مصادر تلوث المياه


1- المصادر الصناعية :
تشكل مياه المصانع وفضلاتها 60 / من مجموع المواد الملوثة للبحار والبحيرات والأنهار. ويصدر أغلب الملوثات من مصانع مثل مصانع الدباغة والرصاص والزئبق والنحاس والنيكل ومصانع الدهانات والإسمنت والزجاج والمنظفات ومصانع تعقيم الألبان والمسالخ ومصانع تكرير السكر.بالإضافة إلي التلوث بالهيدروكربون الناتج عن التلوث بالبترول الذي يؤدي كما ذكرنا إلي تكوين طبقة رقيقة عازلة فوق سطح الماء تمنع اختراق الأوكسجين وثاني اكسيد الكربون والضوء إلي الماء وبذلك يؤدي إلي اختناق الكائنات التي تعيش في الماء.وكذلك يتحول النفط إلي كرات صغيرة تلتهم بواسطة الأسماك مما يؤثر علي السلسلة الغذائية.
إن معظم المصانع في الدول المتقدمة والنامية لا تلتزم بضوابط الصرف الصناعي بل تلقي بفضلاتها في المياه ففي الولايات المتحدة وجدت مخلفات سامة في مياه الأنهار والبحار المحيطة بالمصانع . وفي القاهرة اجريت دراسة علي اثني عشر محطة لمعالجة مياه الشرب ووجدت جميعها تعاني من عدم انطباط الصرف الصناعي .
وتجدر الإشارة إلي أن الطرق التقليدية لتنقية المياه لا تقضي علي الملوثات الصناعية ( مثل الهيدروكربون ) والملوثات غير العضوية والمبيدات الحشرية و المركبات الكيميائية المختلفة. وقد يتفاعل الكلور المستخدم في تعقيم المياه مع الهيدروكربونات مكونا مواد كربوهيدراتية كلورينية متسرطنة .
ونوع أخر من التلوث الصناعي هو استخدام بعض المصانع الماء للتبريد وبذلك يلق الماء الساخن في الأنهار أو البحيرات مما يزيد حرارتها ويؤثر علي الحياة الحيوانية والنباتية بها.



2 - مصادر الصرف الصحي:
تعتبر مياه المجاري واحدة من أخطر المشاكل علي الصحة العامة في معظم دول العالم الثالث, لأن أغلب هذه الدول ليس لديها شبكة صرف صحي متكاملة, بل في بعض المدن الكبيرة لا توجد شبكة صرف صحي وأكبر مثال علي ذلك مدينة جدة. والمشكلة ألكبري عندما تلقي المدن الساحلية مياه الصرف الصحي في البحار دون معالجة مسببة بذلك مشكلة صحية خطيرة. كما أن استخدام البيارات أو septic tank في الأماكن التي لا يتوفر فيها شبكة صرف صحي له أضراره علي الصحة العامة خاصة إذا تركت مكشوفة أو ألقيت مخلفاتها في الأماكن القريبة من المساكن حيث يتوالد البعوض والذباب مما يسبب الكثير من الأمراض بالإضافة إلي استخدام المبيدات المنزلية التي لها أضرارها علي صحة الإنسان وطبقة الأوزون.
تحتوي مياه المجاري علي كمية كبيرة من المركبات العضوية وأعداد رهيبة من الكائنات الحية الدقيقة الهوائية واللاهوائية وتؤثر هذه الكائنات في المركبات العضوية والغير عضوية مسببة نقصا في الأوكسجين إذا ألقيت في البحر وبذلك تختنق الكائنات التي تعيش في البحر وقد تموت. وعند موت الكائنات البحرية تبدأ البكتريا أو الكائنات الدقيقة التي تعمل لاهوئيا بتحليلها محدثة تعفن وفسادا أخر إلي السابق.
ويتوقف الزمن الذي تفسد فيه مياه المسطح المائي ولا تعد صالحة للاستعمال علي عدة عوامل منها:
1- سرعة تيار الماء في المجري المائي .
2- كمية الأوكسجين الذائب في الماء.
3- السرعة التي تستطيع بها بعض أنواع البكتريا تحليل هذه الشوائب والفضلات.
4- مدي حجم الشوائب والفضلات التي تلقي في هذا المسطح المائي البحري ونوعيتها.

مكونات مياه الصرف الصحي:

تتكون مياه الصرف الصحي من المياه المستخدمة في المنازل سواء في الحمامات أو المطابخ وكذلك المياه المستخدمة في بعض الورش والمصانع الصغيرة ومحطات الوقود التي تق
ع داخل المدينة.


تحتوي مياه الصرف الصحي علي نسبة عالية من الماء 99.9 و الباقي مواد صلبة علي هيئة مواد غروية وعالقة وذائبة. وهذه المركبات هي:


1- الكربوهيدرات:وتشمل السكريات الأحادية والثنائية والنشا والسليلوز.
2- أحماض عضوية: مثل حمض الفورميك, بروبونيك وغيرها.
3- أملاح أحماض عضوية: مثل اكسالات الكالسيوم
4- الدهون والشحوم.
5- المركبات العضوية النتروجية وتشمل البروتينات
6- الأصباغ.
7- الأملاح المعدنية.
8- مواد أخري وتشمل الجلوكوزيدات وغيرها.

3 - مصادر زراعية:
إن استخدام المبيدات الحشرية والأسمدة الكيميائية في الزراعة يتسبب في تلوث الماء وذلك عند سقوط الأمطار حيث تجرف تلك المواد إلي الأنهار أو البحيرات وأيضا الري قد ينقل تلك المواد إلي المياه الجوفية.

