1.مقدمة
إن الهدف الرئيسى من عملية معالجة مياه الصرف الصحى هو التخلص من أى مسببات تلوث المياه سواء كانت موادعضوية أو غيرها عالقة كانت أم ذائبة، ويتم ذلك عن طريق حجزها وإزالتها أو تحليلها إلى مواد وغازات غير ضارة إضافة إلى التخلص من الكائنات الحية الدقيقة الضارة والمسببة للأمراض.
وداخل محطات المعالجة تهدف العمليات الي فصل السوائل (المياه) عن المواد الصلبة العالقة، وبعد المعالجة يتم التخلص من السيب النهائى بأحد الطرق المناسبة لظروف البيئة المحيطة بمواقع محطات معالجة الصرف الصحى. أما معالجة الحمأة (الرواسب الصلبة) العالقة مع المحتوى المائى والتى تتجمع بعد رسوبها فى أحواض ترسيب منفصلة، أو مع المواد الطافية (الخبث) فيتم التخلص منها مباشرة (بدون معالجة) أو بعد معالجتها. وبالتالى فإن الحمأة السائلة عبارة عن المواد العضوية العالقة التى ترسبت بأحواض الترسيب المختلفة ممزوجة بكمية كبيرة من المياه تختلف نسبتها باختلاف نوعية الصرف الصحى الخام وخصائصه وكذلك نظم معالجته، ومثالاً لذلك نجد أن نسبة المياه بالحمأة المنشطة حوالى ٩٨ % بينما نسبتها بالحمأة العادية الراسبة بأحواض الترسيب الابتدائية حوالى 95%.
ويتضح من ذلك أن أقل كمية حمأة سائلة نحصل عليها هى الناتجة من أحواض الترسيب النهائى، والتى تعقب نظم المعالجة بالنمو الملتصق (المرشحات الزلطية) إذ تبلغ 0.75 متر مكعب لكل ١٠٠٠ متر مكعب من مياه الصرف الصحى الخام، بينما تكون أكبر كمية لها هى الناتجة من أحواض الترسيب النهائى التى تعقب نظم المعالجة بالاستنبات المعلق(بالحمأة المنشطة) إذ تبلغ كميتها حوالى ٢٠ متر مكعب لكل ١٠٠٠ متر مكعب من الصرف الصحى الخام، أى حوالى ٢٦ ضعفاً. لذا يجب تكثيفها قبل معالجتها أو التخلص منها، أو إعادة الزائد منها (الحمأة المنشطة) إلى أحواض الترسيب الابتدائية.
- تعريفات عامة
الحمأة:
المقصود بالحمأة هو المخلف المترسب الناتج من محطات معالجة الصرف الصحى. ويمكن استخدام هذه الحمأة كمخصب للتربة الزراعية بشرط مطابقتها للمعايير المعنية بذلك.
3.خصائص الحمأة
الحمأة الاولية التي تنتج عن ترسيب مياه الصرف الخام تختلف في خصائصها ومواصفاتها عن الحمأة الثانوية التي ترسبت في احواض الترسيب الثانوية ,ويمكن تقسيم انواع الحمأة لمصدر تولدها والمكان التي ترسبت فيه الي الانواع التالية:
الحمأة الأبتدائية Primary Sludge
هي المخلفات المترسبة من المعالجة الابتدائية بأحواض الترسيب الأبتدائي ذات لون رمادي غامق يميل للاسود وهي خفيفة القوام كريهة الرائحة وتحتوي علي مواد عضوية ذائبة وعالقة وعلي العديد من الكائنات الممرضة مثل البكتريا Pathogens والفيروسات والطفيليات.
الحمأة الثانوية Secondary Sludge
هي المخلفات المترسبة من المعالجة الثانوية بأحواض الترسيب الثانوي وهي ذات لون بني خفيفة القوام تحتوي علي كتل بيولوجية والعديد من الكائنات الممرضة مثل البكتريا والفيروسات والطفيليات وتسمي ايضا الحمأة البيولوجية حيث انها نتجت بعد مراحل معالجة بيولوجية .
الحمأة الأمنة
هي الحمأة التي يمكن تداولها وأستخدامها بحيث لا تضر بالصحة العامة ولا بالبيئة , وامنة تماما للانسان والحيوان , وحتي تكون الحمأة امنة يجب ان يكون تركيز المعادن الثقيلة بها في الحدود الأمنة المسموح بها , وان يتم خفض محتوي الكائنات الممرضة بها للحدود الأمنة وذلك بمعالجتها وتثبيتها قبل تداولها .
