تُستكمل خلال العامين الأخيرين من مشروع MADFORWATER عملية تكييف تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي والري التي جرى تطويرها على مستوى المختبر خلال العامين الأولى من المشروع، وذلك من خلال توسيع نطاق التقنيات المختارة والتحقق منها عن طريق تنفيذ أربع محطات نموذجية ميدانية سيتم فيها دمج معالجة مياه الصرف الصحي وإعادة استخدام المياه المعالَجة في الزراعة على نحو فعال. وقد استند اختيار التقنيات التي سيجري العمل على توسيع نطاقها في كل محطة نموذجية إلى أدائها التقني، وتحليل عوائد التكاليف، وتقييم دورة الحياة، والتعليقات المنبثقة عن عدد من ورش العمل التشاورية مع الجهات المعنية، التي عُقدت في أغادير (المغرب) والقاهرة (مصر) وتونس العاصمة (تونس) في عامي 2017 و 2018. ستُعالَج أنواع مختلفة من مياه الصرف الصحي ويُعاد استخدامها في إطار المحطات النموذجية الخاصة بمشروع MADFORWATER لتشمل مياه الصرف الصحي البلدية، ومياه الصرف الناتجة من صناعة المنسوجات ومياه قناة الصرف الزراعي. ويُظهر الشكل 1 الموقع الجغرافي للمحطات التجريبية الأربع.
الشكل 1. الموقع والخصائص الرئيسية لمحطات MADFORWATER التجريبية الأربع. المحطة الأولى: مياه الصرف الصحي البلدية؛ الموقع: محطة شطرانة لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية، أريانة، تونس. المحطة الثانية: مياه الصرف الناتجة من صناعة المنسوجات؛ الموقع: مصنع غواش، نابل ، تونس. المحطة الثالثة: مياه الصرف الصحي البلدية؛ الموقع: أغادير، المغرب. المحطة الرابعة: مياه قناة الصرف؛ الموقع: بحيرة المنزلة، مصر.
مشروع نموذجي لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية وإعادة استعمالها في شطرانة، أريانة، تونس
في مواجهة نُدرة المياه المتزايدة، يزداد اهتمام واضعي السياسات ومتخذي القرارات في بلدان البحر المتوسط الإفريقية بالمصادر المائية غير التقليدية، مثل مياه الصرف الصحي البلدية المعالَجة. وعلى الرغم من مزاياها المنظورة، نجح عدد قليل من البلدان في تطوير إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في الزراعة على نطاق واسع وناجح وآمن. في الواقع، يُعاد حاليًا استخدام كمية صغيرة من مياه الصرف المعالَجة في بلدان البحر المتوسط الإفريقية. في الحالة التونسية، يُعاد تدوير 23٪ فقط من مياه الصرف المعالَجة، في حين أن هذه النسبة تنخفض إلى حد ما في كل من مصر والمغرب (18٪ و 10٪ على التوالي ). يُعزى ذلك بشكل أساسي إلى جودة مياه الصرف المعالَجة، غير المراعية للحدود التي تفرضها المعايير الوطنية ومعايير أيزو القياسية من أجل إعادة استخدامها في الري، حيث تقتصر معالجة مياه الصرف الصحي البلدية في بلدان البحر المتوسط الإفريقية على مستوى المعالجة الثانوية بشكل رئيسي، وذلك باستخدام أنظمة الحمأة المنشطة هوائياً التقليدية، في حين أن المعالجة الثلاثية غائبة في معظم الحالات.
الشكل 2. محطة شرطانة لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية (أريانة، تونس): موقع محطة MADFORWATER النموذجية لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية.
سيتم إنشاء المحطة النموذجية الخاصة بمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية في محطة شرطانة لمعالجة مياه الصرف الصحي، في أريانة، تونس (الشكل 2). تشتمل المحطة النموذجية، التي تبلغ طاقتها الإنتاجية حوالي 10 متر مكعب في اليوم، على مجموعة من تقنيات المعالجة المتكاملة المتعددة، ألا وهي: (1) مرشح النترجة الذي يوفر معالجة ثانوية للمواد العضوية والأمونيا، (2) حوض ترسيب ثانوي للحمأة، (3) أرض رطبة إصطناعية لإزالة المعادن الثقيلة والعناصر المغذية المتبقية، (4) وحدة تطهير كيميائي و (5) نظام لتصفية الماء من الرواسب الثانوية الزائدة (الشكل 3). عملية تركيب هذه المحطة النموذجية وبدء تشغيلها قيد التنفيذ حاليًا.
