محطات تنقية مياه الشرب

محطات تنقيه مياه الشرب
أنواع محطات تنقية مياه الشرب ومكوناتها

1-1 أنواع محطات التنقية من حيث التكنولوجيا والحجم :

مقدمة :
للحصول علي ماء خالى من اللون والعكارة أى شفاف وليس له رائحة وله طعم مستساغ وكذلك خلو الماء من أى كائنات حية أى أن يكون مقبول من الناحية الحسية (كعدم وجود طعم أو رائحة أو لون للمياه) ومن الناحية الصحية (كعدم وجود بكتيريا ممرضة) يتم عمل اعمال تنقية لمياه الشرب. وتنقسم أعمال نظم المياه إلى :
- أعمال تجميع المياه .
- أعمال التنقية .
- أعمال التخزين والتوزيع .
مصادر مياه الشرب إما أن تكون مياه جوفية أو مياه سطحية أو مياه الأمطار .
1- أعمال التجميع :
يقصد به المنشأ الذى يقام للحصول على المياه من المصدر بطريقة سليمة وبالكميات التى تتطلبها احتياجات منطقة الدراسة سواء كانت قرية أو مدينة . ويختلف شكل أعمال التجميع ونوعها حسب نوع المصدر . فى حالة المياه السطحية يتم الاعتماد على مجموعة من المواسير الناقلة على مجرى مائى من المصدر الرئيسى لتجميع المياه .
أما فى حالة المياه الجوفية فيتم الاعتماد على مجموعة من الآبار يتوقف حجمها وعددها على نوعية التربة وعمق المياه وكذلك على الاحتياجات المطلوبة .
وفى حالة مياه الأمطار يكون الشكل الأمثل هو تخصيص منطقة لتجميع مياه الأمطار وتكون هذه المنطقة مجهزة لاستقبال مياه الأمطار وحجزها حيث يتم سحبها لتغذية نظام مياه الشرب
2- أعمال التخزين والتوزيع :
يتم توزيع المياه (لاستخدامها بعد تجهيزها لتصبح مناسبة للغرض المستهدف) من خلال شبكات لتوزيع المياه وذلك وفقا للمعدلات المطلوبة وتحت الضغط المناسب مع الأخذ فى الاعتبار الحماية الكافية للشبكة لضمان عدم تلوث المياه وضمان انتظام الشبكة .
3- أعمال التنقية :
يختلف نوع وحجم أعمال التنقية تبعا لنوع المصدر وجودة مياهه وكذلك الغرض الذى سيتم فيه استخدام المياه . فقد لا تحتاج المياه إلى أى نوع من أنواع التنقية كما فى حالة المياه الجوفية ، وقد تحتاج إلى تسلسل معين من مراحل التنقية النمطية أو المتخصصة كما فى حالة المياه السطحية أو المياه الجوفية ذات التركيز العالى من الأملاح .
ويوضح الشكل المرفق مخطط نظام مياه الشرب فى حالة الاعتماد على المصادر المختلفة . ومن دراسة الشكل يتضح الآتى :
أولا : تنقية مياه الأمطار :
إن تنقية مياه الأمطار هى أبسط أنواع التنقية حيث تحتاج بعد عملية تجميع المياه إلى :
- المأخذ .
- محطة طلمبات الضغط المنخفض .
- عملية ترشيح بسيطة لتنقيتها من الشوائب .
ثم يتم تعقيم المياه باستخدام الكلور بالجرعات المناسبة ثم تخزينها بالخزانات الأرضية ومنها إلى الشبكة عن طريق طلمبات الضغط المرتفع .

ثانيا : تنقية المياه الجوفية :
إن تنقية المياه الجوفية هى أيضا من عمليات التنقية البسيطة والتى لا تحتاج إلى تنقية أصلا إلا إذا احتوت على كمية من الأملاح الذائبة فوق المعدل المسموح به . وتتكون عملية التنقية لإزالة بعض الأملاح مثل الحديد والمنجنيز من :
- أعمال تجميع المياه من الآبار .
- المأخذ وطلمبات الضغط المنخفض .
- معالجة خاصة للتخلص من الملوحة فى حالة وجودها .
- عملية التعقيم ومنها إلى الخزانات فالشبكة العمومية مثلها مثل مياه الأمطار .
ثالثا : تنقية المياه السطحية :
عملية تنقية المياه السطحية عملية أكثر تعقيدا من تنقية مياه الأمطار أو المياه الجوفية نظرا لما تحتويه المياه السطحية من بكتريا ومواد عالقة و ذائبة بالإضافة إلى الطمى والمواد العضوية. يتكون النظام من:
- رفع المياه من المأخذ باستخدام طلمبات الضغط المنخفض .
- الترسيب .
- الترشيح .
- التعقيم .
