ما هي محطة معالجة المياه؟ كيف تعمل محطات معالجة المياه؟

مرحبًا بكم في عالم محطات معالجة المياه الرائع! هل سبق لك أن تساءلت عما يحدث للمياه التي تتدفق عبر الصنابير قبل أن تصل إلى زجاجك؟ حسنًا، هنا يأتي دور محطات معالجة المياه. هذه العجائب الهندسية عبارة عن مرافق مذهلة تضمن أن مياه الشرب لدينا آمنة ونظيفة وجاهزة لنستمتع بها. في هذه المقالة، سوف نتعمق في الأعمال الداخلية لمحطات معالجة المياه ونستكشف كيف تعمل سحرها لتزويدنا بمياه عالية الجودة.

ما هي محطة معالجة المياه؟

أ محطة لمعالجة المياه هي منشأة تقوم بمعالجة المياه الخام لجعلها صالحة للاستهلاك البشري ولأغراض أخرى مختلفة. والغرض الرئيسي منه هو إزالة الملوثات والشوائب من المياه، وضمان أنها تلبي معايير معينة من الجودة.

تتكون محطات معالجة المياه من عدة مكونات تعمل معًا لتحقيق النتائج المرجوة. وتشمل هذه المكونات هياكل السحب، حيث يتم جمع المياه من مصدرها، ووحدات المعالجة المختلفة مثل خزانات التخثر والتلبد، وأحواض الترسيب، وأنظمة الترشيح، ووحدات التطهير، وصهاريج التخزين.

هناك أنواع مختلفة من محطات معالجة المياه حسب مصدر المياه ومستوى المعالجة المطلوبة. تشمل بعض الأنواع الشائعة محطات معالجة المياه السطحية، التي تعالج المياه من الأنهار أو البحيرات أو الخزانات؛ محطات معالجة المياه الجوفية التي تركز على معالجة مياه الآبار أو مياه الآبار؛ ومحطات تحلية مياه البحر التي تحول المياه المالحة إلى مياه عذبة.

تلعب محطات معالجة المياه دوراً حاسماً في الحفاظ على الصحة العامة عن طريق إزالة المواد الضارة من إمدادات المياه. فهي تساعد في القضاء على الملوثات مثل البكتيريا والفيروسات والطفيليات والمواد الكيميائية والمعادن الثقيلة والرواسب. ومن خلال القيام بذلك، فإنهم يمنعون انتشار الأمراض ويضمنون توفير مياه الشرب النظيفة والآمنة للمجتمعات.

مكونات محطة معالجة المياه

1. المدخول: هذه هي نقطة البداية حيث يتم تجميع المياه الخام من مصدرها، مثل النهر أو البحيرة. يضمن هيكل السحب فحص المياه بشكل صحيح لإزالة الحطام الكبير ومنع تلف معدات المعالجة.

2. التخثر والتلبد: في هذه العملية، تتم إضافة مواد كيميائية تسمى مواد التخثر إلى الماء لزعزعة استقرار الجزيئات العالقة. ثم تتجمع هذه الجزيئات معًا لتشكل جزيئات أكبر تسمى فلوك. يساعد التخثر والتلبد على إزالة الشوائب مثل الأوساخ والمواد العضوية والكائنات الحية الدقيقة.

3. الترسيب: بعد التخثر والتلبد، تدخل المياه إلى أحواض الترسيب أو المصافي حيث يستقر التكتل بسبب الجاذبية. يتم بعد ذلك فصل الماء الصافي الموجود في الأعلى عن المواد الصلبة المستقرة من خلال نظام التجميع.

4. الترشيح: يتضمن الترشيح تمرير الماء المصفى عبر طبقات مختلفة من وسائط الترشيح مثل الرمل أو الحصى أو الكربون المنشط. تحبس هذه الطبقات أي جسيمات أو شوائب عالقة متبقية لم تتم إزالتها أثناء الترسيب.

5. التطهير: لضمان القضاء على جميع مسببات الأمراض الضارة مثل البكتيريا والفيروسات والطفيليات من المياه المعالجة، يتم إجراء التطهير. تشمل طرق التطهير الشائعة الكلورة أو الأوزون أو الأشعة فوق البنفسجية.

