T.2 المُفاعل اللاهوائيّ ذو الحواجز
المُفاعل اللاهوائي ذو الحواجز (Anaerobic Baffled Reactor ABR) يمكنه معالجة أنواع عديدة من مياه الصرف الصحي، ويمكن اعتباره خزّان تحليل (تخمير) مطور (ج.13) يستخدم حواجز لضمان المعالجة على النحو الأمثل. تجري معالجة مياه الصرف حيث يتم دفعها للتدفق إلى الأعلى عبر مجموعة من الغُرَف، حيث تتحلل المُلوّثات حيويًا في طبقة الحمأة النشطة الموجودة في قاع كل غرفة.هـي خليط مـن المواد الصلبة والسـائلة التي تحتوي في الغالب على فضلات الجسـم والمياه، بالإضافة إلى الرمـل والحصى، والمعادن، والقمامة، والمركبات الكيميائيــة المختلفة. ويمكــن تمييز حمأة مياه المجــاري (Faecal sludge) عن حمــأة محطــة الصرف الصحــي (Wastewater sludge) بـأن حمأة ميــاه المجاري تأتي مــن تقنيــات الصرف الصحــي في الموقــع، أي أنها لم تُنقَل عبر شــبكات الصرف الصحــي، ويمكن أن تكــون على حالتها الأصلية أو تم هضمها جزئيًا، أو شــبه ســائلة ، أو شــبه صلبة، وهــي تنتج عن عمليات الجمع والتخزين/المعالجة لفضلات الجســم أو المياه الســوداء، التي قد تشــمل علي المياه الرمادية. اما حمــأة محطــة الصــرف الصحي (ويشار إليها أيضًا بحمأة المجاري) هــي الحمأة التــي تنتج عن تجميــع مياه الصــرف من شــبكات الصــرف الصحـي وعمليات المُعالجــة (شــبه) المركزية، ويتـحدد نوع المعالجـة المطلوبة للحمـأة وإمكانيـات الاســتخدام النهائـي لهــا بناءً على تحليلها والتعرف على مكوناتها الأساســية.المُخلفات المنقولة عبر قنوات المجاري (شبكة الصرف الصحي).
المياه المُستعملة والمُصرَّفةمن أي مجموعة من الأنشطة المنزلية، أو الصناعية، أو التجارية، أو الزراعية، وكذلك مياه الأمطار، وأي تدفقات داخلة إلى قنوات المجاري.
يمكن للمفاعلات اللاهوائية ذات الحواجز أن تُعالج المجاري في مباشرا او التى تم معالجتها اولياً وكذلك المجاري التي خضعت لمعالَجة ثانوية، وكذلك المياه الرمادية (ذات الحِمل العُضوي المرتفع). عملية التشغيل الأساسية تكون لاهوائيةّ (أي في غياب الأكسجين)، وتستغل آليات المعالجة البيولوجية. تؤدي غُرف تدفق مياه الصرف الصحي من أسفل إلى أعلى إلى تحسين عملية إزالة المواد العضوية وهضمها؛ حيث من الممكن أن يقِل الاحتياج الحيوي للأكسجين (BOD) بنسبة قد تصل إلى (90%)، وهذا أفضل بكثير من إزالة المواد العضوية باستخدام خزَّان التحليل (التخمير) التقليدي (ج.13).
