هناك العديد من الإعتبارات الواجب أخذها بعين الاعتبار أثناء تصميم محطات معالجة مياه المجاري و نوردها بشكل يفي بالغرض
مدخل :
أشار التقرير الصادر عن وكالة التحكم بتلوث المياه الأمركية و المقدم إلى الكونغرس الأمريكي عام 1992 إلى ما يلي :
توجد في الولايات المتحدة الأمركية (15631 )منشأة لمعالجة المياه الملوثة . و قد بدأت في مد خطوط الصرف الصحي عام 1855 حيث بدأت بمعالجة المياه الملوثة عام 1901 باستخدام المرشحات ,و في عام 1909 بدأت باستخدام أحواض أمهوف و في عام 1941 بدأت بتعقيم المياه المعالجة بالكلورايد باستخدام نظام الحمأة المنشطة عام 1916 . من بين 15613منشأة للمعالجة الملحوظة عام 1992 أي بعد مرور 90 عاما من بدأ المعالجة تتوزع هذه المنشآت وفق ما يلي :
– 1981 منشأة تجميع مياه صرف صحي لا تملك معالجة .
– 868 منشأة تعالج معالجة أولية .
– 9086 منشأة تعالج معالجة ثانوية .
– 3678 م نشأة تعالج معالجة ثالثية .
خلال العشرين سنة الأخيرة تم التأكيد على المعالجة الثانوية من أجل التحكم بالملوثات العضوية و النتروجينية (المستهلكة للأوكسجين ) بالإضافة إلى إزالة المواد الصلبة المعلقة .أما بالنسبة إلى استراتيجيات المعالجة الخاصة بالفوسفور و النتروجين فقد كانت محدودة بالقيود الصارمة بصرف المياه المعالجة على مسطحات المياه العذبة .
– التحسينات في عمليات معالجة المياه الملوثة :
تركز النشاط الكثيف في الماضي على تحسين عمليات معالجة مياه الصرف الصحي و إدارة الحمأة الناتجة عن المعالجة و هذا ما ساهم بتطور تكنولوجيا المعالجة .
إن الطرق التجريبية التي استخدمت في الماضي غير ملائمة من أجل المعالجة المثلى لمياه الصرف الصحي .إن اتجاهات التصميم المستقبلية و التركيز الحالي يتجه نحو إيجاد طرق تؤدي إلى تخفيض استخدام الطاقة و استخدام المناخل الناعم من أجل إستبدال طرق تكثيف الحمأة و تجفيفها بالإضافة إلى استخدام المواد الصلبة البيولوجية الناتجة و استخدام حرق الحمأة المكثفة مع صرف الحمأة المكثفة مع الفضلات الصلبة الناتجة عن المنازل للتخلص منها معا .
بالإضافة إلى تحسين عمليات تصميم طرق المعالجة فإن هناك تأكيدا كبيرا على ضرورة تأمين كادر ماهر لتشغيل و صيانة المحطة من أجل تخفيض تكاليف المحطات . إن السعي نحو تخفيض الطاقة المستهلكة و التشغيل الماهر بالإضافة إلى الصيانة تلعب دورا كبيرا في تخفيض التكاليف الرئيسية و التشغيلية لمحطات المعالجة .
– اعتبارات أساسية في تصميم محطة المعالجة
1- مدخل .
2- سنوات التصميم .
3- المساحة المطلوبة .
4- إختيار الوقع .
5- عدد السكان التصميمي .
6- مواصفات المياه المعالجة .
7- خواص مياه الصرف الصحي الخام .
8- درجة المعالجة.
9- إختيار مراحل و طرق المعالجة و مقارنة البدائل .
10-إختيار المعدات .
11- الطاقة اللازمة للمحطة و مصادرها .
12-حساب الطاقة اللازمة و تأمين مصادر التزود بالطاقة .
13-الجدوى الاقتصادية .
14- دراسة الأثر البيئي .
المدخل :
إن تخطيط و تصميم و إنشاء و تشغيل و صيانة منشآت معالجة المياه الملوثة أمر معقد فهو يخضع للظروف السياسية و الاجتماعية التقنية و لذلك فإنه بالإضافة إلى تأمين المعالج المطلوبة فيجب تجنب حدوث أي آثار بيئية سلبية .
