2012/02/14

تصميم محطة المعالجة

إن الهدف الرئيسي من عملية معالجة مياه الصرف الصرف الصحي هو التخلص من مسببات تلوث تلك المياه سواء كانت مواد عضوية أو غيرها ، عالقة كانت أم ذائبة , ويتم ذلك عن طريق حجز هذه المواد وإزالتها أو تحليلها ألي مواد وغازات عير ضارة , إضافة إلي التخلص من الكائنات الحية الضارة والمسببة للأمراض . وكما هو معلوم فإن حوالي 75 % من المواد العالقة وحوالي 40 % من المواد الذائبة في مياه الصرف الصحي هي عبارة عن مواد عضوية كما موضح بالجدول رقم ( 1- 1 ) .

جدول رقم ( 1 – 1 )
نسب مكونات الجوامد العالقة والذائبة في مياه الصرف الصحي

1000 جزء في المليون مواد صلبه 999 × 1000 جزء في المليون
ماء
300 مواد عالقة 700 مواد ذائبة
150 قابلة للترسيب 150 غير قابلة للترسيب
100 عضوي 50 غير عضوي 100 عضوي 50 غير عضوي 300 عضوي 400 غير عضوي
إضافة إلي ذلك , فإن مياه الصرف تحتوي علي كميات قليلة من عناصر عضوية صناعية
( غير طبيعية ) كثيرة مثل المبيدات الحشرية الزراعية والمواد الفينولية والمنظفات الصناعية , وهناك عدة اختيارات أساسية لتحديد المحتويات العضوية لمياه الصرف الصحي أهمها ما يلي :
أ ـ متطلبات الأكسجين الكيميائي والحيوي ( BOD ) .
ب ـ متطلبات الأكسجين الكيميائي ( COB ) .
ج ـ الكربون العضوي الكلي ( TOC ) .
د ـ متطلبات الأكسجين الكلية ( TOD ) .
وعموماً فإن المعيار الشائع الاستخدام والمطبق في تحديد التلوث العضوي في المياه وهو متطلبات الأكسجين الكيميائي ( COD ) , ومتطلبات الأكسجين الكيميائي و الحيوي (BOD) .
هذا المعيار يتم قياس الأكسجين الذائب المستخدم من قبل الحياء الدقيقة في عمليات الأكسدة الكيميائية والحيوية ( BOD ) في مياه الصرف الصحي الخام غير المعالجة ما بين 250 إلي 650 ملجم / لتر ، ويقدر التركيز المقبول للأكسجين الكيميائي والحيوي ( BOD ) في مياه الصرف الصحي المعالجة بحولي 30 ملجم / لتر كمتوسط شهري وقد ينخفض إلي 10 ملجم / لتر في بعض البلاد القاسية في شروط حماية البيئة .
ويمكن تصنيف تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي كما يلي : ـ
1 ـ المعالجة التمهيدية ( الميكانيكية ) .
2 ـ المعالجة الابتدائية ( الطبيعية أو الطبيعية والكيميائية ) .
3 ـ المعالجة الثانوية ( البيولوجية – الكيميائية ) .
4 ـ معالجة الحمأة ( المواد المترسبة ) .
5 ـ المعالجة الثلاثية ( البيولوجية – الكيميائية – الطبيعية ) .

المعالجة التمهيدية : ـ
الهدف من المعالجة التمهيدية هو إزالة المواد ألصلبه العالقة غير القابلة للتحلل في مياه الصرف الصحي , وتتم هذه المعالجة في الوحدات التالية :
أ ـ المصافي العادية :
التي تخلص مباه الصرف الصحي من الجوامد الكبيرة الحجم وذلك بحجزها .
ب ـ المصافي الدقيقة :
التي تخلص مياه الصرف الصحي من الجوامد الصغيرة الحجم وذلك بحجزها .
ج ـ أحواض حجز الرمال والأتربة :
التي تستعمل عادة لإزالة المواد ألصلبه ذات الأصل المعدني كالرمال والأتربة وما شابهها من مياه الصرف الصحي .
د ـ أحواض إزالة الزيوت والشحوم من مياه الصرف الصحي
هـ ـ أحواض التهوية الابتدائية لإعادة مياة الصرف الصحي لحالتها الطازجة .


المعالجة الابتدائية : ـ
الهدف من عملية المعالجة الابتدائية هو إزالة المواد الصلبه العالقة سواء كانت عضوية أو غير عضوية , وتتم هذه المعالجة في أحواض الترسيب التي تستعمل لحجز المواد الصلبه .
ويمكن للمعالجة الابتدائية ( الميكانيكية ) هذه أن تزيل تقريباً نسبه 60 – 70 % من المواد العالقة وتسبب انخفاضا ً في الأكسجين الحيوي الممتص من مياه الصرف الصحي بنسبه 20 – 30 % .

المعالجة الثانوية : ـ
في هذه المرحلة يتم التخلص من نسبة 30 – 40 % من المواد الصلبه ونسبة 60 – 70 % من المواد العضوية .
معالجة الحمأة :
تتم معالجة المواد الصلب المترسبة الناتجة من أعمال الترسيب الابتدائي والترسيب النهائي بغرض التخلص منها بصورة أمنة غير ضارة بالبيئة .
المعالجة الثلاثية : ـ
تحتوي مياه الصرف الصحي علي فيروسيات تصنف حسب العائل , وتعد المجموعة الأولي أهم مجموعة فيما يتعلق بمياه الصرف الصحي حيث أنها المصدر الرئيسي للكائنات الحية المسببة للأمراض مثل مرض التيفود والدوسنتاريا والإسهال والكوليرا إضافة إلي ذلك تحتوي أمعاء الإنسان علي أعداد هائلة من البكتريا تعرف باسم بكتريا القولون . ويتخلص الإنسان يوميا ً من أعداد تتراوح مابين 100 إلي 400 مليون إضافة إلي أنواع أخري من البكتريا , وتعد هذه الكائنات غير ضارة للإنسان بل نافعة في التخلص من المواد العضوية أثناء عمليات المعالجة الحيوية لمياه الصرف الصحي .

ونظراً لأن أعداد الكائنات الحية الدقيقة الموجودة في مياه الصرف الصحي والمسببة للأمراض قليلة ويصعب عزلها, فإن بكتريا القولون ولوجودها بأعداد هائلة في مياه الصرف الصحي يمكن استخدامها ككائن حي للدلالة علي مدى تلوث المياه بالكائنات المسببة للمرض .


أولاَ المعالجة الابتدائية لمياه الصرف الصحي
مقدمة : ـ
توجد طرق عديدة لمعالجة مياه الصرف الصحي تقوم بإزالة المواد المسببة للتلوث سواء كانت عضوية أو غير عضوية , وذلك حتى يمكن التخلص من هذه المياه بطريقة آمنة عن طريق إلقائها في مجري
أو مسطحات مائي أو استخدامها في أعمال ري المزروعات أو التخلص منها علي سطح الأرض أو باطنها .

والخطوات المتبعة حالياً في معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي تتلخص فيما يلي :
أ ـ معالجة ابتدائية .
ب ـ معالجة ثانوية ( بيولوجية ) .
ج ـ معالجة متقدمة ( إضافية ) .
د ـ التخلص من السبب الناتج .
هـ ـ معالجة الرواسب ( الحمأة ) الناتجة من وحدات المعالجة .
وعلمياً فإنه يمكن الاستغناء عن بعض هذه الوحدات لأسباب اقتصادية والاكتفاء بمعالجة جزئية مثل المعالجة الابتدائية فقط أو أنشاء وحدات معالجة ثانوية ( بيولوجية ) بعد المعالجة الابتدائية وهكذا . إلا أنة وبغرض الحصول علي سبب لا يؤثر علي تلوث البيئة فيفضل أتباع جميع الخطوات المذكورة لأعمال المعالجة .ويوضح الشكل رقم ( 2 -1 ) مجموعة أعمال معالجة مياة الصرف التمهيدية والتي يمكن تسميتها بالمعالجة الابتدائية أو المعالجة الميكانيكية حيث أنها تعتمد علي نظريات الحجز والترسيب الطبيعي الميكانيكي .

ويكمن تلخيص مكونات وحدات معالجة مياه الصرف الصحي الابتدائية والممكن استخدامها في القرى
كما يلي :
1 ـ المصافي .
2 ـ وحدات فصل الرمال والزيوت والشحوم .
3 ـ أحواض الترسيب الابتدائي .


