أسئلة وأجوبة أساسية حول تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي

Thread Content

تم تعديل هذا المنشور آخر مرة بواسطة zhaolijun في تاريخ 10/5/2016 الساعة 08:37. 1. ما هي الإجراءات التي يجب اتخاذها عندما يتعرض حوض المعالجة الكيميائية الحيوية لضغط كبير، مما يؤدي إلى تلف الكائنات الدقيقة؟ 　　أثناء تشغيل حوض التخمير البيولوجي، عندما تتعرض الكائنات الدقيقة لضغط ناتج عن كمية المياه أو تركيزها، فإن معدل إزالة COD ينخفض بشكل مفاجئ، وفي الحالات الشديدة قد ينفصل الطين عن المواد الحيوية المستخدمة في الحوض، مما يؤدي إلى تلوث المياه الخارجة منه. في هذه الحالة، يجب التوقف فورًا عن إدخال المياه، وإضافة الكربون النشط على شكل مسحوق إلى حوض المعالجة البيولوجية لتقليل حمل الطين. نسبة إضافة الكربون النشط تكون 10 كيلوغرامات لكل 100 متر مكعب من حجم حوض المعالجة البيولوجية. عندما يتحسن أداء ترسيب الطين، يمكن استخدام طريقة التكاثر السريع لتدريب البكتيريا، وذلك عن طريق إضافة مياه الصرف الصحي إلى الخزان البيوكيميائي، أو إضافة الكحول المستعمل، أو استخدام عجينة جافة مُحضّرة من الدقيق. نسبة الإضافة هي 5-10 كيلوغرامات من الدقيق الجاف لكل 100 متر مكعب من حجم الخزان البيوكيميائي. بعد 2-3 أيام، يبدأ تدفق المياه تدريجيًا، مع زيادة كمية المياه يوميًا، حتى تعود البكتيريا إلى حالتها الطبيعية. 　　2. كيف يمكن لخزان المعالجة البيولوجية أن يعمل في حالة عدم وجود مياه ملوثة ناتجة عن الإنتاج، بسبب العطلات أو التوقف المؤقت عن الإنتاج؟ 　　قد يحدث في شركة *** غياب مياه الصرف الناتجة عن الإنتاج بسبب العطلات أو التوقف المؤقت عن الإنتاج، وفي هذه الحالة يمكننا إضافة مياه الصرف المنزلية إلى الخزان البيولوجي أو ضخ مياه النهر، كما يمكن إضافة عجينة مصنوعة من الدقيق المحروق لدعم نمو وتكاثر الكائنات الدقيقة. في حوض التخمير الكيميائي، يمكن إضافة ما بين 5 إلى 10 كيلوغرامات من الدقيق الجاف لكل 100 متر مكعب من حجم السائل، أو يمكن استخدام الكحول المستعمل بنسبة معينة، مع ضرورة تهوية الحوض لمدة 4 إلى 8 ساعات يوميًا. 　　 　　٤. كيف تعمل خزانات المعالجة البيولوجية في فصل الشتاء؟
نعلم أن النطاق الأمثل لدرجة الحرارة الذي تنمو فيه الكائنات الدقيقة وتتكاثر هي بين ١٦ و٣٠ درجة مئوية؛ وعندما تقل درجة الحرارة عن ١٠ درجات مئوية، فإن كفاءة معالجة المياه العادمة تنخفض بشكل ملحوظ. وبشكل عام، كلما انخفضت درجة الحرارة بمقدار ١٠ درجات، فإن نسبة إزالة المواد العضوية من المياه تنخفض بنسبة ١٠%. إذًا، كيف تعمل حوض المعالجة الكيميائية في فصل الشتاء؟ إحدى الطرق هي تمرير البخار داخل خزان التعديل لرفع درجة حرارة مياه الدخول الحيوية ； الطريقة الأخرى هي إضافة الحمأة البيولوجية إلى حوض التخمير الكيميائي، وذلك لزيادة تركيز الحمأة وتقليل العبء عليها. فإذا تم الحفاظ على درجة حرارة الماء بين 6-7 درجات مئوية، فإن الحمأة النشطة ستظل قادرة على أداء وظيفتها في التنقية بفعالية. 　　٥. كيف يتم تجفيف الطين الموجود في حوض الحمأة؟ 　　تشمل الطرق الرئيسية لتجفيف الحمأة طريقة الترشيح بالفراغ، وطريقة الضغط، وطريقة الطرد المركزي، وطريقة التجفيف الطبيعي. تستخدم شركة شانغهاي شينيي بايلودا للصناعات الدوائية طريقة الترشيح تحت الضغط، حيث يتم استخدام جهاز متخصص وهو آلة الترشيح بالألواح لفرز الحمأة الكيميائية الناتجة عن العمليات الكيميائية والحمأة المتبقية تحت ضغط، وبعد عملية الترشيح، يصل مستوى الماء في الحمأة إلى 80-85%. 　　٦. كيف يمكن تصريف الحمأة المتبقية في خزان SBR إلى خزان الحمأة؟ 　　يجب تصريف الحمأة المتبقية في حوض التخمير SBR بشكل دوري إلى حوض الحمأة، وإلا فسوف يؤثر ذلك على أداء حوض التخمير SBR بشكل طبيعي وعلى جودة المياه الناتجة عن عملية التخمير. عند تصريف الحمأة، يتم أولاً فتح صمام الأنبوب بين خزان SBR الكيميائي البيولوجي وخزان الحمأة، ويتم استخدام ضغط مستوى الماء داخل خزان SBR لدفع الحمأة المتبقية إلى خزان الحمأة. بعد انتهاء عملية إزالة الحمأة، يجب إغلاق صمام أنبوب الحمأة بين خزان SBR وخزان الحمأة. 　　٧. كم يجب إضافة فوسفات البوتاسيوم ثنائي الهيدروجين في حوض التخمير الكيميائي؟ 　　يتم التحويل وفقًا لنسبة الكربون إلى الفوسفور البالغة 100:1 (نسبة وزنية)؛ وبشكل دقيق، يشير الكربون هنا إلى BOD5. وبالتالي، إذا كانت كمية المياه الداخلة إلى حوض المعالجة البيولوجية 240 طنًا في اليوم، وكان تركيز BOD5 هو 250 ملغ/لتر، فإن كمية BOD5 في المياه الداخلة يجب أن تكون 240 × 0.25 كجم/طن = 60 كجم في اليوم. أما كمية الفوسفور المطلوبة في اليوم فهي 60 ÷ 100 = 0.6 كجم. وبالتحويل إلى كمية كبريتات البوتاسيوم الثنائية، فإن الكمية المطلوبة تكون: 0.6 × 136 ÷ 31 = 2.6 كجم/يوم. 　　لتسهيل الحساب، يمكننا استخدام الصيغة المبسطة التالية. 　　W = BOD5 × Q × 0.044 ÷ 1000  W = COD × B/C × Q × 0.044 ÷ 1000
حيث:
COD – هو تركيز المواد العضوية القابلة للتحلل بيولوجيًا في المياه الواردة، ووحدته هي ملغ/لتر ； 　　BOD5 — هو قيمة BOD5 في المياه الواردة للمعالجة البيوكيميائية، ووحدته ملغ/لتر ； 　　B/C — بدون أبعاد ； 　　س – هو كمية المياه الداخلة لأغراض العمليات الكيميائية والبيولوجية، ووحدة القياس هي طن في اليوم ； 　　W — هو كمية كلوريد البوتاسيوم ثنائي هيدروجين المضافة يوميًا، ووحدة القياس هي كيلوغرام/يوم ； 　　8. ماذا يجب فعله عندما يموت عدد كبير من الكائنات الدقيقة؟ 　　عندما تتعرض الكائنات الدقيقة لأضرار شديدة ويموت عدد كبير منها ولا يمكن إنقاذها، يجب الإبلاغ فورًا عن ذلك للجهات المختصة بحماية البيئة في المنطقة، واستبدال الطين الحي على الفور. ثم تحديد الأسباب لمنع وقوع حوادث مماثلة مرة أخرى. 　　9. كمية اليوريا التي يجب إضافتها يوميًا إلى خزان المعالجة البيوكيميائية؟ 　　النسبة المثالية للعناصر الغذائية هي: الكربون: النيتروجين: الفوسفور = 100:5:1. وبحساب نسبة الكربون إلى النيتروجين على أنها 100:5 (من حيث الوزن)، فإن الكربون المقصود هنا هو BOD5. وبالتالي، إذا كان حجم المياه الداخلة إلى خزان المعالجة البيولوجية 240 طنًا يوميًا، وتركيز BOD5 يبلغ 250 ملغم/لتر، فيجب أن يكون وزن BOD5 اليومي في المياه الواردة 240 طنًا × 0.25 كغم/طن = 60 كغم. أما كمية النيتروجين المطلوبة يوميًا فهي 60 ÷ 100 × 5 = 3 كغم. وبالتالي، فإن الكمية اللازمة من اليوريا للإضافة هي: 3 × 44 ÷ 14 = 9.4 كغم/يوم. 　　لتسهيل الحساب، يمكننا استخدام الصيغة المبسطة التالية. 　　W = BOD5 × Q × 0.157 ÷ 1000
W = COD × B/C × Q × 0.157 ÷ 1000
حيث:
COD هو قيمة COD في المياه الداخلة إلى النظام البيولوجي، ووحدته ملغ/لتر ； 　　BOD5 — هو قيمة BOD5 في المياه الواردة للمعالجة البيوكيميائية، ووحدته ملغ/لتر ； 　　B/C — بدون أبعاد ； 　　س – هو كمية المياه الداخلة لأغراض العمليات الكيميائية والبيولوجية، ووحدة القياس هي طن في اليوم ； 　　W— هو كمية اليوريا اليومية المضافة، بوحدة الكيلوغرام/يوم ； 　　نظرًا لوجود كمية معينة من النيتروجين في مياه الصرف الخاصة بشركة ***، فلا حاجة إلى إضافة اليوريا أثناء عملية التشغيل. 　　10. لماذا يجب الحفاظ على تركيز مؤشر COD في المياه العادمة داخل حوض التنقية أقل من 700 ملغ/لتر؟ 　　مياه الصرف الصحي من خزان التعديل هي مياه الدخول للمعالجة البيوكيميائية، ويتم تحديد تركيز COD فيها عادةً بناءً على القيم التجريبية ومعايير التصميم. بالنسبة للمياه الملوثة التي يسهل معالجتها بيولوجيًا، يمكن الحفاظ على قيمة COD في المياه داخل حوض التحكم عند حوالي 1000 ملغ/لتر. أما بالنسبة للمياه الصناعية، وخاصة تلك التي يصعب تحللها بيولوجيًا، فإن قيمة COD في هذه المياه تكون عادةً في نطاق 500–800 ملغ/لتر. وإلا، فمن الصعب ضمان استقرار عمل النظام الكيميائي الحيوي، كما يصعب ضمان أن تلبي المياه الناتجة عن المعالجة الكيميائية الحيوية المعايير المحددة للتصريف. تم تحديد تركيز COD في المياه الواردة إلى شركة شانغهاي شينيي بايلودا للصناعات الدوائية (700 ملغ/لتر) بناءً على القيم المخبرية. 　　