أضرار تلوث الماء علي صحة الإنسان

1- تلوث الماء ميكروبيا
2- تلوث الماء كيميائيا

1- تلوث الماء ميكروبيا:
ثبت بما لا يدعوا للشك أن مياه الصرف الصحي إذا لم تعالج جيدا تسبب أمراضا خطيرة للإنسان وخاصة إذا تسربت لمياه الشرب. فقد حدث انتشار وباء الكوليرا في القرن السابع عشر في لندن نتيجة تلوث مياه نهر التايمز بمياه الصرف الصحي, وقد حدث أيضا في دلهي- الهند وكاليفورنيا انتشار وباء السالمونيلا والالتهاب الكبدي نتيجة تلوث المياه (1955-1956 ) . إن مياه الصرف الصحي بها اعدا كثيرة من الكائنات الدقيقة مثل البكتريا والفيروسات والطفيليات وبذلك تنقل العديد من الأمراض مثل الكوليرا والتيفود وشلل ألأطفال وقد أثبت تحليل مياه الصرف الصحي لمدينة الرياض علي احتواءه Anthrobacter Sp, Pseudomonas, bacillus sp, E.coli . كما أن تلوث الماء ببكتريا القولون Coliform bacteria يعد مؤشرا خطيرا حيث يجب أن يخلو ماء الشرب من أي خلية لبكتريا القولون في 100 مل . ويجد كذلك الأوليات Protozoa مثل
Amoeba sp,paramecium sp, Entamoeba histolitica .
وتلعب الكائنات الحية الدقيقة دورا في تحولات الميثان والكبريت والفسفور والنترات . فبكتريا الميثان تنتج غاز الميثان في الظروف Methanobacterium sp الهوئية واللاهوائية . وبكتريا التعفن putrefying bacteria تنتج الأمونيا التي تتأكسد إلي نترات التي تكون ما يعرف بإخضرار الماء Eutrophication وتظهر علي شكل طبقة خضراء من الأعشاب علي سطح خزانات المياه والبحيرات وشواطئ البحار وأكثر ما تكون في المياه الراكدة وتسبب في إعاقة تسرب الأوكسجين إلي الماء, وتسبب زيادة الأعشاب الخضراء إلي مرض زرقة العيون لدي ألأطفال.
وتستطيع كائنات حية دقيقة أخري مثل Beggiatoa sp أكسدة كبريتيد الهيدروجين إلي الكبريت.

2- تلوث الماء كيميائيا:
تلوث الماء بالمواد الكيميائية يمكن أن يكون خطرا علي البيئة وعلي صحة الإنسان. ويمكن تلخيص أهم المركبات التي تلوث الماء
1- مركبات حمضية أو قلوية:
تغير كل من المركبات الحمضية أو القلوية درجة PH للماء. إذا تلوث الماء بالأحماض فإن ذلك يسبب الصدأ للأنابيب وتآكلها هذا ناهيك عما تسببه من آثار علي صحة الإنسان حسب نوع الحمض الملوث ( راجع الأمطار الحمضية ) . أما التلوث بالقلويات فهي تكون الأملاح مثل كربونات وبيكربونات وهيدروكسيدات والكلوريدات. وتسبب كربونات وبيكربونات الكاليسيوم والمغنيسيوم عسر الماء كما أن مركبات الكلوريدات والسلفات تسبب ملوحة الماء.
2-مركبات النترات والفوسفات:
تسبب هذه المركبات ظاهرة اخضرار الماء أو ما يعرف بالازدهار Eutriphication وتظهر علي شكل طبقة خضراء من الأعشاب علي سطح مياه الخزانات والبحيرات وشواطئ البحار والمياه الراكدة وقد تغطي سطح الماء مما يمنع الأوكسيجين من الدخول للماء مما يؤثر علي الحياة المائية .وتتكون الأعشاب الخضراء من الطحالب Algae وهي من عناصر الكربون والنتروجين والفسفور. ومن الجدير بالذكر أن النترات تتحد مع الهيموجلوبين وتمنع اتحاد الأوكسجين معه مما يسبب الاختناق.
3- المعادن الثقيلة:
أكثر المعادن الثقيلة انتشارا في مياه المجاري الرصاص والزئبق .ويمن أن يتسرب الرصاص أيضا من أنابيب المياه ويلوثها وقد يسبب تلف الدماغ Encephalopathy وخاصة للأطفال .
الزئبق يوجد في الماء علي هيئة كبريتيد الزئبق وهو غير قابل للذوبان ويتواجد علي شكل عضوي مثل فينول ومثيل وأخطرها هو مثيل الزئبق الذي يسبب شلل الجهاز العصبي والعمى. أما في الأسماك فإن مثيل الزئبق يتواجد داخلها بتركيزات عالية فقد وجد في الولايات المتحدة في الأسماك عام 1970 وكذلك وجد في علب التونة
4- الحديد والمغنيسيوم:
يسبب الحديد والمغنيسيوم تغير لون الماء إلي أشبه بالصدأ rust-colored ولا يسبب ضررا إلا إذا كان بكمية كبيرة وأكثر وجودهما في المياه الجوفية.
5- مركبات عضوية:
كثير من المركبات العضوية تسبب تلوث الماء وأشهرها التلوث بالبترول ومشتقاته والمبيدات الحشرية والمبيدات الفطرية Fungicides وغيرها من الكيماويات الصناعية.
6- الهالوجينات :
يستخدم الكلور والفلور لتنقية المياه من الميكروبات الضارة وساهم كثيرا في تنقية المياه ولكن الكلور يتفاعل مع الهيدروكربونات إذا وجدت مكونة مركبات هيدروكربونية كلورية مسرطنة . وهناك قول أن الكلور يمكن أن يسبب سرطان لكن ذلك لم يثبت بعد . في الولايات المتحدة يستخدم الفلور لتنقية الياه ووجد أنه يحمي الأسنان من لتسوس بتركيز 10 مليجرام/ لتر.
7- المواد المشعة:
مثل الراديوم Radium تسبب سرطان وخاصة سرطان العظام.
إن التلوث الكيميائي يفوق أحيانا التلوث الميكروبي بسبب كثرة المصانع وازديادها وعدم التخلص من فصلاتها بالطريق الصحيحة . ولابد من الإشارة أن ما ذكر من تلوث سواء الميكروبي أو الكيميائي لا يشمل التلوث أو التسمم الذي يلقي في الماء بقصد تسممه.

