معالجة مياه الصرف بواسطة نباتات الأراضي الرطبة
1 - مقدمة عن المعالجات الطبيعية لمياه الصرف
إن أنظمة المعالجة الطبيعية لمياه الصرف تتضمن الكثير مما يستعمل في الأنظمة الميكانيكية الأخرى مثل الترسيب والترشيح ونقل الغازات (حركة الأوكسجين) والامتزاز والتبادل الأيوني والترسيب الكيميائي والأكسدة الكيميائية والتحولات البيولوجية وقابلية التحليل .إضافة لأنظمة طبيعية مثل التركيب الضوئي photo synthesis والأكسدة الضوئية photo oxidation . وإضافة لكون نظام المعالجة الطبيعية هو نشاط طبيعي فيمكن أن يحقق غاية أخرى هي إزالة الملوثات من مياه الصرف. إذاً حوض المعالجة هو معالجة للملوثات ضمن نشاط طبيعي, عكس المعالجات الميكانيكية, حيث عمليات المعالجة تتابع في أحواض منفصلة وفعاليتها تتبع نسبة الطاقة المستهلكة[7].
وتصنف هذه الطرق:
(1 - 1) أنظمة الترشيح البطيئة. Slow Rate system.
حيث يتم توزيع مياه الصرف ضمن قنوات طبيعية (أو بالرش)على تربة مزروعة بنباتات مناسبة, وتنفذ المياه بشكل بطيء في التربة.
(1 - 2) أنظمة الترشيح السريعة في التربة. Rabid in filtration.
في المعالجة بالترشيح السريع جزء من المياه يتبخر وجزء يتسرب إلى المياه الجوفية من خلال التربة التي تقوم بأعمال الترشيح والمعالجة البيولوجية بمساعدة البكتريا الموجودة في التربة حيث يعاد سحبها للاستفادة منها.
(1 - 3) أنظمة التدفق فوق الأرض . overland flow الشكل (1-3-1).
يتم توزيع مياه الصرف المعالجة بشكل أولي بواسطة مرشات أو بالراحة على ارض مائلة مزروعة وتجمع المياه في قنوات جمع الأمطار أسفل المنحدر, وتستعمل عادة في مناطق تكون فيها السطوح قليلة النفوذية, وتحدث المعالجة أثناء جريان الماء خلال جذوع النبات والتعرض للضوء والرياح (يحدث تسرب بطيء في التربة وجزء من الماء يتبخر).
وهي طرق لمعالجة مياه الصرف باستخدام طبقات حصوية ورملية تزرع فيها نباتات خاصة وبهذاالترتيب وبمساعدة البكتريا المشكلة على الجذور في التربة ومع وجود الاوكسجين يتم معالجة الملوثات الموجودة في مياه الصرف.
الشكل (1-3-1) أنظمة التدفق فوق الأرض(من (UNEP)
2 - طرق معالجة مياه الصرف بالأراضي الرطبة.
الشكل (2-1)أشهر طرق المعالجة بالنباتات وهي:
1 - التدفق السطحي: مياه صرف سطحها حر وتدعى /FWS/ free water surface.
2 - التدفق تحت سطحي ((SF. subsurface flow وهو جريان المياه في تربة نفوذه وهي على نوعين:
1 - التدفق الجبهي.
2 - التدفق الشاقولي.
الشكل (2-1)أشهر طرق المعالجة بالأراضي الرطبة[2]
2 - 1. المعالجة الأولية.
- استلام مياه الصرف: بما أن محطات المعالجة بالنباتات صغيرة فعادة تمرر مياه الصرف بحفرة تدعى خزان التحلل (Septic tank) وهي معالجة أولية لمياه الصرف ومنها إلى المعالجة بالأراضي الرطبة, ويتم في هذه المرحلة ترسيب المواد الصلبة والثقيلة وفصل الزيوت والشحوم وتخفيض الأحمال المختلفة.