١١. كيف يتم تدريب وتأقلم الطين الصلب؟ 　　يعتمد دورة تكاثر البكتيريا في البيئة الكيميائية الحيوية على درجة حرارة المياه العادمة وجودتها. عندما تكون درجة حرارة الماء أعلى من 15 درجة مئوية، يكون عملية تنمية البكتيريا أسرع، أما عندما تكون درجة الحرارة أقل من 15 درجة مئوية، فإن وقت تأقلم الطين الصلب يكون أطول. لذلك، يجب القيام بعملية تنمية وتأقلم الطين الصلب في الفترة من مايو إلى نوفمبر (في حوض نهر اليانغتسي). أما بالنسبة لجودة مياه الصرف الصحي، فإن مياه الصرف غير السامة وغير الضارة والقابلة للتحلل البيولوجي، تحتاج عادةً إلى فترة تتراوح بين 10 و20 يومًا لتنمية الكائنات الحية الدقيقة فيها، بينما مياه الصرف السامة والضارة والصعبة التحلل البيولوجي، تتطلب عملية أطول، تستغرق حوالي 30 إلى 60 يومًا، أو حتى أكثر. 　　بعد الانتهاء من عملية التعديل في المياه النقية، يمكن استخدام المياه الملوثة ذات الخصائص القابلة للتحلل البيولوجي مباشرةً لتدريب الكائنات الدقيقة ； بالنسبة لمياه الصرف الصناعي الكيميائي أو مياه الصرف التي تكون خصائصها القابلة للتحلل البيولوجي ضعيفة، يجب استخدام طريقة تنمية البكتيريا على مراحل، والخطوات كالتالي:
(1) النمو السريع. الهدف من النمو السريع هو جعل الطين ينمو بسرعة على الحشوات. بشكل عام، فإن الحمأة المشتراة تتعرض للتلف بدرجات متفاوتة من قبل الكائنات الدقيقة أثناء عملية إزالة الماء أو النقل، ولديها عملية للتعافي والنمو في البيئة الجديدة، مما يتطلب بيئة مناسبة للبقاء على قيد الحياة. إذا تم استخدام مياه الصرف الكيميائية مباشرة في هذه المرحلة لتدريب الكائنات الدقيقة، فإن ذلك سيؤدي حتمًا إلى موت كميات كبيرة من هذه الكائنات. لذلك، يمكن في المرحلة الأولى استخدام مياه الصرف الصحي أو الجلوكوز أو عجينة جافة مُحضّرة من الدقيق لتغذية البكتيريا (خلال الأيام الثلاثة إلى الخمسة الأولى، يمكن إضافة 5-10 كيلوغرامات من الدقيق الجاف لكل 100 متر مكعب من حجم الخزان البيولوجي). يتم تهوية الخزان مرتين يوميًا، لمدة 8 ساعات في كل مرة، وذلك لمساعدة الكائنات الدقيقة على التعافي والنمو بسرعة. يُطلق على هذه الطريقة اسم طريقة التكاثر السريع. خلال فترة النمو السريع، يمكن تصريف المياه العادمة داخل الخزان الكيميائي عبر أنابيب تصريف الحمأة، ويجب إيقاف عملية التهوية قبل التصريف، وانتظار ترسب الحمأة لمدة 4-8 ساعات قبل التصريف. تستغرق فترة التكاثر السريع عادةً من 7 إلى 10 أيام. 　　أثناء تشغيل خزان المعالجة البيولوجية، عندما تتعرض الكائنات الدقيقة لصدمة حمل مفاجئة وينخفض معدل إزالة المواد العضوية القابلة للأكسدة أو الرواسب العالقة بشكل مفاجئ، يمكن أيضًا استخدام طريقة التكاثر السريع لمساعدة الكائنات الدقيقة على التعافي والنمو. 　　(3) تأقلم المياه العادمة. بعد نمو الطين على المواد المستخدمة كمواد مالئة، يمكن زيادة كمية الدقيق الجاف المضاف يوميًا إلى حوض التفاعل البيولوجي بحجم 100 متر مكعب إلى ما بين 20 و30 كيلوغرامًا، وفي الوقت نفسه يتم ضخ المياه الخام أو المياه الملوثة إلى داخل الحوض. يمكن ضخ كمية المياه العادمة الأولية بنسبة 1-2% من حجم خزان التخمير لكل 100 متر مكعب، وبعد ذلك يتم زيادة كمية المياه العادمة تدريجيًا كل يومين بنسبة 2%، حتى يتم الوصول إلى الكمية المطلوبة من المياه العادمة وفقًا للتصميم. مع زيادة كمية المياه العادمة المضخومة، يجب تقليل كمية الجلوكوز أو الدقيق الجاف المضاف، أو كمية مياه الصرف الصحي المضخومة، حتى يتوقف الإضافة تمامًا، أو يمكن إضافة الكحول المستعمل بنسبة معينة (1 كيلوغرام من الكحول المستعمل مقابل 1.5 كيلوغرام من COD). 　　خلال فترة تدريب البكتيريا، يجب قياس قيمة COD يوميًا. وفي حال لوحظ انخفاض مفاجئ في معدل إزالة COD أو في قيمة SV، يجب التوقف فورًا عن زيادة كمية المياه العادمة المُدخلة، حتى يعود معدل إزالة COD إلى أكثر من 50% ولا يستمر انخفاض قيمة SV. 　　عند تدفق المياه العادمة إلى حوض التأكسد الهوائي بشكل طبيعي، يمكن الحفاظ على معدل إزالة COD عند أكثر من 80%، وإذا كان تركيز COD في المياه المعالجة أقل من 200 ملغ/لتر، فيمكن القول إن حوض المعالجة البيوكيميائية يعمل بشكل طبيعي. 　　خلال فترة تأقلم الحمأة، يجب تجنب أي صدمات في الحمل (مثل كميات المياه الكبيرة والتركيزات العالية)؛ وبعد اكتمال تكوين البكتيريا، يمكن بدء التشغيل الطبيعي. 　　١٢. كيف يتم إضافة الحمأة إلى حوض المعالجة الكيميائية البيولوجية؟ كيفية تركيب الغشاء؟ 　　عند استخدام طريقة تكوين البكتيريا باستخدام الحمأة الجافة، يتم أولاً ملء خزان التهوية بالماء النقي أو ماء النهر، ثم يتم التهوية، وفي الوقت نفسه يُضاف الحمأة الجافة المُعدّة تدريجيًا إلى خزان التهوية. بعد إضافة كل المكونات، يتم الاستمرار في التهوية لمدة 2-4 ساعات؛ وبعد انتهاء التهوية، يُترك الخليط في حالة ركود لمدة ساعتين، ثم يُفرغ السائل النقي من الأعلى. يمكن تكرار هذه العملية من 2 إلى 3 مرات، حتى يصبح السائل النقي صافيًا وخاليًا من أي شوائب. تُعرف هذه العملية بغسل الحمأة أو تنشيط الحمأة أو تكوين طبقة بيولوجية على الحمأة. بعد تنشيط الحمأة، يتم بدء عملية التدريب باستخدام ماء مغذٍ أو مياه مستعملة ذات تركيز منخفض. 　　١٣. كمية الحمأة التي يجب إضافتها لأول مرة إلى حوض المعالجة الكيميائية؟ 　　إذا تم استخدام طريقة تغذية البكتيريا باستخدام الطين الجاف، فيجب علينا أن نضمن أن تكون كثافة الطين في حوض التخمير البيوكيميائي حوالي 3 جرام/لتر، أي 3 كجم/م³. وبما أن نسبة الماء في الطين الجاف تبلغ 80%، فإنه يجب إضافة ما لا يقل عن 15 كجم/م³ من الطين الجاف إلى حوض التهوية. أي أنه في حوض بحجم 100 م³، يجب إضافة حوالي 1.5 طن من الطين الجاف. 　　14. ما نوع الحمأة النشطة التي يجب إضافتها إلى حوض المعالجة الكيميائية البيولوجية؟ 　　ما يُسمى بتربية الحمأة النشطة، هو توفير ظروف نمو معينة للكائنات الدقيقة التي تشكل الحمأة النشطة. وفي ظل هذه الظروف، ستتشكل الحمأة النشطة بعد فترة من الزمن، وستزداد كميتها تدريجيًا، حتى تصل إلى الكثافة المطلوبة لمعالجة المياه الملوثة. 　　عملية تنمية البكتيريا في محطات معالجة المياه الصناعية الضارة أمر بسيط نسبيًا، بينما يوجد صعوبة معينة في تنمية البكتيريا في المياه الصناعية السامة والضارة، كما أن وقت تأقلم الطين الناتج عن المعالجة طويل أيضًا. بشكل عام، بالنسبة للمياه الصناعية، نستخدم غالبًا طريقة تنمية البكتيريا باستخدام الطين الجاف، وذلك عن طريق أخذ الطين الجاف بعد عملية التجفيف من محطات معالجة المياه التي تعمل بشكل طبيعي (بنسبة رطوبة حوالي 80%)، دون إضافة أي مواد كيميائية أثناء عملية التجفيف، واستخدامه كمصدر للبكتيريا لتنميتها. لكي تتأقلم الكائنات الدقيقة بسرعة مع مياه الصرف الصناعي السامة والضارة، من الأفضل استخدام الحمأة الجافة بعد التجفيف من محطات معالجة مياه الصرف من نفس النوع أو من أنواع مماثلة كمصدر للكائنات الدقيقة. 　　١٥، كيف يتم تصريف الطين من حوض الترسيب المحايد؟ 　　بعد ترسيب المياه الملوثة في حوض الترسيب عن طريق إضافة الجير لتكوين رواسب، يصبح من الواضح أن الماء والطين قد انفصلا، حيث تستقر الرواسب الكيميائية في الجزء السفلي من حوض التفاعل. عند تصريف الطين، يجب أولاً فتح صمامات أنابيب الطين في قاع حوض الترسيب وصمامات أنابيب الطين في حوض الطين نفسه، ثم استخدام ضغط الماء لدفع الطين خارج حوض التفاعل إلى حوض الطين، وبعد انتهاء عملية التصريف يتم إغلاق صمامات أنابيب الطين في كلا الحوضين. ثم افتح صمام المياه العادمة لإدخال السائل النقي إلى حوض التنظيم. 　　