هي الحجم الكُلِّي للمياه الناتجة عن غسـيل الخضراوات، والفاكهة، والملابس، والأطباق، وكذلك عن الاستحمام، ولكنها ليست ناتجة عن المراحيض (انظر المياه السوداء). وقد تحتوي الميــاه الرماديــة على نســبة قليلة جــدًا من فضلات الجسـم (ناتجة عن غسيل الحفاضاتمثلًا)، وبالتالي فإنهـا قد تحتوي على مُســببات الأمــراض أيضًا. وتبلُغ نسبة المياه الرماديــة نحو 65% من مياه المجاري المٌنتجة من المنازل التي تستخدم مراحيض الدفْق.تُشير إلى المواد النباتية القابلة للتحلل البيولوجي (المُخلّفات العضوية) والتي يجب أن تُضاف في بعض التقنيات لكي تؤدي وظيفتها على النحو الصحيح. ومن المواد العضوية القابلة للتحلل -علــى ســبيل المثال لا الحصــر- أوراق الأشجار، والحشــائش ومخلفات الأسواقالنباتية . وعلــى الرغم مــن أن هناك منتجات أخرى فــي هذا الكتاب تحتوي على المواد العضوية، فإنَّ مصطلــح المواد العضوية هنا يُشير إلى المواد النباتية غيـر المهضومة.هو مقياس لكمية الأكسجين التي تستهلكها الكائنات الحية الدقيقة لتحليل المواد العضوية في الماء مع مرور الوقت (يُعبَّر عنه بالملليجرام/لتر، ويُقاس عادةً على مدى خمسة أيام، ويُطلَق عليه BOD5)، وهو مقياس غير مباشر لكمية المواد العضوية القابلة للتحلُّل الحيوي والموجودة في الماء أو مياه الصرف؛ فكلما زاد المحتوى العضوي، زاد الاحتياج للأكسجين اللازم لتحليله (زيادة الاحتياج الحيوي للأكسجين) أي كائن حي مجهري خلوي أو لاخلوي قادر على التنَسُّخ أو نقل المادة الوراثية (على سبيل المثال: البكتيريا، أو الفيروسات، أو الأوًّليات، أو الطحالب، أو الفطريات).هو الوسيلة الآمنة لجمع فضلات الإنسان والمخلفات السائلة والتخلص منها بطريقة صحية نظيفة، بغرض الحفاظ على الصحة العامة وحمايتها، والحفاظ على جودة المسطحات المائية العامةوعلى البيئة بوجه أعم.
المُخلفات المنقولة عبر قنوات المجاري (شبكة الصرف الصحي).
المياه المُستعملة والمُصرَّفةمن أي مجموعة من الأنشطة المنزلية، أو الصناعية، أو التجارية، أو الزراعية، وكذلك مياه الأمطار، وأي تدفقات داخلة إلى قنوات المجاري.
اعتبارات التصميم
تحتوي الواحدت الجاهزة من المفاعلات اللاهوائية ذات الحواجز الصغيرة علي غُرفة ترسيب مُتكاملة، لكن من الممكن أيضًا أن تجري عملية الترسيب الأوليّة في حوض ترسيب مُنفصل (م.1)، أو عن طريق المرور بتقنية أخرى تسبق المفاعلات، على سبيل المثال: خزّان التحليل (التخمير) (ج.13). ويجب أن تتكون المفاعلات اللاهوائية ذات الحواجز من أربع غُرف على الأقل (طبقا لمعدل الاحتياج الحيوي للأكسجين)، ولا يوصَى بوجود أكثر من ست غُرف. ويجب أن يكون الحِمل العضوي أقل من (6 كغم) من الاحتياج الحيوي للأكسجين لكل مترمكعب يوميا . ، ومن الأفضل أن يكون عمق المياه عند نقطة المخرج نحو 1.8م، ويجب ألا يتعدّى 2.2م بحدٍ أقصى (للنظم الكبيرة). ويجب ألّا يقِل زمن المكث (الاحتفاظ) الهيدروليكي (HRT) عن 8 ساعات، أما الحد المُفضَّل فيتراوح بين (16-20) ساعة. ومن الأفضل أن تبلغ سرعة التدفق إلى الأعلى نحو (0.9) متر/الساعة، ويجب تجنب القيم التي ترتفع عن (1.2) متر/ساعة. ومن الأمور الضرورية لعملية الصيانة تأكيد إمكانية الوصول إلى جميع الغُرف (من خلال فتحات مُخصَّصة لذلك). ولا بُد من تهوية الخزانات للتحكم في انبعاث الروائح وغيرها من الغازات الضارة. يجب وضع مصيدة للشحوم قبل حوض الترسيب (المُروِّق) في الأماكن التي تتصل فيها مياه صرف المطابخ بالنظام، وذلك لتفادي دخول المزيد من الزيوت والشحوم وإعاقة عمليات المعالجة.
