معالجة حمأة الصرف الصحي وأثرها على البيئة

ما هي معالجة حمأة الصرف الصحي؟

هي البقايا الناتجة عن عمليات معالجة مياه الصرف الصحي، إذ أنها مادة متبقية شبه صلبة، حيث يتم إنتاجها كمنتج ثانوي عند معالجة مياه الصرف الصناعي أو البلدية، ونظرًا لأنه منتج ثانوي لمياه الصرف الصحي يجب معالجتها بحيث تتم إدارتها والتخلص منها. تحتوي الحمأة على كل من المواد العضوية وغير العضوية، بالإضافة إلى تركيز كبير من المغذيات النباتية ومسببات الأمراض.
تقلل معالجة الحمأة من وزنها وحجمها، وفي نفس الوقت تقلل من تكاليف التخلص منها والمخاطر الصحية المحتملة على الأرض والنباتات والإنسان والحيوان والبيئة، ويمكن استعادة الطاقة من الحمأة من خلال إنتاج غاز الميثان أثناء الهضم اللاهوائي أو من خلال حرق الحمأة المجففة، ولكن إنتاجية الطاقة غالبًا ما تكون غير كافية لتبخير محتوى ماء الحمأة أو لمنافخ الطاقة أو المضخات أو أجهزة الطرد المركزي اللازمة لنزع المياه.

عملية معالجة حمأة الصرف الصحي:

• سماكة الحمأة: هذه هي الخطوة الأولى التي يتم فيها تكثيف حمأة الصرف الصحي في خزان يسمى مثخن الجاذبية، حيث تقلل هذه العملية من الحجم الكلي للحمأة وتتيح أيضًا التعامل معها بشكل أسهل، ويتم إدخال السماكة أولاً لأنه من غير العملي التعامل مع الحمأة الرقيقة، حيث إنها عبارة عن ملاط ​​من المواد الصلبة العالقة في الماء.
  في عملية التثخين يتم تقليل الحجم الإجمالي للحمأة إلى أقل من نصف حجمها الأصلي، بدلاً من ذلك يمكن زيادة سماكة الحمأة من خلال تعويم الهواء المذاب، حيث تحمل فقاعات الهواء المواد الصلبة إلى السطح حيث تتشكل طبقة سميكة من الحمأة.
  
• هضم الحمأة: في هذه العملية تتحلل جميع المواد الصلبة العضوية المتراكمة إلى مواد مستقرة، حيث تقلل هذه العملية من الكتلة الكلية للمواد الصلبة وتدمر أي مسببات الأمراض الموجودة وتجعل من السهل التخلص من الحمأة من محتواها المائي.
  يعتبر هضم الحمأة عملية ثنائية الاتجاه. المرحلة الأولى تشهد تسخين الحمأة الصلبة الجافة وخلطها في خزان مغلق لعدة أيام مما يتيح الهضم اللاهوائي بواسطة البكتيريا المكونة للحمض، حيث تقوم البكتيريا في هذه العملية بتحلل الجزيئات الكبيرة من البروتينات والدهون التي قد تكون موجودة في الحمأة، وتقسيمها إلى جزيئات أصغر قابلة للذوبان في الماء، ثم تخمرها بعد ذلك إلى أحماض دهنية.
  بعد ذلك تتدفق الحمأة إلى الخزان الثاني، حيث تقوم بكتيريا أخرى بتحويلها مما ينتج عنه خليط من ثاني أكسيد الكربون وغازات الميثان، ويتم بعد ذلك جمع الميثان كونه قابل للاحتراق وإعادة استخدامه لتشغيل أول خزان هضم بالإضافة إلى توليد الطاقة أو الكهرباء للمصنع اعتمادًا على الكمية المسترجعة.
  