يحتوي حوض الترسيب المحايد على جهاز لسحب الماء، ويتكون هذا الجهاز من حلقة مطاطية يتم تثبيت أنبوب مرن أسفلها، بينما يتصل الطرف الآخر من الأنبوب المرن بأنبوب خروج المياه العادمة في الجزء السفلي من الحوض. مبدأ عمله هو أن الحلقة المطاطية تطفو على سطح الماء، وترتفع وتنخفض مع مستوى الماء. نظرًا لأن عملية فصل الطين عن الماء تبدأ دائمًا من سطح الماء، فإنه بمجرد تكوّن سائل نقي على السطح، يتدفق هذا السائل عبر الأنابيب خارج الخزان. وبالتالي، فإن عملية التصريف وعملية فصل الطين تحدثان في نفس الوقت، مما يوفر الوقت المستغرق في انتظار فصل الطين تمامًا قبل التصريف. لكن يجب الانتباه أثناء عملية الخلط إلى رفع جهاز تصريف الماء فوق سطح الماء لمنع دخول الطين إلى الأنابيب. 　　16. لماذا يجب تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني لمياه المخرجات من حوض الترسيب المحايد إلى ما فوق 9؟ 　　يحتوي ماء الصرف الناتج عن معالجة الحديد والكربون على كميات كبيرة من كبريتات الحديدوز؛ وإذا لم يتم إزالتها، فإنها ستؤثر سلبًا على نمو وتكاثر الكائنات الدقيقة في خزانات المعالجة البيولوجية. لذلك، يجب علينا استخدام الجير لرفع قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه من 5-6 إلى أكثر من 9، بحيث تتحول كبريتات الحديدوز الذائبة في الماء إلى هيدروكسيد الحديدوز غير القابل للذوبان وكبريتات الكالسيوم. بعد ذلك، يتم ترسيب هذه المواد باستخدام طريقة التجلط والتsettling، وذلك لضمان خلو مياه الصرف الداخلة إلى خزانات المعالجة البيولوجية من كبريتات الحديدوز. 　　يعتمد قدرة راسب أكسيد الحديد(II) على الترسب بشكل أساسي على قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه المستعملة؛ فعندما تصل قيمة الرقم الهيدروجيني إلى 6.5، يبدأ جزء من أكسيد الحديد(II) في الترسب، لكن لكي يترسب أكسيد الحديد(II) بالكامل في المياه المستعملة، يجب أن تصل قيمة الرقم الهيدروجيني إلى 9.7. لذلك، يجب تعديل قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه الملوثة إلى ما فوق 9 أثناء عملية التحييد، وذلك للحفاظ على مستوى أيونات الحديدوز في المياه المتجهة إلى حوض المعالجة البيولوجية في مستوى منخفض جدًا. 　　١٧، كيف يتم تحضير حمض الكبريتيك المخفف؟ 　　أولاً، أضف الماء النقي إلى خزان تحضير الأحماض المستعملة، ثم صب كبريتات الكبريت بتركيز 98% ببطء، حتى يتم الحصول على خليط من كبريتات الكبريت بتركيز 50%-60%. 　　عند تحضير الحمض الكبريتيك المخفف، يجب الانتباه إلى النقاط الثلاث التالية: سواء كان حمض الكبريتيك المركز بنسبة 98% أو الحمض الكبريتيك المخفف، فإن كلاهما يتمتع بقابلية تآكل عالية؛ كما أن حمض الكبريتيك بنسبة 98% يتميز بقدرته الشديدة على امتصاص الرطوبة، مما قد يؤدي إلى حروق في الجلد. لذلك، يجب ارتداء معدات الحماية الشخصية أثناء التشغيل. 　　ينتج حمض الكبريتيك المركز كمية كبيرة من الحرارة أثناء عملية التخفيف، لذلك لا يجوز بأي حال من الأحوال سكب الماء في حمض الكبريتيك المركز، بل يجب سكب حمض الكبريتيك المركز في الماء فقط، ويجب أيضًا إضافته إلى الماء ببطء شديد. 　　نظرًا لأن عملية تخفيف حمض الكبريتيك المركز هي عملية تطلق حرارة كبيرة، فيجب إزالة المنتجات البلاستيكية الموجودة في خزان التحضير (مثل مضخات المياه والأنابيب وغيرها) مسبقًا، لتجنب تشوهها بسبب الحرارة وتلفها. 　　18. ما هي المواد الكيميائية اللازمة لمعالجة مياه الصرف الصحي؟ 　　***جدول كميات المواد الكيميائية المستخدمة في محطات المعالجة (للإرشاد فقط)
اسم المادة الكيميائية | المواصفات | الكمية المطلوبة | السعر في السوق
كبريتيك الحمض بنسبة 98%، للاستخدام الصناعي | 20 كغ/يوم | 0.5 يوان لكل كغ
كربونات الكالسيوم، نسبة النقاء >93%، عبوة 25 كغ | 12.5 كغ/يوم | 0.75 يوان لكل كغ
فوسفات البوتاسيوم ثنائي الهيدروجين | 2-3 كغ/يوم | 5 يوان لكل كغ
الكربون النشط على شكل حبيبات، حجم الحبيبات 3-4 مم، الطول 4-8 مم | 5 أطنان/سنة إلى سنتين | 2500 يوان لكل كغ
الكربون النشط على شكل مسحوق، نوع 670، عبوة 20 كغ | 100 كغ | 6000 يوان لكل كغ
شظايا الحديد الزهر | 25 طن/سنة إلى سنتين | 1100 يوان لكل كغ
الحمأة البيولوجية، نسبة الماء فيها 81% | 10 أطنان (لمرة واحدة) | 150 يوان لكل كغ
19. ما هي المؤشرات التقنية الرئيسية لأنظمة تجفيف الحمأة؟ 　　كمية معالجة الحمأة: 8 أطنان/يوم
تركيز الحمأة قبل التجفيف: 3%
تركيز الحمأة بعد التجفيف: 20%
20. ما هي المؤشرات الفنية الرئيسية لعمليات المعالجة البيوكيميائية؟ 　　(1) خزان التنظيم
السعة القصوى لتخزين المياه: 120 طنًا
قيمة pH: 6–8
نطاق التحكم في قيمة COD: 700 ملغ/لتر
نطاق التحكم في قيمة BOD5: 250 ملغ/لتر

(2) خزان التأكسد البيوكيميائي
طريقة التشغيل: تشغيل مستمر
السعة القصوى لمعالجة المياه: 120 طنًا في اليوم
وقت الإقامة الهيدروليكية: 20 ساعة
وقت التهوية: ≥16 ساعة
قيمة COD في المياه الخارجة: ≤300 ملغ/لتر

(3) خزان SBR البيوكيميائي
طريقة التشغيل: تشغيل دوري
السعة القصوى لمعالجة المياه: 120 طنًا في اليوم
وقت الإقامة الهيدروليكية: 20 ساعة
وقت دخول المياه: 6 ساعات
وقت التهوية: 4 ساعات
وقت خروج المياه: 2 ساعة
قيمة COD في المياه الخارجة: ≤100 ملغ/لتر
قيمة BOD5 في المياه الخارجة: ≤30 ملغ/لتر

21. ما هي المؤشرات التقنية الرئيسية لعملية المعالجة المسبقة؟ 　(1) خلية الألمنيوم والكربون للتحليل الكهربائي
كمية المياه الملوثة في العملية: 20 طنًا في اليوم
قيمة pH للمياه الداخلة: 2–3
قيمة pH للمياه الخارجة: 5–6
وقت التفاعل: أكثر من 8 ساعات

(2) خزان التحييد والترسيب
كمية المياه الملوثة في العملية: 20 طنًا في اليوم
قيمة pH للمياه الداخلة: 5–6
قيمة pH للمياه الخارجة: أكثر من 9
كمية الجير المستخدمة: 0.8 كيلوغرام لكل طن من المياه الملوثة
وقت التحييد: ساعتان

22. ما هي المراحل التي يتكون منها عملية معالجة المياه الملوثة؟ 　　تنقسم عملية معالجة مياه الصرف الصحي بأكملها إلى مرحلتين، وهما: مرحلة المعالجة المسبقة (التحليل الكهربائي الدقيق بالحديد والكربون - التحييد والتجلط)، ومرحلة المعالجة البيولوجية (خزان الأكسدة بالتلامس البيولوجي - المعالجة البيولوجية بطريقة SBR). 　　23، ما هو طريقة الكربون الحيوي (طريقة PACT)؟ 　　بالنسبة لبعض مياه الصرف الصحي الناتجة عن الصناعات الدوائية والتي يصعب تحللها بيولوجيًا، فإن خفض قيمة COD في المياه بعد المعالجة البيولوجية إلى ما دون **المعيار المسموح به (100 ملغ/لتر) أمر صعب للغاية. لذلك، من الضروري استخدام تقنية الامتصاص بواسطة الكربون النشط الحبيبي لضمان أن تكون جودة المياه مطابقة للمعايير المطلوبة. لكن، يوجد عيب قاتل في طريقة المعالجة بالكربون النشط الحبيبي، وهو ارتفاع تكلفة المعالجة. السبب الأساسي لذلك هو أن القدرة الاستيعابية للكربون النشط الحبيبي على امتصاص مادة COD تبلغ حوالي 10% فقط (كنسبة وزنية)، أي أن طنًا واحدًا من الكربون النشط يمكنه امتصاص حوالي 100 كيلوغرام فقط من مادة COD الموجودة في المياه الملوثة. نظرًا لصعوبة إعادة تدوير الكربون النشط الحبيبي وارتفاع تكلفة المعالجة، فإن استخدام تقنية معالجة الكربون النشط الحبيبي لا يزال غير شائع في البلاد. إذًا، هل من الممكن تطوير تقنية جديدة يمكنها زيادة القدرة الاستيعابية للفحم النشط بشكل كبير، وبالتالي تقليل تكاليف معالجة المياه الملوثة؟ 　عملية معالجة الكربون المنشط المسحوق، التي طورتها شركة دوبونت أولاً، تعتبر واحدة من أمثلة هذه التقنيات الجديدة. يُعرف أسلوب الكربون الحيوي باسم “طريقة PACT”، أو “طريقة PACSBR البيولوجية”. ويُعتبر في الخارج أحد أفضل الأساليب الحديثة لمعالجة المياه الملوثة بيولوجيًا. حيث يتم إضافة الكربون النشط على شكل مسحوق إلى المياه التي سيتم معالجتها بيولوجيًا (أو داخل حوض التهوية)، ويتم خلطه مع الطين الذي يحتوي على الكربون. أما الطين المتبقي بعد عملية التركيز، فيتم إرساله إلى جهاز تجفيف الطين. داخل حوض التهوية، يلتصق الطين الحي بسطح الكربون النشط على شكل مسحوق. وبفضل المساحة السطحية الكبيرة للكربون النشط وقدرته العالية على الامتصاص، يزداد قدرة الطين الحي على الامتصاص. كما يرتفع بشكل كبير تركيز الأكسجين المذاب والمواد القابلة للتحلل في المنطقة الفاصلة بين الطين الحي والكربون النشط، مما يؤدي إلى زيادة معدل تحلل مؤشر COD أيضًا. بشكل عام، في نظام PACT، تتراوح القدرة الديناميكية للفحم النشط على امتصاص مادة COD بين 100-350% (كنسبة وزنية)، أي أن كيلوغرامًا واحدًا من الفحم النشط المسحوق يمكنه امتصاص ما بين 1.0-3.5 كيلوغرامات من مادة COD. علاوة على ذلك، يمكن لطريقة PACT معالجة الملوثات العضوية السامة والضارة التي يصعب تحللها بواسطة الكائنات الحية. 　　