مراحل معالجة المياه الصالحة للشرب

تشغل المياهحوالي ثلاثة أرباع سطح الكرةالأرضية ، فيما تعتبر اقل من1%فقط من هذه الكميةصالحة للشرب , وتحتاج إلى معالجة دقيقة قبل استخدامها بشكل آمن .



وبسبب احتواء المياه على أنواع متعددة من الجراثيم و الكائناتالدقيقة , يعتقد العلماء أن80 %من الأمراض في البلدانالنامية بعود سببها إلى المياه الملوثة و انعدام الإجراءات التي تساهم في تطهيرالمياه و تعقيمها. وتقدر منظمة الصحة العالميةWHOأن ملوثات المياه تتسبب بوفاة أكثر من25000شخص في العالم.
المعالجة بالكلور
يعتبر الكلور و مشتقاته مثلSodium HypochloriteوChlorine Dioxideمن أكثر موادالتطهير فعالية و عند إضافته إلى المياه بكميات مدروسة يقضي على الجراثيم والكائناتالدقيقة المختلفة, و يتوفر بعدة أشكال كالبودرة , السائل و الغاز.
لقد استعملتمركبات الكلور و لأكثر من100عام في بلاد كثيرةلمعالجة مياه الشرب و تمكنت من القضاء على الأمراض الناتجة من المياه الملوثة إضافةإلى وسائل مثل الأوزون وأشعة فوق البنفسجية و التصفية الدقيقةUltra-filtration .
الامتياز الأساسي الذي يتمتع بهالكلور هو خاصية البقاء في المياه مما يضمن مياه آمنة إثناء عبورها شبكات التوزيع وحتى وصولها إلى المستهلك.كما يعمل الكلور على منع اللزوجة و نمو الطحالب فيالمواسير و الخزانات.
وتتضمن أنظمة الكلور أجهزة غير معقدة و أسعارها بسيطةمقارنة بالحماية التي تؤمنها كما أنها لا تحتاج إلى صيانة مكلفة. وبالتالي يمكنالقول أن كمية قليلة من الكلور تكفي لحماية مستدامة و فعالة. ويقوم الكلور عمليابأربعة ادوار رئيسية في حال استعماله لمعالجة مياه الشرب وهي :
-إزالة المواد الغير مرغوبة في المياه بواسطةالأكسدة.
-حماية متواصلة للمياه في شبكات التوزيع .
-تعقيم فعال و عاجل في خال حصول تلوثطارئ.
-مراقبة مستمر لتلوث المياه من خلال مراقبةمدى استهلاك الكلورChlorine Demand.
فيما يتخوفالبعض من آثار جانبية للكلور و انه احد مسببات أمراض معينة ، جاءت النتائج التيأوردتها منظمة الصحة العالميةWHO في آخر دراساتها علىاستخدام هذه المادة في تطهير المياه الصالحة للشرب مطمئنة الى درجة كبيرة ،فقد فشلت كل الدراسات التي تحاول الربط بين الكلور و بعضالأمراض و منها السرطان. وعملياً يبقى الكلور أكثر مواد التعقيم فعالية و قبولا فيالأوساط التي تتعامل مع الصحة العامة .
معالجة المياه السطحية :
تحتوي المياه السطحية ( المياه الجارية على السطح ) على نسبةقليلة من الأملاح مقارنة بالمياه الجوفية التي تحتوي على نسب عالية منها ، وهي بذلكبعد مياه يسرة ( غير عسرة ) حيث تهدف عمليات معالجتها بصورة عامة إلى إزالة الموادالعالقة التي تسبب ارتفاعا في العكر وتغيرا في اللون والرائحة ، وعليه يمكن القولأن معظم طرق معالجة هذا النوع من المياه اقتصر على عملياتالترسيب والترشيح والتطهير .
وتتكون المواد العالقةمن مواد عضوية وطينية ، كما يحتوي على بعض الكائنات الدقيقة مثل الطحالب والبكتيريا . ونظرا لصغر حجم هذه المكونات وكبر مساحتها السطحية مقارنة بوزنها فإنها تبقيمعلقة في الماء ولا تترسب .
إضافة إلى ذلك فإن خوصها السطحية والكيميائيةباستخدام عمليات الترويب الطريقة الرئيسية لمعالجة المياه السطحية ، حيث تستخدم بعضالمواد الكيمائية لتقوم بإخلال اتزان المواد العالقة وتهيئة الظروف الملائمةلترسيبها وإزالتها من أحواض الترسيب .ويتبع عملية الترسيب عملية ترشيح باستخداممرشحات رملية لإزالة ما تبقى من الرواسب ، ومن المكروبات المشهورة كبريتاتالألمنيوم وكلوريد الحد يديك ، وهناك بعض المكروبات المساعدة مثل بعض البوليمراتالعضوية والبنتونايت والسليكا المنشطة.
ويمكن أيضا استخدام الكربون المنشطلإزالة العديد من المركبات العضوية التي تسبب تغيرا في طعم ورائحة المياه . تتبععمليتي الترسيب والترشيح عملية التطهير التي تسبق إرسال تلك المياه إلى المستهلك .




معالجة المياهالجوفية:
تعد مياه الآبار من أنقى مصادر المياه الطبيعية التييعتمد عليها الكثير من سكان العالم . إلا أن بعض مياه الآبار وخصوصا العميقة منهاقد تحتاج ألى عمليات معالجة متقدمة وباهظة التكاليف قد تخرج عن نطاق المعالجة وهيكالتالي :
أ ـ التيسير ( إزالة العسر ) بالترسيب
تعني عملية التيسير أو إزالة العسر للمياه ( water softening) إزالة مركبات عنصري الكالسيوم والماغنسيومالمسببة للعسر عن طريق الترسيب الكيمائي . وتتم هذه العملية في محطات المياه بإضافةالجير المطفأ ( هيدروكسيد الكالسيوم ) إلى الماء بكميات محدودة حيث تحدث تفاعلاتكيمائية معينة تتشكل عنها رواسب من كربونات الكالسيوم و هيدروكسيد الماغنسيوم . وقديتم اللجوء في كثير من الأحيان الى إضافة رماد الصودا (كربونات الصوديوم ) مع الجيرللتعامل مع بعض صور العسر .
وتشمل عملية التيسير على حوض صغير الحجم نسبيا تتمفيه إضافة المواد الكيمائية حيث تخلط مع الماء الداخل خلطا سريعا لتوزيعها في الماءبانتظام ، ثم ينقل الماء الى حوض كبير الحجم ليبقي فيه زمنا كافيا لإكمال التفاعلاتالكيمائية وتكوين الرواسب حيث يخلط الماء في هذه الحالة خلطا بطيا يكفي فقط لتجميعوالتصادق حبيبات الرواسب وتهيئتها للترسيب في المرحلة التالية .





