- مقدمة : إن تطور طرق معالجة مياه الصرف الصناعي لم يبدأ إلا حديثا ولكنه كلن سريعا وأسرع بكثير من تطور معالجة مياه الصرف الصحي. إن تركيب وتركيز مياه الصرف الصناعي تختلف من صناعة إلى صناعة و من مصنع إلى آخر ضمن الصناعة الواحدة، ومن يوم إلى يوم بل من ساعة إلى ساعة ضمن المصنع الواحد . لقد كان هذا الإختلاف تحديا لمهندسي معالجة المياه ليعتمدوا طرقا و تكنولوجيا محددة لمعالجة مياه الصرف الصناعي . مع التركيز أكثر فأكثر على مواصفات المياه النوعية فقد تركز الانتباه بقوة أكبر على الصناعة كمستهلك رئيسي للمياه و كمصدر رئيسي لتلوثها . إن معالجة مياه الصرف الصناعي أمر لايمكن فصله عما يدعى "إدارة التلوث الصناعي أو إدارة النفايات الصناعية ".لأنه بعكس مسؤول التلوث الصحي فإن العامل في الصناعة يمكنه أن يمارس درجة من التحكم بكمية و نوعية ماء الصرف الصناعي و ذلك باختيار المواد الأولية و طرق التصنيع إختيارا جيدا . بما أنه كما ذكرنا أن كمية و تركيز ماء الصرف الصناعي تختلف من مصنع إلى مصنع ومن وقت إلى آخر و لذلك فإن أكثر طرق المعالجة فعالية هي تلك التي تصمم كجزء من إدارة الحد من التلوث و معالجة ما لا يمكن منعه . - مبادئ و إجراءات إدارة و معالجة النفايات الصناعية : إن الخطوة الأولى في هذا المجال هي ما يدعى ب"الدراسة الأولية "و سوف نناقش هذه المسألة تحت العناوين الرئيسية التاية : تصنيف النفايات – تخطيط الإحصاء – التحليل المخبري – وإجراءات أخرى. -1 الدراسات الأولية : آ-تصنف النفايات: الخطوة الأولى في الدراسات الأولية هي تصنيف النفايات ,و كتصنيف أولي يمكننا القول القول أن هناك نفايات نفايات متلائمة و نفايات غير متلائمة مع أنظمة المعالجة البلدية . - الملوثات المتلائمة :الملوثات المتلائمة هي المواد التي يمكن إزالتها أو إتلافها من قبل الهيئات المدنية .معظم الصناعات الغذائية وعدد من الصناعات العضوية تنتج نفايات خام تشبه بشكل أو بآخر النفايات البلدية ولو أن هناك إختلاف واسع في التركيز. المعالجة اللأولية تتضمن عادة تصفية خشنة و ترسيب. و اما المعالجة الثانوية فيمكن أن تتضمن معالجة بالحمأة المنشطة و الفلاتر البطيئة و يمكن أن تتضمن أيضا عمليات بيولوجية هوائية أخرى تهدف إلى أكسدة و إتلاف الجزء الأعظم من المواد العضوية .تقاس هذه المواد العضوية و يعبر عنها عادة بعبارة الأوكسيجين العضوي المطلوب أو تقاس بطريقة غير مباشرة عن طريق معرفة –مثلا-الآوكسيجين الكيميائي المطلوب أو الكربون العضوي الكلي .المواد القابلة للتحلل البيولوجي يمكن أن تزال بنفس الطرق شريطة عدم الإضرار بالشروط اللازمة لعملية التحلل (مثل وجود سموم أو قيم حرجة منph و درجة الحرارة ...الخ). التعقيم ليس عملية مطلوبة عادة في معالجة النفايات الصناعية ولكن وجود هذه النفايات في الصرف الصحي لا يتنافر عادة مع عملية الكلورة .هناك بعض الكيماويات المرجعة مثل السلفيدات و السلفيتات و مركبات الحديدي التي تزيد من كمية الكلور اللازمة ,لكن هذه المواد يجب أن تكون قد أبعدت أو استهلكت قبل أن تصل النفايات إلى مرحلة الكلورة التي عادة ما تكون المرحلة الأخيرة . - الملوثات غير المتلائمة : بعكس نفايات الصناعات الغذائية و بعض الصناعات العضوية التي يمكن معالجتها بنفس العمليات التقليدية المتبعة لمعالجة الصرف البلدي فإن نفايات كثير من الصناعات تتضمن ملوثات لا تتلائم مع تلك الطرق من المعالجة .