وفقًا لخبرتنا في تجارب التصحيح الهندسي، فإن إضافة الكربون النشط على شكل مسحوق بشكل دوري (كل 15–30 يومًا) مباشرة في حوض التخمير الهوائي من نوع SBR يؤدي إلى نتائج معالجة ممتازة. في الواقع، فإن آلية الامتصاص لدى الكربون النشط على شكل مسحوق والكربون النشط على شكل حبيبات هي نفسها، لكن استخدام الكربون النشط على شكل مسحوق في خزانات المعالجة البيولوجية من نوع SBR يتمتع بالعديد من المزايا، ومن أبرزها: توفير تكاليف الاستثمار ； 　　سهلة ومرنة في الاستخدام ； 　　معدل استخدام الكربون النشط مرتفع ； 　　يمكن تجنب عيب تراكم الأغشية الحيوية على الكربون النشط الحبيبي، مما يؤدي إلى الانسداد ويؤثر على سرعة خروج المياه. في نظام الكربون النشط الحبيبي والطين النشط، يلتصق الطين النشط بسطح الكربون النشط الحبيبي، وبفضل المساحة السطحية الكبيرة للكربون النشط الحبيبي وقدرته العالية على الامتصاص، يزداد تركيز الأكسجين المذاب والمواد القابلة للتحلل عند الحدود بين الطين النشط والكربون النشط الحبيبي، مما يزيد أيضًا من معدل تحلل مادة COD. بشكل عام، يمكن زيادة معدل إزالة COD بنسبة تتراوح بين 10-40%، وذلك حسب نوع المياه العادمة ； 　　نظرًا لأن المواد العضوية السامة والضارة الموجودة في المياه الملوثة يتم امتصاصها بواسطة الكربون النشط على شكل مسحوق، فإن تركيز هذه المواد السامة والضارة في المياه يمكن أن يظل ضمن مستوى منخفض، مما يضمن أداء نظام المعالجة البيولوجية بشكل سليم ； 　　له تأثير جيد في منع ارتفاع مستويات النيتروجين الأموني، وضمان بقاء مستويات النيتروجين الأموني في المياه الخارجة ضمن الحدود المسموح بها. 　　لقد استخدمنا طريقة PAC-SBR لمعالجة مياه الصرف الناتجة عن مصنع ***، وأظهرت النتائج أن هذه الطريقة فعالة للغاية في المعالجة، حيث بلغت جودة المياه المعالجة مستوى المعايير المطلوبة للتصريف من الدرجة الأولى. 　　بالنسبة لنظام معالجة المياه العادمة في شركة ***، إذا لم يتمكن الماء الناتج عن المعالجة البيولوجية باستخدام تقنية SBR من تلبية معايير الإفراز، فيمكننا أيضًا إضافة كمية صغيرة من الكربون النشط على هيئة بودرة داخل خزان المعالجة البيولوجية، وذلك لتحسين كفاءة المعالجة البيولوجية وضمان أن يلبي الماء الناتج المعايير المطلوبة للإفراز.
24. كيف يمكن تقدير كمية الحمأة المتبقية؟ 　　في عملية التمثيل الغذائي لدى الكائنات الدقيقة، يتم استخدام بعض المواد العضوية (BOD) من قبل هذه الكائنات لتصنيع سيتوبلازم جديد يحل محل الكائنات الدقيقة الميتة. لذلك، فإن كمية الحمأة المتبقية ترتبط بكمية BOD التي تم تحللها، وهناك علاقة بين الاثنين. 　　عند تصميم المشاريع، يتم عادةً أخذ في الاعتبار أن كل كيلوغرام من مادة BOD5 التي يتم معالجتها ينتج عنه 0.6–0.8 كيلوغرام من الحمأة المتبقية (100%)، وعند تحويل ذلك إلى حمأة جافة بنسبة رطوبة 80%، فإن الكمية تصبح 3–4 كيلوغرامات. 　　٢٥. لماذا يتكون الحمأة الزائدة؟ 　　خلال عملية المعالجة الكيميائية الحيوية، تقوم الكائنات الدقيقة الموجودة في الطين النشط بتدمير المواد العضوية الموجودة في المياه الملوثة باستمرار. من بين المواد العضوية التي يتم استهلاكها، يتم أكسدة جزء منها لتوفير الطاقة اللازمة لأنشطة الكائنات الدقيقة، بينما يتم استخدام جزء آخر من هذه المواد العضوية من قبل الكائنات الدقيقة لتصنيع سيتوبلازم جديد، مما يسمح لها بالتكاثر. وفي نفس الوقت، تموت بعض الكائنات الدقيقة أثناء عملية التمثيل الغذائي، وهو ما يؤدي إلى تكوّن الحمأة الزائدة. 　　٢٦، ما هي نسبة العناصر الغذائية المختلفة اللازمة للكائنات الدقيقة في المياه الملوثة؟ 　تحتاج الميكروبات، مثل الحيوانات والنباتات، إلى عناصر غذائية ضرورية لكي تنمو وتتكاثر. والعناصر الغذائية الأساسية التي تحتاجها الميكروبات هي الكربون (C) والنيتروجين (N) والفوسفور (P). كما أن هناك نسبًا معينة يجب أن تكون عليها نسبة العناصر الغذائية في المياه المستعملة؛ ففي العمليات البيولوجية التي تتطلب وجود أكسجين، تكون النسبة المثالية C:N = 100:5:1 (من حيث الوزن). 　　27. لماذا من الضروري إضافة العناصر الغذائية إلى مياه الصرف الصحي باستمرار في العمليات البيوكيميائية؟ 　　الطريقة المستخدمة لإزالة الملوثات عن طريق العمليات البيوكيميائية، تعتمد بشكل أساسي على عمليات التمثيل الغذائي للكائنات الدقيقة. وتحتاج جميع العمليات الحيوية لدى الكائنات الدقيقة، مثل تكوين الخلايا، إلى كميات كافية من المواد الغذائية من مختلف الأنواع (بما في ذلك العناصر النزرة). بالنسبة لمياه الصرف الصناعي الكيميائي، فإنه نظرًا لتماثل المنتجات المصنعة، فإن تركيب مكونات مياه الصرف يكون أيضًا متشابهًا، مما يؤدي إلى نقص العناصر الغذائية الضرورية للكائنات الدقيقة. على سبيل المثال، في مياه الصرف الناتجة عن إنتاج شركة ***، يوجد فقط الكربون والنيتروجين ولا يوجد فوسفور، وهذه المياه لا تلبي احتياجات التمثيل الغذائي للكائنات الدقيقة. لذلك، من الضروري إضافة الفوسفور إلى هذه المياه لتحسين عملية التمثيل الغذائي لدى الكائنات الدقيقة وتعزيز تكوين خلاياها. هذا يشبه أن يتناول الإنسان الأرز والدقيق، وفي نفس الوقت يحتاج إلى تناول كمية كافية من الفيتامينات. 　　28، من يوفر الأكسجين الذي تحتاجه الكائنات الدقيقة في العمليات البيوكيميائية؟ 　　يتم توفير الأكسجين اللازم للكائنات الدقيقة في العمليات البيوكيميائية بشكل أساسي بواسطة مروحة روتس. 　　29. ما هي العوامل التي تؤثر على محتوى الأكسجين المذاب في مياه الصرف الصحي؟ 　　يمكن التعبير عن تركيز الأكسجين المذاب في الماء باستخدام قانون هنري: عندما يتحقق التوازن الذائبي: C = KH * P، حيث إن C هو درجة ذوبانية الأكسجين في الماء عند التوازن الذائبي ； 　　P هو الضغط الجزئي للأكسجين في الطور الغازي ； 　　KH هو معامل هنري، وهو يتغير مع درجة الحرارة ； زيادة جهود التهوية لتحقيق توازن في امتصاص الأكسجين، بينما يستهلك الطين النشط أيضًا الأكسجين الموجود في الماء. لذلك، فإن كمية الأكسجين المذاب في المياه العادمة ترتبط بعوامل مثل درجة حرارة الماء، والعمق الفعال للمياه (الذي يؤثر على الضغط)، وكمية الهواء المضاف إلى المياه، وتركيز الرواسب، ودرجة الملوحة. 　　٣٠. ما معنى الأكسجين المذاب (DO)؟
الأكسجين المذاب (DO) يشير إلى كمية الأكسجين الموجودة في الماء، ويتم قياسه بوحدة ملغ/لتر. تختلف متطلبات الأكسجين المذاب حسب طرق المعالجة الكيميائية الحيوية المستخدمة؛ ففي عملية المعالجة الكيميائية الحيوية شبه الهوائية، يكون مستوى الأكسجين المذاب في الماء عادةً بين 0.2 و2.0 ملغ/لتر، بينما في عملية المعالجة الكيميائية الحيوية الهوائية باستخدام تقنية SBR، يكون مستوى الأكسجين المذاب في الماء عادةً بين 2.0 و8.0 ملغ/لتر. لذلك، عند تشغيل حوض التهوية المختلطة، يجب أن يكون معدل التهوية منخفضًا ومدة التهوية قصيرة ； أما أثناء تشغيل حوض التأكسد الهوائي من نوع SBR، فيجب أن يكون مقدار الهواء المضخوم ومدة التأكسد أكبر بكثير، ونحن نستخدم طريقة التأكسد بالتلامس، مع الحفاظ على مستوى الأكسجين المذاب بين 2.0 و4.0 ملغ/لتر. 　　31. مؤشر الحمأة (SVI)؟ 　　مؤشر الحمأة (SVI)، والذي يُعرف أيضًا باسم مؤشر حجم الحمأة، هو عدد الملليلترات التي تشغلها 1 جرام من الحمأة الجافة في حالتها الرطبة. صيغة حسابه كالتالي:
SVI = SV * 10 / MLSS
يُستخدم مؤشر SVI لتجاهل تأثير تركيز الحمأة، وبالتالي فهو يعكس بشكل أفضل قدرة الحمأة على التكتل والترسيب. يُعتقد عمومًا أن:
عندما يكون 60 < SVI < 100، فإن قدرة الحمأة على الترسيب جيدة.
