lمعالجة مياه الشرب

هل تساءل احدٌ منا عند قيامه بفتح حنفية منزله ليملأ كأساً من الماء
ليشربه كيف تم تنقية ومعالجة هذه المياه لتكون صالحة للشرب مباشرة من
الحنفية؟.هذا التساؤل يؤكد أن هناك عدة مراحل مرت بها هذه المياه بداية من
مصدر هذه المياه(سواءنهرأو بئرأوبحر........)حتى وصولها إلى حنفية المنزل
نقية وصالحة للإستهلاك.
- قبل معرفة المراحل التى تمربها معالجة المياه لابد أولاًمن معرفة مصادرمياه الشرب.
-مصادر مياه الشرب:
1-المياه السطحية ،وهى مياه نهر النيل وروافده.
2-المياه الجوفية،وهى مياه الأبار التى يتم تنفيذها حسب كل موقع وحسب نوع المياه.
3-تحلية
مياه البحر،وهذا المصدرللأماكن التى لايوجد بها مياه سطحية أو
جوفية،أويكون توصيل المياه إليها مكلف بشكل كبير مثل:جنوب سيناء وساحل
البحرالأحمر.
-ونظراً لأن لكل مصدر من هذه المصادر أسلوب خاص للمعالجة يختلف عن الأخرفسنكتفى بمعرفة مراحل المعالجة الخاصة بالمياه السطحية.
-أعمال المعالجة الخاصة بالمياه السطحية:

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]

1-مجرى مائى 7-أحواض الترويب والترسيب
2- المأخذ 8-احواض الترشيح
3-مواسير المأخذ 9- التطهير
4- بيارة المياه العكرة 10- الخزان الأرضى
5- مضخات الرفع الواطى 11- مضخات الرفع العالى
6- حوض المزج السريع 12- إلى شبكة توزيع المياه فى المدينة.

(المأخذ):
المأخذ هو الموقع الذى يختاره المهندس الإستشارى لتؤخذ منه المياه من
المجرى المائى،والذى يشترط أن لا تنقطع عنه المياه طوال السنة؛لضمان
الحصول على معدلات المياه المطلوبة الحالية والمستقبلية،ويراعى حماية موقع
المأخذ من أى ملوثات خارجية ولذلك يتم عمل مصافى على المأخذ لحجز أى مواد
طافية يمكن أن تصل إلى مكان المأخذ،وكذلك وضع الإشارات الضوئية اللازمة
لتحذير السفن التى تمربالقرب من موقع المأخذ.
تنتقل
المياه فى مواسير تعرف بمواسيرالمأخذ بالإنحدار من المأخذ إلى بيارة
المياه العكرة،ويراعى فى تصميم هذه المواسير أن تكفى أقطارها لإستيعاب
معدلات استهلاك المياه الحالية والمستقبلية حتى50 عام.
(بيارة المياه العكرة): عبارة
عن بيارة توجد فى نهاية مواسير المأخذ يتم تجميع المياه العكرة فيها لحين
رفعها لوحدات تنقية المياه بواسطة مضخات الرفع الواطى.
(حوض المزج السريع) :يعمل
على الإنتشار السريع للمواد المروبة التى يتم اضافتها في حوض المزج السريع
في هذه قصيرة تتراوح(20-60) ثانية , ويقوم كذلك بتوزيع المياه على أحواض
الترسيب .

المواد المروبة : هي مواد كيميائية عند اضافتها مع المياه تتأين وتتحد مع المواد العالقة الصغيرة" الشوائب" مكونة
حبيبات كبيرة يسهل ترسيبها , وسبب الاتحاد بين المواد المروبة والشوائب
هواختلاف الشحنات على سطح كل من المواد المروبة والشوائب , ومن أشهر
المواد المروبة كبريتات الألومنيوم "الشبه ".

-تجربة"JAR TEST"لتحديد مقدارالجرعة المروبة:
2- نضع في كل كأس 1لتر من الماء غير المعالج .

3- نحضر المادة المروبة " الشبه " وذلك بوضع (1جرام ) منها على1 لتر من الماء

1جرام "شبه " 1لتر "ماء مقطر "

1000ملجم 1000سم³

-أي أن كل (1سم3) من الماء المقطر به تركيز (1ملجم) من المواد المروبة.

4- نضع في كل كأس من الكاسات الستة التركيزات التالية(20-25-30-35-40-45) ملجم/لتر.

5- نقوم بتقليب الكاسات بسرعة كبيرة "200لفة/دقيقة" مماثلة لعملية المزج السريع لفترة قصيرة من الزمن

(15-30) ثانية.

6- نقوم بتخفيض السرعة (30لفة /دقيقة) مماثلة لعملية المزج البطىء لفترة من الزمن (15-30) دقيقة .

7-
نوقف التقليب تماماً ونترك الكاسات لمدة 30 دقيقة ,ونلاحظ خلال تلك الفترة
أسرع كأس حدث به ترسيب فيكون هذا هو تركيز المواد المروبة التي يجب
إضافتها.

