معالجة مياه الشرب:
يتكون الماء من ذرتين من الهيدروجين مرتبطة بذرة واحدة من الأكسجين والرمز الكيميائي هو H2O، حيث يحتوي الماء عادة أيضًا على مجموعة واسعة من المواد العضوية وغير العضوية، في عملية معالجة المياه يتم إضافة العديد من المواد الكيميائية، وتشمل المطهرات مثل الكلور، الكلورامين أو الأوزون، كذلك يتم استخدام مواد التخثر مثل كبريتات الألومنيوم، كلوريد الحديديك والبوليمرات العضوية المختلفة، وأيضاً يتم استخدام معادلات الحموضة مثل الصودا الكاوية أو الجير، بالإضافة إلى المواد الكيميائية للمساعدة في منع تسوس الأسنان على شكل مركبات الفلورايد المختلفة.
طريقة معالجة مياه الشرب:
- تأتي معظم مياه الشرب من مصدرين: المياه الجوفيةوالمياه السطحية، حيث يتم استغلال معظم المياه الجوفية عن طريق حفر الآبار في الطبقة الحاملة للمياه الجوفية والتي تسمى طبقة المياه الجوفية، وبعض المياه الجوفية ترتفع بشكل طبيعي على شكل ينابيع.
- كما يتم استغلال المياه السطحية عن طريق حجز الأنهار خلف السدود، حيث المنطقة المحيطة التي تصب في الأنهار تسمى مستجمعات المياه، والجدير بالذكر في كثير من الحالات يكون الوصول إلى مستجمعات المياه واستخدامها محدودًا لمنع تلوث مياه الجريان السطحي.
- يتم نقل المياه من البئر أو السد إلى محطة معالجة المياه في قنوات مفتوحة أو أنابيب مغلقة، حيث في بعض الحالات تكون إمدادات المياه قريبة من مصانع المعالجة، وفي حالات أخرى يجب نقل المياه لمئات الأميال (كم) للوصول إلى وجهتها، حيث يتم تخزين المياه في خزانات وسيطة على طول الطريق؛ لضمان توفر إمدادات كافية دائمًا لتلبية الاحتياجات المتقلبة للمدينة.
- ثم تتم في بعض محطات معالجة المياه تطهير المياه مبدئيًا عن طريق ملامسة الهواء الغني بالأوزون في سلسلة من الغرف، حيث يتكون الأوزون من تمرير الهواء المضغوط عبر قوس كهربائي عالي الجهد يؤدي هذا إلى انقسام بعض جزيئات الأكسجين (02) في الهواء إلى نصفين، وإعادة ربطها بجزيئات الأكسجين الأخرى لتكوين الأوزون.
- بالجدير بالذكر أنّ الأوزون يقتل بشكل فعال معظم الجراثيم ويدمر أيضًا المركبات التي تسبب الأذواق والروائح الكريهة ومع ذلك، فإن لها عمر قصير نسبيًا ولا تبقى في الماء لحمايتها أثناء التخزين والتوزيع؛ لهذا السبب تضاف جرعة صغيرة من الكلور أو الكلورامين إلى الماء في نهاية عملية المعالجة.
- ثم يمر الماء من خلال خلاط فلاش (flash mixer)، حيث يتم خلط المواد الكيميائية المعروفة باسم المواد المخثرة مع الماء بسرعة.
- تعمل مواد التخثر على تغيير الشحنة الكهربائية حول أي جزيئات معلقة في الماء وتجعلها تجتذب بعضها البعض وتتجمع معًا أو تتخثر.
- ثم يتحرك الماء ببطء عبر سلسلة من الغرف، حيث يتم مزجه برفق بواسطة التدفق الدوامي، ومع اختلاط الماء تستمر الجسيمات المشحونة في الاصطدام ببعضها البعض وتشكل جزيئات أكبر تسمى الكتل.
- ثم يتدفق الماء إلى حوض ترسيب أو خزان حيث تغرق الكتل الثقيلة إلى القاع، وتحتوي بعض أحواض الترسيب على مستويين لمضاعفة قدرتها.
- ثم يتم تفريغ المواد التي تستقر في القاع من الحوض بجهاز خاص ويتم ترسيبها في حوض تخزين المواد الصلبة.
- ثم تضاف المادة المحاصرة من المرشح إلى حوض احتجاز المواد الصلبة.