عندما يكون 100 < SVI < 200، فإن قدرة الحمأة على الترسيب متوسطة.
عندما يكون 200 < SVI < 300، فإن الحمأة تميل إلى التمدد.
عندما يكون SVI > 300، فإن الحمأة قد تمددت بالفعل.
32. ما هو معامل ترسيب الحمأة (SV)؟ 　　نسبة ترسيب الحمأة (SV) هي نسبة حجم الحمأة المترسبة إلى حجم الخليط في وعاء من 100 ملليلتر، بعد ترك الخليط في حالة سكون لمدة 30 دقيقة، وتُعبر عنها أحيانًا بـ SV30. بشكل عام، يتراوح مستوى SV في الخزان البيوكيميائي بين 20 و40%. يُعد قياس نسبة ترسيب الحمأة عملية بسيطة، وهو أحد المؤشرات المهمة لتقييم الحمأة النشطة. كما يُستخدم غالبًا للتحكم في تصريف الحمأة المتبقية ومنع حدوث ظواهر غير طبيعية مثل تضخم الحمأة. من الواضح أن SV له علاقة أيضًا بتركيز الطين. 　　٣٣، ما معنى الجسيمات الصلبة المعلقة ذات القابلية للتبخر في السوائل المختلطة (MLVSS)؟ 　　المواد الصلبة المعلقة القابلة للتبخر في الخليط (MLVSS) تعني وزن المواد القابلة للتبخر الموجودة في الطين الجاف في وحدة حجم من خليط الخزان البيولوجي، ووحدة قياسها هي ملليغرام/لتر. وبما أنها لا تشمل المواد غير العضوية الموجودة في الطين النشط، فإنها تمثل بدقة عدد الكائنات الدقيقة الموجودة في الطين النشط. 　　٣٤، ما هو الرواسب المعلقة في السائل المختلط (MLSS)؟ 　　يُطلق على الرواسب المعلقة في السائل المختلط أيضًا اسم تركيز الحمأة، وهو يشير إلى وزن الحمأة الجافة الموجودة في وحدة حجم من السائل المختلط في الخزان البيولوجي، ووحدة قياسه هي ملليغرام/لتر، ويُستخدم للإشارة إلى تركيز الحمأة النشطة. يتكون من جزأين: المواد العضوية والغير عضوية. بشكل عام، من المناسب الحفاظ على قيمة MLSS في حوض التخمير الكيميائي الحيوي بين 2000 و4000 ملغ/لتر. 　　35، عند استخدام المجهر لمراقبة الكائنات الحية، أي نوع من الميكروبات يدل مباشرةً على فعالية المعالجة الكيميائية؟ 　　وجود الكائنات الدقيقة اللافقارية (مثل الديدان الدوارة والديدان الخيطية، إلخ) يدل على نمو المجتمع الميكروبي بشكل جيد واستقرار النظام البيئي للحمأة النشطة؛ وفي هذه الحالة يكون تأثير المعالجة البيوكيميائية في أفضل حالاته، تمامًا كما تنمو الأسماك الصغيرة والقريدس بشكل جيد في الأنهار التي يمكن فيها صيد الأسماك الكبيرة بانتظام. 　٣٦. كيف يمكن تقييم الحمأة النشطة في طريقة الحمأة النشطة وطريقة الغشاء البيولوجي؟ 　إن تقييم وتحديد حالة نمو الطين النشط في طريقة الطين النشط وطريقة الغشاء البيولوجي يختلفان. 　　في طريقة الأغشية الحيوية، يتم تقييم نمو الطين الحيوي بشكل أساسي عن طريق الملاحظة المباشرة للكائنات الحية تحت المجهر. 　　في طريقة الحمأة النشطة، بالإضافة إلى المراقبة المباشرة للكائنات الحية تحت المجهر لتقييم نمو الحمأة النشطة، هناك مؤشرات تقييم شائعة الاستخدام أيضًا وهي: الكتلة الصلبة المعلقة في السائل (MLSS)، والكتلة الصلبة المعلقة القابلة للتبخر في السائل (MLVSS)، ونسبة ترسيب الحمأة (SV)، ومؤشر ترسيب الحمأة (SVI)، وغيرها. 　　37. ما هو الحمأة النشطة؟ من وجهة نظر الكائنات الدقيقة، فإن الحمأة في خزان التفاعل البيوكيميائي هي مجموعة بيولوجية مكونة من أنواع مختلفة من الكائنات الدقيقة ذات النشاط الحيوي. إذا تم فحص جزيئات الطين الموجودة في الحمأة تحت المجهر، يمكن ملاحظة وجود أنواع متعددة من الكائنات الدقيقة – مثل البكتيريا والفطريات والطحالب والكائنات الحية الأخرى مثل الديدان الحلزونية ويرقات الحشرات والديدان. هذه الكائنات تشكل سلسلة غذائية؛ حيث تستطيع البكتيريا والفطريات تحليل المركبات العضوية المعقدة للحصول على الطاقة اللازمة لأنشطتها وبناء أجسامها. تتغذى الكائنات وحيدة الخلية على البكتيريا والفطريات، ثم تُستهلك هي نفسها من قبل الكائنات متعددة الخلايا، التي يمكنها أيضًا أن تعتمد على البكتيريا في غذائها مباشرةً. يُطلق على هذه الحبيبات الطينية المليئة بالميكروبات والقادرة على تحليل المواد العضوية اسم الحمأة النشطة. 　　بالإضافة إلى الميكروبات، يحتوي الطين النشط أيضًا على بعض المواد غير العضوية، بالإضافة إلى مواد عضوية ملتصقة به ولا يمكن تحللها بواسطة الكائنات الحية (أي بقايا عمليات التمثيل الغذائي للميكروبات). نسبة الرطوبة في الحمأة النشطة تتراوح عمومًا بين 98-99%. 　　الحمأة النشطة تشبه رغوة الألومينا، ولها مساحة سطحية كبيرة، ولذلك فإن لديها قدرة عالية على الامتصاص وتحليل المواد العضوية بواسطة الأكسدة. 　　38. ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين طريقة الغشاء الحيوي وطريقة الحمأة النشطة؟ 　　تعتبر طريقة الغشاء الحيوي وطريقة الحمأة النشطة أشكالًا مختلفة من المفاعلات المستخدمة في المعالجة البيوكيميائية؛ ومن الناحية الظاهرية، يكمن الاختلاف الرئيسي في أن الكائنات الدقيقة في الطريقة الأولى لا تحتاج إلى وسط حامل، حيث تكون الحمأة الحيوية معلقة، بينما تثبت الكائنات الدقيقة في الطريقة الثانية على الوسط الحامل. ومع ذلك، فإن آلية كلتا الطريقتين في معالجة مياه الصرف وتنقيتها متطابقة. بالإضافة إلى ذلك، كلاهما ينتج حمأة بيولوجية هوائية نشطة، كما أن تركيب الحمأة متشابه إلى حد ما. بالإضافة إلى ذلك، فإن الكائنات الدقيقة في طريقة الأغشية الحيوية، ولأنها مثبتة على المواد المستخدمة كوسط لنموها، فإنها تشكل نظامًا بيئيًا مستقرًا نسبيًا. كما أن طاقة الحياة والطاقة المستهلكة من قبل هذه الكائنات الدقيقة ليست كبيرة مثل تلك الموجودة في طريقة الحمأة النشطة، ولذلك فإن كمية الحمأة المتبقية في طريقة الأغشية الحيوية أقل مقارنة بطريقة الحمأة النشطة. تستخدم وحدات التأكسد بالتلامس في شركة شانغهاي شينيي بايلودا للصناعات الدوائية طريقة الغشاء البيولوجي، بينما تستخدم وحدات المعالجة البيوكيميائية من نوع SBR طريقة الطين الحيوي. 　　39. ما هي تطبيقات المعالجة البيولوجية في مشاريع معالجة المياه الملوثة؟ 　　هناك فئتان رئيسيتان من التقنيات المستخدمة على نطاق واسع وبشكل عملي في مجال معالجة المياه العادمة باستخدام الطرق البيولوجية: الفئة الأولى تُسمى طريقة الحمأة النشطة، والفئة الثانية تُسمى طريقة الغشاء البيولوجي. 　　طريقة الحمأة النشطة هي طريقة لمعالجة المياه الملوثة بشكل هوائي، وذلك من خلال عمليات الأيض الكيميائي للكائنات الحية المعلقة في الماء. يمكن للميكروبات أثناء عملية النمو والتكاثر أن تشكل تجمعات بكتيرية ذات سطح كبير، وهذه التجمعات قادرة على تجميع كميات كبيرة من الملوثات المعلقة أو المذابة في المياه العادمة، ثم امتصاص هذه المواد داخل الخلايا. وبمساعدة الأكسجين، يتم أكسدة هذه المواد بالكامل لإنتاج الطاقة وثاني أكسيد الكربون والماء. تكون تركيز المستخلصات الطينية في طريقة الحمأة النشطة عادةً 4 جرام/لتر. 　　أما في طريقة الغشاء البيولوجي، فإن الكائنات الدقيقة تترسب على سطح المواد المستخدمة كمواد مالئة، مما يؤدي إلى تكوين غشاء بيولوجي مترابط. عادةً ما تكون الأغشية الحيوية على شكل هياكل فضفاضة على شكل خيوط، وتحتوي على العديد من المسام الصغيرة، كما أن مساحة سطحها كبيرة جداً، مما يمنحها قدرة قوية على الامتصاص، وهو ما يساعد الكائنات الدقيقة على تحليل واستخدام المواد العضوية الممتصة بشكل أفضل. خلال عملية المعالجة، يؤدي تدفق الماء وحركة الهواء إلى استمرار التلامس بين سطح الغشاء الحيوي والماء. كما يتم امتصاص الملوثات العضوية وأكسجين الماء المذاب في مياه الصرف الصحي من قبل الغشاء الحيوي، وتقوم الكائنات الدقيقة الموجودة على الغشاء الحيوي بتحليل هذه المواد العضوية باستمرار. وأثناء تحلل هذه المواد العضوية، يحدث أيضًا تجدد مستمر للغشاء الحيوي نفسه، ويتساقط الغشاء الحيوي القديم ويخرج مع مياه المعالجة من مرافق المعالجة، ثم يتم فصله عن الماء في حوض الترسيب. تكون تركيزات الحمأة في طريقة الأغشية الحيوية عادةً بين 6 و8 جرام/لتر. 　　