أحواض الترويب (المزج البطئ):الغرض منها إتمام التفاعل الكيميائي بين المواد المروبة والشوائب، ويتم ذلك بواسطة قلابات في فترة زمنية تتراوح(20-40) دقيقة ،وخلال هذه المدة تتجمع المواد العالقة الصغيرة في حبيبات أكبر يمكن ترسيبها بعد ذلك في أحواض الترسيب.

(أحواض الترسيب):الغرض منها هو ترسيب أكبر قدر من المواد العالقة التي أمكن زيادة حجمها أثناء عملية الترويب وذلك جلال فترة زمنية تتراوح(2-4) ساعة،ويصل نسبة ما يترسب من المواد العالقة في أحواض الترسيب إلى90%أوأكثروذلك تبعًا لعدة عوامل أهمها:

1- عوامل إنشائية:شكل الحوض "دائري-مستطيل" وشكل المداخل والمخارج للحوض.

2- عوامل هيدروليكية: المساحة السطحية للحوض، ومدة بقاء المياه في الحوض.

3- عوامل أخرى: تركيز العكارة في المياه، وشكل وحجم وكثافة المواد المسببة للعكارة، ودرجة حرارة المياه ودرجة لزوجتها.

(أحواض الترشيح):تتم
عملية الترشيح للمياه من خلال طبقات من الرمال وذلك لحجز ما تبقى من مواد
عالقة لم يحدث لها ترسيب داخل أحوض الترسيب ، وكذلك حجز جزء من البكتريا
الموجودة بالمياه .

- الأسس التي تبنى عليها نظرية الترشيح :

1– التصاق المواد العالقة على سطح الرمال بسبب الخاصية الهلامية للموادالعالقة نتيجةإضافةالموادالمروبة.

2- إلتصاق المواد العالقة على سطح الرمال بسبب تكون طبقة هلامية من البكتريا النافعة على سطح الرمال تلتصق بها المواد العالقة .

3- إلتصاق المواد العالقة على سطح الرمال بسبب إختلاف الشحنات على سطح كل من المواد العالقة وحبيبات الرمال .

4- ترسيب بعض المواد العالقة في فجوات الرمال .

5- تعمل الفجوات بين حبيبات الرمال كمصفاة للمواد العالقة الكبيرة.

- أنواع المرشحات :-

1- المرشحات
الرملية السريعة : وبها طبقات من الرمل بأحجام متدرجة تناسب معدل الترشيح
المطلوب وكفاءته. وتوجد طبقة من الزلط تعمل كأساس أسفل الرمل , ويوضع أسفل
الزلط مصافي أو مواسير مثقبة تصب في قناة رئيسية لتجميع المياه المرشحة . وتستخدم هذه المرشحات في محطات معالجة المياه الكبيرة , وتكون جودة المياه الناتجة من هذه المرشحات مرتفعة.

2- المرشحات
الرملية التي تعمل تحت ضغط:- وهي عبارة عن هيكل إسطواني رأسي أو أفقي أو
كروي الشكل يتحمل ضغط داخلي أكبر من 4 جوي "40 متر " , ويوضع بداخله مواد
للترشيح مثل الرمل , ويستخدم هذا النوع على نطاق واسع في التصرفات الصغيرة
, ولترشيح مياه حمامات السباحة , وكذلك في المرشحات في الصناعات الغذائية والدوائية , وكذلك في عمليات معالجة الصرف الصحي الثلاثية .

-إستخدام الكربون المنشط في عملية الترشيح :-

يستخدم
الكربون المنشط لإزالة بعض المواد العضوية والغير عضوية من المياه ,
ونظراً لإرتفاع تركيزات المواد العضوية في المياه السطحية بسبب ما يلقى في
الأنهار والمجاري المائية التي تنشأ عليها محطات المياه من مخلفات عضوية
كان ذلك هو السبب في الإهتمام بإزالة المواد العضوية من مياه الشرب سواء
مركزياً في محطات المعالجة أو فردياً في المنازل بإستخدام المرشح الكربوني
لضمان صلاحية المياه للشرب.

(تطهير المياه ): تستخدم بعض المواد المطهرة في أعمال التنقية وخاصة في نهاية مراحلها , وذلك للقضاء على ما تبقى في المياه من جراثيم وملوثات .

-أهم المواد المستخدمة في كملية التطهير :-

1
– الكلور:أهم المواد المطهرة وأكثرها إنتشاراً, ولكن إستعماله يحتاج إلى
دقة وتحديد تركيز جرعة الكلور , لأن زيادتها تسبب طعم ورائحة في المياه ,
ونقصها لا يؤكدا تمام عملية التطهير.

ويضاف
الكلور قبل دخول المياه المرشحة إلى خزان المياه الأرضي الذي تبقى فيه
المياه مدة طويلة تصل إلى 6ساعات, ويحتاج الكلور إلى فترة تلامس (20-30)
دقيقة لضمان إتمام التفاعل مع الشوائب .وتتراوح الجرعة العادية التي تضاف فى مراحل تنقية المياه (0.5-1) جزء في المليون (ملجم/لتر).