الشكل 3. عملية معالجة مياه الصرف الصحي البلدية، التي جرى تطويرها في إطار مشروع MADFORWATER
ستُقارن جودة مياه الصرف المعالَجة التي تنتجها المحطة النموذجية مع الحدود المقررة حسب المعايير الوطنية التونسية (NT106.03) قبل إعادة استخدامها لري الحبوب المختارة. يقع الحقل التجريبي لإعادة استخدام المياه المعالَجة في الزراعة في المعهد العالي للبيوتكنولوجيا بسيدي ثابت، في جامعة منوبة (ISBST-UMA)، سيدي ثابت، تونس (الشكل 4). ستُنقَل المياه العادمة المعالَجة من المحطة النموذجية في شرطانة إلى الحقل التجريبي على نحو منتظم. وقد بذلَ شركاء مشروع MADFORWATER جهودًا كبيرة في هذا المجال من أجل تحسين كفاءة الري وتطوير تقنيات الري المناسبة للاستخدام مع مياه الصرف المعالَجة. سيتم اختبار العديد من تقنيات الري في محطة سيدي ثابت النموذجية مثل: فوهة انبوب مبتكرة مسبقة المعايرة ؛ ونموذج جدول زمني للري يأخذ في الاعتبار الخصائص المحددة لمياه الصرف المعالَجة؛ وتوفير البكتيريا المحفزة لنمو النباتات. ستُقارن فعالية الري ونمو المحصول بواسطة مياه الصرف الصحي البلدية المعالَجة مع البيانات المقابلة الخاصة بالمياه العذبة.
الشكل 4. صورة جوية لموقع الري بمياه الصرف الصحي البلدية المعالَجة (المعهد العالي للبيوتكنولوجيا بسيدي ثابت، جامعة منوبة)
محطة نموذجية لمعالجة المياه الناتجة من صناعة المنسوجات وإعادة استخدامها في مصنع غواش (نابل، تونس)
يُعتبر الوضع الحالي لمعالجة المياه المستخدمة في صناعة المنسوجات في بلدان البحر المتوسط الأفريقية متنوعًا للغاية. في تونس، قامت بعض شركات صناعة النسيج فعليًا بدمج عمليات معالجة مياه الصرف الصحي الداخلية في تسلسل عملياتها، بهدف الوصول إلى إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالَجة بنسبة تصل إلى 60٪ في كميات الإنتاج. ويتم تصريف ما تبقى من مياه الصرف الصحي المعالَجة في شبكة الصرف الصحي البلدية. ويتم اعتماد عملية التخثر المطبَقة على نطاق واسع كمعالجة مسبقة قبل المعالجة الرئيسية بواسطة الحمأة المنشطة أو الأكسدة أو الأغشية. يهدف التخثر إلى إزالة الجزيئات الغروانية والمواد العضوية. وتتفاوت فعالية العمليات الحالية بوجه عام بحسب الاختلاف اليومي والموسمي في معدل تدفق النفايات السائلة والحمولة العضوية والمعدنية. وينبغي استخدام طرق معالجة مناسبة قادرة على تحمل فترات الذروة العرضية في حجم النفايات السائلة والحمولة العضوية. في بعض الحالات، يتم تصريف النفايات السائلة الناتجة عن صناعة المنسوجات مباشرةً إلى شبكة الصرف الصحي البلدية دون أي معالجة مسبقة.
سيتم إنشاء محطة MADFORWATER النموذجية لمعالجة المياه الناتجةمن صناعة المنسوجات وإعادة استخدامها في مصنع غواش الواقع في محافظة قربة (نابل، تونس) (الشكل 5).