لزيادة تركيز الحمأة وبالتالي تحسين كفاءة المعالجة، يمكن دمج طريقة الحمأة النشطة مع طريقة الغشاء البيولوجي، أي من خلال إضافة مواد مالئة إلى حوض الحمأة النشطة. يُطلق على هذا النوع من المفاعلات البيولوجية التي تحتوي على كل من الكائنات الدقيقة المتكونة لغشاء بيولوجي والكائنات الدقيقة المعلقة في المحلول اسم المفاعل البيولوجي المركب، وهو يتمتع بتركيز عالٍ جدًا للحمأة، يبلغ عادةً حوالي 14 جرام/لتر. 　　٤٠. ما معنى المعالجة البيولوجية الهوائية؟ ما معنى المعالجة البيولوجية شبه الهوائية؟ ما الفرق بين الاثنين؟ 　　يمكن تقسيم المعالجة البيوكيميائية، وفقًا للاحتياجات المختلفة لنمو الكائنات الدقيقة من بيئة الأكسجين، إلى فئتين رئيسيتين: المعالجة البيوكيميائية الهوائية والمعالجة البيوكيميائية شبه الهوائية. أما المعالجة البيوكيميائية شبه الهوائية، فيمكن تقسيمها بدورها إلى المعالجة البيوكيميائية شبه الهوائية والمعالجة البيوكيميائية اللاهوائية. في عملية المعالجة البيولوجية الهوائية، يجب على الكائنات الدقيقة الهوائية أن تنمو وتتكاثر في وجود كميات كبيرة من الأكسجين، وذلك لتقليل كمية المواد العضوية في المياه الملوثة ； أما في عملية المعالجة البيولوجية اللاهوائية-الهوائية، فإن الكائنات الدقيقة اللاهوائية-الهوائية تحتاج إلى كمية قليلة من الأكسجين فقط لتنمو وتتكاثر، كما تقوم بتحلل المواد العضوية في مياه الصرف. وإذا كان هناك الكثير من الأكسجين في الماء، فإن هذه الكائنات لا تنمو بشكل جيد، مما يؤثر سلبًا على كفاءتها في معالجة المواد العضوية. 　　يمكن للكائنات الدقيقة شبه الهوائية التكيف مع المياه الملوثة ذات تركيز عالٍ من COD، حيث يمكن أن يصل تركيز COD في المياه الواردة إلى أكثر من 2000 ملغ/لتر، وعادةً ما يكون معدل إزالة COD بين 50-80% ； أما الكائنات الدقيقة الهوائية، فهي تستطيع التكيف فقط مع المياه الملوثة ذات التركيز المنخفض من COD، حيث يجب أن يكون تركيز COD في المياه الواردة أقل من 1000–1500 ملغ/لتر. وعادةً ما يكون معدل إزالة COD بين 50–80%. كما أن مدة عملية المعالجة البيولوجية سواء بواسطة الكائنات الدقيقة الهوائية أو شبه الهوائية ليست طويلة، حيث تكون عادةً بين 12–24 ساعة. يستغل الناس الفروق والمزايا المشتركة بين العمليات البيوكيميائية شبه الهوائية والهوائية، وذلك عن طريق دمج هاتين العمليتين معًا. حيث يتم أولاً معالجة المياه الملوثة التي تحتوي على تركيزات عالية من COD باستخدام العمليات البيوكيميائية شبه الهوائية، ثم يتم استخدام المياه الناتجة من هذه العملية كمدخلات للخزانات المخصصة للعمليات البيوكيميائية الهوائية. يساعد هذا الأسلوب في تقليل حجم الخزانات المستخدمة في المعالجة، مما يوفر تكاليف الاستثمار في مجال حماية البيئة، بالإضافة إلى تقليل التكاليف التشغيلية اليومية. 　　مبدأ ووظيفة المعالجة البيولوجية في ظروف اللاهواء مشابهان لمبدأ ووظيفة المعالجة البيولوجية في ظروف شبه الهواء. الفرق بين المعالجة البيوكيميائية اللاهوائية والمعالجة البيوكيميائية اللاهوائية-الهوائية هو أن الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية لا تحتاج إلى أي أكسجين أثناء تكاثرها وتحللها للمواد العضوية، كما يمكن لهذه الكائنات التكيف مع مياه الصرف التي تحتوي على تركيزات أعلى من المواد العضوية (4000-10000 ملغ/لتر). من عيوب المعالجة البيولوجية في ظروف خالية من الأكسجين أن مدة المعالجة البيولوجية طويلة جدًا، حيث يحتاج الماء الملوث إلى البقاء في حوض المعالجة البيولوجية لمدة 40 ساعة على الأقل. 　　٤١. لماذا يكون للمياه الملوثة بالملح بتركيزات عالية تأثير كبير على الكائنات الدقيقة؟ 　　لنصفِ أولاً تجربة الضغط الانتشاري: يتم فصل محلولي ملح بتركيزات مختلفة باستخدام غشاء شبه نفاث، حيث تمر جزيئات الماء من المحلول ذو التركيز المنخفض عبر الغشاء إلى المحلول ذو التركيز العالي، كما تمر جزيئات الماء من المحلول ذو التركيز العالي عبر الغشاء إلى المحلول ذو التركيز المنخفض، لكن بكمية أقل. ولذلك، يرتفع مستوى السائل في الجانب الذي يوجد فيه المحلول ذو التركيز العالي. وعندما يصل الفرق في مستويات السائل إلى قيمة كافية تمنع تدفق الماء، يتوقف الانتشار. وفي هذه الحالة، يكون الضغط الناتج عن الفرق في مستويات السائل هو الضغط الانتشاري. بشكل عام، كلما ارتفع تركيز الملح، زاد الضغط الأسموزي. 　　الحالة في الميكروبات داخل محلول الملح المائي مشابهة لتجارب الضغط الأسموزي. الوحدة البنائية للكائنات الدقيقة هي الخلية، ويعمل الجدار الخلوي كغشاء شبه نفاذ. عندما تكون تركيز أيونات الكلور أقل من أو يساوي 2000 ملغ/لتر، فإن الجدار الخلوي يمكنه تحمل ضغط نفاذ يتراوح بين 0.5 و1.0 جو. وحتى مع وجود مرونة وقوة معينة في الجدار الخلوي وغشاء السيتوبلازم، فإن الضغط النفاذي الذي يمكن للجدار الخلوي تحمله لا يتجاوز 5-6 أجواء. لكن عندما تتجاوز تركيز أيونات الكلور في المحلول المائي 5000 ملغ/لتر، فإن الضغط الأسموزي يرتفع إلى حوالي 10-30 جو. وتحت مثل هذا الضغط الأسموزي العالي، تتسرب جزيئات الماء من داخل الكائنات الحية إلى المحلول الخارجي بكميات كبيرة، مما يؤدي إلى فقدان الخلايا للماء وحدوث انفصال الغشاء عن الجدار الخلوي، وفي الحالات الشديدة، قد تموت الكائنات الحية. في الحياة اليومية، يستخدم الناس الملح (كلوريد الصوديوم) لتتبيل الخضروات والأسماك، من أجل قتل البكتيريا والحفاظ على الطعام، وهذا يعتمد على نفس المبدأ. تشير بيانات الخبرة الهندسية إلى أنه عندما تزيد تركيز أيونات الكلور في المياه الملوثة عن 2000 ملغ/لتر، فإن نشاط الكائنات الدقيقة يتأثر سلبًا، وينخفض معدل إزالة COD بشكل ملحوظ ； عندما تتجاوز تركيزات أيونات الكلور في مياه الصرف الصحي 8600 ملغ/لتر، يحدث تضخم في حجم الحمأة، ويظهر الكثير من الرغوة على سطح الماء، كما تموت الكائنات الدقيقة واحدة تلو الأخرى. 　　لكن، مع التدجين على المدى الطويل، تتكيف الكائنات الدقيقة تدريجياً مع النمو والتكاثر في مياه ذات تركيز عالٍ من الملح. لقد تمكن البعض بالفعل من تدجين ميكروبات قادرة على التكيف مع تركيزات لأيونات الكلور أو أيونات الكبريتات تزيد عن 10000 ملغ/لتر. لكن، يخبرنا مبدأ الضغط الأسموزي أن الكائنات الدقيقة التي تكيفت على النمو والتكاثر في مياه ذات تركيز عالٍ من الملح، فإن تركيز الملح في سوائل خلاياها يكون مرتفعًا جدًا. وعندما يكون تركيز الملح في المياه المستعملة منخفضًا أو منعدمًا، فإن جزيئات الماء في تلك المياه تتسرب بكميات كبيرة إلى داخل خلايا الكائنات الدقيقة، مما يؤدي إلى تمدد خلاياها، وفي الحالات الشديدة قد تنفجر الخلايا وتموت الكائنات الدقيقة. لذلك، فإن الكائنات الدقيقة التي خضعت للتدجين على مدى فترة طويلة واستطاعت التأقلم تدريجياً على النمو والتكاثر في مياه مالحة ذات تركيز عالٍ، تتطلب أن يظل تركيز الملح في مياه الدخول البيوكيميائية عند مستوى مرتفع نسبياً باستمرار، دون تقلبات؛ وإلا فإن هذه الكائنات ستموت بأعداد كبيرة. 　　