برك الاكسدة

موضوع: برك الاكسدة الثلاثاء يوليو 06, 2010 5:21 pm

بـرك الأكسـدة :
1- مقدمة:

تعتبر برك الأكسدة أبسط الطرق على الإطلاق لمعالجة مياه المجاري والمخلفات
الصناعية ويجري إستخدامها بمعظم دول العالم وعلى سبيل المثال تمثل برك
الأكسدة ثلث محطات معالجة المجاري في الولايات المتحدة .

وتنشأ هذه البحيرات بطرق هندسية بسيطة لاتتعدى في بعض الأحيان أعمال الحفر
والتمهيد والتسوية إذا كانت التربة قوية متماسكة ويكون عمقها عادة صغير
ومساحتها كبيرة .

وتتم المعالجة في هذه البحيرات بطريقة طبيعية تعتمد على نشاط مشترك متكامل
تقوم به الطحالب والبكتريا بالإستعانة بأشعة الشمس وبعض العناصر الموجودة
أصلاً في مياه المجاري .

ويفضل قبل أعمال التصميم والتنفيذ عمل دراسة الأمور التالية :

- طبوغرافية المنطقة ومايحيط بها، طبيعة المياه الجوفية، خصائص التربة
ومكوناتها، درجة الحرارة والرياح السائدة والسطوع الشمسي، خصائص مياه
الصرف، شكل البحيرات المناسب وأسلوب تشغيلها الأمثلي، تكاليف الإنشاء
والأرض والشتغيل، مجالات إستعمال المخلفات السائلة بعد معالجتها .

ويجب أن يحقق شكل البحيرات وعددها الأمور التالية :

- مرونة التشغيل .

- إمكانية وقف تشغيل أي وحدة دون التأثير على باقي الوحدات وذلك لعمل
الصيانة وتفريغ الرواسب , إذا ساعدت طبوغرافية الأرض على تصميم بحيرات
طويلة بعرض صغير فهذا يعطي كفاءة أفضل ( بشرط تعميق البحيرة في منطقة
المدخل ) لمرونة التشغيل .

وتستخدم بحيرات الأكسدة عادة للتدفقات الصغيرة ولكن لايمنع إستخدامها
للتدفقات الكبيرة عند توفر مساحات كافية من الأرض بسعر مناسب ، وعلى سبيل
المثال فقد استخدمت بحيرات الأكسدة في كاليفورنيا بأمريكا بمساحة( 250 )
هكتار وذلك لمعالجة تدفق مبلغ ( 250000 m3/d ).

وعموماً يمكن إستخدام برك الأكسدة بعد مرحلة أو أكثر من مراحل المعالجة التالية :

- حجز المواد الطافية بإستخدام المصافي، حجز الرمال في أحواض منفصلة،
أحواض التحليل، أحواض الترسيب الإبتدائية، أحواض أمهوف، بحيرات لاهوائية،
أحواض حجز الزيوت والشحوم .

2- مميزات برك الأكسدة وأهميتها : بدأ الإهتمام بمعالجة المخلفات السائلة
بهذه الطريقة من أجل المناطق الصحراوية الجافة والحارة خصوصاً ، حيث تساعد
درجات الحرارة وكذلك أشعة الشمس على نمو الطحالب التي تمد البحيرات
بالأكسجين الذائب ولهذه الطريقة مزايا لايمكن توفيرها في طرق المعالجة
الأاخرى وتتلخص هذه المزايا كما في الآتي :

1- يمكن تشغيلها بطرق كثيرة ، كما أنه يمكن تغيير طريقة التشغيل في حالة
زيادة الأحمال الهيدروليكية والعضوية بدون الحاجة إلى إضافة وحدات جديدة
ويتم ذلك بإستخدام نظام أو أكثر من النظم المستخدمة في محطة معالجة واحدة :

- بحيرات أكسدة لاهوائية ( تعمل كمعالجة تمهيدية لمياه المجاري ) .

- بحيرات أكسدة اختيارية .

- بحيرات أكسدة هوائية .

- بحيرات أكسدة بالهواء المضغوط .

- بحيرات الإنضاج .

حيث يمكن ربط أكثر من طريقة من هذه الطرق في عملية معالجة واحدة حسب درجة المعالجة المطلوبة والتي ترتبط باستعمال المياه الجوفية .

2 - يمكن إستخدام هذه الطريقة في الحالات التالية :

آ - المناطق التي توجد فيها مساحات شاسعة من الأراضي بسعر رخيص .

ب - عدم توفر الإعتمادات اللازمة لطرق المعالجة التقليدية المكلفة .

ج - عدم توافر الخبرة والعمالة المدربة لتشغيل الطرق الأخرى .