2-الأوزون:-
وله تأثير في عملية التطهير لأنه مؤكسد قوي (أشد تأثير من الكلور ) ,
وإستخدامه غير مصحب بطعم أو رائحة, ويضاف بتركيز (2-3) جزء في المليون
يبقى منه تركيز (0.1) جزء في المليون بعد عشرة دقائق من إضافته ويختفي ما
يتبقى بعد فترة قصيرة , وبالتالي هذا ما يعيب إستخدام الأوزون عدم بقائه
لفترة طويلة في المياه للقضاءعلى ما قد تتعرض له المياه من ملوثات أثناء
عمليات الإمداد.

3-
الأشعة الفوق البنفسجية :- ويمكن إستخدامها في المياه الصافية الخالية من
العكارة ولها تأثير فعال في عملية التطهير ولا تسبب أى طعم أو رائحة
للمياه, ولكن من ناحية أخرى فهي طريقة مكلفة وليس لها تأثير إلا أثناء
إستخدامها , وليس لها أى فعالية في التحكم في تلوث المياه إذا ما تعرضت
لأى مصدر تلوث بعد عملية التطهير .

خزانات المياه المرشحة:بعد
الإنتهاء من جميع مراحل معالجة المياه يتم تخزين المياه النظيفة الصالحة
للشرب في خزانات تحت سطح الأرض تعرف بالخزانات الأرضية تمهيداً لضخها في
مواسير شبكة التوزيع للمدينة بواسطة مضخات الرفع العالى وتحدد سعة هذه
الخزانات بحيث تكفي لمدة (4-8) ساعات من معدلات الاستهلاك في ظروف التشغيل
العادية المستمرة , أما في المناطق المنعزلة
والتجمعات السكانية الصغيرة فتزيد سعة هذه الخزانات لتكفي استهلاك المياه
من يوم إلى ثلاثة أيام حسب توفير مصادر المياه ومعدلاتها في هذه المناطق.

-وتنشأ خزانات المياه للأغراض الآتية:-

1- الموازنة بين معدل الانتاج الثابت لمحطة المعالجة والسحب المتغيرللمدينة.

2- حالات الأعطال التي يمكن أن تتعرض لها وحدات التنقية بمراحلها المختلفة.

3- سد الاحتياجات الضرورية والغير متوقعة مثل مقاومة الحرائق.

4- يساعد في عملية تطهير المياه بالسماح بفترة تلامس بين المواد المطهرة والشوائب لاتقل عن 30 دقيقة.

-ويكون الفرق بين سطح المياه في كل من المرشحات وخزان المياه الأرضي حوالي (3-4) متر.

صلاحية مياه الحنفية للشرب:ما
تتعرض له المياه من لحظة ضخها من محطة المعالجة حتى وصول إلى المستهلك من
عوامل بيولوجية يمكن أن يتسبب في جعل المياه غير صالحه للشرب إلا بعد
إعادة ترشيحها مرة أخرى قبل شربها .ولذلك
ظهر ما يعرف بالمرشحات المنزلية بشكل واسع الأنتشار وهذه المرشحات كانت
موجوده من قديم الزمان ولكنها تطورت وأصبحت في صور كثيرة وتنافست على
إنتاجها عشرات الشركات المتخصصة.

- أنواع المرشحات المنزلية:

1- مرشح مرحلة واحدة:ويتكون من أحد المواد التالية:( الصوف الزجاجي أو الفخار أو الكربون المنشط )2-مرشح من مرحلتين: ويتكون من ( الصوف الزجاجي و الفخار أو الكربون النشط و الفخار )

3- مرشح من ثلاثة مراحل:ويتكون من (الصوف الزجاجي و الفخار و الكربون النشط )

4- مرشح من خمسة مراحل:وهو أحدث فلتر متداول على مستوى العالم، و ذلك لأنه يتعامل مع أسوأ نوعيات المياه التي توزع في شبكات الإمداد بالمياه حيث أنه ينقي المياه من كل ماتحتويه من عكارة و كائنات حية (بكتريا أو فيروسات ) و معظم المواد الذائبة ، ولذلك يوجد به خمسة مراحل للتنقية ، المراحل الثلاثة الأولى هي نفسها للمرشح المنزلى سالف الذكر ، والمرحلة الرابعة وحدة نانو فلتر، والخامسة وحدة كربون منشط0 وتجدر الإشارة أن المياه المقطرة أو الخالية من الأملاح تماما لا يمكن أن تكون صالحة للشرب إلا لفترات متقطعة لأن وجود الأملاح في المياه مهم جدالصحة الإنسان، ولذلك فأي وحدة تنقية المياه تزيل الأملاح بشكل كامل من المياه لا يجب إستخدامها بشكل دائم0

_ وأخيراً أود التنويه إلى أن معالجة مياه الشرب وتصميم محطات المعالجة أحد أهم تطبيقات قسم الهندسة الصحية "أحد أقسام الهندسة المدنية" ،وقد تم الإستعانة فى هذا الموضوع بكتاب الهندسة الصحية للأستاذ الدكتور/حمدى عبد العزيز سيف.