- ثم يتم إرسال هذه المواد المدمجة من خلال مثخن بالجاذبية، ثم يتم ضغط معظم الماء، حيث يتم تحميل المواد الصلبة المتبقية في شاحنات ونقلها إلى مكب النفايات للتخلص منها.
- ثم تمر المياه التي تم تنظيفها جزئيًا عبر عدة طبقات من الرمل والفحم المسحوق، والتي تحبس أي جزيئات صغيرة جدًا متبقية في الماء.
- ثم يتم أيضًا احتجاز بعض الكائنات الحية الضارة بهذه الطريقة في محطات معالجة المياه التي لا تستخدم الأوزون كمطهر أولي، حيث يتم شطف طبقات المرشح بشكل دوري لإزالة المواد المحاصرة.
- قد يتم تمرير الماء من خلال طبقة من حبيبات الفحم المنشط، حيث تلتصق الملوثات الكيميائية الموجودة في الماء بسطح الفحم في عملية تعرف باسم امتصاص الكربون.
- بالجدير بالذكر إذا كان في بعض المناطق التي تحتوي فيها المياه على كميات غير مرغوب فيها من الحديد والمنغنيز أو بعض الغازات المذابة، للتخلص من المكونات الضارة، يتم رش الماء في الهواء من الأحواض الكبيرة لتهويتها وعندما يختلط الماء بالهواء فإنه يلتقط الأكسجين، ممّا يتسبب في استقرار بعض الملوثات، ويتم إزالة الملوثات الأخرى عن طريق التبخر.
- كما في بعض محطات معالجة المياه، يتم إضافة مركب فلورايد إلى الماء للمساعدة في منع تسوس الأسنان، حيث يوجد الفلوريد بشكل طبيعي في بعض إمدادات المياه ولا يلزم وجود كميات إضافية.
- كما يتم إضافة مواد كيميائية أخرى إلى الماء؛ للمساعدة في تقليل التآكل في الأنابيب وتركيبات السباكة.
- ثم يتم ذلك عن طريق إضافة كميات خاضعة للرقابة من بعض المواد الكيميائية لضبط معامل الأس الهيدروجيني إلى مستوى محايد.
- ثم عندما تغادر المياه محطة المعالجة، فإنها تتلقى جرعة صغيرة من الكلور أو الكلورامين لقتل أي بكتيريا ضارة قد تكون وجدت طريقها إلى نظام التوزيع، حيث إذا لم يكن يستخدم الأوزون كمطهر أولي، تتم إضافة كمية أكبر من الكلور أو الكلورامين إلى الماء.
- بعد خروج الماء ، يتم تخزينها عادة في خزانات مغطاة لحمايتها من التلوث.
- في بعض المناطق في المصنع، تقع مرافق التخزين هذه على ارتفاع أعلى من التضاريس المحيطة، حيث يتم ضخ المياه إلى الخزان، حيث يوفر وضع التخزين المرتفع هذا الضغط اللازم للتدفق الكافي عبر أنابيب المياه داخل المدينة.
- كما يجدر بالذكر أنّ في حالات أخرى، يتم تخزين المياه في مرافق على مستوى الأرض ويتم توفير الضغط بواسطة مضخات كهربائية تعمل عند الطلب.
مراقبة الجودة في معالجة مياه الشرب:
- يجدر بالذكر أنّه يتم تحدد عدة معايير خاصة بجودة، حيث قد توجد عدة من مستويات التلوث القصوى لأكثر من 90 مادة عضوية، غير عضوية، ميكروبيولوجية ومشعة قد توجد في الماء.
- يجب الأخذ بعين الاعتبار أنه تنقسم هذه المعايير أيضًا إلى معايير أولية تغطي المواد التي قد تكون ضارة بالبشر، والمعايير الثانوية التي تغطي المواد والخصائص التي قد تؤثر على الصفات الجمالية مثل الذوق، الرائحة والمظهر، وكما نعلم أنّ من خصائص الماء النقي عدم وجود لون أو مذاق أو رائحة.
- كما قد تقوم بعض المصانع النموذجية الخاصة بمعالجة مياه الشرب، بإجراء أكثر من 50000 تحليل كيميائي وبكتريولوجي لإمدادات المياه كل عام لضمان تلبية المعايير.
