المشاكل البيئية وعوامل يجب النظر إليها

تكنوجيا تحلية المياه الإعذاب أو إزالة الملوحة أو تحلية المياه هي سلسلة من العمليات الصناعية تجرى لإزالة كل أو جزء من الأملاح الزائدة والمعادن من المياه. وقد يستخدم هذا المصطلح إلى إزالة الأملاح والمعادن الذائبة في الماء. ويمكن تحلية مياه البحر لتصبح من الممكن استخدامها في الحياة العملية كالزراعة والشرب والصناعة . و يهتم بهذا العلم التطبيقي الآن عدد كبير من الدول التي تعاني من نقص المياه ومن المتوقع خلال العشر سنوات القادمة أن ينمو تطبيق هذا العلم بشكل كبير نظرا لما هو متوقع من حدوث أزمات مائية في الكثير من دول العالم، حيث أن بعض الإحصاءات تشير إلى وفاة مئات الآلاف سنويا بسبب ندرة المياه النقية لاستخدام الإنسان. كما أن دول الخليج العربي تقوم بتحلية مياه البحر على المستوى الصناعي .وحاليا تعاني كاليفورنيا من نقص كبير في هبوط الأمطار وحالة جفاف خلال السنوات الماضية ولهذا فهم يشرعون بإنشاء 17 محطة لتحلية المياه على المستوى الصناعي. تتطلب عملية التحلية تقنيات تستهلك طاقة ومالا بشكل كبير مخلفة آثارا ضارة على البيئة. فتعتبر استهلاك الطاقة في عملية التحلية من المشاكل المهمة والعقبات الصعبة التي تحتاج إلى تذليل وهي من الأهداف التي يجري العمل عليها في المراكز العلمية والتي تركز على ايجاد بدائل ذات استهلاك أقل للطاقة وأكثر فاعلية وصداقة للبيئة.   يتنوع توجه العالم الحالي بين تحلية مياه البحر أو معالجة مياه الصرف الصحي والأمطار وإعادة استخدامها. فنجد أن أغلب معامل تحلية المياه تقع في الخليج العربي وليبيا بينما أكثر معامل المعالجة في مناطق متفرقة في العالم مثل الولايات المتحدة الأمريكية وسنغافورة ودول أوروبا.   طرق تحلية المياه   باستخدام الأغشية: يتم في عملية تحلية المياه استخدام غشاء نصف نافذ يعرف بغشاء التناضح العكسي حيث يسمح هذا الغشاء بمرور الماء العذب في أتجاه الضغط المنخفض وعدم مرور الملح و البكتيريا من خلالها . يحتاج ذلك زيادة الضغط على ناحية الغشاء التي تملؤها مياه البحر ، ويبلغ هذا الضغط نحو 70 بار (70 ضغط جوي). وعادة ينتج هذا الضغط بمضخات تعمل بالكهرباء. يتم أيضا استخدام أغشية أخرى لهذه العملية كالفرز الغشائي الكهربائي. هناك أنواع أخرى يجري البحث عليها كالتناضح الأمامي وفلتر النانو وغشاء التحلية، ومعظم الأبحاث الموجودة تركز على ايجاد أغشية أفضل وأكثر فعالية فيتوقع انتشار تحلية المياه في أماكن كثيرة خلال الخمس وعشرين سنة القادمة. التقطير:و تكمن هذه العملية في رفع درجة حرارة المياه المالحة إلى درجة الغليان وتكوين بخار الماء الذي يتم تكثيفه بعد ذلك إلى ماء مقطر فيكون الماء المقطر خاليا من الملح . هذا الماء المقطر ليس له طعم ،ومن ثم يعالج بإضافات ليكون ماء صالحا للشرب أو الري. تستخدم هذه التقنية غالبا عندما يتطلب الأمر معالجة مياه شبه خالية من الأملاح للتطبيقات الصناعية والكيميائية والحيوية. الطاقة الحرارية المستخدمة قد تكون ناتجة من الغاز الطبيعي أو الفحم أو من مفاعل نووي ، وبها تتم عملية تبخير الماء. وللتقطير المستخدم في عملية التحلية أربعة أنواع وهي: التقطير العادي: يتم غلي الماء المالح في خزان ماء بدون ضغط. ويصعد بخار الماء إلى أعلى الخزان ويخرج عبر مسار موصل إلى المكثف الذي يقوم بتكثيف بخار الماء الذي يتحول إلى قطرات ماء يتم تجميعها في خزان الماء المقطر. وتستخدم هذه الطريقة في محطات التحلية ذات الطاقة الإنتاجية الصغيرة. التقطير الومضي متعدد المراحل: اعتماداً على الحقيقة التي تقر أن درجة غليان السوائل تتناسب طردياً مع الضغط الواقع عليها فكلما قل الضغط الواقع على السائل انخفضت درجة غليانه. وفي هذه الطريقة