1 – المصافي :
تقوم المصافي بحجز المواد الطافية أثناء مرور مياه الصرف الصحي الخام خلالها وذلك لحماية الطلمبات والمواسير من الانسداد .
أنواع المصافي : ـ
أ – المصافي المتوسطة والكبيرة الفتحات :
المصافي هي قضبان من الحديد المتوازي توضع بحيث تكون في مستوي واحد يعترض سير المخالفات السائلة , فتحتجز أمامها المواد الطافية الأكبر من سعه فتحاتها , وتتراوح سعه فتحات المصافي المتوسط من0.25 إلي 1.5 بوصة , والمصافي الكبيرة من 1.5 ألي 6.0 بوصة , ويفضل دائما استخدام المصافي ذات السعة الصغيرة في وحدات المعالجة الابتدائية , أما المصافي ذات السعه الكبيرة فيفضل استخدامها أمام محطات ضخ مياه الصرف الخام .

ب – المصافي الدقيقة :
هي ألواح معدنية بها فتحات ( شقوق ) تنفذ من خلالها مياه الصرف الخام , ويتراوح عرض هذه الشقوق من 1 / 16 بوصة إلي 1 / 4 بوصة وطولها من 1 / 2 بوصة إلي 2 بوصة , ولا يفضل استخدامها في المناطق الريفية .

طرق التخلص من فضلات المصافي :
يمكن تلخيص طرق التخلص من فضلات المصافي كما يلي :
ـ تخفيفها بالضغط لإزالة أكبر كمية من مائها ثم حرقها .
ـ حملها وإلقائها بعيداً في مناطق نائية .
ـ تقطيعها وفرمها بمفارم خاصة ثم نقلها إلي أحواض تخمير الرواسب حيث تعالج ويتم التخلص منها مع بقية الرواسب .
ـ الدفن في خنادق محفورة بالأرض وتغطيتها بطبقة ردم من الرمال لا تزيد عن 60 سم تفادياً لرائحتها وتوالد الذباب علي سطحها وهو الأسلوب الممكن استخدامه في القرى . ويرعى رشها بالحبر الحي في المناطق الحارة .
ـ تصفية المخالفات السائلة قبل التخلص منها في البحار والمحطات بدون معالجة .
ـ وجود مخلفات صناعية تحوى مواد عالقة يصعب ترسبيها .
ـ الاستغناء كليا عن أحواض الترسيب الابتدائي في بعض عمليات المعالجة البيولوجية .


الشروط الواجب توافرها بالمصافي : ـ
أ ـ يجب أن تكون القضبان الحديدية دائرية أو مستطيلة المقطع وتتراوح ما بين 1 /2 إلي 3 /4 بوصة .
ب ـ يجب أن تكون زاوية ميل القضبان علي المستوى الأفقي ما بين 30 غلي 75 درجة وذلك ليسهل تنظيفها كما أن هذا الميل يساعد علي تحميل الفضلات أمامها علي منسوب سطح الماء .
ج ـ يجب أن تساوي المساحة الصافية ما بين القضبان ضعف مساحة المقطع المائي للمجرى المؤدى إلي غرفة المصافي ( وذلك في حالة استعمال شبكة صرف منفصلة ) .
د ـ في حالة استعمال شبكة صرف صحي مشتركة يكون صافي المساحة بين القضبان مساوياً لثلاث أمثال مساحة المقطع المائي للمجرى المؤدى إلي غرفة المصافي .
هـ ـ يجب ألا تزيد سرعة الماء العمودية علي مستوي المصفاة عن 15 سم / الثانية حتى لا تسبب ضغطاً علي الفضلات فتمر بين القضبان .

أسس تصميم المصافي : ـ
يجب مراعاة النقاط التالية عند تصميم المصافي :
أ ـ ميل المصافي مع الأفقي يتراوح ما بين 45 و 70 درجة .
ب ـ الفراغات بين القضبان تكون من 1 – 2 سم .
ج ـ السرعة خلال قناة المصافي يجب ألا تقل عن 40 سم / ثانية .
د ـ السرعة خلال فتحات المصافي لا تزيد عن 100 سم / ثانية .
هـ ـ الفاقد في مرور المياه خلال فتحات المصافي يمكن حسابية علي أساس سريان المياه خلال الفتحات المستطيلة ويتراوح بين 10 سم إلي 30 سم حسب تأثير المواد الطافية علي الفتحات .
وهذا الفاقد في منسوب المياه أمام وخلف المصفاة (أي الفرق بين منسوب المياه أمام وخلف المصفاة) يمكن تقدير المعادلة الرياضية التالية :

h = 1.4

حيث :
h = الفرق بين منسوب المياه أمام وخلف المصفاة م
v2 = سرعة الماء في فتحات المصافي ( أي بين القضبان ) م /ث
v1 = سرعة الماء أمام المصافي م / ث
g = عجلة الجاذبية الأرضية م / ث2

2 ـ وحدات فصل الرمال وإزالة الزيوت والشحوم :
هذه الوحدات هي المرحلة الثانية من المعالجة الابتدائية وهي تتكون إما من أحواض فصل الرمال وإزالة الزيوت والشحوم كما في المدن , أو من وحدات فصل الرمال فقط كما في القرى حيث تكون كمية الزيوت قليلة , وسوف نتكلم عن كل منها بتفصيل .
‌أ- أحواض فصل الرمال :
هي أحواض مستطيلة الشكل أو دائرية , الغرض منها هو فصل الرمال المتواجدة في مباه الصرف الصحي من الشوارع والأرصفة الغير مرصوفة , أو من مياه الأمطار عند تساقطها ووصولها للشبكة أو من التربة نتيجة وجود شروخ في المواسير أو في المطابق . ولا تتعدى مدة مكث المياه في هذه الأحواض دقيقة واحدة وبسرعة لا تزيد عن 0.3 م/ث , وذلك نظراً لأن الرمال سهلة الترسيب كما أنها مادة خاملة لا تتحلل وبالتالي تضعف القيمة الغذائية للرواسب عند استخدام الرواسب كمادة تسميدية , لذلك يفضل فصلها أولا وقبل دخولها أحواض الترسيب الابتدائي .
‌ب- أحواض إزالة الزيوت والشحوم :
في حالة الرغبة في إزالة الشحوم والزيوت من مياه الصرف الخام يتم أنشاء حوض إزالة الزيوت والشحوم الذي تصل فيه فترة المكث من 5 ألي 10 دقائق مع إمداده بالهواء المضغوط لتسهل عملية تعويم الزيوت والشحوم , وتظهر أهمية استخدام أحواض فصل الزيوت والشحوم عندما تكون المرحلة التالية من المعالجة البيولوجية ( الثانوية ) هي المعالجة باستخدام أحواض الحمأة المنشطة نظراً لما تسببه هذه المواد الدهنية من ضرر بليغ بهده الأحواض . ومدة البقاء بأحواض فصل الزيوت والشحوم تتراوح بين خمس وثماني دقائق , والهواء الحر اللازم لذلك هو حوالي 14 م3 لكل حوالي 4000 م3 من مياه الصرف ـ وقد وجد أن إضافة حوالي 1.5 جزء / المليون من الكلور يساعد أيضاً علي سرعة إزالة هذه المواد العضوية . وغالباً ما يتم أنشاء حوض واحد لكل من فصل الرمال وفصل الزيوت والشحوم . ويمكن دمج حوض فصل الرمال مع هذا الحوض وتكون فترة المكث بين 5 – 10 دقائق .
تنظيف أحواض فصل الرمال :
الغرض من هذه الأحواض كما سبق ذكره هو ترسيب الرمال والمواد الغير عضوية وذلك دون السماح للمواد العضوية بالترسيب .
وتتكون أحواض حجز الرمال من قنوات متسعة نسبياً تمر فيها المخلفات السائلة مع التحكم الكافي لحفظ سرعتها عند السرعة التي تسمح بترسيب المواد الغير عضوية التي يبلغ قطرها 0.2 مم
( وهي 30 سم / ث ) .
ويتم إزالة الرمال بتسليط خرطوم مياه علي الرواسب فتكسحها إلي خارج الحوض لتسير في مواسير إلي موضع التخلص منها . ويعيب هذه الطريقة عدم استمرار العمل في الأحواض ويتطلب الأمر تفريغ الحوض المطلوب إزالة الرمال منه .
وهناك طريقة أخرى لتنظيف هذا النوع من أحواض الرمال وذلك باستعمال كاسحات تتحرك بقوة موتور كهربائي فتدفع أمامها الرمال إلي منخفض في مدخل الحوض ومن هذا المنخفض ترفع الرمال بواسطة كباشات أو طنبور إلي أعلي الحوض حيث يمكن جمعها في أوعية خاصة . وتمتاز هذه الطريقة باستمرار العمل دون الحاجة إلي تفريغ الحوض من وقت لآخر كما هو موضح بالشكل رقم ( 2 – 4 ) .
كما يمكن تنظيف هذه الأحواض يدوياً بواسطة مغرفة بيد طويلة في حالة التصرفات الصغيرة .