3 - إمكانية إستخدام هذه الطريقة لمعالجة :

- مياه المجاري معالجة إبتدائية .

- مياه المجاري معالجة ثانوية .

- معالجة الحمأة الزائدة.

4 - الإنشاء والتشغيل والصيانة في هذه الطريقة تتم بأقل التكاليف .

5 - فعالية بحيرات الأكسدة في القضاء على البكتريا الضارة والفيروسات
وبيوض الديدان الممرضة وذلك بسبب مايلي : زمن التخزين الطويل الذي يسبب
الترسيب المستمر للمواد العالقة فيها، تضارب الظروف البيئية للأنواع
المختلفة من الكائنات الحية الدقيقة وتأثير بعض هذه الأنواع على الأخرى،
تأثير أشعة الشمس،إرتفاع PH المياه في البرك بسبب إستهلاك أوكسيد الكربون
بواسطة الطحالب، المواد السامة التي تفرزها الطحالب والتي تقاوم الكائنات
الحية الضارة، استنفاذ المواد المغذية للبكتريا .

6 - استيعاب التغيرات الفجائية في الأحمال الهيدروليكية والعضوية .

7 - تناسب معالجة أنواع كثيرة من المخلفات الصناعية ، حيث يمكن إزالة
الشوائب السامة ، ويرجع ذلك لزمن المكوث الطويل وإرتفاع PH المياه ، وقد
أثبتت التجارب أن وجود المعادن الثقيلة ( الكروم والكاديوم والنحاس والزنك
والنيكل ) بتركيز 6 mg/L لكل منها مثلاً لايؤثر على تشغيل البحيرات .

8 - يقل تركيز المواد الذائبة الكلية نتيجة المعالجة في برك الإنضاج .

3- الآثـار الجانبيـة لبـرك الأكسـدة :

1 - انتشار الحشرات مثل الذباب والناموس : ويتم التغلب على هذه الظاهرة
بالعناية والمتابعة في أعمال التشغيل حتى لاتتوفر البيئة المناسبة لتوالد
هذه الحشرات .

2 - تلوث المياه الجوفية : لقد أظهرت الدراسات مايلي :

- يختفي التلوث البكتريولوجي بعد أمتار قليلة من نقطة التسرب لحجز البكتريا خلال طبقات التربة .

- يتم حجز المواد العالقة أما المواد العضوية الذائبة فتمر لفترة طويلة .

- تبقى تراكيز النترات بالمياه الجوفية ، أما الفوسفات فتختفي .

3 - نمو النباتات المائية : مثل النباتات ذات الأوراق العريضة مما يمنع أشعة الشمس من الوصول لمياه البحيرة مما يقلل من كفاءتها .

4 - زيادة تركيز المواد العالقة في المياه المعالجة الخارجة :

في برك الأكسدة يصعب الوصول إلى حدود تراكيز المواد الصلبة المعلقة المطلوبة بسبب وجود الخلايا الطحلبية .

ثانيا"- البحيرات المهواة ومميزاتها :

1- مقدمة:

تزداد أهمية هذه الطريقة مع الوقت لأنها تعطي درجة عالية من الكفاءة وتشجع
على إعادة إستعمال المياه المعالجة والأهم من ذلك تجعل التخلص من الحمأة
أمراً بسيطاً وسهلاً لايمكن مقارنته بطرق المعالجة الأخرى والتي تمثل
الحمأة فيها مشكلة رئيسية .

والمزايا التالية تجعل لهذه الطريقة أهمية خاصة في الدول النامية :

1 - إن إستخدام التهوية في البحيرات يتميز عن برك الأكسدة الطبيعية بصغر
مساحات الأرض التي تحتاجها والتخلص من مشاكل الحشرات الضارة والرائحة .

2 - إن تهوية البرك عموماً يمكن إستخدامه كطريقة متكاملة لمعالجة المخلفات
السائلة التي تحتوي على تراكيز عالية من المواد العضوية أو تستخدم كمرحلة
أولى قبل بحيرات الأكسدة في حال عدم توفر مساحة كافية من الأرض .

3 - في حال وجود مواد عالقة بتركيز كبير نوعاً ما بسبب عملية التهوية
والمزج ، فهذا لايؤثر في إستخدام هذه المياه في الري ، أما إذا تطلب الأمر
خفض تركيز المواد العالقة فيمكن إستخدام بحيرات بعمق صغير تستقبل المياه
من البحيرات المهواة يحدث فيها ترسيب للمواد الرسوبية العالقة ويمكن
إستخدام هذه البرك في تربية الأسماك حيث تكون هذه المياه مناسبة لهذا
الغرض .