أخطر أنواع عدم الملائمة هي تلك التي تتدخل في تشغيل عملية المعالجة كأن تحتوي على مواد سامة تحد أو تتلف الكائنات الحية التي تقوم بالعملية البيولوجية . هذه السموم تتضمن السيانيد و المعادن الثقيلة والحموض و الزيوت البترولية و الشحوم البترولية . هذه المواد عندما تكون بتراكيز صغيرة تمثل نوعا آخر من عدم الملائمة, ففي هذه الحالة فإن الملوثات لا تؤثر ولا تتأثر بعملية المعالجة وإنما تمر من خلال المحطة دون تغيير ما عدا أنها تخضع إلى درجة ما من التمديد . بالإضافة إلى الملوثات غير المتلائمة السابقة فإن هناك بعض المواد التي يحظر كليا دخولها إلى شبكة الصرف الصحي البلدي و هذه تتضمن :المواد القابلة للإشتعال و الإنفجار –النفايات الآكلة – المواد الصلبة أو اللزجة التي قد تسبب بعض الإنسدادات . إن التصنيف النهائي للملوثات من حيث كونها متلائمة أو غير متلائمة يجب أن يعتمد على دراسة نظام الصرف البلدي المراد طرحها فيه.نظم المعالجة الحديثة أو إقامة وحدات كيميائية –فيزيائية مستقلة عند محطات معالجة الصرف الصحي تتضمن ضبط ph و إضافة بعض الكيماويات التي من شأنها إزالة بعض المواد اللاعضوية هذه الإجرآت يجب أخذها بعين الإعتبار عند تحديد التراكيز المقبولة من هذه المواد اللاعضوية المسموح بطرحها في تيارات الصرف . إن تصنيف النفايات كخطوة أولى في الدراسة الأولية من شأنه أولا أن يساعد في إعداد لائحة للملوثات المتوقع مواجهتها في الصناعة و هذه الائحة هامة في إعداد المسح المصنعي ,و ثانيا فهو يساعد في إختيار نوع عمليات المعالجة . ب-المسح الصناعي :لا يوجد مصنعان لهما نفس الماء الملوث و لكي نعرف المشاكل المتعلقة بالماء الملوث لابد من دراسة خاصة للمصنع . الهدف الرئيس لمسح الماء الملوث هو الحصول على حقائق و معطيات ضرورية لتطوير برنامج إدارة متكامل للنفايات هذا البرنامج ينبغي أن يتضمن أكثر من نظام معالجة للنفايات ,فهو يجب أن يبدأ بوضع إدارة ماء فعالة تقود إلى التوفير في صرف الماء و إلى التقليل من الماء الملوث الواجب معالجته.هنا يمكن أن تكون البيانات المتعلقة بصناعات مشابهة ذات فائدة لأنها تقدم أرقاما للمقارنة . من المعتاد أن تعتبر هذه الدراسة المصنع بكامله وحدة متكاملة. زمن المسح يجب تحديده مسبقا و لكن يجب أن لا يقل هذا الزمن عن 24 ساعة ويمكن أن يمتد إلى أكثر من 14 يوم أو يمكن أن يشمل فصلا كاملا. خلال المسح يجب قياس كل تدفقات الماء الملوث و أخذ عينات من عدة نقاط منها .يجب تسجيل المعطيات المتعلقة بالإنتاج في فترة المسح . أخيرا ففي مرحلة التخطيط للمسح يجب تدريب كادر المسح بحيث يعرف كل شخص مسؤولياته وواجباته و يحضر نفسه للقيام بها . ج-التحليل: إن طرق التحليل الواجب اتباعها في تحليل المياه الملوثة الصناعية هي طرق موثقة ومحددة في طرق معيارية تحددها الجهات التشريعية في البلد . اذا كان أحد أهداف المسح الحصول على معطيات لفريق المعالجة فإن التحليل يمكن أن يشمل بعض الإختبارات المخبرية مثل إختبارات الترقيد لإزالة المعلقات الصلبة , تحديد منحني ph لتعديل الماء الملوث و إختبارات على التحلل البيولوجي .....