ومنها إلى الخزانات الأرضية ثم طلمبات الضغط المرتفع التى تضخ المياه المنقاه إلى الشبكة أو إلى الخزانات العالية بالمدينة طبقا لنوع الشبكة .
وسنتناول كل من هذه العمليات بشئ من التفصيل فيما يلى :
- رفع المياه من المأخذ باستخدام طلمبات الضغط المنخفض :
تعتمد محطات تنقية المياه السطحية على الأنهار وفروعها لسحب المياه منها عن طريق المأخذ الذى يوصل المياه من النهر إلى بيارات السحب للطلمبات ويزود المأخذ بطلمبات ضغط منخفض لرفع المياه من منسوب البيارات إلى منسوب موزعات المياه للمروقات .
وتضاف جرعة الكلور المبدئى إلى المياه وهى فى طريقها إلى الموزعات . ويضاف محلول الشبة للماء عند الموزعات . وتتم عملية الخلط والترويب بواسطة :
أ – قلابات تدار بمحرك كهربى .
أو
ب – بعمل اختناق فى مجرى المياه لتزيد من سرعة المياه عندما يضاف محلول الشبة .
- الترسيب :
تتم هذه العملية بالمروق فيترسب الطمى والكائنات الميتة فى قاع المروق وتسحب الرواسب للخارج عن طريق محابس الروبة .
فى بعض المحطات الحديثة تسحب الروبة من أقماع التجميع بمواسير منتهية بمحابس تفتح وتغلق بنظام محابس الهواء وتتحكم فى ذلك ساعة الضبط ويستخدم هذا النظام فى المروقات النابضة (Pulsetor) .
- الترشيح :
تهدف عملية الترشيح إلى إزالة المواد العالقة وتتم خلال طبقات من الرمل لحجز المواد العالقة المتبقية بعد عملية الترسيب . وتشمل أنواع المرشحات :
1- مرشح رملى بطئ .
2- مرشح رملى سريع .
3- مرشح الضغط (Compact Unit) .
- التعقيم :
يتم تعقيم المياه غالبا باستخدام غاز الكلور أو مركبات تحتوى على الكلور (مثل هيبوكلوريت الكالسيوم أو هيبوكلوريت الصوديوم) . ويضاف غاز الكلور بجرعات يتم تحديدها على أساس اختبارات معملية للقضاء على الكائنات الممرضة وبحيث لا تتجاوز نسبة الكلور المتبقية بعد المعالجة 0.2 – 0.6 جزء فى المليون . ويلاحظ أنه لابد وأن يترك الماء بعد إضافة الكلور لمدة ثلاثين دقيقة قبل استخدامه للتأكد من تمام المعالجة ويمكن أن يتم ذلك فى حالة الاستخدام المباشر فى أحواض احتجاز ذات سعات مناسبة .
كما يوجد العديد من الطرق الأقل استخداما فى عمليات تطهير المياه باستخدام الأوزون أو اليود والبروم أو الأشعة فوق البنفسجية وهى طرق أكثر تكلفة من استخدام الكلور.
تمر المياه المعقمة والتى تم تطهيرها بالكلور النهائى إلى خزان أرضى أسفل المرشحات ومنها إلى بيارات سحب طلمبات الضغط العالى .
طلمبات الضغط العالى ترفع المياه إلى خزان علوى أو تضخ المياه مباشرة إلى شبكة التوزيع بالمدينة .
ومما هو جدير بالذكر أن محطات تنقية المياه السطحية حتى الآن لا تغطى كامل مساحة الجمهورية وأن هناك أماكن عديدة محرومة من المياه النقية .
الأمر الذى دعا إلى انتشار وحدات التنقية المدمجة (النقالى) Compact Unit بأماكن عديدة ورغم أن سعتها صغيرة إلا أنها مناسبة للتجمعات المحدودة وللأماكن النائية.
ونظرا لانعدام مصدر المياه السطحية أو الجوفية ببعض الأماكن وعلى رأسها المناطق الصحراوية كما يندر فيها سقوط الأمطار لذلك فقد انتشرت أيضا عملية تنقية مياه البحر أو كما تسمى تحلية مياه البحر ورغم ارتفاع تكلفة هذا النوع من أنواع التنقية وقلة انتاجيته إلا أنه يعتبر الحل الوحيد فى بعض الحالات .
وسنتناول أيضا أحد الأنواع الأكثر شيوعا لتحلية مياه البحر وهى عملية التناضح العكسى و(Reverse Osmoses) .
وحدات التنقية المدمجة :
وحدات التنقية المدمجة (النقالى) "Compact Unit" تماثل العمليات النمطية للتنقية ومعالجة المياه السطحية الخام ذلك لأنها تشتمل على نفس خطوات التنقية وهى :
- التصفية .