4 - ملائمة هذه الطريقة لجميع مجالات إعادة إستعمال المياه والتي توفرها طرق التشغيل المرنة الممكنة فمثلاً :

آ - يمكن زيادة قوة التهوية .

ب - يمكن تعديل نسبة الحمأة المعادة .

ج - يمكن إضافة أحواض ترسيب إذا كانت البحيرات أصلاً تعمل بدون وجودها
وهذا كله يزيد من سعة البحيرات في إستيعاب الأحمال الهيدروليكية والعضوية
المتغيرة والمتزايدة .

5 - إن تشغيل هذه البحيرات المهواة له ميزات كثيرة فمثلاً :

في حالة تشغيلها كبحيرات اختيارية تكون أرخص في التكاليف وأسهل في التشغيل
ولكنها تحتاج إلى مساحة أرض كبيرة وفي الدول النامية تتواجد الأراضي
عموماً بمساحات كبيرة .

2-البحيرات المهواة (Aerated Lagoons ) :

تستخدم البحيرات المهواة لمعالجة المياه الملوثة و يمكن اعتبار هذه
الطريقة تطوير لبحيرات الأكسدة، كما أنها تعمل بطريقة الحمأة المنشطة)
Activated Sludge (، وهي في النهاية ثمرة دمج بين الطريقتين وتتميز عنهما
في أمور كثيرة يأتي ذكرها في مجال لاحق .إن وطريقة البحيرات المهواة بدأت
عموماً في المحاولات التي أجريت لتطوير بحيرات الاكسدة وتحسين كفاءتها
بأحد الوسائل الآتية: 1 - تهوية البحيرات بطريقة خلط بسيطة لمجرد منح
ظاهرة الطبقية فيها ورفع المواد العضوية من القاع للطبقات السطحية التي
تنشط فيها البكتريا الهوائية . 2 - إستخدام التهوية لإمداد مياه البحيرة
بالأوكسجين الذائب ، وتكون درجة التقليب صغيرة لاتمنع رسوب المواد العالقة
، ويكون تركيز الندف البيولوجية المتكونة من التهوية بين ( 20 – 100 ) مجم
/لتر فقط .3 - مزج كامل لمياه البحيرة ، مثل مايحدث في طريقة الحمأة
المنشطة ولكن بتركيز صغير من المواد العالقة ، وبدون أي حمأة معادة . وفي
هذه الحالة قد تختفي الطحالب تماماً من المياه الخارجية من البحيرة ، لأن
درجة عكارة المياه نتيجة للمزج الكامل يمنع إختراق أشعة الشمس لمياه
البحيرة ، وبالتالي لايساعد على نمو الطحالب .

ويمكن تهوية البحيرات بأحد الطرق الآتية :

آ - الطرق الميكانيكية السطحية .

ب - الهواء المضغوط .

ولكل من الطريقتين مميزاتها ، فالطرق الميكانيكية تتميز بسهولة مد
الكابلات الكهربائية التي لاتحتاج إلى الوقت والتكاليف الذي يحتاجه مد
مواسير الهواء المضغوط .

وطريقة الهواء المضغوط تتميز بإمكانية رفع درجة حرارة مياه البحيرة ، كما
أن أعمال الصيانة لضاغطات الهواء أقل منها في معدات التهوية السطحية .

في حالة إستخدام معدات تهوية ثابتة يجب سواء في التصميم أو الإنشاء التأكد
من ثبات منسوب المياه في البحيرات مع تغير التصرف ، حتى يكون العمق
المغمور من هذه المعدات ثابتاً وبالتالي تعمل بأعلا كفاءتها . أما في حالة
استعمال معدات تهوية عائمة فإن تغيير منسوب المياه في البحيرات لا يؤثر في
كفاءة التهوية ، حيث يظل الجزء المغمور في المياه ثابتاً مهما تغير منسوب
المياه فيها . ونتيجة لذلك فتكسية البحيرات بالحجارة بطريقة إقتصادية أو
تركها في الأرض الطبيعية لايؤثر في تشغيلها مهما حدث من تسرب قد يؤدي إلى
تغيير في منسوب المياه فيها طالما إستخدمت المعدات العائمة في التهوية .

وفي هذه الحالة ترفع الكابلات الموصلة لمعدات التهوية العائمة فوق سطح
المياه حتى موقع العوامات . كما يمكن تثبيت هذه الكابلات بالحبال الحديدية
التي تربط العوامات بجوانب البحيرات ويكون شكل البحيرات عادة مستطيل
لايزيد الطول عن ضعف العرض ، ولكن يمكن إنشائها بأي شكل حسب طبوغرافية
المنطقة بحيث يتم تحديد مواقع معدات التهوية لتعطي خلط متجانس في البحيرات
. وفي حالة قرب المياه الجوفية من سطح الأرض ، يمكن إنشاء البحيرات فوق
سطح الأرض ولو جزئياً ، وهذا يساعد على إستخدام المياه المعالجة في الري
بالإنحدار الطبيعي . وتكون ماسورة المدخل مغمورة للتحكم في الرائحة ،
ويكون هدار المخرج بطول كافي لمنع إرتفاع المياه فوق الهدار في حالة
التصرفات القصوى ، ثم يوضع حاجز قبل الهدار لمنح تأثير حركة السطح الناتجة
عن التهوية .

