محطة معالجة مياه الصرف الصحي تعاني من ثلاث حلقات مفرغة.

باعتبارها مؤسسة معنية بمكافحة التلوث، فإن أهم مهمة لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي هي ضمان مطابقة المياه المعالجة للمعايير. ومع ذلك، فإن ازدياد صرامة معايير التصريف وتشدد مفتشي حماية البيئة قد أدى إلى ضغط تشغيلي كبير على محطة معالجة مياه الصرف الصحي، ما يجعل عملية تصريف المياه أكثر صعوبة.

بحسب ملاحظة المؤلف، فإن السبب المباشر لصعوبة الوصول إلى معيار تصريف المياه هو وجود ثلاث حلقات مفرغة بشكل عام في محطات معالجة مياه الصرف الصحي في بلدي.

الأول هو الحلقة المفرغة المتمثلة في انخفاض نشاط الحمأة (MLVSS/MLSS) وارتفاع تركيز الحمأة؛ والثاني هو الحلقة المفرغة المتمثلة في أنه كلما زادت كمية المواد الكيميائية المستخدمة لإزالة الفوسفور، زاد إنتاج الحمأة؛ والثالث هو التشغيل المفرط لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي على المدى الطويل، وعدم إمكانية إصلاح المعدات، واستمرار تشغيلها مع الأمراض على مدار السنة، مما يؤدي إلى حلقة مفرغة من انخفاض قدرة معالجة مياه الصرف الصحي.

#1

الحلقة المفرغة المتمثلة في انخفاض نشاط الحمأة وارتفاع تركيزها

أجرى البروفيسور وانغ هونغ تشن بحثًا على 467 محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي. لنلقِ نظرة على بيانات نشاط الحمأة وتركيزها: من بين هذه المحطات، 61% منها لديها نسبة MLVSS/MLSS أقل من 0.5، ونحو 30% منها لديها نسبة MLVSS/MLSS أقل من 0.4.

يتجاوز تركيز الحمأة في ثلثي محطات معالجة مياه الصرف الصحي 4000 ملغم/لتر، ويتجاوز تركيز الحمأة في ثلث محطات معالجة مياه الصرف الصحي 6000 ملغم/لتر، ويتجاوز تركيز الحمأة في 20 محطة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي 10000 ملغم/لتر.

ما هي عواقب الظروف المذكورة أعلاه (انخفاض نشاط الحمأة، وارتفاع تركيزها)؟ على الرغم من أننا اطلعنا على العديد من المقالات التقنية التي تحلل الحقيقة، إلا أنه باختصار، هناك نتيجة واحدة، وهي أن كمية المياه المتدفقة تتجاوز المعيار.

يمكن تفسير ذلك من جانبين. أولًا، بعد ارتفاع تركيز الحمأة، ولتجنب ترسبها، من الضروري زيادة التهوية. زيادة التهوية لا تزيد استهلاك الطاقة فحسب، بل تزيد أيضًا من النشاط البيولوجي. زيادة الأكسجين المذاب تستنزف مصدر الكربون اللازم لعملية نزع النتروجين، مما يؤثر سلبًا على فعالية النظام البيولوجي في إزالة النتروجين والفوسفور، وينتج عنه فائض من النيتروجين والفوسفور.

من ناحية أخرى، يؤدي التركيز العالي للحمأة إلى ارتفاع مستوى سطح الماء والطين، وتفقد الحمأة بسهولة مع مياه الصرف الخارجة من خزان الترسيب الثانوي، مما قد يؤدي إما إلى انسداد وحدة المعالجة المتقدمة أو إلى تجاوز الطلب الكيميائي للأكسجين والمواد الصلبة العالقة في مياه الصرف للمعايير المحددة.

بعد الحديث عن العواقب، دعونا نتحدث عن سبب معاناة معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي من مشكلة انخفاض نشاط الحمأة وارتفاع تركيزها.

في الواقع، يعود سبب ارتفاع تركيز الحمأة إلى انخفاض نشاطها. ونظرًا لانخفاض نشاط الحمأة، فإنه لتحسين فعالية المعالجة، يجب زيادة تركيزها. ويعود انخفاض نشاط الحمأة إلى احتواء المياه الداخلة على كمية كبيرة من رمال الخبث، التي تدخل وحدة المعالجة البيولوجية وتتراكم تدريجيًا، مما يؤثر سلبًا على نشاط الكائنات الدقيقة.