التخلص من الرمال المترسبة :
يمكن تلخيص طرق التخلص من الرمال المترسبة من هذه الأحواض كما يلي :
‌أ- تفرد علي سطح الأرض الطينية شديدة التماسك كسماد كما أنها تحتوى علي كمية من المواد العضوية
( تتراوح من 3 – 5 % من المواد العضوية في مياه الصرف ) .
‌ب- تنقل بعيداً إلي مكان يراد ردمه علي أن يفرش علي سطحها أتربة جافة .
‌ج- تدفن في خنادق إذ تحتوى علي كميات عالية من المواد العضوية ( من 3 – 5 % ) .

تصميم أحواض فصل الرمال :
غالباً ما تصمم أحواض فصل الرمال ضمن المصافي , لذا يجب أن يكون عرض المصافي مساوياً لعرض غرفة الراسب الرملي وطول المصافي مناسب لطول غرفة الراسب الرملي .
ولما كان الغرض من أحواض فصل الرمال هو ترسيب المواد الغير عضوية فقط , لذا يجب أن تكون سرعة المياه به في حدود تسمح لهذه المواد ( وهي سرعة الرسوب ) بالرسوب ولا تسمح برسوب المواد العضوية . وبذا يسهل التخلص منها دون خشية انبعاث أي رائحة كريهة منها أو خطر صحي نتيجة تحلل المواد العضوية .

وللوصول إلي هذا الغرض تصمم أحواض فصل الرمال علي الأسس الآتية :
أ ـ السرعة حوالي 30 سم / الثانية .
ب ـ مدة البقاء حوالي 2 دقائق لأقصي تصرف الطقس الجاف .
ج ـ لا يزيد فاقد الضغط لمياه الصرف بعد مرورها من أحواض ( التصفية ) فصل الرمال والمصافي عن 5 سم , ولذا لا تستخدم المصافي الدقيقة لتجنب زيادة الفاقد .

ولما كان التصريف الوارد لأعمال المعالجة متذبذب غير ثابت ولضمان الاحتفاظ بالسرعة حوالي
30 سم / الثانية بهذه الأحواض لذا تستخدم أحد الطرق الآتية :
أ ـ ينشاً هدار متحرك عند مخرج الحوض يرفع ويخفض تبعاً لزيادة أو نقص التصريف , وبذا يمكن التحكم في السرعة .
ب ـ تنشاً أحواض فصل الرمال بسعة تجعل سرعة المياه بها 30 سم / ثانية في حالة متوسط تصريف الطقس الجاف , وينشاً بحائطها الجانبي هدار تفيض منه المياه لغرفة تصفية أخري مجاورة عند زيادة التصريف وارتفاع منسوب المياه بها , ويراعي أن يكون منسوب المياه من كل منهما منفصلاً .
ج ـ إنشاء قطاع الحوض دائرياً أو بيضاوياً ليقل القطاع الذي تسير به المياه عندما بقل التصريف , وبذا يمكن الاحتفاظ بسرعة ثابتة تقريباً رغم اختلاف كمية التصريف الوارد .

في بعض العمليات يستخدم الهواء المضغوط بأحواض فصل الرمال الموضحة بالشكل رقم (2 – 5 ) علي أن يكون ضغطة مناسباً بحيث لا يؤثر علي ترسيب المواد الغير عضوية ويثير ويمنع تسرب المواد العضوية , وهو في نفس الوقت بما به من أكسجين ينشط مياه الصرف الخام الداخلة لأعمال التنقية والتي أصبحت في حالة ماسة إلي إنعاشها بالأكسجين بعد أن ظلت مدة في شبكة الصرف الصحي بعيدة عن الشمس والهواء , كما أنة يساعد علي فصل الزيوت والشحوم وتقليل الرمال العضوية فيتم ترسبيها بسهولة .

3 – أحواض الترسيب الابتدائي :
الغرض من الترسيب هو التخلص من المواد العضوية العالقة بمياه الصرف بفعل الجاذبية الأرضية فتسقط بتأثير ثقلها إلي قاع الحوض حيث تتجمع ويتلخص منها , ولذا سميت بعملية الترسيب العادية أو الترسيب الميكانيكي , ولما كانت المواد العضوية خفيفة الكثافة النوعية لذا في تحتاج إلي سرعة بطيئة بالحوض وطول مناسب له لإعطائة الفرصة للرسوب فكلما قلت سرعة المياه وطالت مدة بقائها بالحوض كلما حصلنا علي نسبة عالية من الترسيب .

وللحصول علي نسبة عالية للترسيب , استعملت طريقة ملء وتفريغ الحوض ويتم ذلك بملء الحوض بمياه الصرف الواردة إلية ثم تترك دون حركة للمدة اللازمة لترسيب النسبة المطلوبة من المواد العالقة , ثم تسحب المواد الراسبة , وبعد ذلك يفرغ الحوض مما به من مياه , ويعاد ملؤه ثانية وتتكرر العملية , وهكذا – وبذا نحصل علي سرعة صفر للمياه بالحوض ومدة البقاء المقررة - إلا أنه لكثرة تكاليف إنشاء هذه العملية ولارتفاع تكاليف تشغليها ولضياع الوقت في الملء والتفريغ أصبحت هذه الطريقة غير مستخدمة حالياً.


تعريفات : ـ

أ ـ الخبث :
هو المواد الطافية بالحوض والغير قابلة للرسوب وغالبيتها من الزيوت والشحوم وهي ذات منظر ورائحة كريهتين , وبتراكمها علي سطح تحتجز الهواء والضوء من التخلل بمياه الصرف الصحي
بالحوض .
ب ـ الحمأة السائلة :
هي المواد المشبعة بالمياه والراسبة بقاع الحوض وكمية الحماة السائلة تقدر بما لا يزيد عن 1 % من كمية مياه الصرف الداخلية للحوض .
ج ـ مدة البقاء النظرية أو مدة المكث النظرية :
هي المدة النظرية المفروض أن تمكثها نقطة مياه بالحوض , وبمعني آخر هي المدة التي تلزم لنقطة المياه التي تقطع فيها المسافة بين مدخل الحوض ومخرجة بالسرعة النظرية .
د ـ السرعة النظرية :

السرعة = ــــــــــــــــ ( م / ثانية ) .

هـ ـ مدة البقاء الفعلية :
هي المدة الفعلية التي تقطع فيها نقطة المياه المسافة بين مدخل الحوض ومخرجة .
وقد استخدمت عدة أنواع من أحواض الترسيب ( خلاف طريقة الملء والتفريغ ) يستمر فيها سريان الماء بالحوض , وروعي في تصميمها أن تكون سرعة المياه بها بطيئة ومدة بقائها بها كافية بحيث تسمحان بترسيب غالبية المواد العالقة بمياه الصرف ـ وصممت في بادئ الأمر بسعة تسمح بمدة بقاء نظرية 24 ساعة أنقصت تدريجياً حتى أصبحت في بعض الحالات ساعة واحدة , ويرجع السبب ذلك إلي أن كثير من المواد العالقة ترسب في الساعة الأولى وغالبيتها ترسب في الثلاث الساعات الأولى من بدء عملية الترسيب , وبعد ذلك تقل كمية الراسب منها كثيراً مما لا يتناسب مع زيادة سعة الأحواض وبالتبعية زيادة تكاليف إنشائها , هذا علاوة علي أن بقاء مياه الصرف مدة طويلة بهذه الأحواض بعيدة عن الشمس والهواء
( اللهم إلا الطبقة السطحية بالحوض إن لم تكن مغطاة بالخبث ) يزيد في درجة تعفنها وتعقيدها ؛ مما يزيد من تكاليف معالجتها في الخطوات التي تلي عملية الترسيب . هذا بالإضافة إلي ما ينبعث منها من رائحة كريهة للغاية . والشكل رقم ( 2 – 6 ) يوضح العلاقة بين مدة البقاء والنسبة المئوية لترسيب المواد العالقة بأحواض الترسيب .