ب ـ الترسيب
تعد عمليةالترسيب من أوائل العمليات التي استخدامها الإنسان في معالجة المياه ، وتستخدم هذهالعملية لإزالة المواد العالقة والقابلة للترسيب أو لإزالة الرواسب الناتجة عنعمليات المعالجة الكيمائية مثل التيسير والترويب . وتعتمد المرسبات في أبسط صورهاعلى فعل الجاذبية حيث تزال الرواسب تحت تأثير وزنها .
تتكون المرسبات غالبامن أحواض خرسانية دائرية أو مستطيلة الشكل تحتوي على مدخل ومخرج للماه يتم تصميميهابطريقة ملائمة لإزالة أكبر كمية ممكنة من الرواسب ، حيث تؤخذ في الاعتبار الخواصالهيدروليكية لحركة الماء داخل الخوض .
ومن الملامح الرئيسة لحوض الترسيباحتوائه على نظام لجمع الرواسب ( الحمأة ) وجرفها إلى بيارة في قاع الحوض حيث يتمسحبها والتخلص منها بواسطة مضخات خاصة . ويمكن دمج عمليات إضافة المواد الكيمائيةوالخلط البطيء والترسيب في حوض واحد يسمى مرسب الدفق العلوي .
وتوجد بعضالتصميمات الجديدة بالنسبة لشبكات معالجة المياه من ناحية التطبيق والتكنولوجيا،وذلك فى التصميم الهندسي لأحواض الترويب والترسيب، فقد تكون أحواضهما متصلة فى بعضالتصميمات ومنفصلة فى تصميمات أخرى. ولا يمثل انفصالهما عن بعض أو اتصالهما تأثيراعلى كفاءة أو وظيفة كل منهما، ولكن يسهم القيام بعمليتي الترويب والترسيب داخل حوضمشترك فى خفض التكلفة الإنشائية.
وهناك طريقتان للتخلص من المواد العالقةفى أحواض الترسيب :
الأولى: هى أن تتحرك المواد العالقة فى اتجاه من أعلىلأسفل بحيث تتجمع فى أسفل حوض الترسيب، ويتم التخلص من هذه المواد المعروفة بالروبةمن فتحات خاصةأسفل حوض الترسيب .
والطريقة الثانية: يتم فيها تعويم الموادالعالقة المعروفة وذلك عن طريق تيار مستمر من فقاقيع الهواء التى تدفع الموادالعالقة إلى السطح، ويتم تجميعها والتخلص منها وسحب المياه الرائقة المعالجة منمنتصف حوض الترسيب تقريبا.
وهذه الأنواع من أحواض الترسيب لها بعض المميزاتفى التخلص من الطحالب والملوثات المتطايرة التى تدفع بفعل بعض الفقاعاتالهوائية،وهذه الأنواع من أحواض التعويم لم تستخدم فى مصر لأنها بحاجة إلى خبراتأكثر وتقنيات أعلى من تلك المستخدمة فى أحواض الترسيب التقليدية .
هناكاتجاها حديثا نحو استخدام بعض بذور النباتات فى ترسيب العوالق الموجودة بالمياه عندمعالجتها مثل بذور نبات المشمش، كما توجد أيضا بذور نبات المورينجا التى ثبتتكفاءتها فى التخلص بصورة كبيرة من هذه الشوائب العالقة، وتعتمد فكرة عمل هذه البذورعلى أنها تحتوى على بعض المركبات الكيميائية التى تتحد مع الملوثات ليتم ترسيبها.
ج ـ الموازنة ( إعادة الكربنة ):