هو مقياس لكمية الأكسجين التي تستهلكها الكائنات الحية الدقيقة لتحليل المواد العضوية في الماء مع مرور الوقت (يُعبَّر عنه بالملليجرام/لتر، ويُقاس عادةً على مدى خمسة أيام، ويُطلَق عليه BOD5)، وهو مقياس غير مباشر لكمية المواد العضوية القابلة للتحلُّل الحيوي والموجودة في الماء أو مياه الصرف؛ فكلما زاد المحتوى العضوي، زاد الاحتياج للأكسجين اللازم لتحليله (زيادة الاحتياج الحيوي للأكسجين) أي كائن حي مجهري خلوي أو لاخلوي قادر على التنَسُّخ أو نقل المادة الوراثية (على سبيل المثال: البكتيريا، أو الفيروسات، أو الأوًّليات، أو الطحالب، أو الفطريات).عملية ترسّيُب الجسيمات الموجودة في السائل وتراكُمها بفِعل الجاذبية الأرضية. (مرادف : Settling)
المواد والمستلزمات
يمكن صنع المفاعل اللاهوائي ذي الحواجز من الخرسانة أو الألياف الزجاجية (الفيبرجلاس) أو البولي فينيل كلوريد (PVC) أو البلاستيك، ومن الممكن أن يكون سابق التجهيز. وقد يلزم وجود مضخَّة من أجل تفريغ مياه الصرف المُعالجَة، وذلك في الأماكن التي لا يتاح فيها خيار التدفق بالجاذبية.
المياه المُستعملة والمُصرَّفةمن أي مجموعة من الأنشطة المنزلية، أو الصناعية، أو التجارية، أو الزراعية، وكذلك مياه الأمطار، وأي تدفقات داخلة إلى قنوات المجاري.القابلية للتطبيق
بحسابات تقريبية، لبناء مفاعل لاهوائي ذي حواجز يخدم 20 منزلًا من الممكن أن يستغرق الأمر عدة أسابيع، وقد يكون إنشاؤه أسرع كثيرًا 3-4 أيام إذا استُخدِمت الوحدات سابقة التجهيز من المفاعل اللاهوائي ذي الحواجز المصنوع من الألياف البلاستيكية المقوي. فور دخوله مرحلة التشغيل، يحتاج المفاعل إلى فترة 3-6 أشهر وقد تصل إلى 9 أشهر في الأجواء المناخية الباردةلتكوين البيئة البيولوجية، وللوصول إلى أقصى فعالية للمعالجة. لذلك، فالمفاعلات اللاهوائية ذات الحواجز ليست مناسبة لمرحلة الاستجابة الحادة من حالة الطوارئ، ولكنها تناسب أكثر فترات الاستقرار والانتعاش كحَل طويل الأمد. وأفضل مستوى يناسبها هو مستوى الحي السكني، ولكن يمكن أيضًا تنفيذه على مستوى المنازل أو مناطق التجمعات ومراكز الخدمات الكبيرة أو المباني والمُنشآت العامة (مثل المدارس). وعلى الرغم من أن المفاعلات اللاهوائية ذات الحواجز مُصمَّمة بحيث تكون معزولة -غير مُنفذة للمياه - فإنه لا يوصَى بإنشائها في المناطق التي يرتفع بها منسوب المياه الجوفية أو المناطق التي تتكرر بها السيول ، وبديلًا عن ذلك، يمكن وضع الوحدات سابقة التجهيز فوق سطح الأرض. من الممكن تنفيذ المفاعلات اللاهوائية ذات الحواجز في أي مناخ، إلّا أن الكفاءة ستقِل في الأجواء المناخية الأكثر برودة.