بعض هذه الظروف البيئية تتضمن :الروائح الكريهة –تلوث المياه المستقبلة –الضرر بالحياة المائية –إلحاق الضرر بواصفات المسطحات المائية المستقبلة و تدني نوعيتها و عدم ملائمتها للإستخدامات المتعددة من حيث الزراعة و الصناعة و الاستجمام ….الخ – إنتشار الأمراض عبر أكل المحاصيل المروية بالمياه الملوثة .
عدد سنوات التصميم :
بشكل عام يحتاج تصميم و إنشاء محطات المعالجة وقتا طويلا. و على العموم يتم تصميمها لمواجهة الزيادات السكانية المستقبلية .إن السنة الأولى في عمر المحطة هي السنة التي يكتمل فيها إنشاء المحطة و تدخل في التشغيل .
أما السنة التصميمية فهي السنة التي يتوقع فيها أن تشتغل المحطة بكامل طاقتها.
إن إختيار العمر التصميمي للمحطة ليس بالأمر السهل فهو يعتمد على المنطقة المدروسة و إمكانية التوسع المستقبلي فيها بالإضافة إلى العادات السكانية و الناحية الإقتصادية .
أما العمر التصميمي فيتم اختياره عادة وفق العوامل التالية :
1- العمر الفعلي الذي تبقى فيه المنشآت بحالة سليمة .
2- سهولة أو صعوبة التوسع .
3- عمل و أداء منشآت المحطة أثناء سنوات التشغيل الأولى .
4- النمو السكاني المستقبلي –المساحة المخدمة – التوسعات الصناعية و التجارية – خواص المياه الملوثة – الإحتياجات المائية .
5- التكاليف الحالية و المستقبلية لإنشاء المحطات مع توفر أو عدم توفر السيولة اللازمة للتنفيذ و التشغيل .
إن الفترات التصميمية لمختلف وحدات المحطة تتنوع بشكل كبير . فمثلا الأقنية و منشآت الدخول الرئيسية والتجهيزات
الملحقة يمكن أن تصمم حتى 50 سنة. أما وحدات المعالجة و التجهيزات و المضخات و معالجة الحمأة فهي تصمم لفترات قصيرة من أجل تجنب التكاليف الباهظة في الإنشاء . و في مثل هذه الحالات يتم ترك مساحات إحتياطية من أجل التوسع المستقبلي للمحطة .تبعا للخطوط العامة للتصميم و إنشاء المحطات فإن العمر التصميمي للمحطة يتراوح بين 10-15-20 سنة و ذلك تبعا لكمية المياه الملوثة المتوقع دخولها للمحطة و الجدول التالي يوضح فترات التصميم المستقبلية .
الملحقة يمكن أن تصمم حتى 50 سنة. أما وحدات المعالجة و التجهيزات و المضخات و معالجة الحمأة فهي تصمم لفترات قصيرة من أجل تجنب التكاليف الباهظة في الإنشاء . و في مثل هذه الحالات يتم ترك مساحات إحتياطية من أجل التوسع المستقبلي للمحطة .تبعا للخطوط العامة للتصميم و إنشاء المحطات فإن العمر التصميمي للمحطة يتراوح بين 10-15-20 سنة و ذلك تبعا لكمية المياه الملوثة المتوقع دخولها للمحطة و الجدول التالي يوضح فترات التصميم المستقبلية .|
معامل التدفق
|
عمر التوسع التصميمي
|
|
أقل من 1.3
|
20 سنة
|
|
1.3 – 1.8
|
15 سنة
|
|
أكبر من 1.8
|
10 سنة
|
ملاحظة : معامل التدفق هو نسبة التدفق الأولى إلى التدفق التصميمي النهائي
المساحة المطلوبة للمحطة :
إن تقرير المساحة الفعلية و المستقبلية هو أمر أساسي في تحديد المساحة اللازمة و هذا يعتمد على توفر المعلومات الفعلية من حيث توفر هيدرولوجيا المنطقة المدروسة و المناخ و النشاطات الاجتماعية و الاقتصادية في المنطقة بالإضافة إلى الوضع الطبوغرافي للمنطقة المدروسة .