نظرا لأن المياه الناتجة هن عملية التيسير تكون في الغالبمشبعة برواسب كربونات الكالسيوم ، وحيث أن جزءا من هذه الرواسب يتبقى في الماء بعدمروره بأحواض الترسيب فإنه من المحتمل أن يترسب بعضها على المرشحات أو في شبكاتالتوزيع مما يؤدي إلى انسداد أو الحد من كفاءة المرشحات الشبكات .
لذلك فإن عملية التيسير لضمان عدم حدوث تلك الأضرار ، ومن عملياتالموازنة الأكثر استخداما في التطبيق التقليدية هي إضافة غاز ثاني أكسيد الكربونبكميات محددة بهدف تحويل ما تبقى من كربونات الكالسيوم الى صورة البيكربوناتالذائبة .
د ـ الترشيح :
هو العمليةالتي يتم فيها إزالة المواد العالقة ( العكارة ) ، وذلك بإمرار الماء خلال وسطمسامي مثل الرمل وهذه العملية تحدث بصوره طبيعية في طبقات الأرض عندما تتسرب مياهالأنهار الى باطن الأرض . لذلك تكون نسبة العكر قليلة جدا أو معدومة في المياهالجوفية مقارنة بالمياه السطحية ( الأنهار والبحيرات وأحواض تجميع مياه الأمطار ) التي تحتوي على نسب عالية من العكر .
تستخدم عملية الترشيح أيضا في إزالةالرواسب المتبقية بعد عمليات الترسيب في عمليات المعالجة الكيمائية مثل الترسيبوالترويب .
تعد إزالة المواد العالقة من مياه الشرب ضرورية لحماية الصحةالعامة من ناحية ولمنع حدوث مشاكل تشغيلية في شبكة التوزيع من الناحية الأخرى ، فقدتعمل هذه المواد على حماية الأحياء الدقيقة من أثر المادة المطهرة ، كما أنها قدتتفاعل كيمائيا مع المادة المطهرة كما أنها قد تتفاعل كيمائيا مع المادة المطهرةمما يقلل من نسبة فاعليتها على الأحياء الدقيقة . وقد تترسب المواد العالقة في بعض أجزاء شبكة التوزيع مما قد يتسببفي نمو البكتريا وتغير رائحة المياه وطعمها ولونها.تتم عملية الترشيح داخل المرشحالذي يتكون من ثلاث أجزاء رئيسة وهي : صندوق المرشح والتصريف السفلي ووسط الترشيح ،
يمثل صندوق المرشح البناء الذي يحوي وسط الترشيح ونظام التصريف السفلي ،ويبني صندوق المرشح في العادة من الخرسانة المسلحة ، كما توجد في قاعة ـ الذي يتكونمن أنابيب وقنوات مثقبة ـ طبقة من الحصى المدرج لمنع خروج حبيبات الرمل من خلالالثقوب . والغرض من نظام التصريف السفلي تجميع المياه المرشحة وتوزيع مياه الغسيلعند إجراء عملية الغسيل للمرشح . أما وسط الترشيح فهو عبارة عن طبقة من رمل السيليكون ، وحديثاأمكن الاستفادة من الفحم المجروش ورمل الجارنت . عند مرور المياه خلال وسط الترشيحتلتصق المواد العالقة في بجدران حبيبات الوسط ، ومع استمرار عملية الترشيح تضيقفجوات الوسط للمياه بحيث يصبح المرشح قليل الكفاءة وعند ذلك يجب إيقاف عمليةالترشيح وغسل المرشح لتنظيف الفجوات من الرواسب يتم في عملية الغسيل ضخ ماء نظيفبضغط عال من أسفل المرشح عبر نظام التصريف السفلي ينتج عنه تمدد الوسط وتحركالحبيبات واصطدم بعضها مع البعض ، وبذلك يتم تنظيفها مما علق بها من رواسب . وتندفع هذه الرواسب مع مياه الغسيل التي تتجمع في قنوات خاصةموضوعة في أعلى صندوق المرشح ، وتنقل الى المكان الذي يتم فية معالجة مخلفات المحطةوتستمر عملية الغسيل هذه لفترة قصيرة من الزمن (5 –10 دقائق) بعدها يكون المرشح جاهزا للعمل .
هـ التطهير :
هو العمليةالمستخدمة لقتل الكائنات الحية الدقيقة المسببة للأمراض (الجراثيم )، وتتم هذه العملية باستخدام الحرارة ( التسخين ) أو الأشعة فوق البنفسجية أو المواد الكيميائية مثل البروم أو اليود أو الأوزون أوالكلور بتركيزات لا تضر بالإنسان أو الحيوان . وتعد طريقة التسخين الى درجة الغليانأولى الطرق المستخدمة في التطهير ولاتزال أفضلها في حمالات الطوارئ عندما تكون كميةالمياه قليلة ، لكنها عير مناسبة عندما تكون كمية المياه كبيره كما في محطاتالمعالجة نظرا لارتفاع تكلفتها . أما استخدام الأشعة فوق البنفسجية والمعالجة بالبروم واليود فتعدطرقا مكلفة . هذا وقد انتشر استخدام الأوزون والكلور في تطهير مياه الشرب ، حيث راجاستخدام الأوزون في أوربا والكلور في أمريكا .
وفي الآونة الأخيرة اتجهت كثير من المحطات في الولايات المتحدةالأمريكية الى استخدام الأوزون بالرغم من عدم ثباته كيمائيا وارتفاع تكلفته مقارنةبالكلور، وذلك لظهور بعض الآثار السلبية الصحية لاستخدام الكلور ( الكلورة ) فيتطهير مياه الشرب يتفاعل الكلور مع الماء مكونا حامض الهيبوكلوروز وأيوناتالهيبوكلورايت ثم يتفاعل جزء من حامض الهيبوكلوروز مع الأمونيا الموجودة في الماءمكونا أمنيات الكلور ( الكلور المتحد المتبقي) ويطلق على ما تبقى من حامضالهيبوكلوروز وأيونات الهيبوكلورايت الكلور الحر المتبقي وهذه المركبات ( الكلورالحر والكلور المتحد )هي التي تقوم بتطهير الماء وقتل الجراثيم الموجودة به ، ولذلكتلجا كثير من محطات المعالجة الى إضافة الكلور بنسب تكفي للحصول على كلور حر متبقييضمن تطهير الماء الخارج من المحطة بكفاءة عالية ، بل في الغالب تكون كمية الكلورالمضاف كافية لتأمين كمية محدود من الكلور الحر المتقي في شبكة توزيع المياه ، وذلكلتطهير المياه من أي كائنات دقيقة قد تدخل في الشبكة .
و ـ معالجة المخلفات :
تمثلالحماة المترسبة في أحواض الترسيب ومياه الغسيل الناتجة عن غسل المرشحات المصدرينالرئيسين للمخلفات في محطات معالجة المياه .
وتحتاج هذه المخلفات إلى معالجةلتسهيل عملية التخلص منها ولحماية البيئة من التلوث الناتج عنها . ويتم ذلك بضخمياه الغسيل الى حوض للتر ويق ، حيث تضاف إليها مادة كيمائية مناسبة مثل البوليمرلتساعد على ترسيب المواد العالقة في مياه الغسيل ، ثم تعاد المياه الناتجة عن هذهالعملية إلى بداية خط المعالجة في المحطة .
أما الحمأة الناتجة من أحواضالترسيب والمواد المترسبة في حوض الترويق فيتم إرسالها إلى حوض للتثخين حيث يتمتثخينها بإضافة البوليمة الناسب ، وتعاد المياه الناتجة عن هذه العملية إلى مدخلالمياه في المحطة ، وبع ذلك تتعرض الحمأة المثخنة إلى عملية نزع المياه منها بطرقميكانيكية ( الطرد المركزي أو الترشيح الميكانيكي ) يتم في النهاية الحصول على موادصلبة تحتوي على كميات قليلة من المياه يمكن التخلص منها بوضعها في أحواض للتجفيف أودفنها في باطن الأرض ، كما يمكن استخلاص بعض المواد الكيمائية من هذه المخالفاتليعاد استخدامها في عمليات المعالجة .





