تحمي معالجة المياه الصحة العامة من خلال جعل الإمدادات غير الآمنة صالحة للاستخدام اليومي دون انقطاع. في الولايات المتحدة الأمريكية، تقع هذه المسؤولية على عاتق شبكة عامة واسعة ومنظمة تشرف عليها وكالة حماية البيئة التي تخدم حوالي 90% من السكان من خلال أكثر من 148,000 نظام فردي.
يوضح هذا المقياس مدى أهمية عملية معالجة المياه في الحياة العصرية. تدير المرافق عملية معالجة المياه باستمرار لإدارة الجسيمات الفيزيائية والظروف الكيميائية والمخاطر البيولوجية. تحافظ هذه الضوابط المنسقة على جودة المياه المتسقة بدءاً من التجميع الأولي ومروراً بالتخزين والتوزيع والتوصيل النهائي للمياه في منزلك.
ما هي معالجة المياه؟
تصف معالجة المياه الخطوات التي تستخدمها المرافق العامة لجعل المياه آمنة ومناسبة للاستخدام اليومي. في البيئات البلدية، ينصب التركيز على معالجة مياه الشرب المقدمة من خلال أنظمة معالجة المياه البلدية المنظمة التي تخدم المنازل والمدارس ومرافق الرعاية الصحية والشركات.
تطبق هذه الأنظمة عمليات منسقة لمعالجة المياه لإزالة الجسيمات العالقة وإدارة التوازن الكيميائي وتقليل المخاطر الصحية قبل دخول المياه إلى شبكة التوزيع. والهدف هو معالجة مياه الشرب بشكل متسق يفي بالمعايير التنظيمية ويعمل بشكل موثوق على نطاق واسع.
تعمل وسائط الترشيح وخراطيش الترشيح والعلب كمكونات أساسية في أنظمة معالجة المياه الحديثة، مما يدعم التشغيل المستقر، ويحمي البنية التحتية النهائية ويحافظ على جودة المياه التي يمكن الاعتماد عليها عبر شبكات الإمداد العامة.
من أين تأتي مياه الشرب؟
تأتي مياه الشرب في المقام الأول من مصدرين طبيعيين للمياه: المياه السطحية والمياه الجوفية. تعتمد الأنظمة العامة على كليهما، حسب الجغرافيا والمناخ والتوافر المحلي.
إن مصدر المياه مهم لأن كل نوع منها يحمل مزيجاً مميزاً من المواد الفيزيائية والمواد الذائبة والنشاط البيولوجي. وتؤثر هذه الاختلافات تأثيراً مباشراً على قرارات معالجة المياه اللاحقة. تعتمد معالجة المياه على نوعية مياه المصدر، وليس على نهج واحد يناسب الجميع.
مصادر المياه السطحية
تشمل المياه السطحية المسطحات المفتوحة التي تجمع الأمطار والجريان السطحي من الأراضي المحيطة. وتتفاعل هذه المصادر باستمرار مع البيئة. ونتيجة لذلك، يمكن أن تتغير الظروف بسرعة.
تشمل مصادر المياه السطحية الشائعة ما يلي:
- الأنهار والبحيرات والخزانات والجداول.
- تتعرض المياه لهطول الأمطار والطقس الموسمي والجريان السطحي.
- تتأثر الإمدادات بالنشاط البشري والحياة البرية والغطاء النباتي.
غالباً ما تحتوي المياه السطحية على نسبة تعكر أعلى ومواد عضوية مرتفعة ووجود أكبر لمسببات الأمراض. وتزيد هذه الخصائص من المخاطر الميكروبية. يجب أن تأخذ المرافق العامة هذا التباين في الحسبان عند التخطيط لمعالجة المياه في وقت لاحق لتوفير مياه آمنة للشرب.
مصادر المياه الجوفية
تنشأ المياه الجوفية تحت السطح ويتم تخزينها في طبقات المياه الجوفية تحت الأرض. تصل المرافق إلى هذه الإمدادات من خلال الآبار أو الينابيع الطبيعية.
عندما تتحرك المياه عبر التربة والصخور، يحدث ترشيح طبيعي. تزيل هذه العملية العديد من الجسيمات العالقة. وتميل جودة المياه الجوفية أيضاً إلى أن تظل أكثر استقراراً بمرور الوقت.
تشمل سمات المياه الجوفية النموذجية انخفاض مستويات مسببات الأمراض عن المياه السطحية وتركيزات أعلى من المعادن الذائبة. وغالباً ما يتواجد الحديد والمنغنيز والكالسيوم في المياه، مما يؤثر على عسر المياه وطعمها.
في حين أن المياه الجوفية قد تبدأ أنظف، لا تزال بعض المصادر تشكل مخاطر بيولوجية أو كيميائية. تشكل هذه الظروف كيفية تعامل المرافق مع معالجة المياه لحماية الإمدادات العامة على المدى الطويل.
كيف تعمل معالجة المياه؟
تبدأ معالجة المياه عندما يتم نقل المياه الخام المجمعة من مصدر طبيعي إلى منشأة معالجة. بمجرد دخول المياه إلى النظام، تنتقل عبر سلسلة مخططة من إجراءات التنظيف المصممة للحد من أنواع مختلفة من التلوث.