وتوجد أنواع عديدة من أحواض الترسيب , ويتوقف اختبار أي منها علي عوامل عديدة منها حجم التصريف المراد معالجته وطبوغرافية موقع أعمال المعالجة ونوع تربته مع مراعاة الناحيتين الفنية والاقتصادية . وتنقسم غالبة أنواع أحواض الترسيب إلي الأنواع التالية :
أ ـ من حيث إتجاه سير المياه : رأسي ـ أفقي ـ دائري .
ب ـ من حيث شكل الحوض : مستطيل ـ مربع ـ دائري .
ج ـ من حيث طريقة سحب الحمأة : يدوي ـ ميكانيكي ـ بضغط المياه .
د ـ من حيث مناسب قاع الحوض : أفقي ـ بميل بسيط ـ هرمي شديد الميل .

شروط أحواض الترسيب :
يراعي عند أنشاء أحواض الترسيب أن تستوفي الاشتراطات الآتية :
أ ـ أن تكون السرعة بها بطيئة في حدود تسمح للمواد العالقة بالرسوب .
ب ـ أن تكون مدة البقاء الفعلية كافية لرسوب المواد العالقة إلي قاع الحوض قبل وصولها لمخرجة , مع مراعاة ألا تكون مدة البقاء سبباً في زيادة نسبة تعفن مياه الصرف بالحوض زيادة كبيرة .
ج ـ أن تكون مدة البقاء الفعلية أقرب إلي مدة البقاء النظرية اللازمة .
د ـ ألا يسمح للخبث الطافي بالخروج مع السيب الخارج من الحوض .
هـ ـ عدم السماح بأي حركة في قاع الحوض تثير ما يرسب به .
و ـ أن يختار نوع الحوض مناسباً لتربة الموقع وظروفه ونوع وكمية مياه الصرف المطلوب معالجتها بحيث تكون أقل الأنواع في تكلفة إنشائها وتشغيلها وصيانتها مع الحصول علي نسبة الترسيب المطلوبة .

لذا فكل الجهود موجهة ألي توفير هذه المميزات بأحواض الترسيب للحصول علي حوض الترسيب المثالي ، وأكثر أنواع الترسيب استخداماً هي الأحواض المستطيلة المسماة بأحواض ليبزج والأحواض الدائرية المسماة دور تمند .


أحواض الترسيب الأبتدائى المستطيلة ( ليبزج ) :
وكانت تنشاً بعمق حوالي 5 أمتار وبطول يتراوح بين ثلاث إلي أربع أمثال العرض ومدة بقاء 24 ساعة خفضت إلي 12 ساعة ثم إلي أربع ساعات وحالياً تصمم علي مدة بقاء تتراوح بين ساعة وثلاث
ساعات .

وقد لوحظ إن المياه بهذه الأحواض لا تسير بكامل قطاع الحوض بل تسير في حيز ضيق منه , إما بأعلاه إن كانت درجة حرارة مياه الصرف الداخلة إلية أعلي من درجة حرارة المياه الموجودة بداخلة , أو بأسفلة إن كانت درجة حرارة المياه الداخلة للحوض أقل من درجة حرارة مياه الحوض ؛ فتثير بذلك ما تم ترسيبه من مواد بقاع الحوض . ولصغير القطاع الذي تسير به المياه فالسرعة الفعلية بالحوض تزيد كثيراً عن السرعة التصميمية ( النظرية ) , وبالتبعية فمدة البقاء أقل بكثير من المدة اللازمة , وتكون النتيجة قلة الترسيب وضعف كفاءة الحوض , كما لوحظ خروج المواد الطافية مع السيب الخارج .

ولما كان الحيز الذي تسير به المياه بالحوض صغيراً بالنسبة إلي عمقه فقد رأي المصممون توفيراً للتكاليف أن يكتفي بعمق بسيط وتغالوا في تصغير عمق الحوض فصمموا الحوض بعمق حوالي 1 متر , وزادوا من عرضه لتقليل السرعة , وصمم طول الحوض بما يسمح بالحصول علي مدة البقاء اللازمة ظناً منهم أن هذه الطريقة تعطي سرعة بطيئة ومدة بقاء كافية وكفاءة عالية , إلا أن هذه الطريقة أعطت نتيجة عكسية لما كان منتظراً ؛ إذ انخفضت كفاءة ترسيب الحوض وأتضح أن هذا العمق البسيط يسبب إثارة دائمة لما قد يرسب بقاع الحوض من مواد , لذا بعد عدة تجارب وجد أنه يجب ألا يقل عمق الحوض عن 2.5 متر وألا يزيد عن حوالي 3.0 أمتار .

كما وجد أن إنشاء حاجزين بطول عرض الحوض أحدهما قريب من المدخل والأخر قريب من المخرج وكل منهما ( ساقط ) تحت سطح منسوب المياه بحوالى 50 سم يزيد من كفاءة , فحاجز المدخل يوقف اندفاع سرعة المياه الداخلة للحوض ويلزمها بالاتجاه نحو أسفلة مما يساعد علي عملية الترسيب . وحاجز المخرج يحجز المواد الطافية من الخروج مع السيب الخارج .
ولقد تحسنت بذلك كفاءة أحواض الترسيب إلا أنة استمر وجود عمق بالحوض غير مستفاد به علاوة علي ما تثيره المياه الداخلة ( ذات درجة الحرارة الأقل من درجة حرارة المياه الموجودة بالحوض ) للمواد الراسبة بقاعة , والشكل رقم ( 2 -7 ) يوضح خط سير المياه بحوض ترسيب مستطيل مزود بحاجزي المدخل والمخرج .

ويجب أن ينشأ أكثر من حوض ترسيب لمقابلة التصريف الوارد وعدم الاعتماد علي حوض واحد لمرونة التشغيل , ولإمكان تفريغ أحدهما لتنظيفه أو إصلاحية أو لأي سبب آخر دون أن يحدث تأثيراً كبيراً علي كفاءة عملية الترسيب , أما إن كان التصريف ضئيلاً فلا مفر من الاكتفاء بحوض واحد ويجب تجنب إنشاء الأحواض كبيرة المسطح لتجنب فعل التيارات الهوائية بالأحواض .

وتنظيف الحمأة يدوياً وغالباً ما تنظيف ميكانيكياً بواسطة زحافة تدار بقوى كهر بائيه بسيطة
( حوالي 2 حصان ) , وتسير علي قضبان , ويمكن استعمال زحافة واحدة لعدة أحواض متجاورة , وللزحافة مشطان الأسفل لتنظيف قاع الأحواض من الحمأة والأخر علوي لتجميع الخبث من السطح .


