فعالية وحدود عملية A2O في الإزالة المتزامنة للمواد الخافضة للتوتر السطحي والمغذيات من مياه الصرف البلدية

لماذا تهم مياه الصرف الأنظف

في كل مرة نغسل الأطباق أو نغسل الملابس أو نضغط دافق المرحاض، نرسل مزيجاً من بقايا الطعام والصابون ومغذيات مثل النيتروجين والفوسفور إلى المجاري. إذا لم تُزل هذه المواد في محطات المعالجة، فقد تُغذي ازدهارات طحلبية سامة، وتضر الحياة البرية، وتهدد مياه الشرب. تنظر هذه الدراسة في مدى قدرة تصميم معالجة شائع، يُسمى عملية A2O، على تنقية مياه الصرف البلدية من المنظفات والمغذيات معاً، وتحدد نقاط الضعف أثناء التشغيل الواقعي على مدار سنة كاملة.

كيف تم إعداد خط المعالجة هذا

تقع محطة المعالجة المدروسة في محافظة يزد في إيران وتستخدم نظاماً بيولوجياً ثلاثي المراحل: حوض واحد خالٍ من الأكسجين، وثانٍ بقليل من الأكسجين، وثالث يتم ضخه بالهواء. يمر ماء الصرف أولاً عبر شاشات وإزالة الحبيبات، ثم يتدفق عبر هذه الأحواض بالتتابع، قبل أن تترسب المواد الصلبة في مصفاة ويُعقم الماء المنقى. أخذ الباحثون عينات من الماء كل شهر لمدة عام في نقاط عدة على طول هذا المسار، مختبرين كمية المادة العضوية والمنظفات والنيتروجين والفوسفور المتبقية في كل مرحلة.

ما تبرع فيه النظام جيداً

أثبتت المحطة نجاحاً كبيراً في إزالة التلوث العضوي العام، الذي يُقاس بمعايير تعرف بـ COD وBOD والتي تعكس كمية الأكسجين التي سيستهلكها الماء لو تُرك دون معالجة. عبر جميع المواسم، انخفضت هذه القيم بنحو 96 إلى 98 بالمئة، مما ترك مستويات نهائية أدنى بكثير من الحدود الوطنية للتصريف وإعادة الاستخدام. كما أزيلت المنظفات، ممثلة بعامل فعّال سطحي منزلي شائع يسمى LAS، بكفاءة عالية أيضاً، مع انخفاض يزيد عن 92 بالمئة في جميع المواسم وأدنى المستويات المتبقية في المخرج النهائي. حدثت معظم هذه التنقية في الحوض المهوّى، حيث تقوم الميكروبات النشطة بتفكيك جزيئات الشبيه بالصابون.

أين يكافح النظام

بالمقابل، أدت نفس العملية أداءً أقل جودة فيما يتعلق بالمغذيات، وخصوصاً النيتروجين في شكل النترات. داخل الخط، يتحول الأمونيا الناتجة عن الفضلات إلى نترات في الحوض المهوي، لكن لا يتحول ما يكفي من تلك النترات إلى غاز النيتروجين غير الضار في الحوض منخفض الأكسجين. ونتيجة لذلك، كانت تركيزات النترات في المخرج النهائي أعلى قليلاً من أشد الحدود الوطنية صرامة للتصريف إلى آبار الامتصاص تحت الأرض، رغم أنها استوفت المعيار للمياه السطحية. كان إزالة الفوسفور أيضاً متواضعاً إجمالاً، حيث أُزيل حوالي ربع الفوسفور الداخل فقط، رغم أن العملية مصممة لدعم بكتيريا مخزنة للفوسفور.

لماذا يظل الفوسفور صعب الإزالة

تشير الدراسة إلى عدة أسباب لتخلف إزالة الفوسفور. تُجفف الحمأة المأخوذة من المصفاة في أحواض تجفيف ثم يُعاد جزء منها إلى بداية الخط البيولوجي. في هذه الأحواض التجفيفية، تفضل الظروف تحرير الفوسفور المخزن مرة أخرى إلى الماء، لذا يجلب التدفق المعاد حمولة إضافية من الفوسفور إلى الحوض الأول. في الوقت نفسه، يُعاد أيضاً جزء من النترات، محوّلاً بهدوء الحوض الأول من منطقة خالية تماماً من الأكسجين إلى منطقة منخفضة الأكسجين لا تدعم تماماً الميكروبات التي عادةً تمتص وتخزن الفوسفور. قد تُجهد المنظفات نفسها هذه البكتيريا المفيدة عند تركيزات معينة، مما يحد أكثر من قدرة النظام على حجز الفوسفور.

ما الذي يعنيه هذا لمحطات معالجة مياه الصرف المستقبلية

بشكل عام، تُظهر النتائج أن عملية A2O قادرة على إزالة النفايات العضوية والمنظفات من مياه الصرف البلدية إلى مستويات تلبي أو تتجاوز المعايير البيئية، لكنها أقل اتساقاً بالنسبة للنترات والفوسفور. بالنسبة للمجتمعات، يعني هذا أن تركيب نظام A2O وحده لا يكفي؛ هناك حاجة إلى ضبط دقيق للتهوية وإعادة تدوير الحمأة ومصادر الكربون حتى تتمكن الميكروبات المفيدة من إزالة المغذيات كما هو مقصود. مع مثل هذا الضبط، يمكن للمحطات القائمة حماية الأنهار والبحيرات ومياه الشرب بشكل أفضل بينما تستمر في معالجة المزيج اليومي من الصابون والنفايات في الحياة الحديثة.

الاستشهاد: zarei Mahmoudabadi, T., Teimouri, F., Bagheri, A.H. et al. Efficacy and limitations of the A2O process in simultaneous removal of surfactants and nutrients from municipal wastewater. Sci Rep 16, 16196 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-45194-w

الكلمات المفتاحية: معالجة مياه الصرف, عملية A2O, إزالة المنظفات, تلوث المغذيات, الصرف الصحي الحضري