إلخ. 2-2 طرق صناعية لمعالجة التلوث أو الحد منه: آ- الحد من التلوث ضمن المعمل : الخطوة المنطقية الأولى في حل مشكلة التلوث هي منع التلوث في مصدره ,أي هي الغاء تشكل النفايات بدلا من معالجتها .إذا لم يكن ممكنا القضاء على التلوث بشكل كلمل فمن المفيد التقليل من حجمه و شدته إلى أقصى حد ممكن .إذن يجب أن يكون من أولى أهداف مسح تلوث الماء الإشارة إلى إمكانات الحد من التلوث داخل المعمل .الحد من التلوث داخل المعمل يمكن تحقيقه بإجراء تعديلات على العمليات التصنيعية ,بتحسين المواد الخام , بإستيراد المواد , وتجميع النفايات . يجب قبل كل شئ إعتبار الماء مادة خام و أن الماء الملوث هو ناتج ثانوي لعملية التصنيع. إذا تم تقبل هذه الحقائق فمن المنطقي عندئذ تطبيق مبادئ ضبط الجودة على إنتاج الماء الملوث . ب- معالجة التلوث : تتنوع طرق معالجة التلوث تنوعا كبيرا و هذه التقنيات تتضمن عمليات تستخدم لمعالجة الصرف الصحي بالإضافة إلى التقنيات الخاصة بكل صناعة و يعتمد إختبار إجراء المعالجة –أو سلسلة الإجراءت –على نوع التلوث المراد إزالته وعلى درجة الإزالة .هناك عوامل أخرى يجب أخذها بعين الإعتبار مثل كمية المياه الملوثة المراد معالجتها ,وتراكيز الملوثات في الماء ,والتغيرات التي تطرأ على كمية الماء و التراكيز ,.. المناخ…. الخ المبادئ العامة للمعالجة يمكن تلخيصها بأربعة مواضيع هي –فصل الآطوار –المعالجة البيولوجية – المعالجة الكيمائية – و تقنيات متنوعة : أولا- فصل الآطوار : أبسط تقنيات المعالجة و أكثرها فائدة هي الفصل الفيزيائي للأطوار و خصوصا فصل الطور الصلب عن السائل ,و كذلك فصل الآطوار غير المائية –مثل الزيت –عن الطور المائي . فصل الغاز عن السائل ليس له كبير أهمية و لكنه قد يكون له أهمية في بعض أنواع التلوث . إن عملية فصل المواد الصلبة هي الخطوة الرئيسية في كل أنظمة معالجة التلوث . في المرحلة الآولى يتم فصل المواد الصلبة عن طريق الترسيب أي الإستفادة من الجاذبية لتحقيق عملية الترقيد .يمكن لهذه العملية أن تتم في مرحلتين، حوض إزالة الرمال وهو حوض ذو زمن مكوث قصير لإزالة الرمال الثقيلة سريعة الترسيب ذات القطر ما بين 0.1-0.2 مم وتصمم الاحواض هذه بحيث تكون سرعة الجريان 0.3 م/ثانية , و الحوض الثاني حوض الترسيب الاولي لإزالة المواد الصلبة بطيئة الترقيد إذ يبلغ زمن المكوث هنا أكثر من ساعتين .القطرات الزيتية الأخف من الماء تطفو على السطح في نفس الوقت الذي تترسب فيه المواد الصلبة الأثقل من الماء إلى قاع الحوض. كلا الطبقتين السفلى التي تشكل الحمأة والعلوية التي تشكل الفيلم الزيتي أو الزبد يجب إزلتها بآلية مناسبة تعمل بشكل مستمر أو متقطع . يمكن تحسين فعالية الترقيد بإضافة عوامل تخثير كيميائية تجمع الجزيئات الصغيرة في جزئيات كبيرة، او بزيادة زمن الترقيد و لكن الخيار الأخير يتطلب أحواضا" كبيرة بالإضافة الى انه قد ينشأ عنه مشكلة تحول منطقة الحمأة الى منطقة لا هوائية . نفس تقنيات فصل المواد الصلبة يمكن استخدامها من اجل الترسيب النهائي بعد المعالجة الكيميائية او المعالجة البيولوجية عن طريق احواض الترسيب النهائية التي تهدف الى ازالة المواد الصلبة المتبقية التي استطاعت