هي المياه التي توجد تحت سطح الأرض. هو المستوى الواقع تحت سطح الأرض الذي يكون مشبَّعًا بالمياه. وهو يعبر عن منسوب وجود المياه عند تنفيذ الحُفر في الأرض، ولا يكون منسوب المياه الجوفية ثابتًا، بل قد يختلف مع تغير فصول السنة، أو قد يتباين من عامٍ لآخر، أو يتغير حسب الاستخدام. (مرادف: مستوي المياه).التشغيل والصيانة
تشغيل المفاعل اللاهوائي ذي الحواجز بسيط نسبيًا، وفور أداء النظام لوظيفته بالكامل تختفي الحاجة لبعض مهام التشغيل. ولتقليل فترة بدء التشغيل يمكن تزويد المُفاعل اللاهوائي ذي الحواجز بالبكتيريا اللاهوائية، على سبيل المثال: بإضافة حمأة خزَّان التحليل (التخمير) أو روث البقر. ويجب فحص النظام شهريًا للتأكد من خلّوه من المخلفات الصلبة، ويجب متابعة مستوى الحمأة كل (6) أشهر. ولا بُم من تفريغ الحمأة كل 2-4سنوات على حسب تراكم الحمأة في قاع الغُرف التي تقلل من كفاءة المعالجة. وأفضل طريقة لإزالة الحمأة هي استخدام تقنية التفريغ والنقل بواسطة المحركات (ن.2)، ولكن من الخيارات المطروحة أيضًا التفريغ اليدوي (ن.1). ويجب ترك كمية صغيرة من الحمأة لضمان استمرار العملية البيولوجية.
هـي خليط مـن المواد الصلبة والسـائلة التي تحتوي في الغالب على فضلات الجسـم والمياه، بالإضافة إلى الرمـل والحصى، والمعادن، والقمامة، والمركبات الكيميائيــة المختلفة. ويمكــن تمييز حمأة مياه المجــاري (Faecal sludge) عن حمــأة محطــة الصرف الصحــي (Wastewater sludge) بـأن حمأة ميــاه المجاري تأتي مــن تقنيــات الصرف الصحــي في الموقــع، أي أنها لم تُنقَل عبر شــبكات الصرف الصحــي، ويمكن أن تكــون على حالتها الأصلية أو تم هضمها جزئيًا، أو شــبه ســائلة ، أو شــبه صلبة، وهــي تنتج عن عمليات الجمع والتخزين/المعالجة لفضلات الجســم أو المياه الســوداء، التي قد تشــمل علي المياه الرمادية. اما حمــأة محطــة الصــرف الصحي (ويشار إليها أيضًا بحمأة المجاري) هــي الحمأة التــي تنتج عن تجميــع مياه الصــرف من شــبكات الصــرف الصحـي وعمليات المُعالجــة (شــبه) المركزية، ويتـحدد نوع المعالجـة المطلوبة للحمـأة وإمكانيـات الاســتخدام النهائـي لهــا بناءً على تحليلها والتعرف على مكوناتها الأساســية.ويصف نقل المُنتجات من مجموعة وظيفية إلى أخرى. وعلــى الرغــم مــن أن تلك المنتجات قد تتطلب طرق مختلفة لنقلها بين المجموعــات الوظيفية، فإن أطول وأهم مسافة تكون عادةً بين واجِهة المُستخدِم أو الجمع والتخزين/ المُعالجة، وبين المعالجة (شبه) المركزية. لذلك، ومن أجل التبسيط، يقتصر النقل هنا على وصف التقنيات المُستخدمة لنقل المنتجات بين هذه المجموعات الوظيفية. في الرسم التخطيطي لاستعراض التقنيات، تنقسم هذه المجموعة الوظيفية إلى مجموعتين فرعيتين: "التفريغ" و"النقل" و"التخزين الوسيط". وهذا يتيح تصنيفًا أكثر تفصيلًا لكل تقنية من تقنيات النقل الواردة.
