معالجة المياه بالبكتيريا

أنواع معالجة مياه البكتيريا

تتوفر حاليًا العديد من أنواع طرق معالجة مياه البكتيريا وتُستخدم عالميًا لتحسين جودة مياه الشرب.

• المعالجة الهوائية

  تستخدم المعالجة الهوائية الكائنات الحية الدقيقة، وخاصة البكتيريا، في وجود الأكسجين لتحلل المركبات العضوية في الماء. تُستخدم بشكل شائع في معالجة مياه الصرف الصحي. وعادة ما تحدث العملية في خزانات تهوية مصممة خصيصًا، حيث يتم ضخ الهواء باستمرار لضمان بقاء الماء مؤكسدًا. وهذا يشجع نمو البكتيريا الهوائية التي تتغذى على النفايات العضوية. وعند تحلل المواد، يتم تنقية الماء. يؤدي تنفيذ المعالجة الهوائية إلى الحصول على ماء أنظف ويُقلل من التلوث عن طريق إزالة المواد الضارة.

• المعالجة اللاهوائية

  يشير هذا إلى عمليات معالجة المياه التي تستخدم البكتيريا لتحلل المواد العضوية دون وجود الأكسجين. تنمو البكتيريا اللاهوائية في بيئات منخفضة الأكسجين وتلعب دورًا حيويًا في تحلل الملوثات العضوية، مثل المواد الكيميائية والزيوت وبقايا الطعام. تحدث هذه العملية في خزانات مغلقة تسمى هضمات لاهوائية. تعتمد هذه الهضمات على العمليات الطبيعية، مما يجعلها فعالة ومستدامة. تساعد المعالجة اللاهوائية في تقليل حجم مياه الصرف الصحي. وعند القيام بذلك، فإنها أيضًا تُقلل من التأثيرات البيئية، مما يجعل نظام معالجة المياه أكثر كفاءة وصديقًا للبيئة، خاصة عند دمجه مع المعالجة الهوائية.

• معالجة البكتيريا الكهروكيميائية

  هذه هي عملية معالجة المياه التي تستخدم البكتيريا القادرة على نقل إلكتروناتها إلى قطب كهربائي. تُعرف هذه البكتيريا باسم البكتيريا الكهروكيميائية، وهي موجودة بشكل طبيعي في البيئات التي تفتقر إلى الأكسجين، مثل التربة العميقة ورواسب المياه. تستخدم المواد العضوية كمصدر للطعام وتُطلق الإلكترونات كمنتج ثانوي. يمكن استغلال هذه الخاصية لتنظيف البيئة عن طريق ربطها بأقطاب كهربائية. وهذا يسمح لها بنقل الإلكترونات مباشرة إلى الملوثات مثل المعادن الثقيلة والملوثات العضوية، وبالتالي تسريع عملية التحلل وتعزيز تنقية المياه.

• التعزيز البيولوجي

  يمكن أيضًا تحسين معالجة مياه البكتيريا عن طريق إضافة سلالات بكتيرية محددة. يُعرف هذا باسم التعزيز البيولوجي. ويهدف هذا الإضافة إلى تسريع تفكك الملوثات وتحسين كفاءة المعالجة بشكل عام. يُستخدم غالبًا في معالجة مياه الصرف الصحي وإصلاح التربة. قد يُؤخذ بعين الاعتبار عندما لا يكون عدد السكان الميكروبيين الطبيعي كافيًا لتحلل الملوثات. من خلال تكملة البكتيريا الموجودة بسلالات مختارة خصيصًا، يمكن لمرافق معالجة المياه تحسين عملية المعالجة، مما يؤدي إلى تحسين نوعية المياه ونظام بيئي أكثر صحة.

المواصفات والصيانة

تستثمر البلديات والصناعات بكثافة في بكتيريا معالجة مياه الصرف الصحي. وتهدف إلى تحلل المواد العضوية وإعادة تدوير المياه وتقليل التأثير البيئي. يتم اختيار الأنواع بعناية من أجل الكفاءة وطول العمر. البكتيريا الرئيسية المستخدمة في معالجة المياه هي:

• البكتيريا اللاهوائية الاختيارية:

  يمكن أن تزدهر هذه البكتيريا في كل من البيئات اللاهوائية والهوائية. تزدهر على سطح الوحل في هضمات لاهوائية وتستقر في أحواض هوائية. في الأحواض، تهضم النفايات وتتكاثر. بعض الأمثلة الشائعة لهذا هي Bacillus و Mycobacterium و Pseudomonas.

• البكتيريا الحرة:

  تعيش هذه البكتيريا بحرية في الماء. تمتص العناصر الغذائية من خلال جدران الخلايا وتؤدي أداءً جيدًا في مياه الصرف الصحي الغنية بالمغذيات. ومع ذلك، يمكن أن يُضعف الماء منخفض المغذيات صحتها. قد تنخفض أعدادها بشكل كبير. تُجسد أنواع مثل Pseudomonas و Flavobacterium هذا.