ثانيــاَ : المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحى
( 1 ) الحمأة المنشطة
مقـــدمة :
الغرض من أعمال المعالجة الثانوية – البيولوجية – هو تحويل المواد العضوية الدقيقة العالقة التى لم ترسب فى أحواض الترسيب الإبتدائى ، وكذلك تحويل جزء كبير من المواد العضوية الذائبة ، إلى مواد ثابتة عالقة يمكن ترسيبها . وذلك عن طريق تنشيط البكتريا الهوائية وغيرها من الكائنات الدقيقة التى تعتمد على الأكسجين فى حياتها مما يؤدى إلى أكسدة وتثبيت هذه المواد العضوية ولذلك سميت هذه المعالجة بالمعالجة البيولوجية نظراً لإعتمادها على نشاط كائنات حية .
نظرية المعالجة بالحمأة المنشطة :
عند معالجة المخلفات السائلة بطريقة الحمأة المنشطة تتم تهوية وتقليب هذه المخلفات بعد خلطها بنسبة معينة من الحمأة المنشطة – وهى الرواسب التى تجمعت فى حوض الترسيب النهائى – فى أحواض خاصة تسمى أحواض التهوية ونتج عن ذلك إمتصاص الخليط للأكسجين من الهواء وإستعمال البكتريا الهوائية وكائنات دقيقة أخرى لهذا الأكسجين فى تثبيت المواد العضوية المتعلقة والذائبة وتحويلها إلى مواد عالقة يمكن ترسيبها على هيئة قشور كما يؤدى التقليب المستمر للخليط إلى ترويب المواد المتعلقة الدقيقة أى تجميع هذه المواد ولصقها فى حبيبات أكير يسهل ترسيبها فى حوض الترسيب النهائى ويوضح الشكل رقم (4-1) مسار مياه الصرف فى وحدات المعالجة بطريقة الحمأة المنشطة
طرق التهوية :
تتم تهوية المياه الخارجة من أحواض الترسيب الإبتدائى مع الحمأة المنشطة المعادة من حوض الترسيب النهائى فى أحواض خاصة تسمى أحواض التهوية وتظل المياه فى حوض النهوية فترة تتراوح من أربع إلى ثمانى ساعات تنشط فيها البكتريا الهوائية لتؤدى وظيفتها فى أكسدة وتثبيت المواد العضوية .
ويجب أن تتوافر فى أحواض التهوية الشروط الآتية :
أ – توافر الأكسجين فى جميع أنحاء الحوض لتأكيد نشاط البكتريا فى أكسدة وتثبيت المواد العضوية .
ب – وجود تقليب مستمر فى أحواض التهوية ينتج عنه ترويب المواد المتعلقة الدقيقة لتكوين مواد أكبر حجماً يسهل ترسيبها فى أحواض الترسيب النهائى .
جـ - يكون التقليب بشدة كافية تمنع ترسيب المواد المتعلقة – أى هبوطها إلى قاع حوض التهوية – خوفاً من تراكمها لأن ذلك يتعارض مع إستكمال عملية الأكسدة وكذلك لخلو هذه الأحواض من وسائل إزالة وكسح الرواسب من القاع .
ويمكن تقسيم طرق التهوية والتقليب إلى ثلاثة أقسام رئيسية :
أ - التهوية بالهواء المضغـوط
ب – التهوية الميكانيكــية
ج – التهوية بالطرق المشتركة ( الهواء المضغوط مع التقليب الميكانيكى ) .

أ ) التهوية بالهواء المضغوط :
فى هذه الطريقة تمزج المخلفات السائلة بعد معالجتها وخروجها من أحواض الترسيب الإبتداءى بنسبة حوالى من 20% إلى 100% من حجم الحمأة المنشطة السابق ترسيبها فى أحواض الترسيب النهائى ثم يمر الخليط فى أحواض التهوية التى تتم فيها عملية التقليب والتهوية بواسطة فقاقيع من الهواء تخرج من شبكة من البلاطات أو القوالب المسامية مثبتة فى قاع الحوض ومتصلة بمجموعة من المواسير يضغط فيها الهواء وتسمى هذه البلاطات أو القوالب بناشرات الهواء .
ب ) التهوية الميكانيكية :
تتم التهوية فى هذه الحالة بإستخدام طرق ميكانيكية تحدث إضطراباً فى سطح المخلفات السائلة – هذا الإضطراب يساعد على أن يمتص السائل الأكسجين من الهواء ومن ثم تقوم البكتريا الهوائية بإستخدام هذا الأكسجين فى أكسدة وتثبيت المواد العضوية كما سبق شرحه .
وتنقسم طرق للمعالجة بالحمأة المنشطة إلى :
• الحمـأة المنشطة ذات المعدل العالى
• التهـوية المتدرجـــــــة
• التغـذية على خطـــــوات
• التثبيت مع التــــــلامس
• التهوية على مراحل أو على التوالى


مزايا المعالجة بالحمأة المنشطة :
يمكن تلخيص المعالجة بطريقة الحمأة المنشطة فيما يلــــى :
أ - خلوها من متاعب الرائحة غير المرغوب فيها وعدم إنتشار الذباب .
ب- تحتاج إلى مساحة صغيرة بالنسبة للمساحة التى تحتاجها المرشحات .
ج – مصاريف إنشائها صغيرة نسبياً .
د - يمكن إنشاؤها بالقرب من المساكن دون حدوث ضرر أو مضايقة للسكان .
هـ - لا تحتاج إلى أيدى عاملة كثيرة للتشغيل .
و – لا يتسبب عنها فاقد كبير فى منسوب المياه من أول حوض إلى آخر حوض بالمحطة .

عيوب المعالجة بالحمأة المنشطة :
يمكن تلخيص عيوب المعالجة بطريقة الحمأة المنشطة فيما يلــــى :
أ - تحتوى الحمأة الناتجة على نسبة عالية من الماء مما يسبب زيادة كبيرة فى حجم الحمأة وكذلك صعوبة فى تجفيفها .
ب – إرتفاع مصاريف الصيانة والتشغيل .
ج – تحتاج إلى إشراف فنى على مستوى عال
د - قد توجد صعوبات فى التشغيل إذا أحتوت المياه المطلوب معالجتها على مواد سامة .
هـ- بدون أسباب معروفة قد تسوء نتائج التشغيل ويحتاج الأمر وقتاً طويلاً لإعادة نتائج التشغيل إلى الدرجة المعتادة .


أسس التصــميم للمعالجة بالحمأة المنشطة:
يحب الحمل العضوى (BOD ) فى حوض التهوية على أساس الحمل العضوى الداخل فى مياه الصرف الصحى دون إعتبار الحمل العضوى الموجود فى الحمأة المعادة ويعبر عن الحمل العضوى بأنه كمية المواد العضوية الموجودة بالكيلو جرام لكل 1000 متر مكعب من حجم حوض التهوية فى اليوم . كما يمكن التعبير عن الحمل العضوى بأنه المواد العضوية (BOD ) بالكيلو جرام لكل كجم من المواد العالقة فى اليوم .

كما يستخدم بعض الباحثين نسبة الغذاء / الكائنات الحية ( F/ M ) كدلالة على الأحمال العضوية وهى تعبر عن المواد العضوية بالكيلو جرام (BOD ) لكل كجم من المواد العالقة المتطايرة ( Volqtile Suspended Solids- VSS ) فى اليوم . كما يتم تحديد مدة المكث بالحوض وذلك بقسمة حجم حوض التهوية على التصرف اليومى المتوسط مع عدم الأخذ فى الإعتبار الحمأة المعادة وتتراوح مدة المكث من 2.5 ساعة إلى 24 ساعة ويعرض الجدول رقم (4-1) المؤشرات الخاصة ببعض طرق المعالجة بالحمأة المنشطة ( مرتبة حسب مدة المكث بالحوض ) .
المؤشرات الخاصة ببعض طرق المعالجة بالحمأة المنشطة
( مرتبة حسب مدة المكث بالحوض )
طريقة التهوية الحمل العضوى مدة المكث نسبة الخمأة كفاءة إزالة
كجم BOD/ 1000م3 فى اليوم كجم BOD /كجم MLSST فى اليوم ( ساعة ) المعادة ( % ) BOD ( % )
الحمأة المنشطة ذات المعدل العالى حتى 1.6 0.5-1.0 2.5 – 3.5 100 60-80
التهوية المتدرجة 0.48 – 0.8 0.2-0.5 5-7 50 80-95
التهوية التقليدية 0.48-0.46 0.2-0.5 6-7.5 30 95
التهوية بالتثبيت مع التلامس 0.48 -0.8 0.2-0.5 6-9 100 85-97
التهوية الممتدة 0.16-0.48 0.05-0.2 20- 30 100 80-95

وعند تصميم أحواض التهوية يجب معرفة مدة بقاء الحمأة ( Sludge age ) وهى العلاقة بين كمية المواد الصلبة الموجودة بحوض التهوية إلى كمية المواد العضوية الداخلة فى مياه الصرف الصحى .
وتوضح المعادلة الآتية مدة بقاء الحمأة فى حوض التهوية :

V×MLSS
= Sludge Age (4-1)
Qَ × BOD
حــــيث :
Sludge Age= مدة بقاء الحمأة فى الحوض ( يوم )
MlSS = المواد الصلبة العالقة الكاملة الإختلاط
MIXED Liquor Suspended Solids (مجم/ لتر)
V = حجم حوض التهوية ( متر مكعب )
Q = تصرف مياه الصرف الصحى الداخلة ( متر مكعب / يوم )
BOD = الحمل العضوى فى مياه الصرف الصحى ( مجم / لتر )
ويتراوح عمق حوض التهوية بين 3، 6 أمتار وعرضه من 6 إلى 12متراً وطوله من 30 إلى 120 متراً ويتراوح معدل الهواء المضغوط اللازم للتهوية من 2 – 11 متر مكعب لكل متر من مياه الصرف الصحى ويفضل أن يكون الأكسجين المذاب من 1-2 مجم / لتر حتى يمكن الإستفادة من أكبر نسبة من أكسجين الهواء المضغوط .