العبور من خلال احواض الترقيد الاولية، و الاهم من ذلك انها تزيل المواد الصلبة الجديدة المتشكلة بالتفاعلات الكيميائية و البيولوجية. الترقيد النهائي يمكن ان يتم في مرحلتين الاولى في خزانات تقليدية تزال الحمأة فيها بطرق ميكانيكية و الثانية في برك صقل كبيرة بحيث يجب ان تتوفر مساحات كبيرة من الارض. في انظمة المعالجة يمكن إضافة مروقات في مختلف مراحل الترسيب إذا كانت كميةالمواد الصلبة كبيرة ,أو يمكننا الإستغناء عن الترقيد الأولي إذا كانت نسبة المواد الصلبة منخفضة كما هو الحال في معامل الحليب وتعليب اللحوم و غيرها . إزالة الزيت بالترسيب يخضع إلى نفس المبادئ السابقة و يمكن أن يتم في نفس التجهيزات ,و لكن هناك أجهزة فصل صممت من قبل معهد البترول الآمريكي (API) لاستخدامها مع المياه ذات المحتوى الكبير من الزيوت كتلك التي نواجهها في مصافي البترول .الزيوت المنحلة و المستحلبة لا يمكن إزالتها بالترقيد –مثلها مثل المواد الصلبة المنحلة – و إنما تحتاج إلى معالجة كيميائية مسبقة . بما أن كل تقنيات الترسيب تعتمد على الفرق في الوزن النوعي بين المواد الصلبة (أو الزيتية ) والماء لذلك فإن كان هذا الفرق صغيرا فإن كفاءة الترسيب سوف تكون منخفضة و يتطلب زمنا طويلا .يمكن حل هذه المشكلة باستخدام تقنية التعويم .في هذه التقنية يعمد الى ضخ هواء مضغوط في الماء و عند إزالة الضغط عن الماء يتحرر الهواء من المحلول بتشكيله فقاعات تحمل على سطوحها جزيئات المواد الصلبة . أكثر الصناعات إستخداما لتقنية التعويم المصافي البترولية و المعامل الكيميائية حيث يعمد إلى معالجة الماء الملوث بالزيوت بهذه الطريقة . التصفية تقنية أبسط من الترقيد لكنها محددة لأنها تفصل الجزيئات ذات الحجوم الكبيرة فقط. تستخدم المصافي الخشنة-كالحواجز ذات القضبان-عند مداخل وحدات المعالجة و هي ذات فتحات كبيرة من مرتبة 12 إنش تقريباو يمكن الإستغناء عنها عندما لا توجد مواد صلبة بهذه الحجوم. وهناك المصافي الناعمة تستخدم لإزالة الجزيئات الصغيرة وهذا يقلل من العبء على أحواض الترقيد يحمي الانابيب من الانسداد والمضخات من العطب، والأهم من ذلك أن وجود الجزيئات الخشنة يعيق إزالة المواد الصلبة الناعمة بوحدات الترسيب . الجزيئات الصلبة الناعمة التي لا يمكن إزالتها بالمصافي يمكن فصلها بالفلترة. أساس وسط الفلترة يكافئ المصافي الناعمة و هو يتألف من القماش أو الورق أوفرشة من المواد الصلبة نفسها على وسط الفلترة .الفلترة قلما تستخدم مع الماء الملوث الخام لأنها تحتاج في هذه الحالة إلى عمليات تنظيف متكررة ,و إنما تستخدم في عمليات الترويق النهائية خصوصا عندما لا يسمح ضيق المكان بإستخدام برك الصقل. ثانيا"- المعالجة البيولوجية: طورت المعالجة البيولوجية أصلا من أجل الصرف الصحي البلدي ولكن هذه المعالجة تصلح في كثير من الأحيان لمعالجة المياه الملوثة من الصناعات العضوية مثل الصناعات الغذائية (التعليب-الحليب-اللحوم )و صناعة الورق و الدباغة و الصناعات النسيجيةو غيرها . المعالجة البيولوجية للماء الملوث يمكن أن تكون هوائية أو لاهوائية ,و كل نوع له سلالاته الخاصة من المتعضيات الدقيقة و النتائج النهائية لكل منهما ذات مواصفات تختلف عن النوع الآخر بالرغم من أن الهدف