3- تصميم البحيرات وطرق تشغيلها :

ترتبط عملية التصميم بتشغيل البحيرات وصيانتها كما أن هناك بديهيات وجوانب
فنية لهذه الطريقة يمكن أن تساعد في عمل التصميمات التنفيذية ، والتي
تنعكس على طريقة التشغيل ، وتنحصر الجوانب الفنية لهذه الطريقة في الآتي :

1 - في هذه البحيرات تؤدي عملية التهوية الوظيفة التي تقوم بها الطحالب في
بحيرات الأكسدة ، وتتراوح مدة بقاء المياه في البحيرات بين ( 3 – 5 ) أيام
أو أكثر حسب خواص المخلفات السائلة .

2 - بمقارنة بحيرات الأكسدة بالبحيرات المهواة ، نجد أن عمق البحيرات
المهواة يصل إلى ضعف أو ثلاثة أضعاف عمق بحيرات الأكسدة ، كما أن مدة بقاء
المياه في البحيرات المهواة يقل بمقدار النصف أو الثلث أو الربح عن مدة
بقاء المياه في بحيرات الأكسدة . وعلى ذلك فالبحيرات المهواة تحتاج لمساحة
تصل إلى 10% من مساحة بحيرات الأكسدة ، وهذه المقارنة لها أهمية خاصة في
حالة المدن المتوسطة ، والكبيرة والتي تحتاج فيها بحيرات الأكسدة إلى
مساحات كبيرة جداً من الأرض إذا استخدمت كطريقة لمعالجة مياه المجاري .

وتكون مقارنة إستخدام طريقتي بحيرات الأكسدة ، والبحيرات المهواة بدراسة الآتي :

آ - تكاليف المساحات الشاسعة من الأراضي المطلوبة لبحيرات الأكسدة .

ب - تكاليف معدات التهوية وصيانتها وتشغيلها وإستهلاكها من الطاقة .

3 - خصائص المخلفات السائلة :

تحتاج المعالجة البيولوجية لمياه المجاري إلى التحكم في العوامل البيئية
التي تمكّن وتساعد العديد من الكائنات الحية الدقيقة في إستخدام المواد
العضوية كمصدر لغذائها لتكاثرها وإمدادها بالطاقة اللازمة لها . وعلى ذلك
فمكونات مياه المجاري تؤثر على معدل نشاط هذه الكائنات الحية وبالتالي على
معدلات إستهلاكها للأوكسجين ، أو بمعنى آخر معدلات التغير في قيمة
الأوكسجين الحيوي المستهلك ( B.O.D ) مع الوقت . ويمكن قياس معدل هذا
التغير في الظروف المناخية التي سيتم فيها تشغيل البحيرات .

وخلاصة ماسبق أن لكل خصائص معينة لمياه المجاري يوجد معدل معين لتغير الأوكسجين الحيوي المستهلك عند درجة حرارة محددة .

4- أنـواع البحيـرات المهواة :

تشمل هذه الطريقة من المعالجة مايلي :

آ – البحيرات الهوائية-اللاهوائية(الاختيارية) : Facultative

تشبه لحد كبير بحيرات الأكسدة الهوائية اللاهوائية ماعدا إستخدام المعدات
الميكانيكية في تهوية البحيرات وتوزيع الأوكسجين الذائب في مياه البحيرة .
ولكن درجة التهوية وإن كانت تمد المياه في البحيرة بالأوكسجين إلا أنها
لاتكفي لإبقاء المواد الصلبة عالقة بالمياه ، فيرسب نسبة منها بالقاع حيث
يتم تثبيتها لاهوائياً ، في حين تتأكسد النسبة العالقة هوائياً ثم تخرج مع
المياه المعالجة ، وهذه الطريقة تشبه بحيرات الأكسدة الهوائية اللاهوائية
.

ب – بحيرات هوائية بدون حمأة معادة : وهي لاتختلف عن الطريقة السابقة إلا
في زيادة قوة معدات التهوية بحيث تبقى المواد الصلبة عالقة تماماً كما
يحدث في أحواض الحمأة المنشطة مع وجود الأوكسجين الذائب في مياه البحيرة
ولكن أيضاً بدون حمأة معادة .