• نزح الحمأة: مع استرجاع الغازات المفيدة والمنتجات الثانوية الأخرى يتم التخلص من الحمأة المتبقية قبل التخلص منها في النهاية، فقد تحتوي الحمأة المجففة من الماء في معظم الحالات على ما يصل إلى 70٪ من الماء، وعلى الرغم من حالتها الصلبة وعلى هذا النحو من الضروري تجفيف الحمأة وإزالتها من المياه مسبقًا.
  حتى مع هذا المحتوى الرطوبي فإن الحمأة تتصرف كمادة صلبة ويمكن التعامل معها كمادة صلبة. الطريقة الأكثر شيوعًا وأبسط لنزع المياه هي استخدام أحواض تجفيف الحمأة، حيث ينتشر الطين على طبقة رملية مفتوحة ويسمح له بالبقاء حتى يجف.
  ومع ذلك فإن هذه العملية تستغرق وقتًا طويلاً وتستغرق حتى 6 أسابيع لإكمالها. قد تحتوي كعكة الحمأة على نسبة من المواد الصلبة تبلغ حوالي 40٪ ويمكن إزالتها من الرمل باستخدام مذراة أو محمل أمامي، ولتقليل مقدار الوقت المستهلك خلال المواسم الرطبة يمكن بناء حاوية زجاجية فوق طبقات الرمل، أيضًا لتسريع العملية تستخدم خطط إدارة النفايات أجهزة فصل الصلبة والسائلة.
  
• التخلص من الحمأة: هذه هي الخطوة الأخيرة، وتشمل الحمأة التي يتم دفنها تحت الأرض في مكب نفايات صحي أو نشرها على أرض زراعية مما يضيف قيمة للتربة كمكيف أو كسماد، ونظرًا لأن الحمأة قد تحتوي على مواد كيميائية ومواد سامة صناعية فلا يوصى بنشرها على الأرض التي تزرع فيها المحاصيل للاستهلاك البشري.
  يمكن أيضًا حرق الحمأة في الأماكن التي تكون فيها الأرض غير متاحة للتخلص منها، كما هو الحال في المناطق الحضرية أو حيث تكون الحمأة شديدة السمية بحيث لا يمكن دفنها أو إعادة استخدامها، إذ يبخر الحرق كل الرطوبة ويحول المواد الصلبة العضوية إلى رماد خامل يمكن التخلص منه بعد ذلك.
  على الرغم من أن الحرق يقلل من حجم الحمأة ويجعلها اقتصادية إلا أنه قد يؤدي إلى تلوث الهواء مما يعني ضرورة استخدام أجهزة مناسبة لتنظيف الهواء مثل أجهزة تنقية الغاز والمرشحات. عادةً كان إلقاء الحمأة في المحيط طريقة اقتصادية للعديد من المجتمعات الساحلية، ولكن لم يعد يُنظر إليه بسبب استمرار تلوث مياه المحيط.
  

ماذا نفعل مع الحمأة من محطة معالجة مياه الصرف الصحي؟

• التخلص من المكب: يتم دفن الحمأة المعالجة بسهولة في مكب النفايات، مما يوفر تكاليف التخلص من النفايات، كما أنه يمنع إطلاق المزيد من مسببات الأمراض أو الملوثات المتوفرة في الحمأة، ومع ذلك هناك مخاوف من أن التخلص من مكبات النفايات يؤدي إلى إنتاج غاز الميثان مما يؤثر سلبًا على البيئة، أيضا يمكن أن تلوث السموم المياه الجوفية والمياه السطحية.
  
• التخلص من الحرق: بالنسبة للحمأة التي تحتوي على سموم أو لا يمكن دفنها بسبب عدم وجود منطقة التخلص من النفايات فالحرق هو خيار مناسب، حيث إنه يدمر جميع مسببات الأمراض ويقلل من المادة إلى رماد مستقر ويتحلل معظم المواد الكيميائية العضوية.
  ومع ذلك فإن الحرق يطلق ثاني أكسيد الكربون وغازات الدفيئة الأخرى والملوثات المتطايرة مثل الزئبق والكادميوم والرصاص التي تلوث البيئة مما قد يؤدي أيضًا إلى تفاقم آثار الاحتباس الحراري.
  
• التطبيق على الأرض كسماد: يؤدي تطبيق الحمأة المعالجة على الأرض إلى إرجاع المواد العضوية والمغذيات الموجودة في الحمأة إلى التربة بحيث يمكن للمحاصيل استخدامها كسماد، ومع ذلك يجب أن تكون الحمأة خالية من السموم وإلا فإنها ستؤثر على الأرض والمحاصيل والحيوانات والبشر والبيئة بشكل عام.
  
• السيطرة على انجراف التربة عن طريق التخلص منها في الأراضي القذرة: بشكل عام يمكن التخلص من الحمأة في الأراضي القذرة حيث تتفشى التآكل، وفي النهاية ستعمل على تنسيق الحدائق في المنطقة غير النظيفة وتعمل على تقليل تآكل التربة.
  

