أنظمة وتحديات معالجة مياه الصرف الصحي الحالية

كانت إدارة النفايات الصحية مصدر قلق منذ أقدم الحضارات المستقرة. تاريخياً ، كانت مياه الصرف يتم تصريفها في أقرب مجاري مائية ، مع الاستفادة من التخفيف والأكسدة كمعالجة. لم تكن فكرة "التطهير الذاتي" هذه خاطئة. يمكن إزالة العديد من الملوثات عن طريق العمليات الطبيعية مع التعرض الكافي والوقت والتخفيف. ومع ذلك ، فإن النمو السكاني ، وزيادة الملوثات في مياه الصرف الصحي ، جعلت هذا النهج غير كافٍ. أدى اكتشاف الأمراض التي تنقلها المياه إلى تطوير الصرف الصحي بهدف فصل مياه الصرف الصحي عن مياه الشرب لحماية صحة الإنسان. المرجع تم تطوير العديد من أنظمة المعالجة منذ ذلك الحين للحد من دخول النفايات البشرية الخام إلى المحيطات. فيما يلي مقدمة لأنظمة معالجة مياه الصرف الشائعة المستخدمة اليوم.

اعتبارات لاختيار النظام

توجد اليوم مجموعة متنوعة من الطرق لإدارة المياه العادمة. يعد اختيار طريقة معالجة مياه الصرف الصحي محددًا للغاية بالموقع والسياق. تحدد العديد من العوامل نوع النظام الأكثر ملاءمة: نظام معالجة مركزي أو مجاري أو نظام معالجة في الموقع (لامركزي). أفضل حل لمجتمع ما قد لا يعمل مع مجتمع آخر. يجب أن تشمل اعتبارات اختيار النظام ما يلي: 

• المجتمع الموارد
• حجم السكان
• الأعراف والتوقعات الاجتماعية والثقافية
• الدعم السياسي أو القيود التنظيمية
• الجيولوجيا والهيدرولوجيا المحلية
• البنية التحتية الحالية

انظر دراسات الحالة هذه للعمل على مركزية معالجة مياه الصرف الصحي في جزيرة رواتان ، هندوراس و  بونير.

أدوات دعم القرار التي تراعي المعايير الاجتماعية وصحة الإنسان والبيئية في تحديد النظام الأنسب بناءً على السياق المحلي غير متوفرة حاليًا. مع تطوير الأدوات ، من المهم تضمين رؤى الممارسين البحريين في درجة العلاج والتقنيات الأكثر فعالية لحماية المحيطات. قم بزيارة مجموعة أدوات إدارة المياه والصرف الصحي المستدامة لمعرفة المزيد عن أنظمة وتقنيات الصرف الصحي.

محطات معالجة مياه الصرف الصحي المركزية والمجاري

تعتمد المناطق ذات الكثافة السكانية العالية والمدن الصناعية بشكل أساسي على محطات معالجة مياه الصرف الصحي المركزية (WWTPs) لتلقي ومعالجة مياه الصرف الصحي. تعمل الشبكات المعقدة من أنابيب الصرف الصحي تحت الأرض على جلب مياه الصرف الصحي من المنازل والمباني إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام الجاذبية والمضخات. بمجرد وصول مياه الصرف الصحي إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، فإنها تخضع لعدة مراحل من المعالجة قبل تصريفها. تختلف أنواع المعالجات المستخدمة ونوعية المياه المعالجة باختلاف الموقع وظروف المياه وتوافر تقنية المعالجة وعوامل أخرى. ومع ذلك ، حتى عندما تكون العلاجات مطلوبة ، فإن حالات الفشل شائعة ولا ينبغي افتراض أن اللوائح تضمن العلاج المناسب. على مستوى البلديات والمنشآت ، يتم تطبيق قيود على تركيزات المغذيات في النفايات السائلة بشكل شائع لمعالجة تحميل المغذيات وما ينتج عن ذلك من التخثث. في حين أن معايير العلاج مفيدة ، فهي ليست كافية لحماية النظم البيئية البحرية من التلوث دون تنفيذ واسع النطاق لتدابير الحد من المغذيات.