تمر المياه المالحة بعد تسخينها إلى غرف متتالية ذات ضغط منخفض فتحول المياه إلى بخار ماء يتم تكثيفه على أسطح باردة ويجمع ويعالج بكميات صالحة للشرب. وتستخدم هذه الطريقة في محطات التحلية ذات الطاقة الإنتاجية الكبيرة (30000 متر مكعب أي حوالي 8 ملايين جالون مياه يوميا). التقطير متعدد المراحل (متعدد التأثير): تقوم المقطرات المتعددة التأثيرات بالاستفادة من الأبخرة المتصاعدة من المبخر الأول للتكثف في المبخر الثاني. وعليه، تستخدم حرارة التكثف في غلي الماء المالح في المبخر الثاني، وبالتالي فإن المبخر الثاني يعمل كمكثف للأبخرة القادمة من المبخر الأول ،وتصبح هذه الأبخرة في المبخر الثاني مثل مهمة بخار التسخين في المبخر الأول. وبالمثل، فإن المبخر الثالث يعمل كمكثف للمبخر الثاني وهكذا ويسمى كل مبخر في تلك السلسة بالتأثير. التقطير باستخدام الطاقة الشمسية: تعتمد هذه الطريقة على الاستفادة من الطاقة الشمسية في تسخين المياه المالحة حتى درجة التبخر ثم يتم تكثيفها على أسطح باردة وتجمع في مواسير.   مراحل تحلية المياه المعالجة الأولية للمياه: ويتم فيها ازالة جزء كبير من المواد العالقة بالمياه كالتراب والبكتيريا. وتتم إما عن طريق المعالجة الأولية التقليدية للمياه أو عن طريق المعالجة الأولية الحديثة للمياه. ويتم في هذه العملية إضافة بعض المواد الكيميائية لتسهيل عمليات المعالجة. عملية ازالة الأملاح: ويتم فيها ازالة جميع الأملاح الذائبة في المياه والفيروسات والمواد الأخرى كالمواد الكيميائية والعضوية المنقولة والذائبة في الماء. وتتم عن طريق استخدام الأغشية أو التقطير. انظر طرق تحلية المياه […]

وسائل معالجة المياه هي عملية ازالة الملوثات من المياه الخام. والهدف من ذلك هو إنتاج المياه لغرض محدد للاستهلاك البشري مياه الشرب. تنقية المياه يمكن أيضا أن تصمم لمختلف الأغراض الأخرى  بما فيها لتلبية الاحتياجات الطبية الصيدله المواد الكيمياءيه والتطبيقات الصناعية. وتشمل اساليب تنقية المياه ولا تقتصر على استخدام  الأشعة فوق البنفسجية للتطهير  و الترشيح لإزالة العوالق  وإزالة عسر الماء وتطبيق التناضح العكسي في تحلية مياه البحر. تنقية المياه قد تزيل  جسيمات الرمل  جزيئات المواد العضوية  الطفيليات  البكتريا  الطحالب  الفيروس  الفطريات  الخ المعادن الكالسيوم والمغنيسيوم الخ والمعادن السامه الرصاص، والنحاس والكروم، الخ قد تكون بعض تنقية المياه انتخابي تزيل في عملية التطهير بما فيها رائحة كبريتيد الهيدروجين والذوق استخراج المعادن والمظهر الحديد. عادة ما تملي الحكومات معايير لنوعية مياه الشرب وتتطلب هذه المعايير الحد الادنى  الأقصى من مجموعة نقاط من الملوثات وادراج عناصر التحكم التي تنتج مياه الشرب. معايير الجودة في العديد من البلدان تتطلب كميات محددة من المطهر مثل الكلور أو الاوزون في المياه بعد أن يغادر محطة معالجة المياه، للحد من خطر اعادة تلوث المياه في نظام التوزيع. كان وباء الهيضة من أوائل الأمراض التي اكتشفت ارتباطها الوثيق بتلوث مياه الشرب حيث أصيب حوالي 17000 شخص من سكان مدينة هامبورج الألمانية بوباء الكوليرا خلال صيف 1829م أدى إلى وفاة ما لا يقل عن نصف ذلك العدد. وتبين أن المصدر الرئيس للوباء هو تلوث مصدر المياه لتلك المدينة. يعد التطهير باستخدام الكلور من أوائل العمليات التي استخدمت لمعالجة المياه بعد عملية الترشيح وذلك للقضاء على بعض الكائنات الدقيقة من بكتريا وفيروسات مما أدى إلى الحد من انتشار العديد من الأمراض التي تنقلها المياه مثل الهيضة الكوليرا وحمى التيفويد. وتشمل المعالجة، ومن هذه العمليات ما يستخدم لإزالة عسر الماء مثل عمليات التيسير أو لإزالة العكر مثل عمليات الترويب. من أهم وسائل معالجة المياه بالوقت الحالي بأسلوب صديق للبيئة هو استخدام الامواج فوق الصوتية (Ultrasound) وهي أجهزة تعطي امواج فوق صوتية يتم بثها عبر المياه بترددات تفوق إمكانية سمع الإنسان لها وتقوم هذه الامواج بقتل الاشنيات والطحالب والسيانو بكتريا في المياه والتي تسبب الكثير من الامراض للإنسان بالإضافة إلى رائحتها الكريهة وبالتالي يتم الحد من استخدام الكلور بالمياه بنسبة تصل إلى أكثر من 60%.