إختيار الموقع :
إن إختيار الموقع يعتمد على إعتبارات عديدة منها وضع المنطقة المدروسة جغرافيا و إجتماعيا و سياحيا و المعوقات الهندسية بحال وجودها .من المهم أن نتذكر أن إختيار موقع المحطة سيكون له تأثير طويل الأمد على المنطقة المختارة و الوضع البيئي بالإضافة إلى التأثيرات الاجتماعية و الاقتصادية على السكان لذلك فإن إختيار موقع المحطة أمر صعب و حاسم .كل المواقع المقترحة للمحطات يجب أن تقوم بشكل كامل على أساس طبوغرافيا المنطقة –التأثير البيئي –أسلوب تجميع المياه الملوثة و الطريقة المراد استخدامها في المعالجة بالإضافة إلى العوامل الإقتصادية . الأمور التي يجب أخذها بعين الإعتبار أثناء تقييم الموقع الأفضل للمحطة تتضمن :
1- يجب أن تتوضع محطة المعالجة في منطقة ذات منسوب منخفض حتى تصل إليها مياه الصرف الصحي بالجريان الحر دون الحاجة إلى ضخ .
2- يجب أن يكون الموقع معزول نوعا ما عن المناطق السكنية و مناطق التوسع العمراني كما يجب أخذ النواحي الجمالية أثناء تصميم المحطة و إنشائها ز كما يجب أخذ الروائح الناتجة عم معالجة الحمأة و أحواض التجفيف بعين الإعتبار.
3- الموقع يجب أن يكون على أرض ذات مساحة كبيرة بحيث تؤمن متطلبات التوسع المستقبلي للمحطة .
4- يجب أن يؤمن الموقع إمكانية التخلص من المنتجات النهائية للمعالجة مثل المياه المعالجة و الرمال و بقايا المصافي و الحمأة .
5- يجب عدم إختيار موقع المحطة ضمن منطقة الفيضان إذا لم يتم إتخاذ إجراآت لحماية موقع المحطة من أي فيضان محتمل. من بعض الإجراآت التي يمكن إتخاذها لتأمين المحطة رفق المنشآت فوق المستوى المتوقع للفيضان أو إنشاء مصارف حول المحطة .كما أنه يمكن تأمين مصرف لمياه العاصفة المطرية بحيث يتم تصريف أي كمية فائضة من الماء عبر الهدارات .
6- يجب أن يمتلك الموقع طريق يمكن الوصول إليه .
7- يجب أن يكون موقع المحطة قرب مستقبل مائي للمياه المعالجة أو توفر إمكانية إعادة إستخدام المياه المعالجة للري للإستفادة منها .
8- يجب توفر إمكانية إنشاء المحطة دون الحاجة إلى زرع أوتاد و بمعنى آخر يجب أن تكون التربة المراد إقامة المنشآت عليها مناسبة لمثل هذا النوع من المنشآت ولا تحتاج إلى تكاليف باهظة من أجل الأعمال التأسيسية للمحطات .
9- يجب أن يتمتع الموقع بميل معتدل من أجل التغلب على الضياعات الهيدروليكية في منشآت المعالجة المتعاقبة دون الحاجة إلى أعمال فوق إعتيادية في تجهيز موقع العمل .
10- يجب ملاحظة أهمية الموقع التاريخية و المعمارية قبل إعتماد الموقع فلا يمكن إنشاء محطة المعالجة على أرض ذات إرث إنساني .
11- إختيار الموقع و تخطيط منشات المحطة يجب أن ينجز بعيدا عن مناطق الإستجمام و المنتزهات العامة و غيرها من المناطق ذات الطبيعة الترفيهية للسكان .
إن وجود فريق متخصص في إختيار مواقع المحطات له تأثير كبير في تجنب أية مشاكل مستقبلية تنشأ أثناء تنفيذ المحطة و استثمارها المستقبلي كما يلعب دورا كبيرا في تخفيض التكاليف و حفظ الطاقة . إن العوامل العامة التي يجب على الفريق الملف بأخذها بعين الإعتبار في إختيار موقع المحطة تتضمن : (طبوغرافيا الموقع – المياه السطحية – المياه الجوفية – نوعية التربة – إتجاه الريح السائد – درجة الحرارة – هطول الأمطار الإشعاع الشمسي – العادات السكانية للمنطقة المدروسة – الأنظمة البيئية المختلفة للمنطقة المدروسة – توفر النقل –الناحية التاريخية و المعمارية للمنطقة بالإضافة إلى عوامل أخرى )
عدد السكان التصميمي :
أن كمية المياه الملوثة النتيجة عن أي تجمع سكاني ترتبط بعدد السكان في المنطقة المدروسة و بمعدل استهلاك الفرد من المياه .لذلك فمن المهم أن نحدد عدد السكان المطلوب تقديمه تبعا للعمر التصميمي للمحطة . هنالك صعوبة كبيرة في تحديد عدد السكان المستقبلي بدقة و هذا يفسر بالنمو الصناعي و التوسع العمراني للمنطقة المدروسة بالإضافة إلى توفر وسائل النقل و الأرض اللازمة و مصادر المياه بالإضافة إلى إمكانية هجرة السكان من المنطقة لأسباب مختلفة كما يتعلق الأمر بالنشاطات الحكومية للمنطقة المدروسة و هكذا .