بمجرد وصول مياه الصرف الصحي إلى محطة معالجة مياه الصرف الصحي ، فإنها تخضع لعدة مراحل من المعالجة قبل تصريفها. تختلف أنواع المعالجات المستخدمة ونوعية المياه المعالجة باختلاف الموقع وظروف المياه وتوافر تقنية المعالجة وعوامل أخرى. ومع ذلك ، حتى عندما تكون العلاجات مطلوبة ، فإن حالات الفشل شائعة ولا ينبغي افتراض أن اللوائح تضمن العلاج المناسب. على مستوى البلديات والمنشآت ، يتم تطبيق قيود على تركيزات المغذيات في النفايات السائلة بشكل شائع لمعالجة تحميل المغذيات والنتائج الناتجة المغذيات. في حين أن معايير العلاج مفيدة ، فهي ليست كافية لحماية النظم البيئية البحرية من التلوث دون تنفيذ واسع النطاق لتدابير الحد من المغذيات.

• ابتدائيتبدأ المعالجة الفيزيائية أو الفيزيائية بالغربلة: يتم تمرير مياه الصرف الصحي عبر مصافي لإزالة المواد الصلبة الكبيرة. تصريف يتم إحضارها بعد ذلك إلى خزانات الترسيب حيث تساعد الجاذبية على ترسيب المواد الصلبة المعلقة الإضافية.
• ثانوي، أو المعالجة البيولوجية ، تهدف إلى إزالة المواد العضوية من مياه الصرف الصحي قبل التطهير. يستخدم الأكسجين والكائنات الدقيقة لتحفيز وتعزيز التفاعلات الكيميائية الحيوية التي تكسر الملوثات. تشكل هذه العملية نماذج للأنظمة الطبيعية وتصبح أكثر كفاءة عن طريق التهوية أو التعرض لأكسجين إضافي. الأكسجين ضروري للتحلل ، والتهوية تساعد في التخلص من الغازات المذابة. تشجع هذه التفاعلات في النهاية الجسيمات المتبقية على الاستقرار. تشمل التقنيات الشائعة للمعالجة البيولوجية المرشحات المتقطرة والحمأة المنشطة ، والتي تزيد من مساحة السطح المتاحة للكائنات الحية الدقيقة ، فضلاً عن كثافتها.
• بعد الثانوي، أو العلاج الكيميائي ، لتعزيز المزيد من الاستقرار وإزالة المغذيات. تجذب البوليمرات المضافة الملوثات لتكوين كتل بينما تحفز مرشحات الكربون أو الفحم على الامتزاز المادي لتقليل العناصر الغذائية.
• أخيرًا ، يتم تطهير النفايات السائلة لتحييد أي مسببات الأمراض المتبقية. بينما يعتبر الكلور من أكثر المطهرات شيوعًا ، UV أو الأوزون لتقليل التركيزات الكيميائية المتبقية. المرجع

تدفق النفايات السائلة عبر محطة معالجة مياه الصرف الصحي من أنابيب السحب إلى التفريغ. مصدر: مالك وعارفين 2018

العلاج الأولي والثانوي مطلوب في بعض البلدان وعدد المرافق التي تدمج العلاج من الدرجة الثالثة آخذ في الازدياد. المرجع ومع ذلك ، حتى عندما تكون العلاجات مطلوبة ، فإن حالات الفشل شائعة ولا ينبغي افتراض أن القوانين المعمول بها تشير إلى العلاج المناسب. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تطبيق قيود على تركيزات المغذيات في النفايات السائلة على مستوى البلدية والمنشأة لمعالجة تحميل المغذيات وما ينتج عنه. معايير العلاج مفيدة ، ولكنها ليست كافية لحماية النظم البيئية البحرية من التلوث.