في حين أن العديد من المرافق تتبع مسارًا عامًا، لا تعتمد كل محطة لمعالجة المياه على نفس التسلسل أو التكوين. قد تتطلب بعض الملوثات، وخاصة بعض المواد الكيميائية الذائبة، معالجة متخصصة خارج مسار التدفق القياسي.
عبر عمليات معالجة المياه، تطبق المرافق خطوات متعددة منسقة لإدارة الجسيمات والظروف الكيميائية والمخاطر البيولوجية. تعمل هذه الإجراءات معاً لإنتاج مياه صالحة للشرب تفي بمتطلبات السلامة للاستخدام العام.
في نهاية عملية معالجة المياه، يكون الإمداد النهائي مناسبًا للتوزيع كمياه صنبور آمنة وموثوق بها، مما يوضح كيفية عمل معالجة المياه عمليًا دون الاعتماد على تصميم واحد ثابت.
كيف تعمل محطات معالجة المياه؟
تعمل محطات معالجة المياه كمرافق متكاملة تقوم بتوجيه المياه الواردة من خلال سلسلة من إجراءات التنظيف المتحكم فيها. لا توجد وحدة واحدة تؤدي العمل بمفردها. وبدلاً من ذلك، يعمل التصميم والمعدات وأنظمة المراقبة معاً لإدارة التدفق والمعالجة.
تشتمل محطة معالجة مياه الشرب النموذجية على عدة مكونات مادية:
- هياكل سحب المياه الخام التي تسحب الإمدادات من الأنهار أو البحيرات أو الخزانات أو الآبار.
- أحواض وخزانات توفر وقتًا للخلط والتلامس الكيميائي والترسيب.
- أحواض الترشيح أو وحدات الترشيح التي تقوم بترشيح معالجة المياه.
- آبار أو صهاريج تخزين المياه المعالجة قبل التوزيع.
يدير المشغلون عملية محطة معالجة المياه من غرف التحكم التي تعرض البيانات في الوقت الفعلي. تقوم المضخات بنقل المياه بين المراحل، وتقوم الخلاطات بتوزيع المواد الكيميائية وتنظم المغذيات المواد الكيميائية لمعالجة المياه.
توفر أنظمة التطهير التحكم الكامل في الميكروبات. تقوم أجهزة الاستشعار المستمرة بتتبع التدفق والتعكر ومستويات المطهر على مدار اليوم. ولأن هذه المرافق تعمل دون توقف، فإن محطات معالجة المياه تعتمد على مدخلات الطاقة الثابتة والصيانة الروتينية للحفاظ على موثوقية إمدادات المياه العامة.
الخطوات الرئيسية في معالجة المياه
تتبع عملية معالجة المياه مجموعة منظمة من الإجراءات المصممة لإزالة الملوثات وحماية الصحة العامة. تعتمد الخطوات المحددة المستخدمة على مصدر المياه والمخاطر الموجودة، لذلك لا يطبق كل نظام نفس التسلسل.
قد تتطلب بعض الإمدادات، وخاصة بعض أنظمة المياه الجوفية، معالجة محدودة فقط مثل التطهير. ومع ذلك، فإن معظم محطات معالجة المياه تستخدم خطوات متعددة منسقة للتحكم في المواد الصلبة الفيزيائية والظروف الكيميائية والتهديدات البيولوجية، مما يشكل أساس عملية تنقية المياه المستخدمة في معالجة المياه البلدية.
التخثر
يبدأ التخثر عندما يضيف المشغلون مواد كيميائية إلى الماء لزعزعة استقرار الجسيمات العالقة. تشمل المواد الكيميائية الشائعة لمعالجة المياه الشب وأملاح الحديديك، والتي تعمل على تحييد الشحنات الكهربائية التي تبقي الجسيمات متباعدة. وبمجرد تحييدها، تبدأ الجسيمات الدقيقة والمواد العضوية في الارتباط ببعضها البعض. ويشكل هذا التفاعل تجمعات صغيرة تعرف باسم الميكروفلوك.
التلبد
يقدم التلبد خلطًا لطيفًا ومضبوطًا. يزيد التقليب البطيء من التلامس بين جسيمات الكتل الدقيقة دون تفريقها. ومع مرور الوقت، تتحد هذه الجسيمات في كتل أكبر وأثقل. هذا النمو يهيئ المادة للإزالة الفعالة في المرحلة التالية.
الترسيب
أثناء الترسيب، يتحرك الماء إلى أحواض هادئة حيث يتباطأ التدفق بشكل كبير. تتسبب الجاذبية في استقرار الكتل الكثيفة في قاع الماء كحمأة. تزيل هذه الخطوة جزءاً كبيراً من المواد الصلبة العالقة. ثم تتدفق المياه المصفاة إلى الأمام لمزيد من المعالجة.