ملاحظة: في المحطات الأكبر يجب معالجة مياه الصرف معالجة ابتدائية وأولية اللازمة لإزالة المعلقات الخشنة والرمال والزيوت لأنها تسبب انسداداً أكيدا في المادة الوسيطة وتوقف عمل المحطة.
2 - 2. أنواع الأراضي الرطبة.
1 - التدفق السطحي. Surface Flow Wetland.
مياه الصرف تتدفق حرة على طول السطح 
الشكل(2-2-1) حيث يتم ترسيب المواد الصلبة
وتبقى المواد العضوية على تماس مع البكتيريا
التي هي على سطح المادة الوسيطة(التربة)
أو البحص ومع النباتات(الجذوع ). 
الشكل(2-2-1) التدفق السطحي [1]
2 - التدفق تحت السطحي الأفقي . ( (SHFW Subsurface Horizontal Flow Wetland.
يملأ الحوض بمواد وسيطة media تسمح برشح الماء الذي يتحرك افقياً, الشكل(2-2-2), وينصح باستعمال البحص قياس /5-10/ملم. وفي المدخل والمخرج نضع بحص كبير (حجر)للتأكد من توزيع المياه, وتخرج المياه من قسطل عند المخرج.
الشكل(2-2-2)يوضح مقترح تصميم وأبعاد حوض ((SHFW[من1]
3 - التدفق الشاقولي. Subsurface Vertical Flow Wetland.
تطبق هذه الطريقة 2-4 مرات يومياً على سطح المادة الوسيطة وذلك بالضخ وإعادة التدوير عدة مرات, حيث ترشح المياه رويدا رويدا باتجاه الأسفل مارةً على الجذور وعلى المادة الوسيطة المحملة بالبكتيريا, الشكل(2-2-3) [1] التدفق الشاقولي ضمن مادة وسيطة هي الرمل. ملاحظة: بشكل رئيسي تكون المعالجة في هذا النموذج هوائية.
الشكل(2-2-3)التدفق الشاقولي ضمن مادة وسيطة
2 - 3. ضوابط التصميم-أبعاد محطات المعالجة بالنباتات.مساحة ال(WT.L) لمفترش (مثلا القصب) تعتمد على كمية التخفيض لل (BOD5), من[6]:
Ah = Qd (InCo – InCt)/KBOD3 - التدفق الشاقولي.2-4. المفترش الحامل للبكتيريا (الميديا). Media.
1 - الرمل:sand
حجم الحبيبات: من (0.05-2) ملم بحيث:
في التدفق الأفقي: الأبعاد من (0.63-2) ملم.
في التدفق الشاقولي : تكون على الشكل التالي :
أقل من نسبة 10% > 0.06 ملم - وأقل من نسبة 10% < 0.63 ملم.
نسبة الغضار اقل من 10% وإلا حدث انسداد ( Clogging).
- يمكن وضع قش في الطبقة السفلية (التدفق الشاقولي) للمساعدة في منع الانسداد.
2 - البحص. Gravel:
- الأبعاد من /2-63/ملم, والأطراف ناعمة و مدورة.
- البحص الناعم/ 2-6.3/ ملم للتدفق الأفقي.
- يوضع بحص خشن في مدخل ومخرج التدفق الشاقولي.
　　　ب- (حجر مكسر) من الكسارات:
- الحجر المكسر المستعمل يكون حاد الأطراف.
- يستعمل في مدخل ومخرج وحدة التدفق الأفقي في الأراضي الرطبة.
2 - 5. الناقلية الهيدروليكية. Hydraulic conductivity.
محطات المعالجة بنبات القصب تبنى عادة في تربة ناقليتها الهيدروليكية حوالي 3-10×3 م/ثا(تقاس مخبريا) والناقلية الهيدروليكية تزداد مع الزمن فالمجموعة الجذرية تشكل قنوات تبقى مفتوحة وخصوصا بعد موت الجذور وذبولها حيث تتشكل مسامات داخل جسم الأراضي الرطبة ونلاحظها بشكل واضح بعد 5 سنوات.