6. التوزيع والتخزين: بعد معالجتها وتطهيرها، يتم تخزين المياه النقية في الخزانات قبل توزيعها عبر شبكة من الأنابيب إلى المنازل والشركات لاستخدامها.

كيف تعمل محطات معالجة المياه؟

تتضمن عملية معالجة المياه عدة خطوات تهدف إلى إزالة الشوائب والملوثات من المياه الخام. تم تصميم كل خطوة بعناية لاستهداف ملوثات معينة وضمان الجودة الشاملة للمياه المعالجة.

الخطوة الأولى في العملية هي التخثر والتلبد. خلال هذه المرحلة، تضاف المواد الكيميائية المعروفة باسم التخثر إلى الماء الخام. تتسبب هذه المواد المخثرة في تجمع الجزيئات الصغيرة والشوائب معًا، لتشكل جزيئات أكبر تسمى الكتل. تساعد الكتل في الإزالة اللاحقة للمواد الصلبة العالقة والشوائب الأخرى.

بعد التخثر والتلبد، فإن الخطوة التالية هي الترسيب. في هذه المرحلة، يُسمح للمياه بالبقاء دون عائق في أحواض أو خزانات كبيرة. وتستقر الكتل الأثقل في قاع هذه الأحواض بفعل الجاذبية لتشكل طبقة من الحمأة. تتم إزالة هذه الحمأة لاحقًا من قاع الخزان من خلال عملية تسمى سحب الحمأة.

بعد الترسيب، تتم عملية الترشيح. يمر الماء عبر وسائط الترشيح المختلفة مثل الرمل أو الحصى أو طبقات الكربون المنشط. تقوم هذه المرشحات باحتجاز أي جسيمات وشوائب عالقة متبقية لم تتم إزالتها أثناء الترسيب.

بمجرد اكتمال الترشيح، يتم إجراء التطهير للقضاء على الكائنات الحية الدقيقة الضارة الموجودة في الماء. تشمل طرق التطهير الشائعة الكلورة أو الأشعة فوق البنفسجية أو الأوزون. تقتل هذه العمليات بشكل فعال البكتيريا والفيروسات ومسببات الأمراض الأخرى التي قد تكون موجودة في المياه المعالجة.

وأخيرا، بعد التطهير يأتي التوزيع والتخزين. يتم ضخ المياه المعالجة إلى شبكة من الأنابيب التي توصلها إلى المنازل والشركات والمستهلكين الآخرين. تُستخدم صهاريج تخزين المياه أيضًا لضمان الإمداد المستمر بالمياه خلال فترات ذروة الطلب أو في حالات الطوارئ.

الخطوة 1: التخثر والتلبد

يعتبر التخثر والتلبد الخطوات الأولية في عملية معالجة المياه. تلعب هاتان العمليتان دورًا حاسمًا في إزالة الشوائب من الماء وإعداده لمزيد من المعالجة.

في عملية التخثر، تضاف المواد الكيميائية المعروفة باسم التخثر إلى الماء. مادة التخثر الأكثر استخدامًا هي كبريتات الألومنيوم، والمعروفة أيضًا باسم الشب. عند إضافة الشب إلى الماء، فإنه يتفاعل مع الشوائب الموجودة، مثل الأوساخ والبكتيريا والجسيمات الأخرى. يؤدي هذا التفاعل إلى تجمع الشوائب معًا وتشكيل جزيئات أكبر تسمى الكتل.

بمجرد حدوث التخثر، يبدأ التلبد في اللعب. خلال هذه المرحلة، يتم تطبيق الخلط اللطيف أو التحريك لتشجيع تكوين كتل أكبر. تتيح هذه العملية للكتل أن تتصادم وتلتصق ببعضها البعض، لتشكل جزيئات أكبر يسهل إزالتها.

الغرض من التخثر والتلبد هو تسهيل إزالة المواد الصلبة العالقة والشوائب الأخرى من الماء. ومن خلال التسبب في تكتل هذه الشوائب معًا، فإنها تصبح أثقل وتستقر بسهولة أكبر أثناء عمليات المعالجة اللاحقة.

