المعالجة البيولوجية لمياه الصرف
أدى التطور الذي شهدته معظم دول العالم وزيادة عدد السكان وأرتفاع مستوى المعيشة إلى أرتفاع ملحوظ في الطلب على المياه ورغم أن بعض الدول لاتعاني من هذه المشكلة بسبب تنوع مصادر المياه التقليدية فيها ووجود هذه المياه بكميات تفي بالطلب إلا أن توزيع المياه الصالحة للأستعمال على سطح الكرةالأرضية ليس متساوياً . وقد أدى ذلك إلى أختلال التوازن بين الكميات المتوفرة من المياه والطلب الفعلي عليها ، الأمر الذي أدى إلى التفكير في تنويع مصادر المياه واستغلال أكبر كمية ممكنة منها بشتى الطرق . وتعد إعادة أستعمال مياه الصرف الصحي المعالجة من طرق أستغلال المياه التي تلاقي قبولاً ملحوظاً في الاونة الاخيرة .
إن الغرض من معالجة مياه الصرف الصحي هو إسراع العمليات الطبيعية التي تحدث لتلك المياه تحت ظروف محكمة وبحجم صغير . ومن الأسباب الهامة لتطوير طرق معالجة تلك المياه تأثيرها على الصحة العامة والبيئة حيث كانت المعالجة تنحصر في ازالة المواد العالقة والطافية والتخلص من المواد العضوية المتحللة وبعض الأحياء الدقيقة المسببة للأمراض . ونتيجة لتقدم العلم في مجال الكيمياء والكيمياء الحيوية وعلم الأحياء الدقيقة وزيادة المعرفة بتأثير الملوثات على البيئة سواء على المدى القريب أو البعيد إضافة إلى التقدم الصناعي وإنتاج مواد جديدة جعل من الضروري تطوير طرق معالجه لتلك المياه تكون قادرة على إزالة معظم الملوثات التي لم يكن من السهل إزالتها بالطرق المستعملة قديما.
ًوالنقاط التالية تبين ملخص لمعظم اسباب معالجة المخلفات السائلة : -
1. التخلص وازالة كلا من المواد العالقة والمواد الطافية.
2. تحويل المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيا الي مواد بسيطة.
3. التخلص من المواد والكائنات المسببة للأمراض.
4. ازالة المغذيات النباتية كالنتروجين والفسفور.
5. ازالة المواد السامة مثل التي تنتج من صناعة المركبات العضوية كالعناصر الثقيلة.
6. المحافظة علي المصادر الطبيعية للمياة (السطحية والجوفية).
7. ازدياد الاهتمام بالمحافظة علي البيئة وازدياد الوعي البيئي.
8. الحاجة الشديدة لكل قطرة ماء للزيادة الرهيبة في النمو السكاني.
عمليات المعالجة البيولوجية
تعتمد المعالجة البيولوجية على النشاط البيولوجي للكائنات الحية الدقيقة فى التخلص من الملوثات. وتستخدم هذه الطرق أساساً من أجل التخلص من المواد العضوية (الرغوية أو الذائبة) القابلة للتحلل بيولوجيا. وتتم هذه العملية من خلال تحويل هذه المواد إلى غازات تتسرب إلى الهواء الخارجي أو إلى نسيج الخلايا البيولوجية (الحمأة) التى يمكن التخلص منها عن طريق الترسيب.
وتستخدم المعالجة البيولوجية أيضا في التخلص من المغذيات (النتروجين والفسفور) وذلك من خلال عمليات التأزت Nitrification , وعكس التأزت Denitrification بالنسبة للنتروجين ,وتحويل الفسفور الي مركبات ثابتة يسهل الاستفادة منها في اغراض متعددة كالزراعة مثلا .
وفى أغلب الأحيان يمكن معالجة مياه الصرف بيولوجيا مع التحكم البيئى الملائم.
وتتميز المعالجة البيولوجية عامة بانخفاض تكاليف الأنشاء والتشغيل نظرا لأعتمادها علي الكائنات الدقيقة وخاصة البكتريا بأنواعها المختلفة ( الهوائية واللاهوائية والاختيارية ) في القيام بتكسير وتحلل المواد العضوية والملوثات , وايضا لندرة أستخدام الكيماويات في المعالجة والتي تزيد من تكاليف التشغيل .
ومن أشهر نظم المعالجة البيولوجية النظم الأتية :-
● عمليات المعالجة بالحمأة المنشطة وتطبيقاتها المختلفة.
● المرشحات البيولوجية.
● والاقراص البيولوجية الدوارة.
● التأزت (النيترة) وعكس التأزت.
● ازالة الفسفور بيولوجيا
● بحيرات الاكسدة.
2-2.أهداف المعالجة البيولوجية
الهدف الرئيسي من عمليات المعالجة البيولوجية هو تجميع وازالة المواد الصلبة التي لاتترسب أو الغير قابلة للترسيب وتثبيت المواد العضوية ( غالبا عن طريق الأكسدة البيولوجية ) .