أنظمة الصرف الصحي المركبة

في المدن الحضرية الكبيرة ، تفتقر العديد من المناظر الطبيعية إلى امتصاص وقدرات الاستبقاء التي توفرها التربة والأراضي العشبية والغابات والسمات الطبيعية الأخرى. عندما تمطر ، تتدفق المياه على الأسطح غير المنفذة (أي ، المرصوفة) ، وتجمع الحطام والملوثات وتصبح الجريان السطحي الملوث يشار إليه عادة باسم مياه الأمطار. لتقليل التأثيرات على المسطحات المائية ، قامت العديد من المدن ببناء مجاري مجمعة لجمع ونقل مياه العواصف إلى نفس محطات معالجة مياه الصرف الصحي المركزية مثل مياه الصرف الصحي. يسمح هذا لمحطة المعالجة بإزالة الزيوت والمبيدات والبكتيريا والرواسب وغيرها من الملوثات التي تحتويها مياه الأمطار. في حين أن نظام الصرف الصحي المشترك يبدو فعالاً ، إلا أن العواصف الشديدة وذوبان الجليد الكبير ، وحتى الأمطار الخفيفة في بعض الأحيان يمكن أن تتجاوز قدرة هذه الأنابيب ، وخزانات التخزين ، وأنظمة المعالجة. يقوم النظام المثقل بتصريف كميات كبيرة من مياه الصرف الصحي غير المعالجة ، بما في ذلك مياه الصرف الصحي الخام ، في المجاري المائية. في الولايات المتحدة ، يتم تقديم خدمات الصرف الصحي المشتركة إلى 40 مليون شخص ، والتي تقوم بتصريف أكثر من 3 تريليون لتر من مياه الصرف الصحي غير المعالجة ومياه الأمطار المتدفقة سنويًا في أحداث تدفق المجاري المشتركة. المرجع

شاهد ندوة Wastewater 101 عبر الإنترنت لمزيد من المعلومات حول إدارة مياه الصرف الصحي:

أنظمة العلاج اللامركزية

أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي اللامركزية ، أو أنظمة الصرف الصحي غير المجاري ، هي أنظمة صغيرة الحجم في الموقع لإدارة النفايات البشرية.

تدفق المياه العادمة من خلال نظام الصرف الصحي التقليدي في الموقع. المصدر: EPA Office of Water 2002

تقوم أنظمة معالجة المياه العادمة اللامركزية بجمع مياه الصرف الصحي ومعالجتها وتصريفها في الموقع الذي يتم إنتاجها فيه. توجد أنواع عديدة من أنظمة المعالجة في الموقع. الأنواع التالية هي الأكثر شيوعًا على مستوى العالم:

• البالوعات لديك خطوة احتواء وعلاج واحدة. الحفر المحفورة أو المبنية تجمع النفايات السائلة للترسيب الطبيعي. قد تكون الحفر غير مبطنة أو مفصولة عن التربة والمياه الجوفية بحجر أو حاجز خرساني. لا توفر البالوعات العلاج المناسب ، ويتم استبدالها في العديد من الأماكن بنظام معالجة أكثر فعالية.
• الأنظمة القائمة على الحاويات جمع وتخزين مياه الصرف الصحي في الموقع والمطالبة بنقل النفايات إلى مكان آخر للمعالجة. توجد هذه الأنظمة في الغالب في المناطق ذات البنية التحتية المحدودة وتشمل مراحيض الحفر ، والتي يجب إفراغها بمجرد امتلائها ، ومراحيض الدلو ، التي يتم إفراغها يوميًا. يمكن أن تتراوح معالجة النفايات المجمعة من الخيارات القائمة على الحاويات بين عمليات المعالجة التقليدية أو ممارسات استعادة الموارد الجديدة أو عدم المعالجة على الإطلاق.
• حقول الصرف تعزيز فرص المعالجة الإضافية للنفايات السائلة بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في التربة أو الحصى أو المواد الأخرى قبل تصريفها في المياه الجوفية أو السطحية.