وهذه الطريقة أقل كفاءة من السابقة لأن المواد الصلبة وإن كان يتوفر لها
ظروف الأكسدة الهوائية إلا أنها تخرج كلها في المياه المعالجة .

ج – بحيرات التهوية المطولة :

وتعمل ضمنها معدات التهوية بقوة تكفي لمنع المواد الصلبة العالقة من الرسوب وفي نفس الوقت تحافظ على بيئة مناسبة للأكسدة .

5- أساليب فصل المواد الصلبة :

-أولاً : إستخدام حوض ترسيب بعد البحيرة تعاد منه نسبة من الحمأة إلى
البحيرة ، ثم يتم التخلص من الحمأة الزائدة بصرفها على أحواض التجفيف،
وتصمم أحواض الترسيب على الأسس الآتية :التدفق = ضعف التصرف المتوسط ،
معدل الحمل السطحي = 22م3/م2/يوم ،

مدة بقاء المياه في أحواض الترسيب ( 3 ) ساعات .

ويمكن تحليل الرواسب هوائياً في بحيرات مهواة تبقى فيها الحمأة مدة ( 4 –
10 ) أيام يتم خلالها أكسدة المواد العضوية ، ثم تجفف الحمأة بعد ذلك بدون
مشاكل الروائح .

-ثانياً: عمل حيز مستقل في البحيرة للترسيب بعيداً عن تأثير معدات التهوية عند مخرج البحيرة ، وهذه الطريقة تناسب التصرفات الصغيرة.

-ثالثاً : التشغيل المتقطع للبحيرات كالآتي :

آ - إيقاف معدات التهوية بعد مدة تهوية كافية ، ولفترة تسمح بالترسيب ،
وتصل هذه الفترة لحوالي ساعة ، لايسمح خلالها بدخول مياه المجاري للبحيرة
، حيث يتم تحويل هذه المياه لبحيرة أخرى تعمل بالتوازي مع البحيرة الأولى
.

ب - بعد فترة الترسيب يصرف جزء من الطبقة العليا لمياه البحيرة ، في
الموقع المخصص لإستقبال مياه المجاري المرسبة أو في بحيرة أخرى تعمل
بالتوالي مع البحيرة الأولى .

و باستعراض ماسبق نجد أن الإختلاف في تشغيل البحيرات يتركز أساساً في
طريقة التخلص من المواد العالقة والإستفادة منها حتى لاتؤثر على كفاءة
المعالجة ، وفي نفس الوقت يكون التخلص من الرواسب بطريقة عملية غير معقدة
وغير مكلفة حيث يسمح عمق البحيرات بتراكم الرواسب لسنوات بدون التأثير على
تشغيلها ، وهذه الطريقة هي عموماً أبسط طرق المعالجة التي تستخدم فيها
معدات في التشغيل .

6- الطرق المستخدمة في التشغيل :

تستخدم طرق كثيرة في التشغيل ، سواء من ناحية درجة التهوية ، أو في نظام
التشغيل نفسه بتخطيط البحيرات على التوالي والتوازي ، وكل هذه العوامل
ترتبط بنوعيات وخواص المخلفات السائلة ، ثم بدرجة المعالجة المطلوبة ،
ومايتبع ذلك من إعادة إستعمال المخلفات السائلة المعالجة للإستفادة منها .
ونذكر بعض هذه الطرق التي توصل إليها الباحثون ، وإستخدمت في مناطق كثيرة
من العالم ، ويمكن إستخدامها بنجاح في الدول العربية :

1- الطريقة الأولـى : تبدأ في المرحلة الأولى بتهوية المخلفات السائلة ،
ثم يتبع ذلك مراحل متوالية من بحيرات الأكسدة الهوائية اللاهوائية .

2- الطريقة الثانية : يمكن تشغيلها على أساس وحدة يتم بها تهوية كافية
للتقليب الكامل ، يتبعها ثلاث وحدات(برك) متتالية بها تقليب أقل بحيث تبقى
بعض المواد عالقة ويرسب الباقي . كما يمكن إضافة بركة لتحسين خواص المياه
بمدة بقاء تصل لخمسة ايام.وبالنسبة للبحيرة الأولى التي تحتاج لتقليب كامل
تكون الطاقة المطلوبة لمعدات التقليب لاتقل عن ( 60 واط/م3 ) والطاقة
المطلوبة في الثلاث وحدات المتتالية لايقل عن (1 واط/م3 ) .

وفي هذه الطريقة يكون مجموع مدة بقاء المياه في البحيرات الأربعة مقارب
لمدة بقاء المياه في البحيرات المهواة ذات المرحلة الواحدة . وهذه الطريقة
بمراحلها المتعددة المتوالية لها المميزات الآتية .

