معالجة الصرف الصحي
مراحل المعالجة > مرحلة الثانية(المعالجة الحيوية)

تبدأ هذه المرحلة بعد معالجة المياه العادمة ميكانيكيا. وتهدف المعالجة الحيوية إلى تفكيك المواد العضوية التي بقيت في المياه العادمة بعد تنفيذ المرحلة الميكانيكية، وذلك بوساطة الكائنات الحية الدقيقة المحللة. وتؤدي الكائنات الحية الدقيقة الدور الرئيس في هذه المرحلة، فالمياه العادمة ، وخصوصا المنزلية والزراعية، تحتوي على أعداد هائلة من الجراثيم والفطور وغيرها من الكائنات الحية التي تقوم بعملية التفية ولضمان كفاءة عالية لهذه الكائنات الحية في تنقية المياه، أن تتوافر لها الشروط الآتية:
1-درجة حرارة ملائمة.
2 - توافر كميات كافية من المواد العضوية والأملاح. 3- توافر كمية كافية من الأكسجين المنحل في المياه.
4 - منع وجود أي مواد ذات سمية للكائنات الحية والنباتات.
5- وسط متعادل في مجال pH = 6.5 - 8.
وفي المرحلة الثانية يمكن معالجة المياه العادمة بعدة طرائق، إذ تختار الطريقة الملائمة وفق طبيعة المناخ في منطقة المعالجة، ونوعية المياه العادمة ، والكثافة السكانية وغيرها:
¤استعمال التربة في معالجة المياه العادمة:
تستعمل التربة في معالجة المياه العادمة عند توافر مساحات واسعة من الأراضي البعيدة عن مصدر المياه. وتعد هذه الطريقة من الأساليب المناسبة في دول العالم الثالث، خصوصا ذات المناخ الجاف وشبه الجاف نظرا إلى انخفاض كلفتها الاقتصادية، وسهولة تطبيقها ورفعها لكفاءة الإنتاج الزراعي والحراجي.
ونظرة إلى احتمالية انتقال الأمراض من المياه العادمة إلى الإنسان والحيوان عند استعمال التربة للتخلص من المياه العادمة لا بد من حماية المواطنين بالوسائل الآتية:
1- المعالجة المياه ميكانيكيا وبكفاءة عالية للتخلص من بيوض الديدان المعوية ، والمواد المترسبة والعالقة التي تتسبب في إغلاق مسامات التربة، وتمنع صرف المياه، وما يترتب عليه من تجمع المياه فوق سطح التربة لتصبح بيئة مناسبة لتكاثر الحشرات، وانبعاث الروائح الكريهة.
2- زراعة حواجز نباتية لإعاقة طيران والبعوض والذباب، وانتشار روائح كريهة.
3- تربية الطيور التي تتغذى على الحشرات وحمایتها.
4- إبعادها عن التجمعات السكنية بمسافة لا تقل عن 5 km .
5- إبعادها عن مصادر المياه.
وبعد المعالجة الميكانيكية للمياه تصريف المياه العادمة إلى التربة وتختلف كمية المياه العادمة التي تستطيع التربة أن تستوعبها حسب الظروف المناخية السائدة في المنطقة من درجات حرارة ( تبخر )، وكميات تسرب المحتوى المائي عمق التربة، ونوعية المزروعات قبل الري حيث أن بعض أنواع النباتات يحتاج إلى كميات كبيرة من المياه.
وللتربة قوة تنقية عالية من حيث تفكيك المواد العضوية وقتل الجراثيم المسببة للمرض . وتتم عملية التنقية بوساطة:
= الترشيح داخل التربة.
= الكائنات الحية المحللة التي تعيش بأعداد هائلة في التربة.
=النباتات الخضراء التي تمتص المياه ومعظم الملوثات التي تكون بالنسبة إليها مغذيات نباتية مثل النترات والأمونيوم والفوسفات وغيرها. كما أنها تنتج وتبخر قسما من المياه إلى الغلاف الجوي، وبذلك تعيد قسما من المياه إلى الدورة المائية.
¤ استعمال برك الأكسدة:
تمثل برك الأكسدة بركا بأحجام مختلفة يتراوح عمق الواحدة منها من 50 – 150 cm، وتجمع فيها المياه المعالجة ميكانيكية من أجل المعالجة الطبيعية بوساطة أشعة الشمس والأكسجين الجوي اللذين ينشطان البكتيريا الهوائية بهدف تحليل المواد العضوية. وتتوقف كفاءة عمل هذه البرك على عدة عوامل:
1 - شدة الإشعاع الشمسي على مدار السنة 2- درجة الحرارة 3- سرعة الرياح 4- معدل التبخر 3۔ الفترة الزمنية التي تمكثه المياه في هذه البرك 6 - طريقة صرف المياه العادمة بعد المعالجة.