يوفر الفيديو أدناه من The Nature Conservancy Long Island شرحًا أكثر تفصيلاً لأنظمة الصرف الصحي والبالوعة.

لم يتم تصميم أنظمة الصرف الصحي التقليدية والبرك لإزالة المغذيات أو الملوثات الأخرى من النفايات السائلة ، والتي يمكن أن تشكل تهديدات خطيرة على البيئات البحرية في المناطق الساحلية. تم تطوير التقنيات مؤخرًا لمعالجة إزالة المغذيات في الأنظمة اللامركزية ، لكن هذه الحلول الجديدة لم يتم تنفيذها على نطاق واسع بسبب الافتقار العالمي للتنظيمات الخاصة بالمغذيات في مياه الصرف الصحي السائلة. أظهر تطوير الأنظمة اللامركزية لتشمل تقليل المغذيات المعزز كفاءة تكلفة أكبر من بناء مرافق معالجة مياه الصرف الصحي الجديدة والواسعة النطاق. تؤدي التسريبات والأعطال التي يتم التغاضي عنها في هذه الأنظمة إلى تلوث مصدر غير محدد ، والذي غالبًا ما يتم اكتشافه. حتى عندما يتم تتبع مصادر التلوث ، هناك القليل من العواقب لعدم الامتثال ، مما يترك فرصة ضئيلة للتنفيذ.

البنية التحتية غالبا ما تكون مقيدة بتضاريس المنطقة. يمكن أن تجعل المناطق العائمة والسهول الفيضية والتربة غير منفذة للماء والمناطق الساحلية من الصعب تنفيذ العديد من الأنظمة. انظر دراسة حالة من بحيرة Tonle Sap ، كمبوديا وبحيرة Indawgyi ، ميانمار يصف تطوير وتنفيذ Handypods بواسطة Wetlands Work.

تفريغ

تصريف من أنبوب المصب. الصورة © pixabay

بعد المعالجة من الأنظمة المركزية أو اللامركزية ، يتم تصريف النفايات السائلة المعالجة مباشرة إلى المسطحات المائية القريبة أو في الأرض. تؤثر أنواع المعالجة المطبقة على مياه الصرف الصحي وموقع التصريف على درجة تلوث مياه الصرف الصحي في المحيط. أنابيب المصب تصريف النفايات السائلة مباشرة في الأنهار والمحيطات. تعمل حقول التصريف والتربة والأراضي الرطبة والنباتات على إبطاء ترشيح النفايات السائلة في المياه الجوفية ، مما يساعد على إزالة الملوثات. وقد أدى ذلك إلى تطوير تقنيات متقدمة لتقليل المغذيات وحلول قائمة على الطبيعة لإبطاء تدفق النفايات السائلة. ال دراسة حالة من سانتياغو في جمهورية الدومينيكان يُظهر نجاحًا كبيرًا في استخدام الأراضي الرطبة المبنية لتقليل الملوثات العضوية التي يتم تصريفها في مستجمعات المياه.

يؤدي تصريف المياه العادمة المعالجة بشكل غير كافٍ إلى زيادة المخاطر الخطيرة على البشر والحيوانات والنظم البيئية. من السهل نسبيًا تحديد ما إذا كانت محطة معالجة ساحلية واسعة النطاق تقوم بتصريف النفايات السائلة المعالجة أو الخام مباشرة في المحيط. من الصعب اكتشاف الارتشاح من أنظمة الاحتواء الأصغر وتصريف المياه الجوفية. انظر دراسة حالة من دار السلام ، تنزانيا ، شرق إفريقيا لمكافحة قضية محتويات مراحيض الحفرة التي يتم إغراقها في البيئة.