ارجو المساعدة في بحث في هندسة طرائق [الأرشيف] - منتديات الجلفة لكل الجزائريين و العرب

boubou nina

2011-10-29, 16:40

مقدمة:
يعتبر الماء من أوائل الموضوعات التي اهتم بها العلماء والمختصون في ةمجال البيئة ولعل السر في ذلك مرده الى اهمية الماء وضرورته للحياة فهو يدخل في جميع العمليات البيولوجية والصناعية فلا يمكن لاي كائن حي ان يعيش بدونه حيث جاء في كتاب الله تعالى وجعلنا من الماء كل شيء حي أفلا يومنون" كما انه يكون حوالي 70.8بالمئة من مساحة الكرة الارضية وحوالي 60الى 70بالمئة من الاحياء الراقية بما فيها الانسان ويكون حوالي90بالمئة من الاحياء الدنيا فاذا تلوث الماء يؤدي الى حدوث اضرار بالغة بالكائنات الحية ويخل بالتوازن البيئي الذي ليس له قيمة
اذا مافسدت خواص المكون الرئيس له وهو الماء

تعريف الماء المستعمل :
* الماء المستعمل هو الماء الملوث الذي يتركب من المواد الغريبة التي تفسد خواصه الكيميائية أو تغير من طبيعته مما تجعله غير صالح للإنسان أو الحيوانات أو النباتات أو الكائنات التي تعيش في البحار و المحيطات.

2 ـ مصادر تلوث الماء :
يتلوث الماء عن طريق المخلفات الإنسانية و النباتية و الحيوانية و الصناعية التي تلقى فيه أو تصب في فروعه ، و من أهم ملوثات الماء :
- مياه المطر الملوثة .
- مياه المجاري .
- المخلفات الصناعية .
- التلوث الناتج عن تسرب البترول إلى البحار و المحيطات .
و يعتبر التلوث الناتج عن المخلفات الصناعية من أهم و أخطر أنواع التلوث في العصر الحالي وخاصة في البلدان المتقدمة صناعيا , وهي تشمل مخلفات المصانع الغذائية والكيمائية والألياف الصناعية والتي تؤدي إلى تلوث الماء بالدهون والبكتريا والدماء والأحماض والقلويات والأصباغ والنفط ومركبات البترول والكيماويات والأملاح السامة كأملاح الزئبق والزرنيخ ، وأملاح المعادن الثقيلة كالرصاص والكادميوم .