آ - التقليب الكامل للمرحلة الاولىمن البحيرات يجعل مياه البحيرة كلها في
حالة أكسدة هوائية ، وتكون المواد الصلبة كلها عالقة بالمياه .

ب - في المراحل التالية التي يتوفر فيها تقليب ضعيف يتم ترسيب نسبة من
المواد العالقة في القاع تتحلل بالطرق اللاهوائية ، وعلى ذلك فهذه
البحيرات تعمل أيضاً عمل حوض الترسيب . أما المواد المعلقة التي لاترسب
فيتم أكسدتها بالبكتريا الهوائية .

وكما سبق في طرق تشغيل بحيرات الأكسدة ، فإن في البحيرات المهواة يمكن
تقسيم البحيرة إلى أجزاء ، أو تشغيلها على التوازي ، إلا أن التشغيل على
التوالي له المزايا الآتية :

- يمكن تشغيل البحيرة الأولى بمعدل تهوية كافية لعملية التهوية والتقليب .

- يتم تشغيل البحيرات التالية بمعدل تهوية أقل بحيث تعمل بطريقة هوائية لاهوائية ، وبذلك يكون إستهلاك الطاقة أقل مايمكن .

7- أسس تصميم البحيرات المهواة ( مزج كامل ) :

1 - تركيز MLSS ضمن البحيرات يتراوح بين ( 3000 - 5000 ) mg/L .

2 - عمق البحيرة يتراوح بين ( 3 - 5 ) m .

3 – قيمة F/M تؤخذ كما يلي :

أ – المناطق المعتدلة : (0.05-0.1 )على أساس MLSS و (0.1-0.2) على أساس MLVSS

ب– المناطق الحارة : (0.1-0.15 )على أساس MLSS و (0.2-0.3) على أساس MLVSS

4 - قيمة النسبة MLVSS/MLSS تتراوح بين % ( 50 - 60 )

5 - زمن المكوث يتراوح بين ( 24 - 72 ) ساعة .

6 - نسبة الإعادة للحمأة المنشطة تتراوح بين % ( 50 - 100 )

7 - فعالية إزالة الـ BOD حوالي % ( 95)

8 - الحمأة الفائضة تقدر بـ : day / شخص / ( 30 - 40 ) gr

9 - متطلبات الأكسجين : تتراوح بين مزال ( 1,2 - 1,8 ) Kg O2/Kg BOD

ويمكن حساب الأكسجين المطلوب باليوم بإستخدام المعادلة :

Kg O2/day = [ a' ( So - S ) + b' ( MLVSS ) ] + 4,33 TKN

بحـيث :

a' : ثابت يؤخذ لمياه المجاري المزلية بين ( 0,3 - 0,52 ).

b' ثابت يؤخذ لمياه المجاري المزلية بين ( 0,05 - 0,14 ) .

:Soكتلة BOD5 الداخلة للمحطة mg/L

S : كتلة BOD5 الخارجة من المحطة mg/L

TKN: النتروجين الكلي وتتراوح قيمته عادة بين ( 30 - 50 ) mg/L

MLVSS: تركيز المواد الصلبة المعلقة الطيارة ضمن البركة وتتراوح قيمته بين ( 2000 - 2500 ) mg / L

10 - نحتاج عادة استطاعة مهويات بحدود شخص ( 2 - 3 ) HP/1000 .والطاقة
اللازمة من أجل عملية المزج الكامل في البحيرات وجعلها هوائية تتراوح بين
( 3,5 - 5 ) HP/1000 m3 من سعة البحيرة . أو يمكن القول أن طاقة المزج
الكامل تبلغ (19-39) واط/متر مكعب حسب المرجع (1) و (2)، و تبلغ (6- Cool

واط/مترمكعب حسب المرجع (6)و( Cool

. يعطي المرجع (6) علاقة رياضية لحساب
الاستطاعة المطلوبة للمهويات لتأمين المزج الكامل و هي : P= 5+0.004*S حيث:

P: الاستطاعة المطلوبة واط/مترمكعب من حجم البحيرة ، S: تركيز المواد الصلبة الداخلة للبحيرة ملغ/ل .

11- الطاقة المطلوبة من أجل أنظمة التهوية المطولة على أساس الإحتياج الأعظمي للطاقة بحدود

( 18 - 20 KWh ) شخص \سنة

12- المساحة المطلوبة للبرك المهواة ( المزج الكامل ) تتراوح بين ( 0,2 - 0,4 ) متر مربع للشخص متضمنة ساحات تجفيف الحمأة .