4.مصادر الحمأة
تحتوى مياه الصرف الصحى على مواد صلبة عالقة وذائبة، والمواد العالقة قد تكون مواد عضوية أو غير عضوية بعضها قابل للترسيب يجرى التخلص منها فى أحواض ترسيب الرمال والترسيب الإبتدائى أما المواد الغير قابلة للترسيب والمواد العضوية الذائبة فيجرى التخلص منها فى مرحلة العلاج البيولوجى حيث يتم توفير بيئة هوائية تنمو فيها البكتيريا الهوائية التى تقوم بالتغذية على بعضها لبناء خلايا جديدة كما تقوم بتحليل وتكسير وأكسدة الجزء الآخر من المواد
العالقة الغير قابلة للترسيب والمواد الذائبة إلى مواد ثابتة غير عضوية للحصول على الطاقة اللازمة لهذه البكتيريا.
ثم يجرى ترسيب الخلايا البكتيريا المتزايدة العدد لوفرة الغذاء والمواد العالقة التى لم يتم تمثيلها فى أحواض الترسيب الثانوى، يتم إعادة جزء من هذه البكتيريا النشطة والمترسبة فى أحواض الترسيب الثانوية إلى عملية العلاج البيولوجى للمساهمة فى مزيد من تمثيل المواد الغذائية العالقة والذائبة بمياه الصرف الصحى، أما الجزء الثانى فيجرى التخلص منه مع المواد الراسبة فى أحواض الترسيب الابتدائى وتسمى المواد العالقة التى يتم ترسيبها فى أحواض الترسيب الابتدائى بالحمأة الابتدائية، أما المواد العالقة التى يتم ترسيبها فى أحواض الترسيب الثانوي فتسمى بالحمأة الثانوية ويتم توجيه الحمأة الابتدائية وجزء من الحمأة الثانوية التى لا يتم إعادتها لأحواض تجفيف هوائية حيث يجرى نشر الحمأة لتجفيفها بواسطة الهواء الجوى وبعد تمام الجفاف يتم تشوين هذه الحمأة والتخلص منها بالبيع أو بالدفن فى مقالب معدة لذلك.
وكمية الحماة المنتجة بصورة مباشرة تعتمد علي كمية المواد العالقة في ماء الصرف ( والتي سيتم ترسيبها كرواسب صلبة ) , كما تعتمد علي كمية المواد الكيميائية المستخدمة. في المعالجة البيولوجية لمياه الصرف , فجزء كبير من المواد الذائبة يتم تمثيلها بواسطة المجتمعات الميكروبية وتستخدم في بناء المواد والمكونات الحية لللخلايا الجديدة كما ذكرنا.
وينتج عن معالجة مياه الصرف الصحي كميات من الرواسب الصلبة (الحمأة) تختلف بطبيعة العمليات وطريقة ترسيب الرواسب الصلبة .
5.الحمأة الابتدائية
تسمى المواد التى ترسب فى قاع أحواض الترسيب الابتدائية بالحماة الابتدائية، ويتم إزالتها دوريا بواسطة كاسحات الحمأة خارج أحواض الترسيب ثم ضخها بواسطة طلمبات إلى أحواض التركيز.
ونظراً لأن كفاءة المرحلة الابتدائية هى إزالة حوالى ٦٠- ٧٠ % من المواد الغير عضوية , بالإضافة إلى ٣٠ – ٣٥ % من المواد العضوية، لذلك تتميز الحمأة الابتدائية باحتوائها على مركبات خشنة غير عضوية أكثر من العضوية ويسهل نزع المياه منها عند تجفيفها.
وتختلف كمية وحجم الحمأة الابتدائية طبقا لإختلاف:
- حجم المياه المعالجة.
- تركيز المواد العالقة فى المياه الداخلة إلى أحواض الترسيب.
- كفاءة تشغيل أحواض الترسيب.
ولعملية الترسيب الابتدائي أهمية كبرى حيث أن كفاءة مرحلة الترسيب الابتدائى فى إزالة نسبة كبيرة من المواد العالقة القابلة للترسيب تؤدى إلى نجاح المراحل التى تليها وهى عملية العلاج البيولوجى والترسيب الثانوى وذلك لتخفيف الحمل العضوي الذي تتلقاه هذه العملية.