إن الإعتماد على الإحصاءات السكانية يلعب دورا كبيرا في تحديد عدد السكان التصميمي للمحطة وذلك بفضل تنوع مصادر الحصول على عدد السكان الفعلي للمنطقة المدروسة من خلال الإعتماد على بيانات مديريات الإحصاء بالإضافة إلى الزيارات الميدانية للمناطق المدروسة و الحصول على العدد الفعلي للسكان و خاصة للتجمعات الصغيرة .و من الأمور السهلة التي تمكن من الحصول على عدد السكان الفعلي هو الاستعلام من شركات الكهرباء و المياه و الهاتف عن عدد المخدمين في المنطقة المدروسة .
أن تنوع مصادر التعداد السكاني يسهم بشكل كبير في إتخاذ القرار الصحيح للتوسع المستقبلي للمحطة من قبل المهندس المصمم. و هنالك العديد من الطرق التي يتم بموجبها تحديد عدد السكان المستقبلي .
مواصفات المياه المعالجة :
حسب وكالة حماية البيئة الأمريكية فإنه طالما لا يتم تصريف المياه المعالجة على المصادر المائية الهامة و التي تعتبر مصدر لمياه الشرب أو للإستخدامات الصناعية الخاصة فإنه يتم الإكتفاء بالمعالجة الثانوية لمياه الصرف الصحي . و يمكن تحديد مواصفات المياه المعالجة كحد أدنى كما يلي :
BOD5 45 mg/L
TSS 45 mg/L
خواص مياه الصرف الصحي الخام :
يجب تحديد تدفق مياه الصرف الصحي و مواصفاته الكيميائية . إن طبيعة مياه الصرف الخام تعتمد بشكل كبير على النشاطات الإقتصادية و الصناعية و السكانية المختلفة .كما أن كميات هامة من المياه تدخل عبر الرشح إلى أنابيب الصرف الصحي في الجو الماطر مما يؤدي إلى تغيير طبيعة المياه الملوثة
درجة المعالجة :
إن درجة المعالجة المطلوبة تعتمد أساسا على مواصفات المياه الملوثة الخام المراد معالجتها على مواصفات المياه المعالجة النهائية . إذا تم تصريف المياه المعالجة إلى المسطحات المائية العذبة فهنا يجب التشدد بدرجة المعالجة المطلوبة ,أما إذا كان المراد من المياه المعالجة هو إعادة إستخدامها بالري فإن المعالجة يجب أن تكون مقنعة و مناسبة للمحاصيل المراد ريها .
إختيار مراحل و طرق المعالجة و مقارنة البدائل :
هناك العديد من طرق المعالجة التي تؤمن الدرجة المطلوبة المطلوب الوصول إليها .على المهندس المصمم المقارنة بين عدة عوامل تدخل في إخيار مراحل المعالجة هذه العوامل تتضمن :(الملوثات المراد إزالتها – مواصفات المياه المراد معالجتها – المتطلبات الهيدروليكية – التخلص من الحمأة – الطاقة اللازمة – إعتبارات إقتصادية ) .
إن إختيار عمليات المعالجة المناسبة ليست بالمهمة السهلة فهي تتطلب فهما لآلية المعالجة و الإمكانات التشغيلية للوحدات المختارة بالإضافة إلى التأثيرات البيئية لمكونات المحطة المختلفة . إن الدراسات المخبرية و النماذج المصغرة للحلول المقترحة تعتبر ضرورية من أجل الوصول إلى الحل النهائي الأنسب للمعالجة المطلوبة .