( 2 ) المرشحات البيولوجية
عملية الترشيح :
معالجة المياه الملوثة بإستخدام المرشحات الزلطية هى عملية تقليدية ولكنها تستخدم على نطاق واسع فى جميع أنحاء العالم نظراً لسهولة تشغيلها والنتائج الجيدة التى أمكن الحصول عليها بالإضافة إلى قدرتها على معالجة مياه الصرف الصحى الشديدة التلوث كما تزيل المرشحات الزلطية المواد الذائبة ( العالقة ) من مياه الصرف الملوثة وتتلخص هذه الطريقة أولاً فى إزالة المواد العالقة الكبيرة والطافية وذلك فى أحواض الترسيب الإبتدائى والمصافى ثم بعد ذلك ترش المياه الخارجة من أحواض الترسيب الإبتدائى على الوسط الترشيحى وذلك فى وجود الأكسجين والبكتريا الهوائية وتقوم البكتريا الهوائية والكائنات الدقيقة الأخرى مثل الـ Fungi والـ Protozoa بعملية الأكسدة للمواد العضوية الموجودة فى مياه الصرف وتتكون عملية أكسدة المواد العضوية الموجودة فى مياه الصرف الصحى من الخطوتين الآتيتين :
أ – تجميع المواد الصلبة الموجودة فى مياه الصرف الصحى ونمو الكائنات الحية الدقيقة والتى تعتمد فى نموها على التغذية من مكونات مياه الصرف الصحى كما يقوم نوع معين من البكتريا Nitrifying Bqcteria - بأكسدة المواد النتروجينية الموجودة فى مياه الصرف .

ب – تنظيف المرشح الزلطى بواسطة أنواع معينة من البكتريا تسمى الـ Protozoa تقوم بإلتهاب الطبقة الرقيقة التى تغلف الوسط الترشيحى والتى تحتوى على مواد عضوية تتأكسد بفعل البكتريا إلى غازات وماء مما يؤدى إلى تكسير هذه الطبقة وخروجها مع المياه الخارجة من المرشحات الزلطية .
والغرض من الوسط الترشيحى هو أنه يعمل كوسط خامل لتجميع البكتريا الهوائية والمواد العضوية الموجودة فى مياه الصرف على سطحه حيث تتم عملية الأكسدة ويجب أن يزود المرشح الزلطى بوسائل التهوية اللازمة وأن يحتوى على فراغات بين حبيبات الوسط الترشيحى لتسهيل عملية دخول وخروج الهواء من المرشح الزلطى ونتيجة لعملية أكسدة المواد العضوية الموجودة بمياه الصرف فإن حرارة الهواء الموجود بين فراغات الوسط الترشيحى تزداد مما يقلل من كثافة الهواء وبالتالى يتحرك الهواء إلى أعلى فيحل محله الهواء البارد وبالتالى تتم عملية تهوية المرشح الزلطى وتتم عملية ذوبان الأكسجين الموجود بالهواء الجوى فى مياه الصرف المتجمعة على سطح الوسط الترشيحى مما يزيد من معدل نمو البكتريا الهوائية التى تقوم بعملية الأكسدة للمواد العضوية أثناء مرورها فى مياه الصرف خلال المرشح الزلطى من أعلى إلى أسفل وتتأكسد المواد الكربونية إلى ثانى أكسيد الكربون بينما تتأكسد المواد النتروجينية إلى الأمونيا والتى من الممكن أن تتأكسد إلى نترات أو نتريت إذا طالت مدة بقائها فى مياه الصرف وكلما زاد حجم الطبقة المتجمعة حول الوسط الترشيحى فإنها يسهل كسرها وخروجها مع مياه مع مياه الصرف الخارجة من المرشح .

مميزات وعيوب المرشحات الزلطية :
المميزات :
1) أثبتت المرشحات الزلطية نجاحها فى عملية أكسدة المواد العضوية الموجودة بمياه الصرف الصحى .
2) لا تحتاج إلى عمالة ماهرة مثل طريقة الحمأة المنشطة .
3) يمكن أن تتقبل الأحمال العالية المفاجئة فى وقت قصير .
4) لا يحتاج نظام المرشحات بطيئة المعدل إلى طاقة كبيرة محركة للأذرع الدوارة وبالتالى تقل مصاريف التشغيل للمحطة .
العيوب :
1) الفاقد فى الضغط كبير فى حالة المرشحات الزلطية عنه فى حالة الحمأة المنشطة .
2) تحتاج المرشحات الزلطية إلى مساحة أرض كبيرة بالمقارنة بطريقة الحمأة المنشطة .
3) يتجمع الذباب حول المرشحات الزلطية نتيجة لبطء معدل مياه الصرف ويضع يرقات الذباب ويتاكثر بأعداد كبيرة مما يسبب مضايقات للسكان وتلوثاً للبيئة المحيطة بالمرشحات والمبانى القريبة منها .
ولذلك يتم فى المرشحات الزلطية سريعة المعدل عملية إعادة المياه المعالجة مرة أخرى من حوض الترسيب النهائى إلى المرشح الزلطى التى تزيد من معدل مياه الصرف وبالتالى تقل مشكلة تكون يرقات الذباب حول المرشحات الزلطية كما يقل تركيز المواد العضوية داخل المرشح وبالتالى تنشط البكتريا .

إنشاء المرشحات الزلطية :
المكونات الرئيسية للمرشحات الزلطية هى الأذرع الرشاشة والوسط الترشيحى وحائط دائرى يحيط بالوسط الترشيحى وينى فوق قاعدة دائرية من الخرسانة العادية أو الخرسانة المسلحة ويجب أن تكون أرضية المرشحات والقنوات بميل كاف بحيث يمنع أى ترسيب للمواد العالقة ويجب أن تغطى الأرضية بواسطة قنوات نصف دائرية مفتوحة الوصلات – نصف ماسورة – وتصنع الحوائط الدائرية للمرشحات من الطوب أو من الخجر أو من الخرسانة ويجب أن تتحمل الحوائط الإجهادات والأحمال المختلفة وظروف التشغيل المختلفة
ومن الناحية العملية نجد أن كل 1 متر مكعب من مياه الصرف يحتاج إلى 1 متر مكعب هواء ولكن يجب أن تكون كميات الهواء المتاحة أكبر من هذه القيمة حيث أن كمية الأكسجين المستفاد منها أثناء تشغيل المرشح تتراوح من 5 إلى 9% من كمية الأكسجين الموجود بالهواء الجوى وتحدث عملية التهوية نتيجة للفرق فى درجات الحراة والكثافة بين الهواء الجوى والهواء الساخن نتيجة عمليات الأكسدة داخل المرشح وإتجاه عملية التهوية يكون لأسفل صيفاً ويكون لأعلى شتاءاً ولكن يمكن أن يتغير إتجاه التهوية خلال اليوم الواحد وتتغير درجة حرارة الهواء الجوى عادة بحوالى من 6 إلى 11 درجة مئوية أعلى أو أقل من درجة حرارة مياه الصرف .

وفى حالة ما إذا كان الفرق فى درجات الحرارة 6 درجات مئوية فإن ماسورة التهوية يمكن أن تمد المرشح بحوالى 20 متر مكعب هواء لكل متر مكعب من مياه الصرف وفى هذه الحالة إذا كانت كفاءة الأكسجين الممتص 5% فإن عملية التهوية تكون كافية وبصفة عامة فإن التهوية الطبيعية تكون كافية لنجاح عملية معالجة مياه الصرف بإستخدام المرشحات الزلطية .