كيف نعالج الماء المستعمل

مبادىء و إجراءات معالجة المياه المستعملة :
1 ـ تصنيف الملوثات حسب طبيعتها :
إن تصنيف النفايات كخطوة أولى في الدراسة الأولية من شأنه أولا أن يساعد في إعداد لائحة للملوثات المتوقع مواجهتها في الصناعة و هذه اللائحة هامة تسمح باختيار نوع عمليات المعالجة الملائمة . و من بين هذه الملوثات نذكر :
- التلوث الفيزيائي : ـ أجسام صلبة كبيرة الحجم مثل المواد البلاستيكية وأجسام عالقة مثل الرمال.
- التلوث العضوي : مواد عضوية منحلة ، و مواد عالقة مثل الزيوت ، الدهون ..
- التلوث الكيميائي : مواد كيميائية و معدنية منحلة ، ......
2 ـ مقاييس تصنيف الملوثات
1ـ درجة الحرارة
تعتبر درجة حرارة البيئة المائية عاملا مهما في التوازن القائم ضمنها ، و التغيير المفاجئى في درجة الحرارة يعود إلى طرح مخلفات صناعية منها الكيميائية و البترولية و الثقيلة .
2 ـ دليل الهيدروجين:
يعتبر تعيين ph الوسط قياسا لتركيز شوارد الهيدروجين h+ في الماء ، يكون عادة ph الماء الطبيعي بين (6 ـ 8.5 ) ويشكل وسط موقي أي غير قابل لتحولات سريعة في ph
لكن مياه الصرف الصناعي تغير من قيمة ph المجرى المائي ، فمثلا فإن مياه الصرف الناتجة عن مصانع الغاز إنطلاقا من الخشب تكون بين (3.5 ـ 3 = ph) .
3 ـ الناقلية الكهربائية :
تحتوي المياه الطبيعية على تراكيز خفيفة من الأملاح المعدنية المتشردة و بالتالي فجميعها تشارك في الناقلية الكهربائية ، و تنتج الناقلية العالية عن إرتفاع نسبة الملوحة بسبب الملوثات المعدنية .
4 ـ المواد المعلقة :
تعتبر نسبة 30 غ /لتر من المواد المعلقة طبيعية و جيدة في المياه السطحية ،بينما إذا تجاوزت 70 غ/لتر فإن الماء يصبح ملوثا .
5 ـ الطلب الكيميائي الحيوي للأكسجين: ( dbo)
إن الأجسام الحية الدقيقة المتواجدة في الوسط المائي تقوم بعملية تحطيم المواد العضوية القادمة من مياه الصرف الصناعي و تتم باستهلاك الأكسجين المنحل، و بالتالي تهديد حياة النباتات و الحيوانات المائية .
يمكن تلخيص أهدافه بما يلي :
ـ تحديد كمية المواد العضوية المنحلة و القابلة للتحلل .
ـ معرفة قدرة الوسط على القيام بعملية التنقية الذاتية .
ـ تحديد درجة التلوث العضوي .
6 ـ الطلب الكيميائي للأكسجين: (dco )
يوجد نوع آخر من الملوثات العضوية لا تتأثر بفعل البكتريا و هي غير قابلة للتحلل ، يمكن إذا تقديرها بإستعمال مؤكسدات قوية و في شروط معينة حيث يعبر عن النتيجة بكمية الأكسجين المستهلكة في عملية الأكسدة .
معالجة المياه المستعملة ( معالجة مبسطة(:
- المعالجة تتم بفصل الملوثات حسب خواصها
مراحل المعالجة: تشتمل معالجة المياه المستعملة مجموعة من العمليات الفيزيائية والكيميائية والإحيائية التي يتم فيها إزالة المواد الصلبة والعضوية والكائنات الدقيقة أو تقليلها إلى درجة مقبولة ، ثم تأتي عملية التطهير للقضاء على الأحياء الدقيقة في نهاية مراحل المعالجة والتي تتضمن المراحل التالية:
المعالجة الأولية :
1 : نزع المواد الصلبة ( حصى , قطع خشبية أو بلاستيكية أو معدنية (
2 : نزع الزيوت
3 : نزع المواد الصلبة الدقيقة بالتركيد ( رمال(
المعالجة البيولوجية :
1 : التهوية ( الأكسجنة ( لتنشيط البكتيريا التي تستهلك المواد العضوية المنحلة, وكذلك لأكسدة شوارد الحديد والمغنيزيوم وبالتالي ترسيبهما.
2 : التركيد لترسيب الميكروبات العالقة والأكاسيد المتشكلة.
المعالجة الكيميائية :
1 : التصفية
* التكتل( إضافة مسحوق كلور الحديد الثلاثي(
* الترشيح ( سكب الماء المصفى في قمع مملوء بالرمل(
2 : التطهير ( إضافة ماء الجافيل إلى الماء المعالج(
معالجة فيزياؤوكيميائية
ظهرت المعالجة الفيزيائية-الكيميائية المستقلة كمنافس للمعالجة البيولوجية منذ حوالي 1970 إن المعالجة الكيميائية الأكثر انتشارا" هي ضبط hp المياه الملوثة و ذلك لان المياه الملوثة الصناعية لا يسمح بصرفها مباشرة إلى شبكات الصرف الصحي او المياه الطبيعية ما لم يتم تعديلها لقيم وسطية لتجنب الضرر البيئي.
المياه الملوثة القلوية تعدل باستخدام حمض الكبريت مثلا. المياه الحامضية تعدل باستخدام ماءات او كربونات الصوديوم .