تحتوي المياه الواردة على كميات كبيرة من الخبث والرمل. أحد الأسباب هو ضعف فعالية الشبكة في احتجاز الرواسب، والآخر هو أن أكثر من 90% من محطات معالجة مياه الصرف الصحي في بلدي لم تُنشئ خزانات ترسيب أولية.

قد يتساءل البعض: لماذا لا يتم بناء خزان ترسيب أولي؟ يكمن السبب في شبكة الأنابيب. ففي بلدي، توجد مشاكل مثل التوصيلات الخاطئة، والتوصيلات المختلطة، وانقطاع التوصيلات. ونتيجة لذلك، تتسم جودة المياه الداخلة إلى محطات معالجة مياه الصرف الصحي بثلاث خصائص رئيسية: تركيز عالٍ للمواد الصلبة غير العضوية، وانخفاض الطلب الكيميائي على الأكسجين، وانخفاض نسبة الكربون إلى النيتروجين.

تركيز المواد الصلبة غير العضوية في المياه الداخلة مرتفع، أي أن نسبة الرمل مرتفعة نسبيًا. في الأصل، كان من الممكن أن يقلل حوض الترسيب الأولي من بعض المواد غير العضوية، ولكن نظرًا لانخفاض الطلب الكيميائي للأكسجين (COD) في المياه الداخلة، فإن معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي لا تقوم بإنشاء حوض ترسيب أولي.

في التحليل النهائي، يعد انخفاض نشاط الحمأة إرثًا من "المحطات الثقيلة والشباك الخفيفة".

ذكرنا سابقًا أن ارتفاع تركيز الحمأة وانخفاض نشاطها يؤديان إلى زيادة نسبة النيتروجين والفوسفور في مياه الصرف. في الوقت الراهن، تلجأ معظم محطات معالجة مياه الصرف الصحي إلى إضافة مصادر الكربون ومواد التلبيد غير العضوية. إلا أن إضافة كميات كبيرة من مصادر الكربون الخارجية تزيد من استهلاك الطاقة، بينما تؤدي إضافة كميات كبيرة من مواد التلبيد إلى إنتاج كميات كبيرة من الحمأة الكيميائية، مما يزيد من تركيزها ويقلل من نشاطها، مُشكلاً حلقة مفرغة.

#2

حلقة مفرغة حيث كلما زادت كمية المواد الكيميائية المستخدمة لإزالة الفوسفور، زاد إنتاج الحمأة.

أدى استخدام المواد الكيميائية لإزالة الفوسفور إلى زيادة إنتاج الحمأة بنسبة 20% إلى 30%، أو حتى أكثر.

لطالما شكلت مشكلة الحمأة مصدر قلق كبير لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي لسنوات عديدة، ويرجع ذلك أساساً إلى عدم وجود مخرج للحمأة، أو أن المخرج غير مستقر.

يؤدي هذا إلى إطالة عمر الحمأة، مما ينتج عنه ظاهرة شيخوخة الحمأة، وحتى تشوهات أكثر خطورة مثل انتفاخ الحمأة.

تتميز الحمأة المتمددة بضعف عملية التلبد. ومع فقدان المياه الخارجة من حوض الترسيب الثانوي، تُسد وحدة المعالجة المتقدمة، مما يقلل من فعالية المعالجة، ويزيد من كمية مياه الغسيل العكسي.

ستؤدي الزيادة في كمية مياه الغسيل العكسي إلى نتيجتين، إحداهما هي تقليل تأثير المعالجة للقسم البيوكيميائي السابق.

يتم إعادة كمية كبيرة من مياه الغسيل العكسي إلى خزان التهوية، مما يقلل من وقت الاحتفاظ الهيدروليكي الفعلي للهيكل ويقلل من تأثير المعالجة الثانوية؛

أما الثاني فهو تقليل تأثير المعالجة لوحدة المعالجة العميقة بشكل أكبر.