عمق المرشحات الزلطية :
تنص المواصفات على أن يكون عمق المرشح الأقصى 1.8 متر وعمق المرشح الأدنى 1.2 متر ويمكن أن يصل عمق المرشح إلى 2.5 متر وذلك فى حالة توفر الضاغط الكافى وفى المرشحات قليلة العمق يقل زمن مرور مياه الصرف فى المرشح وبالتالى تزيد إحتمالات المسارات القصيرة وتتم معظم عملية الأكسدة فى الثلاثين سنتيمتراً الأولى من عمق المرشح ولكن باقى العمق ضرورى للحصول على مياه معالجة بها مواد عالقة ثابتة وقابلة للترسيب وبحيث يكون هناك فرصة لحدوث عملية النترتة .
الوسط الترشيحى للمرشحات الزلطية :
يجب أن يحتوى الوسط الترشيحى على فراغات كافية حتى لا تسد المواد الصلبة الموجودة فى مياه الصرف هذه الفراغات وبالتالى تتم عملية التهوية بنجاح ونجاح عملية المعالجة يرتبط مباشرة بالسطح النوعى للوسط الترشيحى والذى يرتبط عكسياً بأبعاد مواد الوسط الترشيحى ومن الناحية العملية يوجد نوعات مختلفان من المواد تستخدمان كوسط ترشيحى النوع الأول من مواد الوسط الترشيحى عبارة عن مواد معدنية تقليدية وهذه تستخدم فى حالة المرشحات الزلطية البطيئة المعدل والتى تستخدم فى إزالة الأحمال العضوية القليلة بالنسبة لوحدة الحجوم وذلك بكفاءة 90-95% .
والنوع الثانى من مواد الوسط الترشيحى عبارة عن مواد بلاستيكية والتى تستخدم فى المرشحات الزلطية السريعة المعدل والتى تستخدم فى إزالة الأحمال العضوية الكبيرة بالنسبة لوحدة الحجوم وذلك بكفاءة 50-80% .

أ – الوسط الترشيحى من مواد معدنية :
والمواد التى تستخدم عادة هى الحجر المكسور وهذه تشمل الجرانيت والزلط المكسور والفحم والكلنكر الصلب ويجب أن تحتوى هذه المواد على مساحة سطحية كبيرة وفراغات كافية والجدول رقم (3-1) يحدد المساحة السطحية لثلاثة أنواع مختلفة من المواد المستحدمة فى الوسط الترشيحى .

المساحات السطحية لمواد الوسط الترشيحى
المقاس الأسمى (مم) المساحة السطحية (م2/م3)
جرانيب خبث الفحم زلط مكسور
مقاس واحد مقاسات مختلفة مقاس واحد مقاسات مختلفة مقاس واحد مقاسات مختلفة
25.0 194 185-237 208 200-246 176 196-208
37.5 135 129-149 146 104-163 125 120-140
50.0 97 94-111 104 101-118 89 86-101
63.0 76 73-95 81 79-80 69 67-77

وقد توصل هيمنج إلى أن المواد المعدنية بمقاس من 40-80 مم قطر فعال تحتوى على مساحة سطحية حوالى 100م2/م3 وعند مقاس من 25-40 مم تحتوى على مساحة سطحية حوالى 200م2/م3 .

قيم الكثافة الحجمية للمواد المعدنية جافة ومبتلة
الوسط الترشيحى الكثافة الحجمية ( كجم /م3)
جاف مبتل
• خبث حديد ، جرانيت ، زلط – حجر جيرى 1000-1600 1400-2000
• كلنكر 1000-1100 1400-1500
• زلط 600-670 1100
ووزن الوسط الترشيحى عندما يكون مبللاً يحدد الأحمال على أرضية المرشحات وبالتالى يحدد عمق المرشح ويؤثر تأثيراً على التصميم الإنشائى .
وتوجد عدة عوامل لإختيار الوسط الترشيحى هــى :
أ - المساحة السطحية
ب – الفراغات
ج – الكثافة الحجمية
د – التدرج الحجمى فى حجم معين من الوسط الترشيحى
هـ - المقاومة للظروف الجوية ولتأثيرمياه الصرف
و- الشكل
ز- الخشونة
ح- الصلادة
ط – نظافتها من المواد السامة والمواد الغير مرغوب فيها
ك – توفر مادة الوسط الترشيحى
ل – التكلفة

وبصفة عامة فإن مادة الوسط الترشيحى يجب أن تكون ذات تدرج حبيبى جيد وألا تكون مسطحة أو بها تجاويف .

ب – الوسط الترشيحى من المواد البلاستيكية :
وهذه المواد تكون مصنعة وجاهزة فى ثلاثة أشكال رئيسية عبارة عن أنابيب رأسية أو ألواح نصف دائرية أو أجزاء بلاستيك عشوائية وتتميز الأنواع الثلاثة السابقة بالمساحة السطحية الكبيرة والفراغات الكبيرة وقلة الكثافة الحجمية ونظراً لوزنها الخفيف فإنه يفضل إستخدامها فى المرشحات الزلطية العميقة عن مواد الوسط الترشيحى التقليدية وسطح هذه المواد يكون ناعماً تقريباً كما أن إحتمالات إنسداد الفراغات تكون منعدمة إن لم تكن مستحيلة وتزيد التهوية فى حالة المواد البلاستيكية نتيجة لزيادة نسبة الفراغات حيث تصل نسبة التهوية من 92 – 97 % .

معدل التحميل للمرشحات الزلطية البطيئة :
يعتمد معدل معالجة مياه الصرف على خصائص هذه المياه وطريقة تشغيل المرشحات الزلطية ومعدل التحميل يمكن أن يعبر عنه بالحمل الهيدروليكى أو تعداد السكان أو المساحة السطحية أو الحمل العضوى ( BOD ) ولتحديد الحمل العضوى على المرشحات الزلطية فإنه تم إجراء دراسة على خمسة محطات صغيرة لمعالجة مياه الصرف وقد وجد أن المياه الناتجة بعد المرشحات الزلطية تكون مواصفاتها جيدة إذا كان الحمل العضوى يتراوح بين 0.03 و 0.08 كجم /م3/يوم وقد نصت المواصفات على أن الحمل العضوى يجب ألا يزيد عن 0.060 كجم/م3 – كما توجد بعض المواصفات التى تحدد حجم الوسط الترشيحى طبقاً لتعداد السكان وطبقاً للجدول الموضح ويمكن إستخدام المعادلة التالية فى تحديد حجم مادة الوسط الترشيحى .

حجم مادة الوسط الترشيحى = 1.5 × س0.83

حيث س = عدد السكان

وهذه المعادلة يمكن تطبيقها على مجتمعات سكنية صغرى يصل تعدادها السكانى إلى 5000 نسمة .
حجم الوسط الترشيحى طبقاً لتعداد السكان

عدد السكان حجم الوسط الترشيحى
1-10 1م3
10-50 0.8م3
50-300 0.6م3

سيفون الدفق ، التوزيع وعدد مرات الضخ :
يجب أن يكون حجم سيفون الدفق وتصرفه كافيين ليعطيا توزيعاً منتظماً لذلك أوصى أمهوف وموللر بأن يكون حجم سيفون الدفق مساوياً لتصرف دقيقة واحدة عند أقصى تصرف . كما أوصى إسكريت بأن يستوعب سيفون الدفق تصرف لمدة دقيقة واحدة عند اقصى تصرف ، كما يجب أن يكون هناك فرق كاف فى المنسوب بين سطح الماء فى سيفون الدفق وسطح مادة الترشيح فى المرشحات الزلطية على أن يكون هذا الضغط الناتج عن فرق منسوب سطح المياه أكبر من كل الفواقد فى الضغط مثل الهدارات والقنوات ومواسير التغذية والأذرع الرشاشة ، كما يجب أن يكون هناك مسافة كافية بين الأذرع الرشاشة وسطح المادة المرشحة وفى الوحدات المضغوطة يتراوح الفارق فى المنسوب بين سطح الماء فى سيفون الدفق وسطح مادة الوسط الترشيحى بين 0.525-0.675 م .

أنواع المرشحات الزلطية :
يتم تقسيم المرشحات الزلطية إلى أنواع طبقاً للأحمال الهيدروليكية والأحمال العضوية وأنواع المرشحات الزلطية هى : المرشحات ذات المعدل البطىء والمرشحات ذات المعدل المتوسط والمرشحات ذات المعدل السريع والمرشحات الخشنة والجدول التالى يوضح المرشحات الزلطية وأنواعها :

أنواع المرشحات الزلطية
الوصف الوحدة مرشحات ذات معدل بطىء مرشحات ذات معدل متوسط مرشحات ذات معدل سريع مرشحات زلطية تحضيرية
نوع مادة الوسط الترشيحى كسر حجارة قطع حديد كسر حجارة قطع حديد خشب أحمد مواد بلاستيكية أى من – المواد السابقة
عمق مادة الوسط الترشيحى متر 1.5-3.0 1.5-3.0 0.9-2.4 3.0-9.1
الحمل العضوى كجم/م3/يوم 0.08-0.4 0.24-0.48 0.4-1.6 أكبر من 1.6
الحمل الهيدروليكى م3/م2/يوم 1.0-4.1 4.1-9.3 4.1-40.7 28.6-122.2
نسبة المياه المعادة (R) 0.5-2.0 0.5-2.0 0.5-2.0
معدل التحميل السطحى لأحواض الترسيب النهائى م3/م2/يوم 40.7 - 32.6 40.7
نسبة إزالة المواد العضوية % 80-90 50-70 65-85 40-70

المرشحات الزلطية بطيئة المعدل :
الأحمال العضوية لهذه المرشحات حوالى 0.08 كجم /م3/يوم وبصفة عامة فإن المرشحات ذات المعدل البطىء لا تستخدم المياه المعادة ولكن تستخدم سيفون دفق ويتراوح عمق هذه المرشحات من 1.5 – 3.0 متر من كسر الحجارة

المرشحات الزلطية متوسطة المعدل :
تستخدم هذه المرشحات فى معالجة مياه الصرف للأحمال العضوية من 0.24 -0.48 كجم /م3/يوم . والأحمال الهيدروليكية من 4.1-9.3 م3/م2/ يوم .
وهذه تشمل المياه المعادة وتكون مادة الوسط الترشيحى المستخدمة كبيرة الحجم وتتراوح بين 75- 100مم .