الترشيح
تزيل عملية ترشيح المياه المواد الدقيقة المتبقية بعد الترسيب. يمر الماء عبر طبقات من الوسائط الحبيبية مثل الرمل أو الأنثراسايت. تحبس هذه المرشحات الجسيمات الصغيرة والكتل المتبقية وبعض الكائنات الحية الدقيقة. تنتج عملية ترشيح معالجة المياه مياه المعالجة مياه نقية بشكل واضح وتقلل من الحمل على أنظمة التطهير النهائية.
التطهير
يستهدف التطهير الكائنات الحية الدقيقة المتبقية بعد خطوات المعالجة السابقة. ويُعد الكلور والأوزون والأشعة فوق البنفسجية من طرق معالجة المياه المستخدمة على نطاق واسع لمكافحة الميكروبات.
كل نهج إما أن يقضي على الكائنات الحية تماماً أو يمنع البكتيريا والفيروسات من التكاثر. وتقلل هذه الخطوة من خطر الإصابة بالأمراض المنقولة بالمياه وتدعم التوصيل الآمن عبر نظام التوزيع.
تعديل الأس الهيدروجيني وإضافة الفلورايد
يعمل التكييف الكيميائي على ضبط الحموضة للتحكم في التآكل وتحسين الطعم. تستخدم المرافق العامة الجير أو ثاني أكسيد الكربون كمادة كيميائية لمعالجة المياه لتثبيت درجة الحموضة في درجة الحموضة في المياه. وفي بعض المواقع، تُضاف مركبات الفلورايد حيثما كان ذلك مصرحاً به لدعم صحة الأسنان. تحمي هذه التعديلات البنية التحتية وسلامة المستهلك.
التخزين والتوزيع
تدخل المياه النهائية إلى الآبار أو الخزانات بعد المعالجة. يوفر التخزين وقت التلامس للمطهرات ويوازن الطلب عبر النظام. ثم تنقل المضخات المياه المعالجة إلى شبكة التوزيع. تحافظ هذه المرحلة على الجودة أثناء انتقال المياه من محطة المعالجة إلى صنبورك.
كيماويات معالجة المياه
تعتمد المعالجة الكيميائية للمياه على تحديد الجرعات والتوقيت الدقيق. وتؤدي كل من مواد التخثر ومواد التلبد والمطهرات ومعدلات الأس الهيدروجيني ومركبات الفلورايد دورًا محددًا. تنظم الأنظمة الآلية معدلات التغذية بناءً على بيانات التدفق والجودة. يسمح التحكم الدقيق لأنظمة معالجة المياه بتلبية الأداء والأهداف التنظيمية باستمرار.
لوائح المياه الآمنة
تحمي المعايير التنظيمية الصحة العامة من خلال وضع حدود قابلة للتنفيذ لما يمكن أن يبقى في المياه المعالجة. وتحدد هذه القواعد المستويات المسموح بها للكائنات الحية الدقيقة والمواد الكيميائية والعكارة وبقايا المطهرات للحفاظ على جودة المياه الثابتة.
في الولايات المتحدة الأمريكية، تدير وكالة حماية البيئة هذه المتطلبات بموجب قانون قانون مياه الشرب الآمنة. يجب أن تقوم الأنظمة العامة بإجراء مراقبة روتينية وتوثيق النتائج وإبلاغ المنظمين بالنتائج. يدعم هذا الهيكل الرقابي المساءلة ويحمي سلامة مياه الشرب التي يتم توفيرها للمجتمعات على المدى الطويل.
الأسئلة الشائعة حول معالجة المياه
هل يمكن أن يظل للمياه المعالجة مشاكل في الطعم أو الرائحة؟
نعم، يمكن أن تؤثر المطهرات والأنابيب المتقادمة والمعادن الطبيعية على الطعم أو الرائحة. غالبًا ما تعالج المرافق هذه المشكلات من خلال تعديلات المعالجة. تضيف العديد من المنازل خراطيش تنقية المياه أو خراطيش الترشيح للتحكم الإضافي في الصنبور.
هل جميع أنظمة المياه العامة بنفس الحجم؟
لا، فالأنظمة العامة تختلف بشكل كبير. فبعضها يخدم المجتمعات الريفية الصغيرة التي لا تضم سوى بضع عشرات من الأشخاص، بينما يقدم البعض الآخر مياه الشرب للملايين في مناطق حضرية كبيرة.
لماذا يعد تعديل درجة الحموضة PH مهمًا؟
يحمي ضبط الأس الهيدروجيني الأنابيب من التآكل ويساعد على استقرار الطعم. يقلل التحكم السليم من فرصة دخول المعادن، بما في ذلك الرصاص، إلى مياه الشرب من مواد السباكة.
هل يمكن استخدام خراطيش الفلتر في معالجة المياه المنزلية؟
نعم، تُستخدم خراطيش الترشيح على نطاق واسع في أنظمة معالجة المياه المنزلية. وتظهر في إعدادات نقطة الاستخدام ونقطة الدخول. توفر هذه الأنظمة تقليلًا إضافيًا للملوثات وغالبًا ما تحسن الطعم والصفاء أكثر من معالجة المياه البلدية وحدها.
العودة إلى الأعلى معالجة المياه | مصادر مياه الشرب ومراحلها وترشيحها
English 
Spanish 
Arabic