الخطوة 2: الترسيب

يعتبر الترسيب خطوة حاسمة في عملية محطات معالجة المياه. ويلعب دوراً حيوياً في إزالة الجزيئات العالقة من الماء، مما يجعله أكثر نقاءً وأماناً للاستهلاك. خلال هذه المرحلة، يتدفق الماء إلى خزانات ترسيب كبيرة أو مصافي، مما يسمح للجسيمات الثقيلة بالاستقرار في القاع بسبب الجاذبية.

تبدأ عملية الترسيب بعد حدوث التخثر والتلبد. تتم إضافة مواد التخثر إلى الماء لزعزعة استقرار الجزيئات العالقة، مما يجعلها تتجمع معًا وتشكل جزيئات أكبر تسمى التكتلات. ثم تدخل هذه الكتل إلى صهاريج الترسيب حيث تستقر بسبب زيادة وزنها وحجمها.

تم تصميم خزانات الترسيب بطريقة تسمح بتدفق بطيء للمياه من خلالها. يتيح ذلك وقتًا كافيًا حتى تستقر الكتل في الأسفل بينما ترتفع المياه الصافية نحو الأعلى. تتم إزالة الجسيمات المستقرة، والمعروفة بالحمأة أو الرواسب، بشكل دوري من قاع هذه الخزانات.

ولتعزيز عملية الترسيب، قد تستخدم بعض النباتات آليات إضافية مثل الصفائح المائلة أو المستوطنين الأنبوبيين. توفر هذه الأجهزة مساحة سطح أكبر لتسوية الكتلة وتحسين الكفاءة العامة.

بمجرد اكتمال الترسيب، تمت إزالة معظم المواد الصلبة العالقة من الماء. ومع ذلك، قد تبقى بعض الجزيئات الصغيرة. ولذلك، فإن خطوات المعالجة الإضافية مثل الترشيح والتطهير ضرورية قبل توزيع المياه المعالجة على المستهلكين.

الخطوة 3: الترشيح

الترشيح تعتبر خطوة حاسمة في عملية معالجة المياه والتي تساعد على إزالة أي شوائب متبقية من الماء. بعد التخثر والترسيب، حيث تستقر الجزيئات الأكبر حجمًا في القاع، يضمن الترشيح التخلص من الجزيئات والملوثات الأصغر حجمًا.

أثناء الترشيح، يمر الماء عبر مواد ترشيح مختلفة، مثل الرمل أو الحصى أو الكربون المنشط. تعمل هذه المواد كحواجز لاحتجاز المواد الصلبة العالقة والبكتيريا والفيروسات وغيرها من المواد الضارة الموجودة في الماء. تم تصميم المرشحات بحيث تتمتع بمستويات مختلفة من المسامية لالتقاط الجزيئات ذات الأحجام المختلفة.

تستخدم المرشحات الرملية بشكل شائع في محطات معالجة المياه. وهي تتكون من طبقات متعددة من الرمل والحصى مع تناقص حجم الجسيمات من الأعلى إلى الأسفل. ومع تدفق الماء عبر هذه الطبقات، تُحتجز الجزيئات الأكبر حجمًا في الطبقات العليا بينما تُحتجز الجزيئات الأصغر حجمًا في الطبقات العميقة.

تُستخدم مرشحات الكربون المنشط أيضًا لأغراض محددة. إنها تزيل بشكل فعال المركبات العضوية التي قد تسبب مشاكل في الطعم أو الرائحة في مياه الشرب. يحتوي الكربون المنشط على مساحة سطحية كبيرة تجذب هذه المركبات وتمتصها أثناء تدفق الماء من خلالها.

بالإضافة إلى طرق الترشيح الفيزيائية، تستخدم بعض المصانع تقنيات الترشيح الغشائي مثل الترشيح الدقيق أو الترشيح الفائق. تحتوي هذه الأغشية على مسام مجهرية يمكنها منع الملوثات الأصغر مثل البكتيريا والفيروسات من المرور.

تعتمد فعالية الترشيح على الصيانة المنتظمة وتنظيف وسائط الترشيح. مع مرور الوقت، يمكن للجزيئات المتراكمة أن تسد طبقة الفلتر وتقلل من كفاءتها. لذلك، يعد الغسيل العكسي الدوري أو استبدال وسائط المرشح ضروريًا لضمان الأداء الأمثل.