ولنجاح هذه الطريقة في معالجة المياه العادمة لا بد من مراعاة الشروط الآتية:
1-السماح بحدوث تحلل لا هوائي في برك الأكسدة. 2 - توفير كمية كافية من الأكسجين.
3-إزالة الحماة المترسبة التي تقل كميتها كلما زادت كفاءة المعالجة السابقة الميكانيكية قبل دخولها إلى برك الأكسدة.
وتعيش في برك الأكسدة وتتكاثر أعداد كبيرة ، وأنواع متعددة من الطحالب الخضراء التي تستفيد من المواد الناتجة عن تحلل المواد العضوية مثل غاز ثنائي أكسيد الكربون والآزوت والفوسفات، وفي الوقت نفسها تعطي الأوكسجين الناتج عنها خلال عملية التركيب الضوئي. وبالرغم من فائدة الطحالب في إعطاء الأكسجين للجراثيم المحللة الهوائية، فقد تصبح عبئا عليها إذا تكاثرت بدرجة كبيرة، ثم ماتت كميات كبيرة منها، الأمر الذي يزيد من كمية المواد العضوية في المياه، وبالتالي يزيد من الملوثات العضوية، لذلك يجب دائما الحد من كميات الطحالب بوساطة تربية بعض أنواع الحيوانات التي تتغذى عليها.
فضلا عن البرك المهوّاة طبيعيا، يوجد برك أكسدة تهوّی اصطناعيا. إلا أن أحجام هذه البرك يكون أصغر.
تهوّى اصطناعيا عن طريق الهواء داخل المياه، أو بوساطة ميكانيكية تحدث اضطرابات وحركات سطح المياه وهذا يساعد المياه على امتصاص الأوكسجين الجوي، وخلط مياه البركة مع بعضها البعض، وهذا يكفل انتظام توزيع الأوكسجين الأوكسجين والمواد العضوية بكامل أجزاء البركة وعمقها. وتزيد هذه العملية من نشاط الكائنات الحية المحللة.
¤ المرشح الحيوي :
هو عبارة عن برج ذي جدران وأرضية غير نفوذة، ويملأ بقطع حجارة بركانية مساحة سطح نوعية كبيرة أو غيرها من المواد كالقطع البلاستيكية التي أخذت اليوم تحتل مركزا مهما في هذا المجال.
بعد معالجة المياه العادمة ميكانيكية تمرر هذه المياه بوساطة أنابيب تخرج من وسط المرشح لترش المياه في الهواء على شكل رذاذ لتمتص الأكسجين وبعدها تسقط على سطح البرج، لتمر خلال المرشح إلى أسفل البرج، وتصرف بعد أن تكون قد عولجت حيوية. وتهوى المرشحات الحيوية بوساطة مضخات هواء من أسفل إلى أعلى. أما الرشاشات فهي غالبا ما تكون على شكل نوافير ثابتة توزع المياه على المرشح يوساطة أنابيب ذات قطر يتراوح بین 7 – 10 cm . وتوضع هذه الأنابيب إلى سطح المرشح، بحيث تكون المسافة بين الأنبوب والآخر حوالي متر ونصف. ويوجد في كل إنبوب عدد من الثقوب على مساحات محددة يركب بها نافورة رشاشة تقوم برش المياه دائرية على مساحة محسوبة. تأخذ المرشحات الحيوية غالبيا الشكل الدائري. وفي بعض الأحيان تأخذ الشكل المربع ويعتمد ارتفاع البرج على درجة تركيز المياه العادمة، فكلما كانت المياه العادمة مركزة كان ارتفاع البرج أعلى حتى تكون فترة المعالجة أطول.
وتعد المرشحات الحيوية ذات فائدة كبيرة لمحطات التنقية الصغيرة، وبعض أنواع المياه العادمة الصناعية. وتمتاز هذه الطريقة بقلة استهلاكها للطاقة، وقلة تكلفة البناء والصيانة أما السلبيات التي تمتاز بها المرشحات الحيوية فهي :
1-يعطي البناء العالي لبرج المرشح الحيوي منظرا غير مرغوب فيه.
2 - حاجة المحطة المساحة واسعة من الأراضي.