تقنيات المعالجةالحديثة

شهدت الآونة الأخيرة تغيرات جذرية في تقنيات المعالجةترجع في كثير من الأحوال الى النقص الشديد الذي تعانية كثير من دول العالم فيالمياه الصالحة للشرب أو نتيجة لتلوث مصادر المياه كما هو الحال في أكثر الدولالصناعية . وقد أدت هذه العوامل إلى البحث عن مصادر جديده غير المصادر التقليديةوالتي تحتاج بطبيعة الحال إلى تقنيات معالجة متقدمة بالإضافة إلى المعالجةالتقليدية .
ولذلك لجأت كثير من الدول إلى تحلية مياه البحر وإلى تحلية بعضمصادر المياه الجوفية المالحة ، وفي سبيل ذلك يتم استخدام تقنيات باهظة التكاليفمثل عمليات التقطير ألومضي وعمليات التناضح العكسي ، بالإضافة إلى العديد منالعمليات الأخرى للتحلية .
وقد أدى تلوث مصادر المياه في بعض أنحاء العالم إلىالشروع في استخدام تقنيات متقدمة ومكلفة مثل استخدام الكربون المنشط وعمليات الطردبالتهوية في إزالة الكثير من الملوثات العضوية مثل الهيدروكربونات وبعض المبيداتوالمركبات العضوية الهالوجينية . ومن مظاهر التلوث الطبيعي وجود عناصر مشعة مثلاليورانيوم والراديوم والرادون في بعض مصادر المياه . وتتركز الأبحاث الحديثة حولإزالة هذه العناصر باستخدام عمليات الامتصاص ( استخدم الكربون المنشط والسيليكات ) وعمليات التناضح العكسي مع تحسين الأداء للعمليات التقليدية مثلالتيسير والترويب .
ومن الاتجاهات الحديثة في عملياتالمعالجة التوجه نحو استخدام بدائل لتطهير المياه غير الكلور نظرا لتفاعله مع بعضالمواد العضوية الموجودة في المياه ـ خاصة المياه السطحية ـ وتكوين بعض المركباتالعضوية التي يعتقد بأن لها أثرا كبيرا على الصحة العامة .
وتعد المركباتالميثانية ثلاثية الهالوجين ، مثل الكلوروفورم ، في مقدمة نواتج الكلورة التي لاقتاهتمام كبيرا في هذا الصدد ، إلا أن الحماس لاستخدام بدائل الكلور ما لبث أن تباطأفي الآونة ألاخيرة نتيجة لاكتشاف أن هذه البدائل ينتج عن الأوزون مركبات مثلالفورمالدهايد والاسيتالدهايد ، وعن الكلورامين ينتج كلوريد السيانوجين ، وعن ثانيأكسيد الكلور ينتج الكلورايت والكلوريت.
تلاقي المعالجة الحيوية باستخدامالكائنات الدقيقة اهتمام بالغا في العصر الحاضر بعد أن كانت وقفا على معالجة مياهالصرف لسنوات طويلة ، حيث أثبتت الأبحاث فاعلية المعالجة الحيوية في إزالة الكثيرمن المركبات العضوية والنشادر والنترات والحديد والمنغنيز ، إلا أن تطبيقاتهاالحالية لا تزال محدودة ومقتصرة في كثير من الأحوال على النواحي التجريبية والبحثية .
ومن الجدير بالذكر أن إدخال التقنيات الحديثة على محطات المعالجةالتقليدية قد تستوجب تغييرات جذرية في المحطات القائمة وفي طرق التصميم للمحطاتالمستقبلية ويعني ذلك ارتفاعا حادا في تكلفة معالجة المياه ، ويمكن تفادي ذلك أوالإقلال من أثره بوضع برامج مدرسة للترشيد في استخدام المياه والمحافظة على مصادرهامن التلوث .







تقنية معالجة المياه المتلوثة بالميكرويف
لفتت تقنية "معالجة المياه المتلوثة بالميكرويف" ذات الملكيةالفكرية المستقلة أنظار المستثمرين المحليين والأجانب وذلك لان هذه التقنية تتميزبقلة تكلفة التشغيل وضيق الحيز المطلوب واستهلاك الكهرباء المنخفض.
باستخدام هذه التقنية الجديدة, لا تستغرق عملية معالجة المياه المتلوثةسوى 7 دقائق, وتضاهى نوعية المياه المعالجة جودة المياهالسطحية من الدرجتين الاولى والثانية. لذا فان هذه التقنية أفضل من التقنياتالمتبعة حاليا فى معالجة المياه المتلوثة من حيث كافة مؤشرات البارامترات الفنية.
يشار الى ان هذه التقنية توصل اليها شيوى يو شنغ رئيس مجلس الادارة لشركةتشنلونغ روندونغ المحدودة للعلوم والتكنولوجيا فى مقاطعة يوننان الواقعة جنوب غربىالصين, وأقرتها مصلحة الدولة لحماية البيئة ومصلحة حماية البيئة لمقاطعة يوننان.
واستخدمت هذه التقنية فى قاعدة نموذجية فى محطة كونمينغ السادسة للتخلص منمياه الصرف الصحى والصناعى بتمويل1.7 مليون يوان ( حوالى 205 آلاف دولارامريكى ) من مصلحة حماية البيئةلمقاطعة يوننان, وكانت فعالية المعالجة ملحوظة.