وبالنسبة لمياه الصرف الصحي المنزلية فان الهدف الآساسي هو تخفيض الحمل والمحتوي العضوي للمياه ( ازالة المواد العضوية الكربونية ) وذلك من خلال العمليات البيولوجية الحيوية وفي بعض حالات المعالجة يتم ازالة النيتروجين والفسفور , وايضا في بعض الاماكن يتم التخلص من المواد العضوية السامة كهدف اضافي من أهداف المعالجة البيولوجية .
وتعتمد المعالجة البيولوجية علي التحلل البيولوجيى للمواد العضوية وتهدف المعالجة البيولوجية للفضلات و المخلفات السائلة إلي :
1. تختر وإزالة المواد الغروية الصلبة الغير قابلة لترسيب .
2. تثبيت المواد العضوية.
3. تقليل نسب المواد العضوية الموجودة فى الحمأة .
4. تخفيض مواد الاثراء الغذائي (مثل النيتروجين والفسفور ) في الحمأة .
يتم التفتيت الحيوى للمواد العضوية بخليط غير متجانس من البكتريا والكائنات الحية الدقيقة . وتقوم الكائنات الدقيقة بتحليل المواد العضوية أمافي بيئة هوائية أو لاهوائية أو أختيارية .
وتتم الأكسدة الهوائية في وجود الأكسجين وتعمل المواد العضوية كمصدر لطاقة وللكربون وتخليق الخلية الحية وتتم التفاعلات المبينة أدناة عند وجود المادة العضوية :
بكتريا
مادة عضوية + أكسجين ـــ (تخليق خلايا جديدة +طاقة حركية +نواتج ثانوية ( تاني أكسيد
الكربون ‘ الماء ‘الكبريتات ‘ الفوسفات ‘النترات ‘النتريت )
ويتم التحليل الحيوى للمواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في غياب الأكسجين الحر ‘ غير أنة يستفاد من الأكسجين المتحد مع مركبات مثل النتريت والنترات والكبريتات طبقاً لتفاعل المذكورة في المعادلة ألتالية:
مواد عضوية (مكونة من كربون ‘هيدروجين‘أكسجين‘نيتروجين‘كبريت )ـــ بكتريا الأحماض ) تخليق خلايا جديدة + طاقة + أحماض عضوية + كحول.
وفي مدي معين من الرقم الهيدروجيني تتحول الكحولات والأحماض العضوية الي الميثان بفعل بكتريا الميثان التي تقوم بتكوين خلايا جديدة كما مبين في المعادلة التالية :
الكحول ـــ بكترياالميثان( تخلبق خلايا جديدة) + نواتج ثانوية ( ميثان ‘كبرتيد الهيدروجين
‘ تانى أكسيد الكربون ‘ماء )
تقوم بعض أنواع البكتريا بتحويل المواد الغير عضوية وأكسدة الأمونيا . أذ تقوم البكتريا بتحويل الأمونيا الى نيتريت ومن تم تقوم أنواع اخري من البكتريا بأكسدة النيتريت المتكون إلى نترات .
تميز المعالجة البيولوجية عامة بانخفاض تكاليف الانشاء والتشغيل ثظرا لاعتمادها علي الكائنات الدقيقة وخاصة البكتريا بأنواعها المختلفة ( الهوائية واللاهوائية والاختيارية ) في القيام بتكسير وتحلل المواد العضوية والملوثات , وايضا لندرة استخدام الكيمأويات في المعالجة والتي تزيد من تكاليف التشغيل .
دور الكائنات الدقيقة في عمليات المعالجة
- البكتريا ( سواء كانت هوائية أو لاهوائية أو متحولة ) لها دور هام واساسي في جميع عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي والصناعي , فعليها يقع العبء الأكبر في تكسير وأكسدة المواد العضوية . .
- للطحالب دور هام في المعالجة البيولوجية وذلك لسببين وهما أولا في بحيرات الأكسدة بانتاجها الأكسجين من خلال عملية البناء الضوئي فتستهلك ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين في وجود ضوء الشمس وذلك خلال النهار.
- للفطريات القدرة علي الحياه في رقم اس هيدروجيني منخفض و في تركيز منخفض للنيتروجين, وهذه القدرة مصاحبة لقدرتها علي تحليل وتفكيك السليولوز مما يجعلها ذات أهمية في معالجة مياه الصرف وخاصة مياه الصرف الصناعي وعمليات تكوين الكومبوست من المواد العضوية .
- البروتوزوا والروتيفيرا تزيل وتخلص المياه الخارجة من البكتريا الحرة السابحة والبكتريا التي لا تترسب بسهولة وجزيئات المواد العضوية الدقيقة . مما يؤكد دورها في عملية التنقية وتخفيض عدد البكتريا الممرضة.