كائنات حية بسيطة، وحيدة الخلية تُوجد في كل مكان على وجه الأرض. وهي ضرورية للمساعدة على استمرار الحياة والحفاظ عليها، ولأداء "خدمات" أساسية، مثل إعداد السماد، والتحللُّ الهوائي للمخلفات وهضم الطعام في أمعائنا. وبعض انواع البكتريا قد تسبب أنواعًا مختلفة من الأمراض تتدرج في شدتها من المرض البسيط إلى الشديد. وتحصل البكتيريا على المُغذيات من بيئتها المحيطة وذلك عن طريق إفراز إنزيمات تعمل على تفكيك الجزيئات المُعقّدة إلى جزيئات أبسط منها، ومن ثَم يُمكِنها النفاذ عبر غشاء الخلية.مُصطلح تاريخي لتعريف الحمأة المُزالة من خزَّانات التحليل (التخمير).المُخلفات المنقولة عبر قنوات المجاري (شبكة الصرف الصحي).
الصحة والسلامة
ويجب التعامل مع التدفقات السائلة الخارجة والخبث الطافي والحمأة المترسبة بحذر حيث أنها تحتوي على مستويات عالية من مسببات الأمراض. ولا بُد أن يزوّد العمال بمعدات الحماية الشخصية الملائمة (الحذاء الطويل، والقفازات، والملابس الواقية) أثناء تفريغ الحمأة وازالة الخبَث. ويجب أن تخضع التدفُّقات السائلة الخارجة لمعالجة إضافية (على سبيل المثال المُعالجة اللاحقة) إذا كان من المقرر استخدامها في مجال التسميد بالري (الري المسمّد)، وإلّا فيتم التخلص منها بطريقة سليمة ولائقة.
هـي خليط مـن المواد الصلبة والسـائلة التي تحتوي في الغالب على فضلات الجسـم والمياه، بالإضافة إلى الرمـل والحصى، والمعادن، والقمامة، والمركبات الكيميائيــة المختلفة. ويمكــن تمييز حمأة مياه المجــاري (Faecal sludge) عن حمــأة محطــة الصرف الصحــي (Wastewater sludge) بـأن حمأة ميــاه المجاري تأتي مــن تقنيــات الصرف الصحــي في الموقــع، أي أنها لم تُنقَل عبر شــبكات الصرف الصحــي، ويمكن أن تكــون على حالتها الأصلية أو تم هضمها جزئيًا، أو شــبه ســائلة ، أو شــبه صلبة، وهــي تنتج عن عمليات الجمع والتخزين/المعالجة لفضلات الجســم أو المياه الســوداء، التي قد تشــمل علي المياه الرمادية. اما حمــأة محطــة الصــرف الصحي (ويشار إليها أيضًا بحمأة المجاري) هــي الحمأة التــي تنتج عن تجميــع مياه الصــرف من شــبكات الصــرف الصحـي وعمليات المُعالجــة (شــبه) المركزية، ويتـحدد نوع المعالجـة المطلوبة للحمـأة وإمكانيـات الاســتخدام النهائـي لهــا بناءً على تحليلها والتعرف على مكوناتها الأساســية.المُخلفات المنقولة عبر قنوات المجاري (شبكة الصرف الصحي).التكاليف
تكاليف رأس المال للمفاعل اللاهوائي ذي الحواجز متوسطة، وتكاليف تشغيله منخفضة جدًا. وتعتمد تكاليف المفاعل اللاهوائي ذي الحواجز على ما تستهلكه تقنيات النقل ووحدات المعالَجة المُستخدَمة الأخرى، وأيضًا على توفر المواد محليًّا وبالتالي تكاليف هذه المواد (الرمال، والحصى، والإسمنت، والفولاذ) أو الوحدات سابقة التجهيز، وتكاليف العمالة. وترتبط تكاليف التشغيل والصيانة الأساسية بإزالة الحمأة الأوليّة، وتكاليف الكهرباء إذا كانت المضخّات من متطلبات التفريغ (في حال غياب خيار التدفق بالجاذبية).
