الأداء المقارن للطمي المنشط وبرك الاستقرار في إزالة الملوثات والممرضات في محطات معالجة مياه الصرف الصحي على نطاق كامل في مصر

لماذا تنظيف مياه الصرف مهم للحياة اليومية

في العديد من البلدان الجافة، بما في ذلك مصر، يُعاد استخدام مياه الصرف المعالجة بشكل متزايد لري المحاصيل والمساحات الخضراء. وهذا منطقي في عالم يزداد دفئه وتتناقص فيه موارد المياه العذبة، لكنه يثير سؤالاً مهماً للصحة العامة: ما مدى نظافة هذه المياه، لا سيما عندما قد تحمل جراثيم ممرضة؟ تتبع هذه الدراسة مسار مياه الصرف عبر محطتين كبيرتين للمعالجة في مصر، وتقارن مدى فعالية كل منهما في إزالة الأوساخ والمواد المغذية والكائنات الممرضة قبل إطلاق المياه أو إعادة استخدامها.

طريقتان مختلفتان لمعالجة المياه الملوثة

ركز الباحثون على محطتين تعملان على نطاق كامل تخدمان مئات الآلاف إلى ملايين الأشخاص. تُسمى إحداهما WWTP‑A وتستخدم نظام «الطمي المنشط»، حيث يُمزج ماء الصرف بالهواء ومجتمعات بكتيرية كثيفة تكسر الملوثات العضوية بسرعة. وتعتمد المحطة الأخرى، WWTP‑B، على سلسلة من برك الاستقرار المفتوحة. في هذه البرك، ينظف ضوء الشمس والطحالب والميكروبات الطبيعية المياه ببطء أثناء انتقالها من حوض إلى آخر. تعمل كلتا المحطتين في نفس المناخ العام وتتلقى أنواعاً متشابهة من الصرف، ما يجعلهما مثاليتين للمقارنة الجانبية.

إلى أي درجة تزيلان التلوث؟

أخذ الفريق عينات من المياه الواردة والصادرة كل شهر لمدة سبعة أشهر وقيَس مؤشرات التلوث الشائعة. شملت هذه الطلب الكيميائي والبيولوجي على الأكسجين (COD وBOD)، التي تصف كمية المواد العضوية الموجودة، بالإضافة إلى مواد مغذية مثل النيتروجين والفوسفور التي قد تغذي ازدهار الطحالب إذا أُطلقت إلى الأنهار أو القنوات. أزال نظام الطمي المنشط ما يقرب من 90% من COD وأكثر من 80% من BOD، مما أدى إلى مياه مبرّدة أكثر صفاءً ومحتوى عضوي منخفض. أما نظام البرك فكان يقلل فقط نحو 56% من كل من COD وBOD في المتوسط، وأداءه تفاوت كثيراً مع الزمن. المستويات العالية من الطحالب والمواد النباتية المتحللة في البرك كان من المرجح أن تبقي التلوث العضوي أعلى عند المخرج. بالنسبة للمواد المغذية، قللت كلتا المحطتين النيتروجين والفوسفور، لكن نظام الطمي المنشط تفوق مرة أخرى، خاصة في إزالة الفوسفور عبر الامتصاص البيولوجي والارتباط الكيميائي.

ماذا يحدث للبكتيريا الضارة؟

خارج جودة المياه الأساسية، تتبعت الدراسة مجموعات كبيرة من البكتيريا التي تشير إلى تلوث برازى، مثل الكوليفورم الكلي والإشريكية القولونية، إلى جانب ممرضات محددة تشمل السالمونيلا والزوائف الزنجارية (Pseudomonas) والمكورات العنقودية والليستيريا. خفضت كلتا المحطتين مستويات البكتيريا بعدة درجات لوغاريتمية، بفضل الترسيب والوفاة الطبيعية، وفي حالة الطمي المنشط، التجمع الفعال وإزالة البكتيريا مع الطمي. حققت محطة الطمي المنشط تخفيضات لوغاريتمية أعلى قليلاً باستمرار مقارنة بالبرك، خاصةً لأنواع المرض التي تميل للالتصاق بالجسيمات. ومع ذلك، بقيت أعداد قابلة للقياس من البكتيريا والممرضات في مياه الخروج في كلا النظامين، مما يدل على أن التصريف أو إعادة الاستخدام دون احتياطات إضافية قد يظل يحمل مخاطر عدوى.

التحدي الخفي: الفيروسات التي تنفلت

بما أن الفيروسات صغيرة وغالباً ما تكون أكثر مقاومة من البكتيريا، قاس الباحثون أيضاً عدة فيروسات مرتبطة بالإنسان وعلامات شبيهة بالفيروسات، بما في ذلك الفيروسات الغدية (adenovirus) والروتا وفيروس بكتيري يدعى crAssphage والفاجات المعوية الجسدية (somatic coliphages). وجدوا أن مستويات الفيروسات انخفضت فقط بمقدار نحو واحد إلى ثلاثة أوامر لوغاريتمية، أقل بكثير من التخفيضات المرصودة للبكتيريا. أداء محطة الطمي المنشط كان أفضل عموماً لبعض الفيروسات، مثل الفيروس الغدي، بينما كانت البرك أفضل لفيروسات أخرى، لكن لم تُقلل أي من التقنيتين الفيروسات بشكل موثوق إلى مستويات منخفضة جداً. أظهرت الاختبارات الإحصائية أن مؤشرات البكتيريا الشائعة لم تكن تنبئ بشكل موثوق بكمية الفيروس المتبقي، مما يؤكد أن اجتياز معايير البكتيريا الحالية لا يعني تلقائياً أن المياه آمنة من العدوى الفيروسية.

ماذا يعني هذا لإعادة استخدام المياه بأمان

بالنسبة للدول التي تضطر لإعادة استخدام مياه الصرف المعالجة للتعامل مع ندرة المياه، تُوجه هذه الدراسة رسالة واضحة. يمكن لمحطات الطمي المنشط الحديثة أن تتفوق على أنظمة البرك البسيطة في إزالة التلوث العضوي والمواد المغذية والبكتيريا، لكن كلا النهجين يكافحان للتخلص من الفيروسات البشرية المقاومة. الاعتماد فقط على الفحوص البكتيرية التقليدية في اللوائح قد يخلق شعوراً زائفاً بالأمان، لأن الفيروسات قد تستمر حتى حين تبدو أعداد البكتيريا مقبولة. يجادل المؤلفون بأن على مديري المياه أن يتضمنوا أهدافاً ومؤشرات خاصة بالفيروسات، مثل crAssphage، عند تقييم أداء المعالجة. سيكون من الضروري إضافة خطوات معالجة إضافية أو تدابير وقائية — خصوصاً حيث قد يلامس الناس المياه المعاد استخدامها أو يستنشقون قطيرات منها — لتحويل مياه الصرف من خطر صحي إلى مورد موثوق.

الاستشهاد: Kamel, M.A., Rizk, N.M., Gad, M. et al. Comparative performance of activated sludge and waste stabilization ponds for the removal of pollutants and pathogens in full-scale wastewater treatment plants in Egypt. Sci Rep 16, 5266 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-35933-4

الكلمات المفتاحية: معالجة مياه الصرف, الطمي المنشط, برك الاستقرار, إعادة استخدام المياه, الفيروسات المحمولة بالمياه