ونظرا لطبيعة مياه الصرف الصحى والتى تتكون من مجموعة من المواد متفاوتة الصفات، فإن عملية الترسيب الإبتدائى تصبح هى الأخرى عملية معقدة وتتفاوت كفاءة الترسيب بإختلاف عوامل كثيرة متعددة مثل:
١. تصميم حوض الترسيب.
٢. مدة بقاء أو حجز المياه داخل هذا الحوض.
٣. الفرق فى الكثافة بين المواد العالقة الصلبة والسائل الحامل لهذه العوالق.
٤. زيادة حجم المادة العالقة أثناء عملية الترسيب.
5.التيارات الدوامية التى تخالف المسار الطبيعى لتيار المياه داخل الحوض.
6.سلوك بعض المواد العالقة مسار قصير (Short Circuiting) لعدم تساوى مستوى منسوب الهدار.
٧. الاضطراب Turbulence للمياه وتأثير الرياح السائدة.
6.الحمأة الثانوية
تسمى المواد التى ترسب فى قاع أحواض الترسيب الثانوية بالحمأة المنشطة، فى عمليات المعالجة (بالنمو المعلق) ويتم إزالة الكمية الزائدة عن إحتياج الحمأة المعادة إلى خارج أحواض الترسيب الثانوية، وتتكون الحمأة المنشطة من الكائنات الحية الدقيقة التى استخدمت فى علمية المعالجة البيولوجية، ومعنى هذا أن أغلب مكوناتها هى مواد عضوية قابلة للتحلل وهى مواد أخف فى الوزن وأقل فى الخشونة عن الحمأة الابتدائية وتحتوى على كمية عالية من الرطوبة وليس من السهل تجفيفها بدون تركيزها ومعالجتها بيولوجيا.
وتختلف كمية الحمأة الثانوية الناتجة طبقاً ما يلى:
- كمية المياه الداخلة إلى المرحلة الثانوية.
- تركيز المواد العضوية فى المياه الداخلة لأحواض التهوية.
- كفاءة عملية المعالجة فى المرحلة الثانوية.
- درجة التركيز وأنواع الكائنات الحية الدقيقة التى تنمو فى أحواض التهوية.
وتختلف طريقة حساب حجم الحمأة المنشطة الناتجة عن طريقة حساب حجم الحمأة الابتدائية حيث يتوقف حجم الحمأة الثانوية على معدل نمو الكائنات الحية الذى يعتمد على عوامل كثيرة مختلفة مثل:
- درجة الحرارة .
- أنواع المواد التى تتغذى عليها الكائنات الحية.
- كمية الأكسجين الذائبة ومدة المكوث فى أحواض التهوية.
ولكن يمكن تقدير هذه الكمية بطريقة سهلة إذا علمنا بأن الخبرة العلمية قد أظهرت أن كل كيلوجرام يزال من المواد العضوية الذائبة (الحيوية) ينتج ما بين 0.3-0.7 كيلوجرام من الحمأة الثانوية.
- الحمأة الثالثية
تنتج الحمأة الثالثية من عمليات المعالجة الثلاثية لمياه الصرف , فعلي سبيل المثال اذا كانت محطة المعالجة تحتوي علي وحدة لمعالجة الفسفور كيميائيا كمعالجة ثلاثية بغد المعالجة الثانوية التقليدية بالحمأة المنشطة فان الرواسب الصلبة الناتجة عن ترسيب الفسفور كيميائيا تعد حمأة ثالثية تحتاج للمعالجة والتخلص الامن منها .
بقلم
أحــمــد السـروي
إستشاري معالجة المياه والبيئة
المصادر والمراجع
- دليل المتدرب ,البرنامج التدريبي لمشغلي محطات معالجة مياه الصرف الصحي المستوي د , برنامج اعتماد مشغلى مرافق مياه الشرب والصرف الصحى , الوكالة الأمريكية للتنمية الدولية, 2012.
- احمد السروي , عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي , موسوعة معالجة الصرف الصحي, دار الكتب العلمية , 2017 .
- احمد السروي , عمليات معالجة حمأة الصرف الصحي , موسوعة معالجة الصرف الصحي, دار الكتب العلمية , 2018 .