الماء سائل لا لون له ولا طعم ولا رائحة إذا كان نقياً، ويمكن تقسيم المياه وفق توضعها إلى مياه مالحة، كالبحار والمحيطات – ومياه أقل ملوحة كالبحيرات – ومياه عذبة كمياه الأمطار والأنهار والينابيع ولهذا التنوع أغراضه واستخداماته فالماء وسط لـ70% من الأحياء، كذلك هو مصدر للشرب لجميع الأحياء، والمياه العذبة تستخدم للأغراض ‏المنزلية المتنوعة. ‏
وإن المياه الصالحة للشرب ثروة وطنية هامة جداً يجب المحافظة عليها من الهدر والتلوث وقد عرف الإنسان أهمية ‏المياه وبنى السفن والأساطيل لنقل تجارته عبرها وكذلك بنى مدنه وقراه على سواحل البحار والأنهار، وإذا كان الماء موجوداً قبل الحياة، فلأنه لا حياة بلا ماء، وتحتاج الكائنات الحية كلها إلى الماء، فالإنسان لا يستطيع البقاء على قيد الحياة ‏دون ماء، وكذلك النبات والحيوان حيث إن الماء يدخل في تركيبها بنسبة لا تقل عن 60% من وزنها.‏‏
والماء ضروري للكائنات الحية، من أجل القيام بالتفاعلات الحيوية، وطرح الفضلات، وتحصل الكائنات الحية على الماء إما مباشرة بالشرب، أو عن طريق الماء الموجود في الأغذية التي تتناولها، ولهذا السبب يجب أن يكون الماء نقياً خالياً ‏من الشوائب والكائنات الدقيقة الممرضة ليقوم بدوره الهام في الجسم (لا ليكون وسيلة لنقل الأمراض للكائنات الحية).‏
ونظراً لأن استهلاك الإنسان للمياه ازداد بشكل متسارع مع زيادة أعداد السكان بشكل كبير مما أدى إلى زيادة الطلب على ‏المياه، في الوقت الذي بقيت فيه كمية الموارد المائية على سطح الأرض ثابتة، مع نقص في مساحة الأراضي المزروعة أمام هذا لابد من حماية الماء ومصادره من التلوث الذي انتشر في هذا العصر كماً ونوعاً، كما تزايدت الحاجة إلى ترشيد استهلاكه وتوفيره.‏

الإسهال – أمراض الجلد – أمراض العين – الكوليرا – الحمى التيفية – التهاب الكبد ‏A - الملاريا.
وهذه الأمراض يمكن تلافيها عن طريق شرب الماء النظيف وبكميات كبيرة في حالات الإسهال، كذلك غسل ‏البدن بالماء والصابون، وغسل الخضراوات والفواكه أيضاً بالماء، وكذلك حماية الماء من التلوث وعدم تعريضه ‏للحشرات، والنفايات، وعزل الصرف الصحي عن مصادر مياه الشرب، لأن استخدام الإنسان والحيوان للماء يحوله إلى ‏مياه غير نظيفة وغير آمنة للاستخدام وبالتالي نجد أن الماء النظيف حياة للأحياء وهو عامل ناقل للأمراض إذا كان ملوثاً.‏

؛ ولذلك كانا محور لأبحاث عديدة أجراها علماء المركز القومي للبحوثبالقاهرة؛ لتطبيق أسلوب فعال وآمن يسمح باستخدام الطاقة الشمسية للقضاء عليهماويشكل بديلا للكلور. وقد أسفرت هذه الأبحاث عن تصميم أنظمة لمعالجة التلوثالميكروبي للمياه ويجرى –حاليا- وضع بعض التعديلات على هذه الأنظمة حتى تقضي علىالتلوث الكيميائي أيضا.

في البداية يقول د. حمدي الغيطاني الباحث بقسم بحوثالطاقة الشمسية بالمركز: إن الاتجاه الجديد الذي تحاول كل دول العالم تطبيقه هوالابتعاد قدر الإمكان عن استخدام الإضافات الكيميائية في المنتجات ذات الصلةبالإنسان؛ ولذلك بدأت تجري بعض الأبحاث –مثلا- في مجال الأغذية تهدف إلى تصنيعألوان طبيعية من بعض المصادر الطبيعية لتكون بديلا عن الألوان الصناعية، وفي مجالمياه الشرب بدأت كل دول العالم تتجه نحو التسخين الحراري للمياه حتى درجة حرارة 75°م والتي ثبت أنها كافية لقتل الميكروبات كبديل عن استخدام الإضافات الكيميائيةكالكلور الذي ثبت أيضا ضرره على صحة الإنسان.

ثانياً:-
الشمس معقم طبيعي

ولكنإذا كانت نعمة الشمس الساطعة طوال ساعات النهار التي وهبها الله تعالى للدولالعربية يمكن أن تصل بدرجة
حرارة المياه لهذا المستوى، فلماذا لا يتم استخدامالطاقة الشمسية في التعقيم؟ كان هذا هو السؤال الرئيسي الذي وضعه الفريق البحثيالمشترك بين قسمي بحوث الطاقة الشمسية وتلوث المياه أمامه والتي كانت إجابته التيتم التوصل إليها بعد دراسة استمرت نحو سنتين هي بعض أنظمة نجحوا في تصميمها لتعقيمالمياه ضد التلوث البيولوجي شمسيا برفع درجة حرارتها، ويجرى –حاليا- إجراء بعضالتعديلات على هذه الأنظمة لتسمح باستخدام أكسيد الزنك أو ثاني أكسيد التيتانيومأثناء عملها للاستفادة من كونها "محفزات ضوئية"، أي لا تعمل إلا في وجود ضوء وهيخاصية ملائمة جدا لطبيعة الأنظمة القائمة على ضوء الشمس، حيث تقوم هذه الموادبالتفاعل مع المواد الكيميائية التي قد تكون موجودة بالمياه لتنتج مركبا آخر غيرسام، ولأنها مركبات تتميز بأنها لا تذوب في الماء فيمكن استخلاصها عن طريق فلاتريتم تركيبها بالأنظمة لتكون المياه المستخلصة نقية.

ثالثاً:-
ثلاثة أنظمة.. وفاعلية محفزة

الدكتور حسين سليمان الباحث بقسم بحوث الطاقة الشمسية حدد 3 أنظمة تماختبارها وأثبتت فاعلية في التنقية، بعضها بسيط والآخر معقد.. فعن النظام البسيطيقول د. حسين: إنه نظام التعقيم باستخدام الصندوق الشمسي الساخن وهو عبارة عن صندوقساخن معزول يصنع من الخشب أو الكرتون أو الزجاج أو ورق الألومنيوم وبداخل هذاالصندوق توضع عينة المياه الملوثة داخل إناء زجاجي ويترك الإناء حتى ترتفع درجةحرارة المياه فتصل لدرجة حرارة التعقيم التي تقتل الميكروبات.