2 - 6. المدخل. inlet .
1 - المدخل في الأراضي الرطبة ذات التدفق الأفقي. Subsurface horizontal flow:
1 - نضع في المدخل مادة حصوية مؤلفة من بحص خشن حجر مكسر من / 40- 80 / ملم على طول /1-2/ م (نضع شبك أو سلة لتثبيت البحص مكانه) الشكل (2-6-1).
2 - يتم توزيع المياه بالضخ أو بالثقالة, وبشكل موحد على عرض الحوض.
3 - توضع قساطل مثقبة منP.V.C. قطرها /50-75/ ملم بفتحات من /10-15/ ملم والبعد بينها /150/ ملم.
الشكل (2-6-1) المدخل في الأراضي الرطبة ذات التدفق الأفقي
2 - المدخل في الأراضي الرطبة ذات التدفق الشاقولي. Subsurface Vertical Flow الشكل (2-6-2).
1 - البحص المستعمل لتوزيع المياه /20/ سم. يتم توزيع الماء على سطح البحص او القساطل داخل البحص.
2 - يتم توزيع المياه عن طريق عمل نظام ضخ.
3 - غرفة الضخ 50%من التدفق اليومي كحد أدنى.
4 - كمية الجرعات (التدفق لكل حوض) من /2-4/ مرات في اليوم عن طريق (ميقاتيات).
5 - يتم توزيع كل الكمية المخصصة خلال /5-10/ دقائق ويجب أن يكون على أساس ذلك حساب التدفق والرفع.. 
6 - قساطل التوزيع من (P.V.C) بقطر/32-40/ ملم وأقطار الفتحات /6-10/ ملم.
7 - البعد بين الفتحات الموزعة للمياه, 1 فتحة لكل /1/ م2 من الأراضي الرطبة.
8 - البعد بين القساطل الموزعة للمياه 1م.
الشكل (2-6-2) امثلة على نظام توزيع المياه الداخلة في التدفق الشاقولي
2 - 7. المخرج outlet.
1 - المادة الوسيطة من البحص الخشن من/40-80/ ملم على طول /0.5-1/م مع حاجز شبك لمنع حركة البحص.
2 - منسوب المياه يحدد بمنسوب قسطل مرفوع في غرفة تفتيش المخرج وارتفاعه أخفض من منسوب المادة الوسيطة.
2 - المخرج في الأراضي الرطبة التدفق الشاقولي. Subsurface Vertical Flow.
الشكل (2-7-2) مقطع ومسقط في احواض الأراضي الرطبة - التدفق الشاقولي, ويوضح توزيع شبكة الدخول والخروج لمياه الصرف, كما يبين مقترح لطبقات الحماية والعزل للجدران والارضية.
الشكل(2-7-1) يوضح ترتيبات المخرج في التدفق الأفقي
الشكل (2-7-2) مسقط ومقطع في حوض التدفق الشاقولي من(1)(6)
1 - قسطل التصريف قطره /100/ملم يوضع في أرضية الحوض .ويمكن أن يُلف بطبقة خاصة لمنع انسداد الثقوب,
2 - قساطل التصريف تعمل على نقل المياه خارج الأراضي الرطبة, ومنسوب المياه يحدد من قبل قسطل التصريف
3 - منسوب المياه يحدده المخرج وارتفاعه حوالي /40/سم فوق الأرضية أي ارتفاع الماء من الأرضية,
2 - 8. نباتات الأراضي الرطبة. plants.
2 - 8 - 1. تصنف النباتات.
تصنف النباتات المستعملة في الأراضي الرطبة إلى نباتات
تعيش في وسط مائي فقط ونباتات تعيش جذورها في تربة
ضمن الماء, نسمي الأولى Hydrophytes والثانية
Helophytes الشكل (2-8-1-1).