3-يقلل وجود الزيوت المعدنية من كفاءة المرشحات الحيوية.
4- إمكانية تعرضه للتجمد فصل الشتاء في المناطق الباردة.
5-انبعاث الرائحة الكريهة في فصل الصيف، لذا يجب تبتعد المحطة عسافة لا تقل عن 400 m عن أقرب تجمع سكاني.
و انتشار ذبابة بسيشودا Psyschoda ، وهي عبارة عن ذبابة تعيش وتتكاثر في الطبقات السفلية للمرشح الحيوي، وتكافح هذه الحشرات بالمبيدات والكلور، وهذا يترك تأثيرا سلبيا في كفاءة المعالجة، ويمكن الحد من هذه المشكلة عن طريق زراعة نباتات الكرمة في المنطقة المحيطة بالمحطة وداخلها بسبب انجذاب هذه الحشرة الأوراق العنب، كما يمكن تربية بعض أنواع الطيور التي تتغذى على هذه الذبابة.
¤الحمأة المنشطة :
تعتمد طريقة الحمأة المنشطة في تنقية المياه العادمة على نفس مبدأ التنقية الطبيعية للمياه، غير أنه في طريقة الحمأة المنشطة تكون الكائنات الحية الدقيقة التي تقوم بعملية التنقية بأعداد أكبر وفي مساحة أقل، لذلك فإن الأعداد الهائلة من الكائنات الحية الدقيقة الهوائية بحاجة لكميات كبيرة من الأكسجين المنحل الذي يضخ إليها. بعد المعالجة الميكانيكية تدخل المياه العادمة إلى حوض التهوية، حيث تهوی بتمرير الهواء من خلالها، ثم تقلب بعد خلطها بنسبة معينة من الحمأة المنشطة وتحتوي هذه الحمأة على أعداد هائلة من الكائنات الحية الدقيقة تنشط ويزداد عددها بوساطة التهوية والتقليب مع المياه العادمة، حيث تقوم هذه الكائنات الحية بتفكيك المواد وتحويلها إلى مواد لا عضوية ثابتة. وتتلاصق الملوثات مع الجراثيم في بدء العملية مكونة قطعا صغيرة تشبه الإسفنج تسمى لبادة Flots ، ويمكن ترسيبها بأحواض الترسيب النهائية، ويعاد قسم من هذه الحمأة إلى حوض التهوية بينما نتخلص من الباقي.
ومن إيجابيات هذه الطريقة بالمقارنة مع طريقة المرشح الحيوي :
1- يتراوح معدل فعاليتها بين 75 – 95 % و عدم تأثرها بحرارة الصيف أو الشتاء.
2 - عدم انتشار روائح كريهة، وعدم وجود الذباب . لذا يمكن إنشاؤها بالقرب من المناطق السكنية
3- سهلة الصيانة، ولا تحتاج إلى كثير من الأيدي العاملة.
4- مساحة الأرض التي تحتاجها أقل تلك للمرشح الحيوي.
5- نوعية الحماة الناتجة تكون أفضل من سابقتها.
۔ أما سلبيات هذه الطريقة بالمقارنة مع المرشح الحيوي:
1 - استهلاكها العالي للطاقة.
2 - تحتاج إلى إشراف فني عالي المستوى.
3 يؤدي وجود مخلفات صناعية إلى صعوبات في التشغيل.
ويوجد حديثة نوع من المعالجة الحيوية يجمع بين المرشح الحيوي والحمأة المنشطة يسمى بالقرص الحيوي الدوراني، ويتكون من صفائح دائرية تدور حول محور ثابت . وتترتب هذه الصفائح فوق بعضها البعض بحيث تكون الصفيحة الأولى ملساء والصفيحة الثانية متعرجة، وتبعد الصفيحة الواحدة عن الثانية مسافة تتراوح بين 30 – 50 mm هذه الصفائح على محور حتى يصل طولها إلى 7 m ، وبذلك تحصل على مساحة نوعية تركب هذه الصفائح على حوض إسمنتي بحيث غمر إلى أقل من نصفها بالمياه العادمة الموجودة بالحوض، ثم تدار ببطء، وفي أثناء دوران هذه الصفائح داخل المياه العادمة تدخل المياه العادمة وما تحتويه من كائنات حية مفككة خلال الفراغات وجودة بين الصفائح البلاستيكية مكونة الغشاء الحيوي (غشاء رقيق من الكائنات الحية الدقيقة) الذي يقوم بعملية المعالجة نفسها.