42. ما هو الأكسجين المذاب؟ ما علاقة الأكسجين المذاب بالكائنات الدقيقة؟ 　　الأكسجين المذاب في المياه يُسمى الأكسجين المذاب. الكائنات الحية في المياه والميكروبات التي تتنفس الأكسجين، يعتمد بقاؤها على الأكسجين المذاب. تختلف متطلبات الميكروبات المختلفة من الأكسجين الذائب. تحتاج الكائنات الدقيقة الهوائية إلى كمية كافية من الأكسجين المذاب، وعمومًا يُفضل أن يكون مستوى الأكسجين المذاب 3 ملغ/لتر، ولا ينبغي أن يكون أقل من 2 ملغ/لتر ； تتطلب الكائنات الدقيقة شبه الهوائية أن يكون مستوى الأكسجين المذاب في النطاق من 0.2 إلى 2.0 ملغ/لتر ； أما الكائنات الدقيقة اللاهوائية، فإنها تحتاج إلى مستوى أكسجين مذاب أقل من 0.2 ملغ/لتر. 　　٤٣. ما هو النطاق المثالي لدرجة الحموضة بالنسبة للكائنات الدقيقة؟ 　　للأنشطة الحيوية للميكروبات وتمثيل المواد علاقة وثيقة بقيمة الرقم الهيدروجيني. يتراوح نطاق التكيف مع قيم الرقم الهيدروجيني لدى معظم الميكروبات بين 4.5 و9، بينما يكون النطاق الأمثل لقيم الرقم الهيدروجيني بين 6.5 و7.5. عندما يكون الرقم الهيدروجيني أقل من 6.5، تبدأ الفطريات في التنافس مع البكتيريا. وعندما يصل الرقم الهيدروجيني إلى 4.5، تحصل الفطريات على السيطرة التامة داخل الخزان الكيميائي، وهو ما يؤثر بشكل سلبي على عملية ترسيب الرواسب ； عندما يتجاوز الرقم الهيدروجيني 9، فإن سرعة التمثيل الغذائي للكائنات الدقيقة تتأثر سلبًا. 　　تختلف متطلبات نطاق التكيف مع قيمة الرقم الهيدروجيني لدى الميكروبات المختلفة. في المعالجة البيولوجية الهوائية، يمكن أن يتغير الرقم الهيدروجيني بين 6.5 و8.5 ； في المعالجة البيولوجية اللاهوائية، تكون متطلبات الكائنات الدقيقة من حيث الرقم الهيدروجيني صارمة، حيث يجب أن يكون الرقم الهيدروجيني بين 6.7 و7.4. 　　٤٤. ما هو النطاق الحراري المناسب أكثر لنمو وتكاثر الكائنات الدقيقة؟ 　　في المعالجة البيولوجية للمياه الملوثة، يكون النطاق الأمثل لدرجة الحرارة بالنسبة للميكروبات عادةً ما بين 16 و30 درجة مئوية، أما الحد الأقصى فهو بين 37 و43 درجة مئوية. وعندما تنخفض درجة الحرارة عن 10 درجات مئوية، فإن الميكروبات لا تستطيع النمو بعد ذلك. 　　في النطاقات الدرجة الحرارية المناسبة، مع ارتفاع درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، يزداد معدل التمثيل الغذائي للكائنات الدقيقة، كما يزداد معدل إزالة COD بنسبة 10% تقريبًا ； على العكس من ذلك، مع انخفاض درجة الحرارة بمقدار 10 درجات مئوية، ينخفض معدل إزالة COD بنسبة 10%، ولذلك فإن معدل الإزالة البيولوجية لـ COD في فصل الشتاء يكون أقل بكثير مقارنة بالفصول الأخرى. 　　٤٥. ما هي العوامل المرتبطة بالكائنات الدقيقة؟ 　　بالإضافة إلى العناصر الغذائية، تحتاج الميكروبات أيضًا إلى عوامل بيئية مناسبة مثل درجة الحرارة وقيمة الرقم الهيدروجيني والأكسجين المذاب والضغط الأسموزي لكي تتمكن من البقاء على قيد الحياة. إذا كانت الظروف البيئية غير طبيعية، فسوف يتأثر نشاط الكائنات الدقيقة، بل قد تحدث فيها تغييرات أو حتى موتها. 　　46. بأي طريقة تقوم الكائنات الدقيقة بتحليل الملوثات العضوية وإزالتها من مياه الصرف الصحي؟ 　　نظرًا لوجود الكربوهيدرات والدهون والبروتينات وغيرها من المواد العضوية في المياه الملوثة، فإن هذه المواد غير الحية تُعد غذاءً للميكروبات؛ حيث يتم تحلل جزء منها ودمجها لتشكيل مواد خلوية (منتجات التمثيل الأيضي)، بينما يتم تحلل جزء آخر وأكسدته ليتحول إلى ماء وثاني أكسيد الكربون وما إلى ذلك (منتجات التحلل الأيضي). وفي هذه العملية، يتم التخلص من الملوثات العضوية في المياه الملوثة بواسطة الميكروبات. 　　47. ما هو المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي؟ 　　المعالجة البيوكيميائية للمياه الملوثة هي أحد أهم العمليات في أنظمة معالجة المياه، وتُعرف اختصارًا بالمعالجة البيوكيميائية. يعتمد المعالجة البيوكيميائية على عمليات الحياة الخاصة بالكائنات الدقيقة لإزالة المواد العضوية القابلة للذوبان وبعض المواد العضوية غير القابلة للذوبان من مياه الصرف، مما يساعد في تنقية المياه. في الواقع، نحن لسنا غرباء عن المعالجة الكيميائية الحيوية؛ ففي المسطحات المائية الطبيعية يوجد سلسلة غذائية، حيث تأكل الأسماك الكبيرة الأسماك الصغيرة، وتأكل الأسماك الصغيرة الجمبري، ويأكل الجمبري الحشرات الصغيرة، وتأكل الحشرات الصغيرة الكائنات الدقيقة، وتأكل الكائنات الدقيقة المياه الملوثة. وبدون هذه السلسلة الغذائية، سيصبح النظام الطبيعي في حالة فوضى. في الأنهار الطبيعية، يوجد عدد هائل من الميكروبات التي تعتمد في حياتها على المواد العضوية. فهذه الميكروبات تقوم ليلًا ونهارًا بأكسدة أو اختزال المواد العضوية التي يطرحها البشر في الأنهار، مثل المياه العادمة الصناعية والمبيدات الزراعية والأسمدة وغيرها من المواد العضوية، وفي النهاية تتحول إلى مواد غير عضوية. ولولا وجود هذه الميكروبات، لأصبحت الأنهار المحيطة بنا، في غضون أشهر قليلة أو سنة أو سنتين على الأكثر، أنهارًا كريهة الرائحة. لكن الميكروبات صغيرة جدًا ومتفرقة لدرجة أن العين البشرية لا تستطيع رؤيتها. أما مشروع المعالجة البيوكيميائية لمياه الصرف الصحي فهو تعزيز لهذه العملية تحت ظروف اصطناعية. يقوم الناس بتجميع عدد لا يحصى من الكائنات الدقيقة في حوض واحد، مما يخلق بيئة مثالية لتكاثرها ونموها (مثل درجة الحرارة، وقيمة الرقم الهيدروجيني، والأكسجين، والعناصر الغذائية مثل النيتروجين والفوسفور)، مما يسمح للكائنات الدقيقة بالتكاثر بشكل كبير، وبالتالي زيادة سرعة وكفاءة تحللها للمواد العضوية. بعد ذلك، يتم ضخ المياه العادمة إلى الخزان، حيث تتأكسد المواد العضوية في المياه العادمة وتتحلل نتيجة للنشاط الحيوي للميكروبات، مما يؤدي إلى تنقية المعالجة المياه العادمة. مقارنةً بطرق المعالجة الأخرى، يتميز الأسلوب الكيميائي الحيوي بانخفاض استهلاك الطاقة، وعدم الحاجة إلى إضافة مواد كيميائية، وجودة معالجة عالية، بالإضافة إلى تكاليف معالجة منخفضة. 　　48. كيف يتم تقدير كمية الحمأة الكيميائية الناتجة؟ 　　الحمأة الناتجة عن التفاعلات الكيميائية (مثل: التحييد) والمعالجات الفيزيوكيميائية (مثل: التخثير بإضافة المواد الكيميائية)* تُعرف عادةً بالحمأة الكيميائية. الطين الناتج عن معالجة مياه الحديد والكربون بالتحييد والترسيب، يتكون بشكل أساسي من أكسيد الحديد الهيدروجيني وكبريتات الكالسيوم. يمكن حساب كمية الطين الناتجة من خلال كمية كبريتات الكالسيوم ومسحوق الجير المضافة. يمكن أيضًا استخدام الخبرة في التقديرات الهندسية. بشكل عام، إذا كان مستوى الرقم الهيدروجيني لمياه الإدخال التي تحتوي على الحديد والكربون حوالي 2، فإن كمية الطين الكيميائي الناتج عن عملية التحييد والترسيب لكل طن من المياه الملوثة (بنسبة رطوبة 80%) تكون حوالي 50 كيلوغرامًا. 　　٤٩، لماذا يجب استخدام مسحوق الجير لتحييد الماء الناتج عن تفاعل الحديد مع الكربون؟ 　　