أما عنالأنظمة المعقدة فهي نظام المجمع الشمسي الساخن، والمجمع الشمسي ذو القطع المكافئالمركب، حيث يعتمد النظام الأول على وضع الماء في خزان ليمر خلال مصفاة أو فلتر عبرالمجمع الشمسي -الذي تتجمع عليه أشعة الشمس- فترتفع درجة حرارة الماء، وعند مخرجالمجمع يوجد صمام حراري يتم ضبط حرارته على 70°م، وبالتالي لا يسمح الصمام بمرورالماء إلا إذا كانت درجة حرارته 70°م فأكثر، وهي درجة حرارة التعقيم، بعدها يمرالماء المعقم الساخن إلى خزان تخزن فيه المياه لتصبح صالحة للشرب.

أما عنالنظام الثاني –وهو أكثر تعقيدا- فيعتمد على المزج بين نظامي التعقيم بالتسخينالحراري وبالمجمع الشمسي، حيث يعتمد على وجود حامل يعلوه خزان للمياه، ثم تمرالمياه بعد ذلك عبر ماسورة زجاجية حرارية في وسط النظام.. هذه الماسورة ترفع مندرجة حرارة المياه مرة أخرى بفعل أشعة الشمس المنعكسة عليها من المجمع فترتفع درجةحرارة المياه، وبالتالي نكون قد ضمنا تعقيما أفضل للمياه.

رابعاً:
تطوير.. يستكملالتعقيم

نظام لتعقيم المياه بالطاقة الشمسية حراريا و ضوئيا

نظاملتعقيم المياه بالطاقة الشمسية حراريا و ضوئيا وإذا كانت هذه الأنظمة بتصميمهاالحالي تحقق ميزة تعقيم المياه بجيولوجيا ضد الميكروبات فإن الأبحاث التي تجرى –حاليا- هي تعديل هذه الأنظمة لتحقيق فائدة مزدوجة بتنقية المياه ضد التلوثالميكروبي والكيميائي أيضا.

يتحقق ذلك –كما يقول د. حمدي الغيطاني- من خلالوسيلتين:
الأولى هي تصنيع أكسيد التيتانيوم أو أكسيد الزنك على هيئة بودرة يتموضعها بالماء،
أما الثاني فهو الذي يتم بالتعاون مع د. حسين عفيفي بقسم البوليمربالمركز، حيث يتم تصنيع المركب على هيئة غشاء رقيق بجدار ماسورة زجاجية تمر عليهاالمياه، وبفعل الضوء المتساقط عليها يقوم المركب بالتفاعل مع الملوثات الكيميائيةفينتج مركب ثالث غير سام يسهل استخلاصه بفلتر لينتج ماء نقيا.
ولهذه الأنظمة عدةمزايا يؤكد عليها د. حسين سليمان ويعتبرها كفيلة لاعتمادها كوسيلة لتنقية المياه؛فهي من ناحية تتميز بأن تكلفة تصميمها منخفضة جدا إذا ما وضعت في مقارنة مع الموادالأخرى المستخدمة في التنقية، كما أنها لا تخلف أي آثار جانبية كالمواد الأخرى، هذافضلا عن أنها أنظمة تصلح لتنقية مياه الشرب والصرف الصحي لتكون ملائمة للزراعة،بينما لا تصلح المواد التقليدية المستخدمة إلا مع مياه الشرب.
وعلى هذا يرىالباحث أنها قد تكون ملائمة جدا للقرى السياحية ومناطق استصلاح الأراضي بالصحراء،حيث يمكن استخدام مياه الصرف المعقمة من خلال الأنظمة الشمسية في الزراعة لتوفيرالموارد المائية.
وعن الاختلاف بين هذه الأنظمة يقول الباحث: إن نظام المجمعالشمسي ذا القطع المكافئ المركب هو أفضل هذه الأنظمة، خاصة إذا كان الغرض هو تعقيممياه الصرف الصحي فهي تعطي درجة تعقيم أفضل؛ لأن المياه تمر عبر مجمع شمسي وماسورةزجاجية حرارية ويكون ذلك خلال وقت أقل وبكمية مياه أكبر

خامساً:
كيف تم التأكد من فعالية الأنظمة الشمسية في تنقية المياه؟
يجيب علىهذا التساؤل د. أحمد محمود شعبان بقسم بحوث تلوث المياه الذي أشار إلى أن هذاالتأكد جاء من خلال اختبارين:
الأول كان معمليا وتم تطبيقه بقسم الطاقة الشمسيةبالمركز، حيث تم تلويث كمية من المياه وإخضاعها لأنظمة التعقيم الشمسي،
والثاني تمتطبيقه بالواقع على نطاق ضيق في مساحة تصل إلى 3 أمتار بإحدى الترع بقرى الجيزة،وفي كلا الاختبارين تم عمل فحص بكتيريولوجي يهدف إلى الكشف عن احتواء المياه علىمجموعة القولون البرازية وهي البكتيريا التي تصل للمياه من مصدر برازي والمجموعةالسبحية البرازية التي تصل للماء من براز الحيوانات والجراثيم البكتيريةكالسيدوموناس والإيروموناس.
وكانت النتيجة في كلا الاختبارين تشير إلى أن المياهتخلو تماما من هذه البكتيريا عند وصول درجة حرارة المياه عند 75°م، بينما لم تكندرجة حرارة المياه عند 65°م كافية للقضاء على كافة أشكال البكتيريا.
وعن إمكانيةتطبيق هذا النظام على نطاق واسع لخدمة منشأة معينة أو قرية سياحية يختم د. شعبانكلامه بالتأكيد على أن المركز يمكن أن يقدم الخبرة الفنية لأي منشأة تود تطبيق هذهالأنظمة من خلال الاتفاق مع مكتب المستثمرين التابع للمركز القومي للبحوث بالقاهرةوالمسئول عن ترويج ابتكارات باحثي المركز