تقييم أداء مقارن للتخثر الكيميائي في معالجة مياه صرف الألبان: نهج لاتخاذ القرار متعدد المعايير

لماذا ترتبط مصانع الحليب بالأنهار

وراء كل كوب حليب أو شريحة جبن يوجد تيار خفي من المياه الملوثة. تستخدم مصانع الألبان كميات كبيرة من الماء للشطف والتنظيف والمعالجة، ومياه الصرف هذه غنية ببقايا الحليب والدهون ومواد التنظيف. إذا لم تُعالج بشكل صحيح، يمكن للأنهار والبحيرات القريبة أن تفقد الأكسجين بسرعة وتتكبد صعوبة في دعم الأسماك والحياة الأخرى. تدرس هذه الدراسة كيفية تنقية مياه الصرف في محطة ألبان كبيرة في بنغلاديش، وكيف يمكن للمواد الكيميائية البسيطة والمعقولة التكلفة أن تجعل عملية التنقية أكثر فعالية وأسهل في الإدارة.

كيف تنظف محطة ألبان مياهها

ركز الباحثون على محطة لمعالجة مياه الصرف متصلة بمصنع ألبان كبير قرب دكا في بنغلاديش. تجمع هذه المحطة بين عمليتين بيولوجيتين شائعتين: واحدة تستخدم ميكروبات بوجود الأكسجين وأخرى تعمل في غياب الأكسجين. معًا تحطمان المادة العضوية المتبقية من معالجة الحليب. جمعت الفرق عينات مياه من المدخل والمخرج للمحطة خلال ثلاث فصول مختلفة—الموسم الممطر والشتاء والصيف—لرصد ما إذا كانت المحطة قادرة على الاستمرار في العمل جيدًا تحت ظروف الطقس والإنتاج المتغيرة.

التحقق مما إذا كانت المياه تلبي القواعد

لتقييم الأداء، راقب العلماء عدة مؤشرات قياسية لجودة المياه. شملت هذه مقاييس كمية الأكسجين التي سيستهلكها مياه الصرف أثناء تحللها (BOD وCOD)، ومقدار المعادن الذائبة فيها (TDS)، وعدد الجسيمات الدقيقة المعلقة (TSS)، إلى جانب مستوى الحموضة (pH). قارنوا المياه المعالجة من المحطة بالحدود الجديدة للتصريف الوطني في بنغلاديش. عبر الفصول الثلاثة، خفضت المحطة باستمرار قيم BOD وCOD بنحو 97–98%، وقللت المواد الذائبة والمعلقة بأكثر من 90%. تحوّل pH المياه من حمضي طفيفًا عند المدخل إلى نطاق متعادل وآمن عند المخرج. ببساطة، نظام المعالجة القائم بالفعل حوّل مياه صرف الحليب شديدة التلوث إلى مياه نظيفة بما يكفي لتلبية أحدث المعايير البيئية في البلاد.

لماذا إضافة مساعدة كيميائية

حتى مع المعالجة البيولوجية الجيدة، غالبًا ما تستفيد المصانع من خطوة معالجة «أولية» تسبقها. في هذه الدراسة، استكشف الفريق خطوة تقوم على التخثر الكيميائي، حيث تتسبب المواد الكيميائية المضافة في تكتل الجسيمات الدقيقة وبعض المواد المذابة لتترسب. اختبروا ثلاثة مواد تخثر مستخدمة على نطاق واسع ومنخفضة التكلفة—كلوريد الحديديك، كبريتات الحديدوز، وكلوريد الألومنيوم متعدد (polyaluminum chloride)—مع الجير الذي يساعد على تعديل الحموضة وتقوية تكوين الكتل. باستخدام اختبارات جرة تحاكي الخزانات الحقيقية، جربوا تراكيز مختلفة ثم قاسوا مقدار التلوث الإضافي الذي تمت إزالته. لم يكن هناك خليط كيميائي واحد يتفوق على الجميع في إزالة كل الملوثات، مما خلق معضلة واقعية: أي خيار يجب أن تختاره المحطة إذا أرادت التحكم في عدة مشكلات جودة مياه في آن واحد؟

السماح لأدوات اتخاذ القرار باختيار المتصدر

لحل تلك المعضلة، استعان الباحثون بأدوات من علم اتخاذ القرار تعرف بأساليب اتخاذ القرار متعدد المعايير. بدلًا من تقييم كل خليط كيميائي بعدد واحد فقط، تزن هذه الأساليب الأداء عبر عدة أهداف في آن واحد—في هذه الحالة تحسين BOD وCOD وTDS وTSS. طبق الفريق ثلاث تقنيات ترتيب منفصلة، كل واحدة تستخدم نهجًا رياضيًا مختلفًا لكنها أعطت أهمية متساوية للمقاييس الأربع للتلوث. من المدهش أن جميع الطرق الثلاث أشارت إلى الفائز نفسه: مزيج من الجير وكبريتات الحديدوز، كلاهما بتركيز 100 ملليغرام لكل لتر. أزال هذا المزيج نحو 94% من BOD، و86% من COD، و52% من المواد الذائبة، و94% من المواد المعلقة، مقدّمًا أداءً قويًا ومتوازنًا بدلاً من التفوق في مقياس واحد فقط.

ما الذي يعنيه هذا لمياه أنظف ومعالجة ميسورة التكلفة

لغير المتخصصين، الرسالة الأساسية هي أن الكيمياء البسيطة نسبيًا، موجهة بأدوات مقارنة دقيقة، يمكن أن تجعل معالجة مياه صرف الألبان أنظف وأكثر موثوقية. المحطة البنغلاديشية تلبي بالفعل قواعد وطنية صارمة، لكن إضافة خطوة معالجة كيميائية أولية محسّنة—خاصة الجير مع كبريتات الحديدوز بالجرعة المحددة—يمكن أن تخفف العبء على الوحدات البيولوجية وتوفر هامش أمان مع زيادة الإنتاج. تُظهر الدراسة أنه بدلًا من التخمين أو التركيز على رقم تلوث واحد، يمكن لمشغلي المحطات استخدام طرق ترتيب منظمة لاختيار الوصفة الكيميائية التي تحمي الأنهار والمجتمعات على أفضل نحو بينما تظل ميسورة وقابلة للتشغيل عمليًا.

الاستشهاد: Al Jobair, A., Kwoshik, M.M.K., Ahmed, T. et al. Comparative performance evaluation of chemical coagulants in dairy wastewater treatment: a multi-criteria decision-making approach. Sci Rep 16, 13097 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-42339-9

الكلمات المفتاحية: مياه صرف الألبان, معالجة التخثر, صناعة بنغلاديش, معايير الإنصراف, أساليب اتخاذ القرار