إختيار المعدات :
كل وحدة لمعالجة مياه الصرف الصحي تتطلب تجهيزات أو مواد مصنعة .وللحقيقة فإن العديد من التفاصيل التصحيحية للمحطة تخضع لأبعاد و أسلوب تركيبالتجهيزات ضمن الوحدة . إن مسؤولية إختيار وحدات المعالجة و تجهيزات المرافقة لها تقع على عاتق المهندس المصمم . ولتحقيق ذلك فإن على المهندس المصمم أن يكون على إطلاع بمعايير التصميم و إجراءاته وعلى معرفة بالحسابات التصميمية الأولية بالإضافة الى توفر المعرفة والدراية بكتلوغاتالتجهيزاتاللازمة للمحطة ولذلك فإن على المهندس المصمم أن يقوم باستشارة مالك التجهيزات ليتمكن من التصميم الصحيح للتفاصيل الهندسية اللازمة لبناء المحطة وتجهيزها . وكلما كان المهندس المصمم مضطلع على كافة أنواع التجهيزات اللازمة للمحطة كلما كان التصميم مثاليا.
ضمن الوحدة . إن مسؤولية إختيار وحدات المعالجة و تجهيزات المرافقة لها تقع على عاتق المهندس المصمم . ولتحقيق ذلك فإن على المهندس المصمم أن يكون على إطلاع بمعايير التصميم و إجراءاته وعلى معرفة بالحسابات التصميمية الأولية بالإضافة الى توفر المعرفة والدراية بكتلوغاتالتجهيزاتاللازمة للمحطة ولذلك فإن على المهندس المصمم أن يقوم باستشارة مالك التجهيزات ليتمكن من التصميم الصحيح للتفاصيل الهندسية اللازمة لبناء المحطة وتجهيزها . وكلما كان المهندس المصمم مضطلع على كافة أنواع التجهيزات اللازمة للمحطة كلما كان التصميم مثاليا.إن طلب أي معلومات خاصة لمواصفات التجهيزات من مصنع ما لا تشكل با لضرورة التزاما من قبل المهندس المصمم باعتماد هذه التجهيزات ضمن المحطة ولذلك فإن على المهندس المصمم أن يحدد بعض المواصفات الخاصة للتجهيزات المرادة مما يسهل إمكانية الحصول عليها من أكثر من مصنع .
مخطط الموقع العام ومخطط الجريان الهيدروليكي:
خلال مراحل التصميم الأولى يجب الأخذ بعين الاعتبار الظروف الموجودة ضمن الموقع المختار لمحطة المعالجة كما أن على المهندس المصمم يراعي الميول بحيث يتغلب الميل الطبيعي للأرض على الضياعات الهيدروليكية بين مختلف وحدات محطة المعالجة .
الطاقة اللازمة للمحطة ومصادرها:
تركز الاهتمامات الحالية لمصممي محطات المعالجة على تخفيض الطاقة اللازمة لتشغيل المحطة وإدارتها .فعلى المهندس المصمم أن يأخذ ترشيد استهلاك الطاقة بعين الإعتبار.إن إن تأمين مصدر الطاقة يعتبر هاما لتأمين تشغيل المحطة إضافة إلى الإستخدامات الأخرى لها .و بناء على ذلك فإن الأفضلية تعطى للطرق التي تستهلك كميات قليلة من الطاقة .
الجدوى الإقتصادية :
يجب إجراء دراسة فعالة للكلفة اللازمة لتصميم و تنفيذ و تشغيل المحطة المطلوبة . إن تخفيض الكلفة الكلية للمحطة عبر تأمين بدائل أقل كلفة للمعالجة هو من الأمور الهامة التي يجب على المهندس المصمم أخذها بعين الإعتبار .
دراسة الأثر البيئي :
يجب أن يتم التقييم البيئي لمختلف وحدات المعالجة وذلك للحيلولة دون لجوء روائح كريهة تزعج الجوار . كما أن بناء المحطة يتطلب أرض مخصصة لهذه الغاية مع التركيز على المجمع الرئيسي الواصل للمحطة و في هذه الأيام تتوفر بيانات و تصنيفات عالمية حول الأثر البيئي لمحطات المعالجة.
إعداد د.م عبد الرزاق محمد سعيد التركماني
ملاحظة: جميع محتويات الموقع ذات حقوق محفوظة و لايسمح بإعادة النشر أو الاستخدام إلا بعد أخذ إذن مدير الموقع حصريا” تحت طائلة المسؤولية.