هل حمأة الصرف الصحي نفايات خطرة؟

الجواب على هذا السؤال هو نعم ولا، حيث يتم شرح نعم ولا للإجابة أدناه:

• إذا تم حرقها: في بعض الأحيان يتم حرق نفايات حمأة الصرف الصحي إما لأنها شديدة السمية لإعادة استخدامها أو تكون ضارة إذا دفنت أو ليس لها مكان للدفن أو إذا كان دفنها مكلفًا للغاية، فإذا تم حرقه فكل ما يتبقى هو بعض الرماد الذي يجب التخلص منه وقد يحتوي على معادن ثقيلة ومكونات أخرى مماثلة.
  علاوة على ذلك يستمر احتراق حمأة محطة الصرف الصحي في إثارة تساؤلات حول تلوث الهواء والتي قد تكون ذات نتائج مماثلة للبيئة كما لو لم يتم حرقها.
  
• إذا دفن: إذا تم معالجة الحمأة ولكنها ظلت ضارة فلا أحد يعرف إلى متى ستؤثر هذه السموم على قطعة الأرض، حيث لا يزال من غير المعروف ما إذا كانت السموم ستظهر على الأرض رغم دفنها. يمكن أن تتسرب السموم أيضًا إلى الأنهار الجوفية ومصادر المياه مثل الآبار.
  
• إذا تم تطبيقها على الأرض: يتم معالجة الحمأة للسيطرة على سميتها، وفي بعض الأحيان قد يكون هناك بعض الضرر بسبب الحمأة المعالجة، على هذا النحو لا ينبغي تطبيقه على الأرض التي بها أغذية مزروعة للاستهلاك البشري.
  إذا تم تطبيقه فسوف يؤثر على النباتات وسوف ينتهي بنا الأمر باستهلاك هذه السموم ولا أحد يعرف ماذا سيفعلون بأجسامنا، بالإضافة إلى ذلك قد تؤثر السموم أيضًا على النباتات والحيوانات الأخرى وقد يتم نقلها بعيدًا مما يؤثر بشدة على البيئة.
  

أما إذا كانت الإجابة لا، فتكون للأسباب التالية:

• إذا تم تطبيقه على الأراضي الزراعية: إذا تم معالجتها بشكل صحيح ولم تكن هناك سموم فيمكن استخدام الحمأة في الأراضي الزراعية كسماد مما يزيد من إنتاجية الأرض ويفيد التربة، حيث إنها مجموعة متنوعة من الأسمدة المميزة التي تكون أفضل من المركبات المشتراة من المتاجر واستخدامها لأغراض مماثلة.
  
• إذا استخدمت للسيطرة على انجراف التربة: عندما تتم معالجة الحمأة بشكل جيد وتكون آمنة يمكن استخدامها للتحكم في تآكل التربة، حيث يمكن أن تحتفظ الحمأة بمزيد من الماء ويمكن أن تحتوي على المزيد من التربة مما يجعلها مثالية للمناطق القذرة، حيث يشيع تآكل التربة.
  
• إذا استخدمت لتنسيق الحدائق: بعد تطبيق الحمأة على الأرض، حيث تصبح جزءًا من الأرض مع مرور الوقت وتساعد في تنسيق الحدائق، بدلاً من الحصول على التربة من مواقع أخرى لنفس الأغراض، كما ستوفر العناصر الغذائية الموجودة في الحمأة مساحة للنمو المتسارع للنباتات ويمكن أن تساعد في إعادة تشجير منطقة ما.
  
• إذا استخدمت للأغراض المنزلية وخاصة للطبخ والتدفئة والإضاءة: عندما تتم معالجة حمأة الصرف الصحي بشكل صحيح خاصة من خلال الطرق اللاهوائية يمكن استخدامها في المنازل للتدفئة والطبخ والإضاءة، حيث تنتج العملية اللاهوائية من بين غازات أخرى الميثان وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين والمعروف باسم الغاز الحيوي. يعتبر الغاز الحيوي وقودًا مفيدًا للطهي ويمكن أيضًا تحويله لإنتاج الكهرباء والحرارة للمنزل.
  

المنتج النهائي لمعالجة مياه الصرف الصحي هو المياه النظيفة التي يمكن أن تتدفق مرة أخرى في الأنهار، ومن ناحية أخرى فإن المنتج النهائي لمعالجة الحمأة هو الأسمدة أو الحمأة الجافة التي يمكن دفنها أو حرقها، لذا فإن معالجة حمأة الصرف الصحي مهمة للحفاظ على البيئة.