8- أسس تصميم البحيرات المهواة الإختيارية :

1 -نحسب زمن المكوث باليوم من العلاقة ( 1 ) التالية: T= (So-S) / (Kt*S)

So : تركيز BOD5 الداخل mg/l، S : تركيز BOD5 الخارج mg/l ،

Kt : ثابت معدل الإزالة وهو يتعلق بدرجة الحرارة (( t )) ويحسب من العلاقة :

Kt = K20 ( 1,06 ) t-20

و بحيث K20 ذو الواحدة (1/day) يساوي : 2,5 . وبأعتبار أن درجة الحرارة
الوسطية ( 15 C° ) فإن Kt = 1,9 وهي التي سوف نعتمدها في التصميم ،
ويتراوح زمن المكوث بين ( 2 - 10 )يوم .

2 - الأكسجين المطلوب لهذا النوع من البحيرات يتراوح بين: مزال ( 0,9 -
1,4 ) Kg O2/Kg BOD5 3 - تتراكم الرواسب بقاع البحيرات بمعدل ( 30 - 50 )
ليتر للشخص بالعام .

4 - معدل التهوية التصميمي ( 1 - 2 ) Kg O2 / Kw.h

5 - الكفاءة 80 - 90%

6 - المعدل الحجمي للتهوية ( 0,002 - 0,003 ) كيلو وات / م3 .

7 - يمكن اعتماد الطاقة المطلوبة لهذا النوع من البحيرات بحوالي ( 5 ) واط للمتر المكعب من حجم مياه البحيرة .

8 - يبلغ الحمل العضوي في البرك الإختيارية المهواة حوالي ( 80 gr ) BOD
لكل متر مكعب باليوم ويصل إلى حوالي عشرة أضعاف في البحيرات ذات المزج
الكامل .

9- أهمية البحيرات المهواة ومميزاتها :

تزداد أهمية هذه الطريقة مع الوقت لأنها تعطي درجة عالية من الكفاءة ،
وتشجع على إعادة استعمال المياه المعالجة ، والأهم من ذلك تجعل التخلص من
الحمأة أمراً بسيطاً وسهلاً لايمكن مقارنته بطرق المعالجة الأخرى ، والتي
تمثل الحمأة فيها مشكلة رئيسية . والمزايا الآتية تجعل لهذه الطريقة أهمية
خاصة في الدول النامية :

أولاً - إن إستخدام التهوية في البحيرات يتميز عن بحيرات الأكسدة بصغر
مساحات الأرض التي تحتاجها والتخلص من مشاكل الناموس والذباب والرائحة .
كما أن هذه الطريقة يمكن تشغيلها بسرعة .

ثانياً - إن تهوية البحيرات عموماً يمكن إستخدامه كطريقة متكاملة لمعالجة
المخلفات السائلة التي تحتوي على تركيزات عالية من المواد العضوية أو
تستخدم كمرحلة أولى قبل بحيرات الأكسدة ، أو في حالة عدم توفر مساحات
كافية من الأراضي .

ثالثاً - في حالة وجود مواد عالقة بتركيز كبير نوعاً بسبب عملية التهوية
والتقليب ، فهذا لايؤثر في إستخدامات هذه المياه في الري أما إذا احتاج
الأمر إلى خفض تركيز المواد العالقة فيمكن إستخدام بحيرات بعمق صغير
تستقبل المياه من البحيرات المهواة يحدث فيها ترسيب للمواد الرسوبية
العالقة ، ويمكن إستخدام هذه البحيرات في تربية الأسماك ، حيث تكون المياه
بها مناسبة لهذا الغرض .

رابعاً - ملائمة هذه الطريقة لجميع مجالات إعادة إستعمال المياه والتي توفرها طرق التشغيل المرنة الممكنة ، فمثلاً :

1 - يمكن زيادة قوة التهوية .

2 - يفضل إستخدام معدات التهوية الميكانيكية لأن إستخدام الهواء المضغوط غير عملي بسبب إرتفاع تكاليف الإنشاء والتشغيل والصيانة .

3 - يفضل إستخدام أجهزة التهوية العائمة للحفاظ على عمق غمر ثابت .

4 - يمكن إضافة أحواض ترسيب إذا كانت البحيرة تعمل أصلاً بدون أحواض ، وتنشأ هذه الأحواض إما داخل البحيرة أو خارجها .

5- يمكن تعديل نسبة الحمأة المعادة .

وهذا كله يزيد من سعة البحيرات في استيعاب الأحمال العضوية والهيدروليكية
المتغيرة والمتزايدة . وهذه التعديلات ممكنة وعملية في الأحوال التي
لايطلب فيها في الفترات الأولى من التشغيل درجات معالجة عالية الكفاءة
كإستخدام المياه في استصلاح الأراضي مثلاً . ثم مع زيادة التصرفات أو
الحاجة إلى درجة كفاءة أكبر ، يمكن عمل التعديلات أو الأضافات المناسبة
والتي تعتمد على عوامل كثيرة منها ، خواص مياه المجاري ودرجة الحرارة
وإستخدام المياه بعد المعالجة .