الشكل (2-8-1-1) النباتات في الأراضي الرطبة
2 - 8 - 2. فوائد استعمال النباتات في الأراضي الرطبة.2 - 8 - 3. أنواع النباتات.
تستعمل أنواع مختلفة من النباتات المائية في الأراضي الرطبة ونسمي منها :
القصب الشائع) Common Reeds) , cattails, rushes, bulrushes, sedges.
الشكل(2-8-3-1) يبين صور لأنواع من النباتات تستعمل في الاراضي الرطبة.
الشكل(2-8-3-1) صور للنباتات المستعملة في الأراضي الرطبة[1]
2 - 8 - 3 - 1. اختيار النباتات.القصب الشائع : Phragmites australis (Common reeds):
يعتبر القصب الشائع الأكثر انتشاراً في بناء الأراضي الرطبة حيث ينتشر على ضفاف الأقنية والبحيرات والأنهر (يدعى الذل باللغة الدارجة في بعض البلدان العربية) وفيما يلي بعض مواصفاته التصميمية:ملاحظة:
- التيفا (Cattails) تعيش في المياه حتى عمق (15) سم وجذورها في التربة حتى (30) سم. 
Rushes)- bull) حتى (25-5) سم في الماء وعمق الجذور في التربة حتى (76) سم.
الشكل(2-8-3-1-1) أعمال ردم طبقة البحص العلوية والفسائل
2 - 8 - 4. بناء محطة المعالجة بالنباتات ذات التدفق ضمن مادة وسيطة في الشتاء.
الشكل (2-8-4-1) يوضح وضع النباتات في موسم الشتاء
2 - 8 - 5. بناء محطة معالجة بالنباتات بدون مادة وسيطة.2 - 9. أداء الأراضي الرطبة.
2 - 9 - 1. الأراضي الرطبة ذات التدفق الأفقي .(Subsurface Horizontal Flow).2 - 9 - 2. الأراضي الرطبة ذات التدفق الشاقولي. (Subsurface Vertical Flow).*2 - 10. أداء الأراضي الرطبة في الجو البارد.
وُيعمد إلى الاستراتيجيات التالية في الأراضي الرطبة في الجو البارد:
2 - 11. ملاحظات هامة عن أداء الأراضي الرطبة :الشكل (2-11-1) صور لمحطة تعمل بالأراضي الرطبة في دولة الكويت مع عينات دخول وخروج
2 - 12. إزالة المعادن الثقيلة والجراثيم في الأراضي الرطبة:
- المعادن الثقيلة: 
يتم إمتزاز أملاح المعادن الثقيلة في أول متر في الأرض أما الجراثيم والبكتريا فتتوقف في التربة (كما يمكن أن تسير عدة أمتار وذلك حسب نوع التربة). فالمعادن تمتز في التربة وتترسب أيضاً ترسيب طبيعي , كما أن الكادميوم يتراكم في النبات وهو يمكن أن يضر الإنسان والحيوان وخصوصا الجهاز الكلوي.
- الجراثيم:
إن النشاط الحيوي للنباتات يفرز منتجات كيماوية إلى الوسط الخارجي تدعى المستقبلات تعمل عمل المضادات الحيوية فتبيد جزء من الجراثيم الممرضة وبعض الفطور والنباتات الدنيا ولكن هذه الخصائص المبيدة غير مدروسة بشكل متكامل.
[1] constructed wet land - Rob Van Deun
[2] Waste water engineering and reuse -Metcalf&Eddy - Fourth edition
[3] Ingenieurgesellschaft Janisch& Schulz mbH
[4] treatment wet land second edition - Robert H. Kadlec,Scott Wallace 
[5] Does batch operation enhance oxidation in subsurface constructed wetlands? 
[6] European water pollution control's cooper 1990 
[7] هندسة محطات معالجة مياه الصرف - المهندس معن برادعي