بعد معالجة المياه الملوثة بحمض الكبريتيك لتصبح درجة الحموضة فيها 2، ومن ثم معالجتها باستخدام الحديد والفحم، يتحول حمض الكبريتيك إلى كبريتات الحديدوز، وترتفع درجة الحموضة في المياه من 2 إلى 5-6. فلماذا لا يزال من الضروري استخدام الجير لتحييد درجة الحموضة في المياه الناتجة عن هذه المعالجة؟ أم هل يمكن استخدام كمية أقل من مسحوق الجير أثناء عملية التعتيق؟ 　　يحتوي ماء الخروج الناتج عن عملية تحويل الحديد إلى كربون على كميات كبيرة من كبريتات الحديدوز، وإذا لم يتم التخلص منها، فسوف يؤثر ذلك على نمو وتكاثر الكائنات الدقيقة في الخزانات البيولوجية. لذلك، يجب استخدام الجير لرفع قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه الملوثة من 5-6 إلى أكثر من 9، بحيث يتحول كبريتات الحديدوز القابلة للذوبان إلى أكسيد الحديدوز وكبريتات الكالسيوم غير القابلة للذوبان، ثم يتم ترسيبها باستخدام طريقة الترسيب، وذلك لضمان عدم وجود كبريتات الحديدوز في المياه المُرسلة إلى الخزانات البيولوجية. 　　هل يمكن استخدام كمية أقل من مسحوق الجير أثناء عملية التحييد؟ يمكننا إجراء تجربة مقارنة في المختبر. يتم وضع كمية متساوية من الماء الذي يحتوي على الحديد والكربون (بقيمة pH حوالي 2)، وكذلك الماء الخارج من عملية المعالجة والذي يحتوي على الحديد والكربون أيضًا (بقيمة pH تتراوح بين 5 و6) في كوبين منفصلين. ثم يتم إضافة كميات محددة من مسحوق الجير لتحقيق التحييد والترسيب. عندما يصل قيمة pH في كلا الكوبين إلى 9، نجد أن كمية مسحوق الجير المضافة في كلا الكوبين متساوية. وذلك لأن الحديد ليس مادة محايدة، فالحديدوز الكبريتي الناتج عن حمض الكبريتيك يظل مادة حمضية، وفي عملية المعادلة، يتحول الحديدوز الكبريتي إلى أكسيد الحديدوز وكبريتات الكالسيوم، ولا يمكن الاستغناء عن مسحوق الجير المستخدم في هذه العملية. لذلك، لا يمكن الاستغناء عن إضافة مسحوق الجير أثناء معالجة مياه الخروج الناتجة عن استخدام الحديد والفحم. 　　٥٠، ما معنى الامتصاص؟ 　يتم استخدام المواد الصلبة المسامية (مثل الكربون النشط) أو المواد العلى شكل عروق (مثل بوليمرات الحديد) لامتصاص المواد السامة والضارة الموجودة في المياه العادمة على سطح هذه المواد أو داخل مسامها، وبذلك يتم تنقية جودة المياه. يُطلق على هذه الطريقة في المعالجة اسم المعالجة بالامتصاص. يمكن أن تكون المواد المُمتصة مواد صلبة غير قابلة للذوبان، أو مواد قابلة للذوبان. إن كفاءة عملية الامتصاص عالية، وجودة المياه الناتجة جيدة، لذلك تُستخدم غالبًا في المعالجة المتقدمة للمياه الملوثة. يمكن أيضًا إدخال عملية الامتصاص في وحدات المعالجة البيوكيميائية لزيادة كفاءة هذه الوحدات (مثل طريقة PACT وهي إحدى هذه الطرق). 　　51. ما هو التخثر؟ 　　عملية استخدام الترسيب والتكتل معًا تُسمى عملية التجميع. يُستخدم الترسيب بشكل متكرر في التجارب أو المشاريع الهندسية، حيث يتم أولاً إضافة مواد مثل كبريتات الحديدوز إلى الماء للقضاء على الطرد الكهربائي بين جزيئات الكولويد، ثم يتم إضافة البولي أكريلاميد (PAM) لجعل الجزيئات تكبر تدريجياً وتشكل عقيدات مرئية للعين المجردة، وأخيراً يحدث الترسيب. 　　52. لماذا يتم استخدام الحديد المركب في معالجة المياه الملوثة عن طريق الترسيب والامتصاص؟ 　　يُشكل الحديد المتجمع أثناء عملية الترسيب رواسب من أكسيد الحديد والهيدروكسيد، ولها قدرة ممتازة على امتصاص المواد العضوية في المياه الملوثة. تُظهر البيانات التجريبية أن استخدام رواسب الحديد المتجمع لامتصاص المواد العضوية في المياه يمكن أن يؤدي إلى إزالة ما بين 10% إلى 20% من محتوى COD في المياه الملوثة، وهو ما يساعد بشكل كبير في تخفيف العبء على خزانات المعالجة البيولوجية، ويساعد في تحقيق معايير التصريف الصحيحة للمياه الملوثة. بالإضافة إلى ذلك، يمكن استخدام الحديد المترسب في عملية المعالجة المسبقة لإزالة المواد الدقيقة الضارة بالكائنات الحية الدقيقة والتي تعيق نشاطها من مياه الصرف الصحي، وذلك لضمان قدرة الكائنات الحية الدقيقة في حوض المعالجة البيولوجية على العمل بشكل طبيعي. من بين العديد من مواد الترسيب، فإن سعر الحديد المتعدد منخفض نسبيًا (25-300 يوان للطن)، ولذلك فإن تكلفة المعالجة منخفضة أيضًا، مما يجعله خيارًا مناسبًا لمعالجة المياه العادمة الناتجة عن العمليات الصناعية. 　　الحديد المترسب مادة حمضية ذات قدرة تآكل عالية، لذلك يجب أن تخضع معدات المعالجة لعمليات وقاية من التآكل. 　　53، ما معنى الترسيب؟ 　　الترسيب هو إضافة مواد تجميع بوليمرية إلى المياه الملوثة، وعند ذوبان هذه المواد، يتكون بوليمرات كبيرة الحجم. تتميز بنية هذا البوليمر بأنها خطية، حيث يوجد جسيم صغير مربوط بأحد طرفي الخط، وجسيم صغير آخر مربوط بالطرف الآخر. ويقوم هذا الخط بدور الجسر الذي يربط بين الجسيمين المتباعدين، مما يؤدي إلى تكبر الجسيمات تدريجيًا، وفي النهاية يتشكل تجمع كبير من الجسيمات (يُعرف باسم “زهور الألومينا”)، مما يسرع من سقوط الجسيمات. من المواد المستخدمة بشكل شائع في عملية التجميع، بولي أكريلاميد (PAM) وبولي الحديد (PE) وغيرها. 　54. ما هو التكثيف؟ 　　يتم إضافة مواد تجميعية تحتوي على أيونات موجبة إلى المياه الملوثة، ويؤدي وجود كميات كبيرة من الأيونات الموجبة بين جزيئات الكولويد إلى التخلص من القوى الكهروستاتيكية التي تؤدي إلى تباعد هذه الجزيئات، مما يسمح بتجمعها معًا. يُطلق على عملية تجمع جزيئات الكولويد هذه نتيجة إضافة الإلكتروليتات ذات الأيونات الموجبة اسم “التجميع”. من المواد المستخدمة بشكل شائع كمواد تجميعية: كبريتات الألومنيوم، وكبريتات الحديدوز، والألوم، وكلوريد الحديد، وغيرها. 　　٥٥. كيف يمكن جعل جزيئات الكولويد تترسب؟
لجعل جزيئات الكولويد تترسب، يجب تحفيز هذه الجزيئات على الالتصاق ببعضها البعض، بحيث تتحول إلى جزيئات أكبر حجمًا، أي أن تتكتل مع بعضها، مما يجعل كثافتها أكبر من 1 وبالتالي تترسب. 　　هناك العديد من الطرق المستخدمة، ومن التقنيات الشائعة في الهندسة: طريقة التكثيف، وطريقة الترسيب، وطريقة التجميع. 　　٥٦. لماذا لا تستطيع جزيئات الكولويد الموجودة في المياه الملوثة أن تستقر بشكل طبيعي؟ يمكن التخلص من العديد من المواد الملوثة في المياه الملوثة، والتي لها كثافة أكبر من 1، بالإضافة إلى الجزيئات الكبيرة والجزيئات التي يسهل استقرارها، باستخدام طرق مثل الاستقرار الطبيعي أو الطرد المركزي. 　　لكن الجسيمات المعلقة ذات الكثافة أقل من 1، والتي تكون صغيرة جداً بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة، فإنها تواجه صعوبة في الهبوط بشكل طبيعي. على سبيل المثال، جسيمات الكولويد التي يتراوح حجمها بين 10^-4 و10^-6 مم، فهي مستقرة للغاية في الماء، وسرعة هبوطها بطيئة جداً؛ حيث يستغرق هبوطها لمسافة متر واحد حوالي 200 عام. هناك سببان لبطء الهبوط، وهما: (1) بشكل عام، تحمل جزيئات الكولويد شحنة سالبة، وبسبب قانون التنافر بين الشحنات المتماثلة، فإن ذلك يمنع اتصال جزيئات الكولويد ببعضها البعض، وبالتالي لا يمكنها أن تترابط معًا وتظل معلقة في الماء. (2) يوجد أيضًا طبقة من الجزيئات تحيط بسطح جزيئات الكولويد بإحكام، وهذه الطبقة المائية تعمل على منع وعزل اتصال جزيئات الكولويد ببعضها البعض، مما يمنعها من الالتصاق ببعضها والبقاء معلقة في الماء.