خامساً - إن هذه الطريقة يمكن اعتبارها من حيث البساطة ووفرة التكاليف في الترتيب الآتي بين طرق المعالجة الأخرى :

الأولى : بحيرات الأكسدة الطبيعية .

الثانية : البحيرات المهواة .

الثالثة : قنوات الأكسدة .

الرابعة : طرق المعالجة الأخرى .

سادساً - أن تشغيل البحيرات المهواة بأي طريقة له مزايا كثيرة فمثلاً :

في حالة تشغيلها كبحيرات هوائية لاهوائية ، تكون أرخص في التكاليف وأسهل
في التشغيل ، ولكنها تحتاج إلى مساحة أرض أكبر ، وفي الدول النامية تتواجد
الأراضي عموماً بمساحات كبيرة .

سابعاً - أن طريقة التهوية المطولة تكاليفها أكبر في الإنشاء والصيانة ،
إلا أنها تبقى أسهل وأرخص من الطرق التقليدية الأخرى التي تمثل فيها
الحمأة مشكلة جوهرية لايمكن اغفالها .

وإستنتاجاً لكل ماسبق فإن البحيرات المهواة بطرق تشغيلها المختلفة تصبح
أنسب الطرق لمعالجة المجاري في الدول النامية حتى للمدن الكبيرة.

10- برك الإنضاج :

1- تعريف: تعد هذه البرك من البرك الهوائية حيث يتراوح ارتفاعها ما بين
(1-1.5) متر ويتم فيها القضاء على العوامل الممرضة كبعض انواع الجراثيم
والحيوانات وحيدة الخلية والفيروسات بفعل أشعة الشمس فوق البنفسجية والتي
تخترق كامل عمق البحيرة بسبب العمق القليل للبحيرة. وكذلك يتم التخلص من
مركبات النتروجين ، حيث تتحول الامونيا الى نترات لوجود الاوكسجين المتوفر
من الهواء الجوي ومن الطحالب التي قد تنمو في المياه.كما يتم ترسيب أية
مواد عالقة خارجة من البحيرات الاختيارية.ولابد من استخدامها عندما سيتم
اعادة استعمال المياه المعالجة في الري.

2- أسس التصميم:

- يترواح زمن المكوث بين 10-3 أيام وعند استخدام بركة واحدة فلا يقل زمن المكوث عن خمسة أيام. ونحسب زمن المكوث من العلاقة :

N0 / Nt = 1/ (1+n U.t)n

بحيث أن :

N0 : عدد القولونيات الأكثر احتمالاُ الخارجة من برك الإنضاج بعد زمن المكوث ويجب أن تكون أقل من 1000/100 ml )عصية (.

Nt : عدد القولونيات الأكثر احتمالاُ الداخلة الى برك الإنضاج وتقدر بـ :
500,000,000 في كل 100 ml وعندما تأتي البرك الاختيارية قبل برك الانضاج
فإن البرك الاختيارية تزيل حوالي 99% من القولونيات الداخلة ،أي
القولونيات التي تدخل لبرك الانضاج تساوي 4 ,700,000 في كل 100 ml .

n : عدد البرك.

t : زمن المكوث باليوم.

U : معامل التلاشي و يأخذ القيمة (2 ) من اجل العصيات القولونية .

11- البرك اللاهوائية: عادة ما تستخدم هذه البرك في المرحلة الأولى من
المعالجة ، ,وتهدف الى خفض الحمل العضوي لمياه المجاري وتحسين مواصفات
المياه قبل دخولها لمراحل المعالجة اللاحقة حيث يتم فيها التخلص من
(40-60)% من قيمة الـ : BOD الداخل لمحطة المعالجة وحوالي 60 % من المواد
الصلبة المعلقة الموجودة في مياه المجاري . إن مبدأ المعالجة في هذه البرك
يعتمد على توفير الظروف اللاهوائية ضمن البركة من خلال تأمين عمق كبير
للبركة يصل الى خمسة أمتار ، ويتراوح زمن المكوث بين 3 –5 أيام حيث تعمل
البكتريا اللاهوائية ضمن هذه الظروف وبالتالي تسهم في تخفيض المواد
الملوثة الموجودة بالمياه الملوثة ومن سيئات هذه البرك انتشار الروائح
الكريهة . ولذلك يتوجب كشط المواد الطافية مرة بالأسبوع على الأقل حتى
نتجنب تكاثر الحشرات الضارة. انتهى