الخطوة 4: التطهير

يعد التطهير خطوة حاسمة في عملية معالجة المياه التي تضمن القضاء على الكائنات الحية الدقيقة الضارة ومسببات الأمراض من إمدادات المياه. فهو يلعب دورًا حيويًا في حماية الصحة العامة من خلال منع انتقال الأمراض المنقولة بالمياه.

بمجرد أن تخضع المياه للتخثر، والتلبد، والترسيب، والترشيح، فإنها تنتقل إلى مرحلة التطهير. الهدف الأساسي من التطهير هو قتل أو تعطيل أي بكتيريا أو فيروسات أو طفيليات متبقية قد تكون موجودة في المياه المعالجة.

يمكن استخدام طرق مختلفة للتطهير في محطات معالجة المياه. الطريقة الأكثر استخدامًا هي الكلورة، حيث تتم إضافة مركبات الكلور إلى الماء لقتل الكائنات الحية الدقيقة. يعتبر الكلور فعالاً للغاية في تدمير مجموعة واسعة من مسببات الأمراض وقد تم استخدامه على نطاق واسع لسنوات عديدة.

طريقة أخرى شائعة للتطهير هي الأشعة فوق البنفسجية (الأشعة فوق البنفسجية) التشعيع. يؤدي الضوء فوق البنفسجي إلى إتلاف الحمض النووي للكائنات الحية الدقيقة، مما يجعلها غير قادرة على التكاثر ويتسبب في موتها. يعتبر التطهير بالأشعة فوق البنفسجية صديقًا للبيئة لأنه لا يدخل أي مواد كيميائية في المياه المعالجة.

يعد العلاج بالأوزون بديلاً آخر لتطهير المياه. الأوزون هو عامل مؤكسد قوي يقتل الكائنات الحية الدقيقة بشكل فعال عن طريق إتلاف بنيتها الخلوية. كما أنه يساعد على إزالة المركبات المسببة للطعم والرائحة من الماء.

في بعض الحالات، يمكن استخدام عمليات الأكسدة المتقدمة (AOPs) لأغراض التطهير. تتضمن AOPs استخدام مزيج من المواد المؤكسدة القوية مثل بيروكسيد الهيدروجين أو الأوزون مع الأشعة فوق البنفسجية أو المحفزات الأخرى لتوليد جذور الهيدروكسيل شديدة التفاعل التي تدمر الكائنات الحية الدقيقة.

بعد التطهير، تخضع المياه المعالجة لمزيد من العمليات مثل تعديل الرقم الهيدروجيني أو إضافة مثبطات التآكل قبل توزيعها عبر الأنابيب إلى المستهلكين أو تخزينها في الخزانات لاستخدامها في المستقبل.

الخطوة 5: التوزيع والتخزين

بعد أن تخضع المياه لعمليات التخثر والتلبد والترسيب والترشيح، فهي الآن جاهزة للتوزيع والتخزين. وتضمن هذه الخطوة الأخيرة وصول المياه المعالجة إلى المستهلكين بطريقة آمنة وفعالة.

يشمل التوزيع نقل المياه المعالجة من محطة معالجة المياه إلى مواقع مختلفة مثل المنازل والشركات والمؤسسات من خلال شبكة من الأنابيب. تم تصميم نظام التوزيع لتوصيل المياه بشكل موثوق ومستمر لتلبية متطلبات المستهلكين.

يلعب التخزين دورًا حاسمًا في الحفاظ على إمدادات ثابتة من المياه المعالجة. غالبًا ما تحتوي محطات معالجة المياه على صهاريج تخزين أو خزانات حيث يمكن تخزين المياه المعالجة الزائدة خلال فترات انخفاض الطلب. تساعد مرافق التخزين هذه على موازنة التقلبات في العرض والطلب، مما يضمن توفر إمدادات كافية من المياه المعالجة دائمًا.

بالإضافة إلى التوزيع والتخزين، من المهم لمحطات معالجة المياه مراقبة جودة المياه المعالجة طوال العملية بأكملها. ويشمل ذلك إجراء اختبارات منتظمة لمختلف العوامل مثل مستويات الرقم الهيدروجيني وبقايا المطهر والملوثات الميكروبيولوجية. ومن خلال المراقبة الدقيقة لجودة المياه المعالجة في المراحل المختلفة، يمكن تحديد أي مشكلات محتملة ومعالجتها على الفور.