الفصل الفيزيائي للأطوار:
فصل الصلب عن السائل وكذلك فصل الأطوار غير المائية مثل الزيت عن الماء.
) الغربلة ) : تهدف هذه المرحلة بشكل عام إلى إزالة المواد الصلبة اللاعضوية كبيرة الحجم وكذلك الألياف... الخ من مياه المجاري لحماية المنشآت الميكانيكية والمضخات المختلفة الموجودة في المراحل اللاحقة من المعالجة ، كما تهدف هذه المرحلة أيضاً إلى تجانس هذه المياه وخاصة عندما تصب في المحطة من حين إلى آخر كميات كبيرة من مياه الفضلات الصناعية ، ومن أهم مكونات هذه المرحلة :
أ- المصافـي: ناعمة أو خشنة وتوضع عند بداية المحطة لحجز المواد الصلبة كبيرة الحجم وإزالتها .
ب- أجهزة التفتيت: وتستخدم لتفتيت وتقطيع المواد الصلبة ( أحجار ) والتي مرت عبر المصافي القضبانية وتوضع قبل المرمل أو قد توضع قبل محطات الضخ .
ت- مرسبات الرمال: الغاية منها إزالة الرمال والمواد العصوية الناعمة التي مرت عبر المصافي وبالتالي الإقلال من حجم الرواسب في أحواض الترسيب.
ث- أحواض التعديل: والغاية منها تخفيف حدة التغيرات في كمية الجريان أو شدة مياه المجاري الواصلة لمحطة المعالجة وذلك للحصول على معدل شبه ثابت للجريان وتركيز شبه ثابت للملوثات الموجودة في مياه المجاري الداخلة للمعالجة.
المرحلة الثانية يتم فيها فصل المواد الصلبة عن طريق الترسيب ومن أهم مكونات هذه المرحلة :
أ ـ حوض إزالة الرمال: وهو حوض ذو زمن مكوث قصير لإزالة الرمال الثقيلة سريعة الترسيب ذات القطر ما بين . (0.1 ( 0.2 مم وتصمم الأحواض هذه بحيث تكون سرعة الجريان 0.3 م/ثانية
ب ـ الحوض الثاني: حوض الترسيب الاولي لإزالة المواد الصلبة بطيئة التركيد 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 المواد الصلبة والعلوية التي تشكل الفيلم الزيتي يجب إزلتها بآلية مناسبة تعمل بشكل مستمر أو متقطع .
- 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 النسيجية و غيرها(.
المعالجة البيولوجية للماء الملوث يمكن أن تكون هوائية أو لاهوائية
1- المعالجة البيولوجية الهوائية : تتطلب تامين كمية كافية من الأكسجين عبر استخدام المهويات او النافثات الهوائية من اجل استخدامها بواسطة الكائنات الدقيقة لأكسدة المواد العضوية وتحويلها الى كتلة بيولوجية ومواد بسيطة اخرى . و من الطرق الشائعة للمعالجة البيولوجية نذكر منها : المرشحات البيولوجية ، و الأقراص البيولوجية الدوارة .