- الترويب .
- الترسيب .
- الترشيح.
- التطهير .
- التخزين ثم منها إلى شبكة التغذية .
ويتراوح تصرف وحدات التنقية المدمجة بوجه عام من 30 إلى 90 لتر/ث (2000 – 6000 م3/يوم) أى أنها تستخدم لخدمة تجمعات فى حدود من 10000 نسمة وحتى 40000 نسمة تقريبا .
مميزات وحدات التنقية المدمجة :
- سهولة وسرعة التركيب .
- سهولة نقل الوحدة من مكان إلى مكان آخر .
- عدم الحاجة إلى أعمال إنشائية كبيرة (بعض القواعد الخرسانية فقط) .
- تحتاج إلى مساحة صغيرة .
- انخفاض سعر تكلفتها بالمقارنة بتكاليف إنشاء المحطة النمطية .
الحالات التى تستخدم فيها الوحدات المدمجة :
- التجمعات المحدودة النائية والتى يصعب مدها بالمياه من عمليات المياه النمطية لبعدها أو لارتفاع تكلفة الإمداد .
- كحل عاجل لتغذية المجتمعات المحدودة ولحين وصول مصادر المياه التقليدية إليها .
- سد العجز لبعض المناطق بصفة مؤقتة ولحين تطوير عمليات التنقية الرئيسية .
مشاكل استخدام الوحدات المدمجة :
- نقص العمالة الفنية المدربة بأماكن تركيب هذه الوحدات .
- نقص أجهزة القياس والتحكم .
- نقص المواد الكيماوية وأسطوانات الكلور اللازمة للتشغيل .
- نقص قطع الغيار خصوصا للوحدات المستوردة .
- كثرة انقطاع التيار الكهربى مما يعرضها للتوقف وعدم انتظام التشغيل .
- تصنع غالبا من ألواح الصاج الذى يصدأ بمرور الوقت .
- عدم ملاءمة بعض المواقع التى يتم اختيارها لإنشاء المحطات .
- إسناد أعمال التنفيذ إلى مقاول غير متخصص .
- صعوبة المراقبة وضبط جودة المياه المنتجة نظرا لكثرة عدد الوحدات ووجودها بأماكن متفرقة وعلى مسافات متباعدة .
ونظرا للمشاكل المتعددة التى تواجه عملية التشغيل باستخدام نظام الوحدات والسابق ذكر بعضها ولارتفاع تكاليف ونفقات التشغيل والصيانة لهذه المحطات وكذا لقصر عمرها الافتراضى (10-15 سنة) فإنه يجب توخى الحرص عند اللجوء إلى اختيار هذا الحل . وإن يقصر استخدام هذه المحطات على الحالات الطارئة والحرجة وكوضع مؤقت لحين استكمال تغذية المناطق فى إطار خطة قومية متكاملة .
محطات التناضح العكسى :
نظرا لندرة المياه العذبة فى المناطق الصحراوية ولكثرة المياه المالحة فى البحار التى تطل عليها بلدان كثيرة ولكى تستمر الحياة يواصل التقدم التكنولوجى أبحاثه وتطبيقاته العملية للاستفادة من مياه البحار المالحة والتى تحتوى على نسبة تركيز أملاح بمقدار 35000 ملليجرام/لتر أى 3.5 % أو أكثر . بينما تركيز الأملاح المسموح بها لا تزيد عن 500 ملليجرام/لتر على الأكثر .
ولهذا الغرض تعكف الشركات على التنافس لانتاج محطات تلبى حاجة الدول التى ليس بها مياه سطحية بل لديها مياه بحار أو مياه آبار مالحة ومن هذه المحطة محطات التناضح العكسى (Reverse Osmoses) .
مشتملات محطات تنقية المياه بطريقة التناضح العكسى :
- طلمبات لسحب المياه المالحة من مصادرها (البحار – أو الآبار المالحة) .
- مروقات صغيرة تضاف بها بعض الكيماويات لإزالة الروائح ولترسيب بعض المواد التى يمكن ترسيبها وصرفها من المروق .
- مرشحات لإزالة الحديد والمنجنيز وبعض الأملاح .
- فلتر لاستخراج بعض جزيئات المواد التى لم يتم استخلاصها فى المراحل السابقة .
- طلمبات ضغط عالى (متعددة المراحل) يصل الضغط بها إلى 28 – 30 بار .
- مجموعة وحدات التناضح العكسى بتوصيلات المواسير المختلفة .
- مجموعة مراوح هواء ضخمة لتهوية المياه بعد استخلاص الأملاح منها .
- خزان أرضى – إضافات بعض الأملاح (المعادن لإكساب المياه الاستساغة) .
- طلمبات ضخ إلى خزان المدينة ومنه لشبكات التوزيع .