن تمر من خلال حجرة التدفق، والأشعة الفوق بنفسجية يتم تسلمها وامتصاصها في المجرى.

 

  هذا ويتأثر حجم نظام الأشعة فوق البنفسجية بثلاثة متغيرات وهي: معدل التدفق وقوة المصباح إضافة إلى نفاذية الضوء في المياه.

بقلم

أحمد أحمد السروي

إستشاري جودة المختبرات والدراسات البيئية

 المراجع العلمية

  • احمد احمد السروي ,التلوث البيولوجي للبيئة المائية , مكتبة الدار العلمية – القاهرة ,2010.
  • احمد احمد السروي , الملوثات المائية (المصدر – التأثير- التحكم والعلاج) ,  دار الكتب العلمية, 2008.
  •   HARM, W., 1980, Biological Effects of Ultraviolet Radiation, International Union of Pure and Applied Biophysics, Biophysics series, Cambridge University

شاهد أيضاً

Sanitization of water system

By / Ahmed Hasham Water & Quality Expert https://www.linkedin.com/in/ahmed-hasham-01024b27/   Definition of Sanitization Sanitization is …