• البكتيريا الخيطية:

  تظهر هذه البكتيريا على شكل خلايا طويلة تشبه الخيوط. تشكل كتلًا في مياه الصرف الصحي، مما قد يكون جيدًا أو سيئًا. عندما تُحلل المواد العضوية، فإنها تُساعد في فصل المواد الصلبة. أحيانًا تُفسد العملية عن طريق التسبب في نمو خيطي زائد. قد تؤدي إلى انخفاض جودة المخرجات. Nocardia و Thiothrix هما مثالان على الأنواع الخيطية.

• البكتيريا الممرضة:

  يجب القضاء على الكائنات الحية التي تُسبب الأمراض في مياه الصرف الصحي. يجب أن تُنشئ المعالجة ظروفًا غير مواتية للكائنات الممرضة. يمكن للحرارة العالية وانخفاض الأكسجين والحمض أن تُقتلها. E. coli و Salmonella و الفيروسات المعوية هي أمثلة ممرضة.

• بكتيريا حمض اللاكتيك:

  تنمو هذه البكتيريا اللاهوائية في مياه الصرف الصحي الغنية بالمادة العضوية. تُخمّر الكربوهيدرات لإنتاج حمض اللاكتيك. وهذا يُقلل من الرقم الهيدروجيني، مما يُنشئ بيئة حمضية غير مواتية للكائنات الحية الدقيقة الضارة. تُحسّن نوعية مياه الصرف الصحي وتُثبت أنظمة المعالجة. Lactococcus و Lactobacillus هما مثالان.

• البكتيريا المؤكسدة للأمونيا:

  هذه البكتيريا هي الأولى في سلسلة تُحول الأمونيا إلى نترات. تُؤكسد الأمونيا وتُحوّلها إلى غاز النيتروجين. عملها يُساعد في خفض مستويات الأمونيا. هذا أمر ضروري قبل تصريف المياه المعالجة. Nitrosomonas هو مثال على الأنواع المؤكسدة للأمونيا.

• بكتيريا Anammox:

  يشير مصطلح الأكسدة اللاهوائية للأمونيا إلى Anammox. تُحول هذه الكائنات الحية الدقيقة الفريدة الأمونيا والنيتروجين مباشرة دون خطوات وسيطة. تُقدم نهجًا جديدًا لإزالة النيتروجين يمكن أن يُحول معالجة مياه الصرف الصحي. يمكن أن تُقلل بكتيريا Anammox من الحاجة إلى خطوات النترات باهظة التكلفة.

العناية المناسبة ضرورية لنظام معالجة مياه البكتيريا الفعال. ستُبقي نصائح الصيانة التالية مرفق معالجة النفايات يعمل:

• فحص المكونات الروتيني:

  يجب على المستخدمين التحقق باستمرار من الأجزاء المهمة في نظام معالجة النفايات. انظر بعناية إلى مضخات الهواء والمنفاخات والناشر. تأكد من أنها تُقدم الكمية الصحيحة من الأكسجين للبكتيريا للقيام بعملها. تفقد الأنابيب والصمامات بانتظام. ستُبقي الفحوصات والإصلاحات المتكررة مرفق معالجة النفايات يعمل بشكل جيد والبكتيريا على قيد الحياة وتزدهر.

• إزالة الوحل المنتظمة:

  في نظام معالجة مياه الصرف الصحي الهوائي، تُحلل البكتيريا المواد العضوية، تاركة وراءها مادة تُسمى "الوحل". إزالة هذا الوحل بشكل روتيني أمر مهم جدًا. إذا سُمح له بالتراكم، فقد يُضر الوحل الزائد بالنظام عن طريق استنفاد مستويات الأكسجين وخفض جودة المياه المعالجة. سيساعد اتباع خطة إزالة الوحل المجدولة في منع هذه المشاكل. سيُبقي معالجة مياه الصرف الصحي الهوائية تعمل بشكل مثالي والبكتيريا المفيدة تزدهر.

• تنظيف المرشحات المجدول:

  المرشحات هي جزء أساسي من معظم أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي. تُزيل الجسيمات الدقيقة التي قد تُعيق نمو البكتيريا. تنظيف المرشحات بانتظام ضروري لمنع تراكم الحطام وضمان تدفق المياه الكافي. من خلال اتباع جدول زمني محدد لتنظيف المرشحات، يمكن للمشغلين منع انسداد المرشحات. ستسمح الصيانة المجدولة بترشيح المياه المناسب ودعم البكتيريا التي تدفع فعالية المعالجة.

سيناريوهات معالجة مياه البكتيريا

الاستخدام الرئيسي لمعالجة مياه البكتيريا هو جعل مياه الشرب آمنة ومعالجة مياه الصرف الصحي. في البلدان المتقدمة، تستخدم محطات معالجة المياه هذه البكتيريا لتحلل المواد العضوية في المسطحات المائية وجعلها صالحة للاستخدام والاستهلاك.