كما يستفاد من الامواج فوق الصوتية في بحيرات ومزارع الاسماك لنفس المهمة وبالتالي يبقى الماء نظيفا مليئا بالاوكسجين وخالقا بيئة صحية لتنمو فيها الاسماك بشكل أفضل. تقنية المكافحة بالامواج فوق الصوتية تلقى دعما عالميا وخاصة في دول الاتحاد الأوروبي التي تمنح مستخدميه قروضا ومعونات مالية لاستخدامه في االاحواض المائية تنقية مياه، مسابح، مزارع.محطات تبريد المياهوبالتالي التخلص من الاشنيات والبيوفيلم وتقليل نسب المواد الكيميائية المستخدمة سابقا. تطهير المياه هي العملية التي يتم فيها قتل الأحياء الدقيقة والفيروسات المسببة للأمراض أو تعطيل آلية عملها أو حتى إزالتها. وهذه العملية خاصة بمعالجة مياه الشرب إذ أنها لا تقتل جميع الأحياء المتواجدة في المياه. وفي معظم البلدان يُطلب من إمدادات المياه العامة الحفاظ على مستوى معين من التعقيم في جميع أنحاء نظام التوزيع والذي يُتوقع أن تبقى المياه فيه لعدة أيام قبل أن تصل إلى المستهلك. وبعد إدخال أي مادة كيماوية معقمة، تُخزن المياه في خزانات خاصة مؤقتة وتُعرف بخزان   التطهير وذلك للسماح للمادة الكيميائية المضافة اتمام عملية التعقيم. وكثيرا ما يشير المصطلح ضمنيا إلى اللوازم الصحية المصاحبة للمياه الطاهرة. مراحل تطهير المياه لتطهير المياه مرحلتين وهما: المرحلة الأساسية: ويتوصل إليها عادة بواسطة الجمع بين الترشيح والأكسدة الكيميائية المرحلة الثانوية: للمحافظة على المرحلة الأولية والمحافظة على خلو المياه من مسببات الأمراض حتى تصل إلى المستهلك عن طريق نظام التوزيع تطهير المياه بالمواد الكيميائية أشهر هذه المعقمات هو الكلورين أو غاز الكلور أو الكلور (CL2) وهو عبارة عن غاز أصفر مخضر سام انظر الكلور. وهو فعال جدا لإزالة كل مسببات الأمراض الجرثومية تقريبا، وهو ممتاز لكلا المرحلتين. قيود استعماله: غاز الكلور قاتل حتى ولو كان بتركيزات منخفضة تصل إلى 0.1 في المئة الهواء من حيث الحجم. فيجب الحرص في التعامل معه. هيبوكلوريت الصوديوم أو الكالسيوم: هو أسهل من التعامل مع الكلور الغازي، والأول أي هيبوكلوريت الصوديوم أسهل من نظيره هيبوكلوريت الكالسيوم. والعنصر الفعال هو الهيبوكلوريت أو (ClO). أما قيوده فهي أن هذا العنصر يسبب التآكل بشكل سريع، فيجب أن يتم تخزينه برعاية شديدة وأن يبقى بعيدا عن المعدات التي يمكن أن تتضرر من جراء التآكل. ومحلول هيبوكلوريت تتحلل بسرعة فلا ينبغي أن تكون مخزنة لأكثر من شهر واحد. يجب أن تكون مخزنة في مكان بارد ومنطقة جافة ومظلمة. أما هيبوكلوريت الكالسيوم عند تعبئتها تكون مستقرة جدا، مما يسمح ببقائها لمدة سنة. أما قيودها فهي كنظيرتها هيبوكلوريت الصوديوم بالإضافة إلى أن لها رائحة نفاذة. ويجب أن يبقى هذا العنصر بعيدا عن المواد العضوية مثل الخشب والقماش والمنتجات البترولية لأنه يمكن لهذه التفاعلات أن تولد حرارة كافية للتسبب في نشوب حريق أو انفجار. كما أنها تمتص الرطوبة بسهولة وتشكل غاز الكلور. لذا، لا بد من تفريغ حاويات شحن أو إغلاقها تماما بعناية. الكلورامين أو بالإنجليزية (Chloramines) وهو ما يعرف بكلورات الأمونيوم (NH2CL): وهو مادة معقمة تنتج مخلفات تطهير أقل من نظيراتها من المواد الكيميائية. يتم تصنيع الكلورامين في الموقع.