معالجة المياه: التعريف والطرق لإزالة الشوائب والعكارة واللون والطعم والرائحة

جودة المياه وأهميتها:

الماء مادة فريدة من نوعها، ومن خصائصها المميزة قدرتها على إذابة مجموعة متنوعة من المواد. عندما تتحرك المياه عبر دورتها الهيدرولوجية، والتي تشمل الأمطار والجريان السطحي والتسلل والتجميع والاستخدام والتبخر، تتلامس مع العديد من المواد المختلفة التي قد تذوب فيها بدرجات متفاوتة أو تبقى عالقة فيها. نوع وكميات المواد المذابة أو العالقة، بما في ذلك المواد الغروية (جسيمات صغيرة جدًا)، هي التي تحدد جودة المياه ومدى صلاحيتها للاستخدام المنزلي..
تشير جودة المياه إلى الخصائص الفيزيائية والكيميائية والميكروبيولوجية للمياه التي تحدد مدى ملاءمتها للاستخدامات المختلفة. يمكن أن تكون هذه الخصائص متأصلة في المياه نفسها أو تتأثر بالمواد المذابة أو العالقة فيها، بما في ذلك الملوثات والمركبات الطبيعية.

أهمية جودة المياه

تُقيَّم جودة المياه بناءً على الغرض من استخدامها:

1- الاستخدام المنزلي (مياه الشرب):

يجب أن تكون آمنة وخالية من الكائنات الدقيقة الضارة (مثل البكتيريا والفيروسات) والمواد الضارة كالمعادن الثقيلة أو الملوثات العضوية.

يجب أن تمتاز بصفات جمالية مثل النقاء، والطعم الجيد، وخلوها من الروائح.

ينبغي أن تكون مستقرة كيميائيًا لتجنب التآكل أو الترسبات في أنظمة السباكة.

2- الاستخدام الصناعي (مثل تغذية الغلايات):

يتطلب ماءً خاليًا من الأملاح غير العضوية مثل الكالسيوم أو المغنيسيوم لتجنب تكون الرواسب في الغلايات.

الماء المناسب للشرب قد لا يلبي احتياجات الاستخدام الصناعي بسبب احتمال ترسب المعادن.

التحديات في تحقيق جودة المياه

تحتوي مصادر المياه الخام (مثل الأنهار والبحيرات) غالبًا على ملوثات مثل الكائنات الدقيقة، والمركبات العضوية، والمعادن المذابة. وبدون المعالجة، تكون هذه الشوائب سببًا لجعل المياه غير صالحة للاستخدام.

الملوثات أو المواد المثيرة للقلق في المياه:

تتنوع المواد التي قد توجد في مصادر المياه بشكل كبير وتشمل الأملاح غير العضوية، الكائنات الدقيقة، جزيئات الطين، والمواد العضوية. يتم عادةً تصنيف المواد ذات الخصائص المتشابهة معًا لتسهيل المعالجة، إذ يصعب النظر في كل مادة بشكل منفرد أثناء تصميم العمليات. ومع ذلك، هناك استثناءات، مثل إزالة مادة سامة معينة، حيث تتطلب معالجتها نهجًا خاصًا.

يمكن تصنيف المواد في المياه بطرق مختلفة، مثل:

مذابة أو عالقة, طبيعية أو صناعية, كبيرة أو دقيقة. , عضوية أو غير عضوية

المواد المذابة

المواد التي تُذيبها المياه تشمل الغازات مثل الأكسجين, ثاني أكسيد الكربون, والأمونيا ، والمركبات غير العضوية مثل كلوريد الصوديوم

. (، وكبريتات الكالسيوم والمواد العضوية مثل الأحماض الدبالية والكربوهيدرات

إزالة المواد المذابة أصعب من إزالة المواد العالقة، حيث تتطلب تحويلها إلى صورة صلبة بالترسيب، أو إلى صورة غازية بالأكسدة، أو باستخدام تقنيات متقدمة كالتناضح العكسي أو الامتصاص بالكربون النشط.

المواد العالقة والغروية

تشمل المواد التي لا تذوب في الماء وتبقى في صورة عالقة أو غروية.

المواد العالقة: جسيمات كبيرة نسبياً تستقر بسهولة تحت ظروف هادئة.

 المواد الغروية : جسيمات صغيرة جدًا (10 نانومتر إلى 1 ميكرومتر) لا تستقر بسهولة، وتظل عالقة لفترات طويلة بسبب شحنتها الكهربائية التي تمنعها من التجمع.

تأثير المواد الغروية

العكارة: غالبًا ما تسببها معادن الطين في المياه السطحية، ويمكن إزالتها بالتخثير والتلبيد

اللون: ناتج عن المواد العضوية مثل الأحماض الدبالية وهيدروكسيدات المعادن، وعادة ما تكون أكثر صعوبة في الإزالة من العكارة .

الكائنات الحية الدقيقة: مثل البكتيريا والفيروسات والطحالب الدقيقة، وهي جزيئات غروية عضوية قطبية تجذب الماء.

عملية معالجة المياه

الهدف الرئيسي لمحطات معالجة المياه هو ضمان توافق المياه مع المعايير المطلوبة لاستخدامها المقصود. تشمل عمليات المعالجة:

المعالجة الأولية:

إزالة الحطام الكبير من خلال الغربلة أو الترسيب.

التخثر والتلبيد:

إضافة مواد مخثرة (مثل كبريتات الألومنيوم) لتجميع الجسيمات المعلقة.

الترشيح:

مرور المياه عبر الرمل أو الكربون النشط لإزالة الجسيمات الدقيقة والمركبات العضوية.

التطهير:

استخدام الكلور أو الأوزون أو الأشعة فوق البنفسجية لقتل الكائنات الحية الدقيقة.

الاستقرار الكيميائي:

ضبط درجة الحموضة وإضافة مثبطات لمنع التآكل أو التكلس