المرشحات الزلطية سريعة المعدل :
هذه المرشحات تصمم لإستقبال مياه الصرف بصفة مستمرة وذلك تحت أحمال هيدروليكية تتراوح من 4.1- 40.7 م3/م2/يوم شاملة المياه المعادة وذلك فى حالة أحمال عضوية من 0.4-1.60كجم /م3/يوم
ويتراوح عمق مادة الوسط الترشيحى من 0.90 ـ 2.40 متر ، وتكون مقاسات مادة الوسط الترشيحى كبيرة لتجنب الإنسداد ولتحسين التهوية .

المياه المعادة
يتم إعادة جزء من المياه الخارجة من أحواض الترسيب النهائى إلى غرف التوزيع قبل المرشحات مرة أخرى للأسباب الآتية :
1. تحسين عملية التشغيل 0
2. تقليل الأحمال العضوية على المرشحات نتيجة تخفيفها بالمياه المعادة 0
3. إمداد المرشح بالبكتريا المهواة النشطة الموجودة فى المياه المعادة والتى تزيد من كفاءة عملية الأكسدة فى المرشحات 0
4. تقليل الرائحة وتقليل فرصة نمو يرقات الذباب 0

ثالثــــاَ : تعقيم مياه الصرف الصحى
من الدراسات السابقة لطرق المعالجة يتضح أنه يمك الحصول على درجة المعالجة المرغوب فيها باختيار الوحدات المناسبة ، كما أن بعض طرق المعالجة تصل نسبة التخلص من البكتريا فيها إلى 95 % 0
الا أنه لزيادة الإطمئنان يفضل إستعمال الكلور فى معالجة المخلفات السائلة للتخلص من رائحتها قبل صرفها فى المجارى المائية التى تستعمل للسياحة أو الصيد أو الترفيه 0
ويتم إنشاء أحواض الكلور من الخرسانة المسلحة بحيث تتراوح مدة التلامس بين ( 20 ـ 30 ) دقيقة عند التصرف المتوسط ، ويتم إضافة الكلور بجرعات من 10 إلى 30 جم / م3 من مياه السيب ( المياه المعالجة ) وبحيث يتراوح الكلور الزائد والمتبقى بين ( 0.20 ـ 1.0 ) جزء فى المليون 0

رابعـــــاَ : التخلص من الحمأة
الغرض الأساسى من معالجة الصرف الصحى هو فصل السوائل ( المياه ) عن المواد الصلبة ( الجوامد ) ، وبعد المعالجة يتم التخلص من السيب باحدى الطرق المناسبة للظروف البيئية المحيطة بمواقع محطات معالجة الصرف الصحى 0
أما معالجة الحمأة ( الجوامد مع المحتوى المائى لها ) والتى تتجمع فى أحواض الترسيب فيتم معالجته بطرق مختلفة للتخلص منها بطريقة سليمة غير ضارة بالبيئة أو إعادة إستخدامها طبقاَ لمواصفات وشروط محددة

وهناك مراحل متتالية لمعالجة الحمأة يمكن إختيار بعضها لنظام المعالجة ويتوقف ذلك على عدة عوامل مختلفة منها :
1. الظروف البيئية لكل منطقة 0
2. النواحى الإقتصادية 0
3. الموقع الجغرافى والمناخى للمنطقة 0
4. درجة المعالجة المطلوبة للحمأة 0
5. نوعية إستخدام الحمأة المجففة 0

• تكثيف ( تركيز ) الحمــأة
المقصود بعملية تكثيف الحمأة هو رفع نسبة المواد الصلبة فيها وبالتالى تقليل حجم الحمأة بنسبة حوالى 30% من الحجم قبل عملية التكثيف ويعتبر ذلك مكسب كبير لوحدات معالجة الحمأة مثل أحواض التخمير أو أحواض التجفيف 0
ويتم تصميم أحواض تكثيف الحمأة إعتماداَ على العوامل الآتية
ـ مدة بقاء الحمأة فى الحوض ( مدة المكث ) وتتراوح بين ( 1 ـ 2 ) يوم 0
ـ معدل التحميل السطحى الهيدروليكى الذى يتراوح بين 20 إلى 35 م3 /م2 / يوم 0
ـ الحمل العضوى ويختلف بإختلاف وحدات المعالجة كمايلى
( 100ـ 150) كجم مواد صلبة / م2 / يوم ( حمأة مجمعة من أحواض نرسيب إبتدائى 0 ( 50 ـ 60 ) كجم مواد صلبة / م2 / يوم ( حمأة مجمعة من أحواض ترسيب نهائية تعقب مرشحات بيولوجية 0
( 20 ـ 30 ) كجم مواد صلبة / م2 / يوم ( حمأة مجمعة من أحواض ترسيب نهائية تعقب أحواض حمأة منشطة 0
( 50 ـ 60 ) كجم مواد صلبة / م2 / يوم ( حمأة مجمعة من أحواض ترسيب إبتدائية + حمأة مجمعة من أحواض ترسب نهائية تعقب أحواض حمأة منشطة 0

• تجفيف الحمأة
يتم تجفيف الحمأة لإزالى المياه منها وذلك بتوزيعهت على أحواض بها طبقة من الزلط والرمل وينشأ عن ذلك تسرب المياه الموجودة فى الحمأة خلال الطبقة الرملية بالإضافة إلى البخر
مكونات حوض التجفيف
ـ طبقة الرمل :
طبقة من الرمال النظيفة متوسط ححج حبيباتها (0.50ـ 0.75 ) مم وياراوح عمق الطبقة الرملية ( 15 ـ30 ) سم
ـ طبقة الزلط :
طبقة من الزلط حجم الحبيبات بها من 3 ـ 6 مم ويوزع الزلط فوق طبقة تصريف المياه بسمك من 15 ـ 30 سم

ـ شبكة الصرف :
تنشأ شبكة الصرف من المواسير الفخار المزجج أو المواسير البلاستيك المثقبة بقطر من 100 إلى 150 مم مع ترك الوصلات غير ملحومة وتوضع المواسير لاتزيد عن 6.0 متر

حوائط الحوض :
تنشأ حوائط الحوض من الخرسانة أو الطوب بارتفاع 40 سم على الأقل فوق سطح الرمل 0

قاع الحوض :
ينفذ قاع الحوض من طبقة من الخرسانة العادية فى حالة وجود مياه الرشح قريبة من منسوب سطح الأحواض وفى حالة كون مياه الرشح بعيدة عن سطح الأحواض يكتفى بوضع طبقة من التربة غير المنفذة فى قاع الحوض 0

أسس تصميم أحواض التجفيف
ـ توزع الحمأة على ثلاث طبقات سمك الطبقة الواحدة من 10 ـ 15 سم
ـ مدة المكث ( الفترة الزمنية لطبقة الحمأة قبل غمرها بطبقة أخرى) من 4 إلى 7 أيام
ـ مساحة حوض التجفيف الواحد ( 150 ـ 200 ) متر مربع
ـ يتم إنشاء طرق بين الأحواض لزوم تفريغ وتحميل الحمأة
ـ يتم إعادة مياه التصريف إلى أحواض الترسيب الإبتدائية
مساركة مندى المهندسين العرب

تصميم محطة المعالجة Rating: 4.5 Diposkan Oleh: احمد جاد

احصائية

جدنا على facebook