في كلتا الحالتين هو تحويل المكونات العضوية الى نواتج نهائية( غازات وماء و مواد صلبة سهلة الفصل). إن المعالجة البيولوجية الهوائية تتطلب تامين كمية كافية من الاكسجين عبر استخدام المهويات او النافثات الهوائية من اجل استخدامها بواسطة الكائنات الدقيقة لأكسدة المواد العضوية و تحويلها الى كتلة بيولوجية ومواد بسيطة اخرى . مبادئ المعالجة البيولوجية موضحة بالتفصيل في الجزء الرابع من سلسلة محاضرات مياه الصرف الصحي وطرق معالجتها( أساسيات في المعالجة البيولوجية لللمياه الملوثة) المنشورة بالموقع سابقا". و من الطرق الشائعة للمعالجة البيولوجية نذكر الحمأة المنشطة و الاقراص البيولوجية و المرشحات البيولوجية...الخ. بالنسبة للمعالجة الاهوائية فهي تستخدم عند احتواء المياه الملوثة على تراكيز عالية من المواد العضوية و تتضمن تأمين احواض لاهوائية بحيث تعمل الميكروبات اللاهوائية على تحويل المواد العضوية الى غاز الميتان و الهيدروجين و كبريت الهيدروجين و الامونيا وغاز ثاني اكسيد الكربون و نمو الكتلة البيولوجية. النواتج الغازية ذات روائح كريهة و بعضها قابل للاشتعال لذلك يجب جمعها و التحكم بها. لاسبيل هنا للتفصيل لأسس المعالجة اللاهوائية ولكن سأتطرق لها بالتفصيل في محاضرة لاحقة ان شاء الله . ثالثا": المعالجة الكيميائية: ظهرت المعالجة الفيزيائية-الكيميائية المستقلة كمنافس للمعالجة البيولوجية منذ حوالي 1970. ان المعالجة الكيميائية الاكثر انتشارا" هي ضبط PH المياه الملوثة و ذلك لان المياه الملوثة الصناعية لا يسمح بصرفها مباشرة الى شبكات الصرف الصحي او المياه الطبيعية ما لم يتم تعديلها لقيم وسطية حوال 7 لتجنب الضرر البيئي. المياه الملوثة القلوية تعدل باستخدام حمض الكبريت مثلا، و المياه الحامضية تعدل باستخدام ماءات او كربونات الصوديوم او الكلس وهو الخيار الارخص كلفة. يتك تجنب استخدام الكلس بالنسبة للمياه الحاوية على الكبريت بسبب تشطل طبقة واقية توقف التفاعل. ان ازالة الامونيا من الماء باستخدام الهواء او البخار تتطلب قيم PH عالية تؤمن باضافة الكلس او الصود الكاوي، كما ان ترسيب معظم المعادن الثقيلة على شكل هيدروكسيدات تتطلب قيم عالية من PH ، وعلى العكس يخفض ال PH بحمض الكبريت عند ازالة الفينول او تحويل السيانيدات الى مركب طيار كما ان قيم PH المنخفضة ضرورية لارجاع الكرومات في صناعة الطلي الكهربائي. هناك عمليات متنوعة تستخدام للمعالجة الكيميائية للمياه الملوثة مثل التخثير الكيميائي و الاكسدة الكيمائية و استخدام الاوزون و الارجاع الكيميائي(مثل ارجاع الكروم السداسي التكافؤ الى ثلاثي التكافؤ مما يسهل ازالته). ان اختيار مراحل المعالجة الكيميائية المناسب يعتمد على كمية و نوعية المياه الملوثة و كذلك يعتمد على كلفة المعالجة و المواصفات النهائية المطلوبة للمياه المعالجة قبل القائها الى المستقبلات النهائية. من الشائع دمج عدد من تقنيات المعالجة مع بعضها لتحسن مواصفات المياه النهائية المعالجة . كما ان الحصول على مياه نقية اكثر باستخدام تكنلوجيا متقدمة مثل عمليات الفلترة و التناضح العكسي و التبادل الشاردي سيزيد من كلفة المعالجة الى حد كبير. وللحديث باقية طالما اذا كان فى العمر باقية انشاء الله -