تستخدم محطات معالجة المياه البلدية هذه البكتيريا لتنقية المياه. ومع ذلك، في بعض المناطق غير المتقدمة أو الريفية، تُستخدم أجهزة تنقية المياه المحمولة لجعل مياه الشرب آمنة. في بعض الحالات، تُستخدم هذه الآلات والبكتيريا لمنع تفشي الكوليرا وغيرها من الأمراض في مجموعات كبيرة من الناس.

عادة ما يستخدم المزارعون المياه المعالجة لأغراض الري. المياه المعالجة خالية من مسببات الأمراض والطفيليات، مما يجعلها آمنة للاستخدام في المزارع. في حالة نقص المياه أو الجفاف، يمكن أيضًا استخدام هذه المياه للماشية لضمان صحة الماشية ومنع انتشار الأمراض من خلال المياه.

تُستخدم هذه البكتيريا لمعالجة المياه أيضًا في المسطحات المائية الطبيعية والاصطناعية للحفاظ على جودة المياه. في البرك والبحيرات والبحيرات الاصطناعية، تُساعد هذه البكتيريا على تحلل المواد العضوية والتحكم في نمو الطحالب وتحسين جودة المياه بشكل عام. تُستخدم أيضًا في تربية الأحياء المائية للحفاظ على جودة المياه وتعزيز النمو الصحي في الكائنات الحية المائية.

تُستخدم معالجة مياه البكتيريا أيضًا في المنازل. في بعض المنازل التي تستخدم خزانات الصرف الصحي وحقول النضح للتخلص من مياه الصرف الصحي، تُستخدم معالجة مياه البكتيريا لتحلل النفايات الصلبة. هذا يمنع فرط تحميل أنظمة الصرف الصحي ويُبقي المنازل والمجتمعات صحية.

كيفية اختيار معالجة مياه البكتيريا

فيما يلي بعض النصائح المفيدة لاختيار أنظمة معالجة المياه البيولوجية المناسبة:

• تحديد الاحتياجات والأهداف المحددة:

  فهم احتياجات وأهداف عملية معالجة مياه الصرف الصحي، مثل الميزانية وخصائص التدفق الداخلي. سيساعد هذا في اختيار البكتيريا الأنسب لمعالجة المياه.

• النظر في قابلية النظام للتوسع:

  هل من الممكن ضبط النظام مع تطور متطلبات معالجة مياه الصرف الصحي، مثل تغيير حجم مياه الصرف الصحي المُولدة أو تعديل تركيبة الملوثات الداخلة؟

• تقييم الدعم الفني:

  تحديد مستوى المساعدة الفنية التي يقدمها البائع، مثل توفر الخبرة لتصميم النظام واستكشاف الأخطاء وإصلاحها وتحسينه.

• تقييم الاعتبارات طويلة الأجل للتكلفة:

  النظر في عوامل مثل تكاليف التشغيل والصيانة وموثوقية النظام وإمكانية كفاءة الطاقة واستعادة الموارد لتحديد الاستدامة الاقتصادية لحل معالجة مياه البكتيريا المختار.

• التحقيق في سجل النظام:

  البحث في تاريخ الأداء ونجاح الأنظمة المماثلة المُنفذة في مرافق قابلة للمقارنة، بهدف التعلم من التجارب السابقة وتحديد التحديات المحتملة.

• مراجعة اعتبارات الصحة والسلامة:

  تقييم الآثار الصحية والسلامة المحتملة المرتبطة بالنظام المختار، بما في ذلك عوامل مثل متطلبات التعامل مع الكائنات الحية الدقيقة وتدابير التخفيف من المخاطر البيولوجية.

الأسئلة والأجوبة

س1: من هو المالك الأساسي لعملية معالجة المياه؟

ج1: عادة ما تُملّك وتُشغّل مرافق معالجة مياه الصرف الصحي كيانات حكومية محلية. وهذا لضمان المعالجة السليمة لمياه الصرف الصحي التي تُولّدها المجتمع لحماية الصحة العامة والبيئة.

س2: ما هي المكونات الرئيسية لمرافق معالجة المياه؟

ج2: تشمل مرافق معالجة المياه عادةً العناصر التالية: عمل المدخل، والمعالجة الأولية، والمعالجة الثانوية، والمعالجة الثلاثية أو المعالجة المتقدمة، ونظام التخلص أو إعادة الاستخدام.

س3: ما هي أحدث التقنيات في معالجة مياه الصرف الصحي؟

ج3: توجد العديد من التقنيات الجديدة في معالجة مياه الصرف الصحي، مثل مفاعلات الغشاء الحيوية، ومفاعلات الدُفعات المتسلسلة، وتقنيات التحكم في الرائحة، والإصلاح النباتي، وما إلى ذلك.

س4: من مؤهل لإجراء تحليل معالجة المياه؟

ج4: تُعتمد مختبرات اختبار المياه عادةً من قبل هيئة إصدار الشهادات الوطنية أو الدولية المُعترف بها. وهذا لضمان أنها حققت المعايير والكفاءات اللازمة للاختبار.