هـي خليط مـن المواد الصلبة والسـائلة التي تحتوي في الغالب على فضلات الجسـم والمياه، بالإضافة إلى الرمـل والحصى، والمعادن، والقمامة، والمركبات الكيميائيــة المختلفة. ويمكــن تمييز حمأة مياه المجــاري (Faecal sludge) عن حمــأة محطــة الصرف الصحــي (Wastewater sludge) بـأن حمأة ميــاه المجاري تأتي مــن تقنيــات الصرف الصحــي في الموقــع، أي أنها لم تُنقَل عبر شــبكات الصرف الصحــي، ويمكن أن تكــون على حالتها الأصلية أو تم هضمها جزئيًا، أو شــبه ســائلة ، أو شــبه صلبة، وهــي تنتج عن عمليات الجمع والتخزين/المعالجة لفضلات الجســم أو المياه الســوداء، التي قد تشــمل علي المياه الرمادية. اما حمــأة محطــة الصــرف الصحي (ويشار إليها أيضًا بحمأة المجاري) هــي الحمأة التــي تنتج عن تجميــع مياه الصــرف من شــبكات الصــرف الصحـي وعمليات المُعالجــة (شــبه) المركزية، ويتـحدد نوع المعالجـة المطلوبة للحمـأة وإمكانيـات الاســتخدام النهائـي لهــا بناءً على تحليلها والتعرف على مكوناتها الأساســية.ويصف نقل المُنتجات من مجموعة وظيفية إلى أخرى. وعلــى الرغــم مــن أن تلك المنتجات قد تتطلب طرق مختلفة لنقلها بين المجموعــات الوظيفية، فإن أطول وأهم مسافة تكون عادةً بين واجِهة المُستخدِم أو الجمع والتخزين/ المُعالجة، وبين المعالجة (شبه) المركزية. لذلك، ومن أجل التبسيط، يقتصر النقل هنا على وصف التقنيات المُستخدمة لنقل المنتجات بين هذه المجموعات الوظيفية. في الرسم التخطيطي لاستعراض التقنيات، تنقسم هذه المجموعة الوظيفية إلى مجموعتين فرعيتين: "التفريغ" و"النقل" و"التخزين الوسيط". وهذا يتيح تصنيفًا أكثر تفصيلًا لكل تقنية من تقنيات النقل الواردة.هي المهام الروتينية أو الدورية اللازمة للحفاظ على فعالية نظام أو عملية ما وتأديته لوظيفتهم وفقًا لمتطلبات الأداء، ولتجنب التأخير أو غيره من تصليحات أو فترات توقف. المُخلفات المنقولة عبر قنوات المجاري (شبكة الصرف الصحي).الاعتبارات الاجتماعية
عادةً ما تكون نُظُم المُعالجة اللاهوائية من التقنيات التي تلقى القبول الجيد. وبسبب البيئة الحساسة داخل النظام -فلا بُد من رفع الوعي لدى المستخدمين بشأن استبعاد استخدام المواد الكيماوية القاسية.
معايير القرار الرئيسية
إدخال المنتجات
منتجات الإخراج
مرحلة الطوارئ
| الاستقرار | + |
| استعادة | + + |
تحدي ظروف الأرض
| شبه مناسب |
مستوى التطبيق
| أُسرَة | + |
| حي | + + |
التقنيات المائية والجافة
| ذو أساس مائي |
مستوى الإدارة
| أُسرَة | + |
| مشترك | + + |
| عام | + + |
التعقيد التقني
| متوسط |
المساحة المطلوبة
| متوسط |
• تقليل الاحتياج الحيوي للأكسجين
قوة ضعف
- انخفاض تكاليف تشغيله
- مقاوم للأحمال المفاجئة من المادة العضوية أو الزيادات في التدفق
- انخفاض كبير في الاحتياج الحيوي للأكسجين
- إنتاج محدود للحمأة حيث يتم تثبيت الحمأة
- تتطلب الخبرات التصميم والإنشاء
- انخفاض محدود في مسببات الأمراض والمُغذيات
- تحتاج التدفُّقات السائلة الخارجة والحمأة إلى المعالجة الإضافية والتصريف الملائم أو أحدهما
- طول وقت البدء