الشكل 5. مصنع غواش (قربة، نابل، تونس): موقع المحطة النموذجية لمعالجة المياه الناتجة من صناعة المنسوجات وإعادة استخدامها
يشتمل قسم معالجة المياه العادمة في المحطة النموذجية (10 متر مكعب/اليوم) على سلسلة المعالجة التالية: (1) وحدة معالجة أولية بواسطة التخثر/التلبد، (2) حوض ترسيب أولي ، (3) مفاعل الطبقة الحيوية الهوائية المتحركة (4) حوض ترسيب ثانوي، (5) مرشح متبوع بامتصاص الصبغة على الراتنجات لإزالة اللون المتبقي، و (6) حوض تجفيف لتصفية الماء من الرواسب (الشكل 6). عملية تركيب هذه المحطة النموذجية وبدء تشغيلها قيد التنفيذ حاليًا.
الشكل 6. عملية معالجة المياه الناتجة من صناعة المنسوجات المعتمَدة في إطار مشروع MADFORWATER
ستُقارن جودة المياه المستخدمة في صناعة المنسوجات، والتي تمت معالجتها، مع الحدود المقررة حسب المعايير الوطنية التونسية (NT106.03) قبل إعادة استخدامها كمياه ري لتقييم نمو وتنمية محاصيل الأعلاف المختارة. وسيتم إجراء تجارب ري في حقل تجريبي قريب من مصنع غواش باستخدام فوهة انبوب مبتكرة مسبقة المعايرة تم تطويرَها من قبل شركاء مشروع MADFORWATER. ستُقارن فعالية الري ونمو المحصول بواسطة المياه المعالجة المستخدمة في صناعة المنسوجات مع البيانات المقابلة الخاصة بالمياه العذبة.
محطة نموذجية لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية وإعادة استخدامها في أغادير، المغرب
ستعتمد المحطة النموذجية لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية وإعادة استخدامها لأغراض الزراعة، في منطقة سوس ماسة بالمغرب، على محطة معالجة مياه الصرف الصحي الموجودة داخل محطة مزار في أغادير، والتي تبلغ قدرتها الإنتاجية 75000 متر مكعب/اليوم. تقوم المحطة على أقسام المعالجة التالية: (1) بركة معالجة لاهوائية مساحتها 150 ألف متر مكعب؛ (2) 64 وحدة ترشيح رملية (تبلغ المساحة السطحية لكل وحدة تنقية 5000 متر مربع)؛ (3) وحدة تعقيم بالأشعة فوق البنفسجية. يسمح نظام المعالجة هذا بإنتاج نفايات سائلة عالية الجودة، بحيث تبلغ قيمة ﻃﻠﺐ اﻷﻛﺴﺠين اﻟﺒﻴﻮﻛﻴﻤﻴﺎئي (BOD) 17 ملغ/لتر، وقيمة التركيز الأجمالي للنيتروجين 22 ملغ/لتر وقيمة المستوى المتوسط من البكتيريا القولونية البرازيّة 80 لكل 100 مل. يُظهر الشكل 7 صورة جوية لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي في مزار.
الشكل 8. محطة مزار لمعالجة مياه الصرف الصحي البلدية (أغادير، المغرب): موقع محطة مياه الصرف الصحي البلدية النموذجية
في إطار مشروع MADFORWATER، سيتم استخدام مياه الصرف الصحي البلدية المعالَجة في محطة أغادير لري حقل من أشجار الزيتون الواقعة في جولف المحيط (أغادير، المغرب) (الشكل 9). في هذا الاختبار النموذجي، ستُقارَن فعالية نمو المحاصيل والري، التي تم بلوغها بواسطة فوهة انبوب مبتكرة مسبقة المعايرة ، بالبيانات التي تم الحصول عليها باستعمال نظام الري بالتنقيط التقليدي الشائع الاستخدام من قبل المزارعين المغاربة.
الشكل 9. صورة جوية لموقع الري بمياه الصرف الصحي البلدية المعالَجة ( جولف المحيط، أغادير، المغرب)
محطة نموذجية لمعالجة مياه قناة الصرف وإعادة استخدامها بالقرب من بحيرة المنزلة (مصر)
في مصر، تُعتبر مياه الصرف الزراعي مصدراً قيماً للمياه التي يتم جمعها وإعادة استخدامها للري من خلال نظام متطور لقنوات الري والصرف. ومع ذلك، يتم تصريف المياه العادمة البلدية المعالَجة أوليًا وغير المعالَجة في قنوات الصرف الصحي، والتي تنقل بدورها الملوثات العضوية والنيتروجين ومسببات الأمراض إلى المصارف الرئيسية. في الحقيقة، لا تخضع مياه قنوات التصريف لأي معالجة قبل استخدامها لأغراض الري.