نظراً لأنه يجب إعادة كمية كبيرة من مياه الغسيل العكسي إلى نظام الترشيح المتقدم للمعالجة، فإن معدل الترشيح يزداد ويتم تقليل سعة الترشيح الفعلية.

يصبح تأثير المعالجة الإجمالي ضعيفًا، مما قد يؤدي إلى تجاوز إجمالي الفوسفور وCOD في مياه الصرف الصحي للمعايير المحددة. ولتجنب تجاوز هذه المعايير، ستزيد محطة معالجة مياه الصرف الصحي من استخدام عوامل إزالة الفوسفور، مما سيزيد بدوره من كمية الحمأة.

في حلقة مفرغة.

#3

الحلقة المفرغة المتمثلة في التحميل الزائد طويل الأمد لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي وانخفاض قدرة معالجة مياه الصرف الصحي

لا تعتمد معالجة مياه الصرف الصحي على الأشخاص فحسب، بل تعتمد أيضاً على المعدات.

لطالما شكلت معدات الصرف الصحي خط الدفاع الأول في معالجة المياه. وإذا لم تتم صيانتها دوريًا، فستظهر المشاكل عاجلاً أم آجلاً. مع ذلك، في معظم الحالات، يتعذر إصلاح هذه المعدات، لأنه بمجرد توقفها، من المرجح أن يتجاوز تدفق المياه المعدل المسموح به. وفي ظل نظام الغرامات اليومية، لا يستطيع الجميع تحمل هذه التكاليف.

من بين 467 محطة لمعالجة مياه الصرف الصحي الحضرية التي قام البروفيسور وانغ هونغشن بمسحها، فإن حوالي ثلثي هذه المحطات لديها معدلات تحميل هيدروليكي أكبر من 80%، وحوالي الثلث منها أكبر من 120%، و5 محطات لمعالجة مياه الصرف الصحي أكبر من 150%.

عندما يتجاوز معدل الحمل الهيدروليكي 80%، باستثناء عدد قليل من محطات معالجة مياه الصرف الصحي الضخمة، لا يمكن لمحطات المعالجة العامة إيقاف تدفق المياه للصيانة طالما أن المياه المعالجة مطابقة للمعايير، ولا يوجد مصدر مياه احتياطي لأجهزة التهوية وسحب المياه من خزانات الترسيب الثانوية وكاشطاتها. ولا يمكن إجراء صيانة شاملة أو استبدال كامل للمعدات السفلية إلا بعد تفريغها من المياه.

بمعنى آخر، لا تستطيع حوالي ثلثي محطات معالجة مياه الصرف الصحي إصلاح المعدات على أساس ضمان أن المياه المعالجة تفي بالمعايير.

بحسب بحث البروفيسور وانغ هونغ تشن، يتراوح العمر الافتراضي لأجهزة التهوية عادةً بين 4 و6 سنوات، إلا أن ربع محطات معالجة مياه الصرف الصحي لم تُجرِ صيانة التهوية لأجهزة التهوية لمدة تصل إلى 6 سنوات. أما كاشطة الطين، التي تحتاج إلى تفريغ وإصلاح، فلا تخضع عادةً للصيانة على مدار العام.

يعمل الجهاز وهو يعاني من أعطال منذ فترة طويلة، وتتدهور قدرته على معالجة المياه باستمرار. ولتحمل ضغط المياه الخارجة، لا سبيل لإيقافه للصيانة. وفي ظل هذه الحلقة المفرغة، سيواجه نظام معالجة مياه الصرف الصحي خطر الانهيار لا محالة.

#4

اكتب في النهاية

بعد أن أصبحت حماية البيئة سياسة وطنية أساسية في بلادي، شهدت مجالات مكافحة التلوث، بما في ذلك المياه والغاز والمواد الصلبة والتربة، تطوراً سريعاً، وكان من أبرزها مجال معالجة مياه الصرف الصحي. إلا أن مستوى معالجة مياه الصرف الصحي غير كافٍ، ما أدى إلى معضلة في تشغيل محطات المعالجة، حيث باتت مشكلة شبكة الأنابيب والحمأة من أبرز عيوب صناعة معالجة مياه الصرف الصحي في بلادي.

والآن، حان الوقت لتعويض أوجه القصور.