المعالجة البيولوجية لمياة الصرف

عمليات المعالجة البيولوجية

تعتمد المعالجة البيولوجية على النشاط البيولوجي للكائنات الحية الدقيقة فى التخلص من الملوثات. وتستخدم هذه الطرق أساساً من أجل التخلص من المواد العضوية (الرغوية أو الذائبة) القابلة للتحلل بيولوجيا. وتتم هذه العملية من خلال تحويل هذه المواد إلى غازات تتسرب إلى الهواء الخارجي أو إلى نسيج الخلايا البيولوجية (الحمأة) التى يمكن التخلص منها عن طريق الترسيب.

وتستخدم المعالجة البيولوجية أيضا في التخلص من المغذيات (النتروجين والفسفور) وذلك من خلال عمليات التأزت Nitrification, وعكس التأزت Denitrification بالنسبة للنتروجين ,وتحويل الفسفور الي مركبات ثابتة يسهل الاستفادة منها في اغراض متعددة كالزراعة مثلا .

وفى أغلب الأحيان يمكن معالجة مياه الصرف بيولوجيا مع التحكم البيئى الملائم.

وتتميز المعالجة البيولوجية عامة بانخفاض تكاليف الأنشاء والتشغيل نظرا لأعتمادها علي الكائنات الدقيقة وخاصة البكتريا بأنواعها المختلفة ( الهوائية واللاهوائية والاختيارية) في القيام بتكسير وتحلل المواد العضوية والملوثات , وايضا لندرة أستخدام الكيماويات في المعالجة والتي تزيد من تكاليف التشغيل .
ومن أشهر نظم المعالجة البيولوجية النظم الأتية :-
● عمليات المعالجة بالحمأة المنشطة وتطبيقاتها المختلفة.
● المرشحات البيولوجية.
● والاقراص البيولوجية الدوارة.
● التأزت (النيترة) وعكس التأزت.
● ازالة الفسفور بيولوجيا
● بحيرات الاكسدة.

.أهداف المعالجة البيولوجية
الهدف الرئيسي من عمليات المعالجة البيولوجية هو تجميع وإزالة المواد الصلبة التي لاتترسب أو الغير قابلة للترسيب وتثبيت المواد العضوية ( غالبا عن طريق الأكسدة البيولوجية ) .
وبالنسبة لمياه الصرف الصحي المنزلية فان الهدف الآساسي هو تخفيض الحمل والمحتوي العضوي للمياه ( ازالة المواد العضوية الكربونية ) وذلك من خلال العمليات البيولوجية الحيوية وفي بعض حالات المعالجة يتم ازالة النيتروجين والفسفور , وايضا في بعض الاماكن يتم التخلص من المواد العضوية السامة كهدف اضافي من أهداف المعالجة البيولوجية .
وتعتمد المعالجة البيولوجية علي التحلل البيولوجيى للمواد العضوية وتهدف المعالجة البيولوجية للفضلات و المخلفات السائلة إلي :
1. تخثر وإزالة المواد الغروية الصلبة الغير قابلة لترسيب .
2. تثبيت المواد العضوية.
3. تقليل نسب المواد العضوية الموجودة فى الحمأة .
4. تخفيض مواد الاثراء الغذائي (مثل النيتروجين والفسفور ) في الحمأة .
يتم التفتيت الحيوى للمواد العضوية بخليط غير متجانس من البكتريا والكائنات الحية الدقيقة . وتقوم الكائنات الدقيقة بتحليل المواد العضوية أمافي بيئة هوائية أو لاهوائية أو أختيارية .
وتتم الأكسدة الهوائية في وجود الأكسجين وتعمل المواد العضوية كمصدر لطاقة وللكربون وتخليق الخلية الحية وتتم التفاعلات المبينة أدناة عند وجود المادة العضوية :
بكتريا
مادة عضوية + أكسجين ـــ تخليق خلايا جديدة +طاقة حركية +نواتج ثانوية ( تاني أكسيد الكربون ‘الماء ‘الكبريتات ‘ الفوسفات ‘النترات ‘النتريت )

ويتم التحليل الحيوى للمواد العضوية بواسطة الكائنات الحية الدقيقة في غياب الأكسجين الحر ‘ غير أنه يستفاد من الأكسجين المتحد مع مركبات مثل النتريت والنترات والكبريتات طبقاً لتفاعل المذكورة في المعادلة ألتالية:
مواد عضوية (مكونة من كربون ‘هيدروجين‘أكسجين‘نيتروجين‘كبريت ـــ (بكتريا الأحماض) تخليق خلايا جديدة + طاقة + أحماض عضوية + كحول.

وفي مدي معين من الرقم الهيدروجيني تتحول الكحولات والأحماض العضوية الي الميثان بفعل بكتريا الميثان التي تقوم بتكوين خلايا جديدة كما مبين في المعادلة التالية :

الكحول ـــ (بكترياالميثان) تخليق خلايا جديدة + نواتج ثانوية (ميثان ,كبريتيد الهيدروجين , ثانىأكسيد الكربون‘ماء )

تقوم بعض أنواع البكتريا بتحويل المواد الغيرعضوية وأكسدة الأمونيا أذ تقوم البكتريا بتحويل الأمونيا الى نيتريت ومن تم تقوم أنواع اخري من البكتريا بأكسدة النيتريت المتكون إلى نترات.
تميز المعالجة البيولوجية عامة بانخفاض تكاليف الانشاء والتشغيل نظرا لاعتمادها علي الكائنات الدقيقة وخاصة البكتريا بأنواعها المختلفة ( الهوائية واللاهوائية والأختيارية) في القيام بتكسير وتحلل المواد العضوية والملوثات , وايضا لندرة استخدام الكيمأويات في المعالجة والتي تزيد من تكاليف التشغيل .

دور الكائنات الدقيقة في عمليات المعالجة

- البكتريا ( سواء كانت هوائية أو لاهوائية أو متحولة ) لها دور هام واساسي في جميع عمليات المعالجة البيولوجية لمياه الصرف الصحي والصناعي , فعليها يقع العبء الأكبر في تكسير وأكسدة المواد العضوية . .

- للطحالب دور هام في المعالجة البيولوجية وذلك لسببين وهما أولا في بحيرات الأكسدة بانتاجها الأكسجين من خلال عملية البناء الضوئي فتستهلك ثاني أكسيد الكربون وتنتج الأكسجين في وجود ضوء الشمس وذلك خلال النهار.
- للفطريات القدرة علي الحياه في رقم اس هيدروجيني منخفض وفي تركيز منخفض للنيتروجين, وهذه القدرة مصاحبة لقدرتها علي تحليل وتفكيك السليولوز مما يجعلها ذات أهمية في معالجة مياه الصرف وخاصة مياه الصرف الصناعي وعمليات تكوين الكومبوست من المواد العضوية .
- البروتوزوا والروتيفيرا تزيل وتخلص المياه الخارجة من البكتريا الحرة السابحة والبكتريا التي لا تترسب بسهولة وجزيئات المواد العضوية الدقيقة . مما يؤكد دورها في عملية التنقية وتخفيض عدد البكتريا الممرضة.