تم انشاء محطة MADFORWATER النموذجية لمعالجة مياه قناة الصرف في كانون الأول/ ديسمبر 2018 في محطة تجريبية يديرها المركز القومي لبحوث المياه (NWRC) بالقرب من بحيرة المنزلة في مصر (الشكل 10). تشتمل المحطة النموذحية، التي تبلغ قدرتها الإنتاجية 250 متر مكعب/اليوم، على العناصر التالية: بركة معالجة/حوض ترسيب بسعة 500 متر مكعب وأنواع مختلفة من الأراضي الرطبة الاصطناعية الهجينة. ويتم اختبار ثلاثة أنواع من الأراضي الرطبة الاصطناعية الهجينة بالتوازي ومقارنة نتائجها: الأراضي الرطبة الاصطناعية الهجينة التي تعتمد على أجهزة التهوية بالجاذبية، والأراضي الرطبة الاصطناعية الهجينة التتابعية، والأراضي الرطبة الاصطناعية ذات القصبة العائمة. وتشير النتائج الأولية إلى أن الأراضي الرطبة الاصطناعية الهجينة التي تعتمد على أجهزة التهوية بالجاذبية هي الأكثر فعالية. في الواقع، يؤدي الجمع بين استخدام البرك والأراضي الرطبة الاصطناعية الهجينة التي تعتمد على أجهزة التهوية بالجاذبية إلى نفايات سائلة عالية الجودة، بحيث تساوي قيمة تركيزات النفايات السائلة 18 ملغ/لتر بالنسبة إلى ﻃﻠﺐ اﻷﻛﺴﺠين اﻟﺒﻴﻮﻛﻴﻤﻴﺎئي، و3 ملغ/لتر للنيتروجين الأمونيومي، و 2 ملغ/لتر للفوسفات و 460 من حيث متوسط الأعداد لكل 100 مل من البكتيريا القولونية البرازيّة. ويمكن تطبيق نموذج الأراضي الرطبة الاصطناعية الهجينة على نطاق واسع للحد من أحمال التلوث قبل أن تصب في بحيرة المنزلة كأداة لحماية بيئة البحر الأبيض المتوسط. ويمكن إعادة تدوير المياه المعالَجة بشكل آمن من أجل استعمالها لأغراض زراعة المحاصيل النقدية وإنتاج الأسماك.
الشكل 10. صورة جوية للموقع الخاص بعملية معالجة مياه قنوات الصرف النموذجية التي جرى تطويرها في إطار مشروع MADFORWATER
في إطار مشروع MADFORWATER، يُعاد استخدام النفايات السائلة المعالَجة لري محاصيل القطن والشمندر السكري في محطة المركز القومي لبحوث المياه التجريبية في بحيرة المنزلة في مصر عن طريق أنبوبة مبتكرة ذات فتحات. ستُقارَن فعالية الري ونمو المحاصيل، التي تم بلوغها بواسطة مياه قناة الصرف المعالَجة، مع البيانات المقابلة التي تم الحصول عليها بواسطة مياه قناة الصرف غير المعالَجة.
الخلاصة والتوقعات
سمحت النتائج المنبثقة عن مشروع MADFORWATER بتطوير واختيار تقنيات لمعالجة مياه الصرف الصحي والري بناءً على أدائها العالي، وانخفاض تكاليف رأس المال والتشغيل والصيانة وكذلك القبول الاجتماعي. ومن الضروري دمج التقنيات الناجحة والتوسع فيها في المحطات الميدانية النموذجية لتوفير معلومات أوفى حول إمكاناتها الفعلية. ستتضمن النشرة الإخبارية القادمة، التي ستصدر في أيار/مايو 2020، المزيد من التفاصيل حول موثوقية وصلاحية سلاسل المعالجة وأنظمة الري المبتكرة في الظروف الميدانية.