2- المعالجة اللاهوائية : فهي تستخدم عند احتواء المياه الملوثة على تراكيز عالية من المواد العضوية و تتضمن تأمين أحواض لاهوائية بحيث تعمل الميكروبات اللاهوائية على تحويل المواد العضوية إلى غاز الميتان و الهيدروجين و كبريت الهيدروجين و الامونياك وغاز ثاني أكسيد الكربون
المعالجة بالتهوية :
تجرى عملية التهوئة على المياه الفقيرة بالأكسجين لزيادة الكمية المنحلة منه في الماء ، وتساعد على أكسدة شوارد الحديد و المنغنيز و إزالتها بالترسيب

المعالجة الكيميائية

1ـ التصفية :
المرحلة الأولى (التكتل(
يضخ الماء الخام إلى داخل حوض مجهز بخلاط مهمته مزج الماء مع المركبات الكيميائية المضافة وهي : ـ المخثرات المكتلات ـ مساعدات التكتل ـ الفحم المنشط ـ حمض أو أساس لتعديل الوسط بما يتناسب مع المخثرات المستعملة
* تجرى في الحوض عملية مزج سريعة لتجنب حدوث عملية الترسيب به ،
* مخطط حوض مزج الخام مع المكتلات، المخثرات و مساعدات التكتل والفحم المنشط .
1- دخول الماء الخام
2- دخول المواد المضافة
3- خروج الماء إلى حوض التكتل
4- فوهـة لتفريغ
* يسيل الماء الممزوج بالمواد الكيميائية إلى حوض التكتل المجهز بخلاطات بطيئة الحركة مما يسمح بتشكل تكتلات كبيرة نتيجة التصادم الحادث بين الجسيمات المعلقة، يبقى الماء في هذا الحوض حوالي نصف ساعة .
مخطط لحوض التكتل المركب من ثلاث حجرات:
1- دخول الماء الى حوض المزج , 2 - مخلطات ذات سرعات بطيئة
3- خروج الماء من حوض التكتل باتجاه حوض التركيد , 4 - فوهة التفريغ.

المرحلة الثانية (التركيد(
يعبر بعدها الماء إلى حوض التركيد لترسيب التجمعات المتشكلة، وخروج الماء منه بدرجة مقبولة من الصفاء ، يقاد الماء الخارج من حوض التركيد إلى المرشحات
المرحلة الثالثة ( الترشيح(
يستعمل بعد عملية التكتل و تهدف إلى إزالة وفصل المواد العالقة العضوية واللاعضوية وكذلك الجراثيم والشوائب الأخرى التي لم يتم فصلها في أحواض الترسيب الثانوية وحيث أنَّ
( dbo , dco ) تتواجد على شكل معلق فإنها ستزال بنسبة كبيرة أثناء عملية الترشيح وهناك العديد من أنواع المرشحات تذكر منها:
1- المرشحات الرملية البطيئة : وهي مناسبة جداً لمحطات المعالجة الصغيرة وتبلغ نسبة إزالة المواد الصلبة المعلقة فيها( 50 - 70 ٪ .(
2- المرشحات الرملية السريعة:وهي مناسبة لمحطات المعالجة الكبيرة وتبلغ نسبة إزالة المواد الصلبة المعلقة حوالي 70 ٪ .
3-المرشحات الرملية ذات الجريان العكسي : وهنا تدخل المياه المراد معالجتها من أسفل المرشح وتخرج من الأعلى ويبلغ معدل التحميل فيها ضعفي المرشحات الرملية السريعة .
4 ـ مرشحات أكثر تقنية: مرشحات نباتية مائية (الصورة).
2 ـ التطهير :
تعطي المراحل السابقة للتنقية ماءا صافيا ، ولكن لابد من التخلص من المركبات العضوية المنحلة المتبقية بالأكسدة بالطرق التالية:
أ ـ التطهير بالأوزون
ب ـ التطهير بالكلور
ويستعمل الكلور بالتطهير حتى في حالة وجود مرحلة الأكسدة بالأوزون و ذلك لأن زمن بقاء
الأوزون بالماء محدود ، و بالتالي يعود التلوث الحيوي للماء من جديد أثناء خزن المياه أو
ضمن شبكة التوزيع ،ورغم وجود العديد من المعقمات لكن الكلور يبقى الأكثر إنتشار في مجال التعقيم.
المخطط التالي يوضح عملية المعالجة بالكلور.