إرشادات لمعالجة المياه بكميات كبيرة

المقدمة

في حال نزوح مجموعات كبيرة من الناس نتيجة النزاعات أو الكوارث الطبيعية، واحتمالية بقائهم في مكان واحد لفترات تتجاوز بضعة أسابيع، تبرز الحاجة إلى إنشاء نظام مركزي لمعالجة المياه، وربما تطويره لاحقًا. يركز هذا الدليل على احتياجات المجتمعات المحلية التي تتطلب معالجة كميات كبيرة من المياه. وقد وضعه فريق هندسة الصحة العامة التابع لمنظمة أوكسفام للمساعدة في توفير إمدادات مياه موثوقة في المناطق التي شهدت نزوحًا جماعيًا، كما هو الحال في مخيمات اللاجئين ومراكز الإغاثة.

لطالما طورت منظمة أوكسفام مجموعات من المعدات، متاحة للطلب عبر مركز التوريد، لتسهيل تركيب أنظمة معالجة المياه بسرعة. ومع تطور الأسواق العالمية وتزايد القيود الجمركية التي تؤدي إلى فترات انتظار طويلة للغاية، تزداد أهمية الحلول المحلية، وقد لا تكون مجموعات أوكسفام مناسبة أو قد تحتاج إلى تعديل وفقًا للظروف والموارد المتاحة. وقد تم تحديث هذه الطبعة الثالثة ^من إرشادات معالجة المياه لتعكس هذه التغييرات، بالإضافة إلى التطورات التكنولوجية وتطوير المعدات الجديدة منذ عام 2001، ولا سيما فيما يتعلق بترشيح الأغشية.

يهدف معالجة المياه إلى توفير مياه صالحة للشرب، أي خالية من مسببات الأمراض وآمنة كيميائيًا، ومنخفضة الشوائب الفيزيائية، ومقبولة من الناحية الجمالية للمستهلك. وتعود أكبر المخاطر الصحية في معظم حالات الكوارث إلى وجود مسببات الأمراض (التلوث الميكروبيولوجي). ونادرًا ما يكون للتلوث الكيميائي تأثير صحي مباشر، لكن لا يمكن تجاهله. وتخضع المنظمات الإنسانية لمزيد من التدقيق، وتُلزم بالامتثال للمعايير التنظيمية الوطنية. وبالتالي، يجب أيضًا مراعاة المخاطر الناجمة عن التلوث الكيميائي والعضوي للمياه، بما في ذلك على سبيل المثال لا الحصر، الزرنيخ والنترات والمبيدات الحشرية والفلورايد.

يؤدي مزيج من النمو السكاني وتغير المناخ إلى تفاقم مشكلة ملوحة المياه الجوفية في مصادر المياه، حيث يزيد استخراج المياه الساحلية من تسرب المياه المالحة، ويدفع السكان إلى مناطق هامشية متزايدة، كثير منها قاحلة أو شبه قاحلة. يوجد موجز فني منفصل حول تحلية المياه، لذا فهو غير مدرج في هذا الدليل.

في المراحل الأولى لتوفير المياه في حالات الطوارئ، قد تنخفض جودة المياه (وكميتها) عن توصيات منظمة الصحة العالمية، وفي هذه الحالة، سينصب التركيز مبدئيًا على رفع كليهما (الجودة والكمية) إلى الحدود المقبولة في أقصر وقت ممكن . ومن المستحسن أيضًا في حالات الطوارئ توفير مستوى إضافي من الحماية في المياه، على شكل كلور متبقٍ، لمعالجة التلوث على مستوى المنازل، مثلاً في خزانات المياه.

غالباً ما تُشكّل مصادر المياه السطحية الخيار الأسرع لتوفير المياه على المدى القصير، إلا أنها أكثر عرضةً للتلوث بالمواد الصلبة العالقة ومسببات الأمراض من المياه الجوفية. وهذا بدوره يعني أن أكبر تحديات المعالجة غالباً ما تكمن في إزالة المواد الصلبة العالقة وتوفير وسائل تطهير فعّالة.

عند اختيار مصدر أو مصادر المياه، يجب الموازنة بين جودة المياه الخام وكميتها المتاحة. من الناحية الصحية، تُعدّ كمية أكبر من المياه ذات الجودة الجيدة نسبيًا أفضل من كمية صغيرة من المياه عالية الجودة، ويجب مراعاة ذلك عند اختيار المصادر التي تتوفر فيها كمية كافية من المياه. في بعض الحالات، حيث تكون المياه ذات الجودة الجيدة محدودة، قد يكون من الضروري توفير نوعين مختلفين من المياه للمستهلكين، مع تخصيص المياه من مصدر ذي جودة أقل للغسيل، بينما يمكن استخدام المياه من مصدر صغير ذي جودة جيدة لإعداد الطعام والشرب. قد يُسبب هذا صعوبات في فصل نوعي المياه، سواءً للإنتاج بكميات كبيرة أو على مستوى المنازل، كما سيتطلب دعمًا كبيرًا من برنامج تعزيز الصحة العامة لضمان فهمه وقبوله ونجاحه. كذلك، قد يكون وجود مصدر كبير واحد للمياه الملوثة، والذي يتطلب معالجة أكثر من عدة مصادر صغيرة أنظف، أكثر ملاءمة من الناحية الإدارية، لأنه يمكن مركزة جميع أنظمة الضخ/المعالجة في موقع واحد.

لا يعتمد اختيار مصدر المياه على جودته وكميته فحسب، بل يعتمد أيضاً على قربه من أي مستوطنات مقترحة، والصعوبات المحتملة في استخراج المياه، وحقوق المياه، إلى جانب مسائل أخرى. لن تتناول هذه الإرشادات هذه العوامل المهمة التي قد تؤثر على اختيار المصدر، بل ستركز فقط على عمليات المعالجة.

في حالات مثل الفيضانات، غالباً ما يضطر الناس إلى إيجاد وسائلهم الخاصة لمعالجة المياه على مستوى الأسرة، وينطبق موجز فني منفصل - TBN04 - معالجة المياه المنزلية والتخزين الآمن.

تقييم جودة المياه

أنواع التلوث

نوع التلوث	عوامل التلوث	التعليقات
فيزيائي	الجسيمات والمواد الصلبة العالقة	نظراً لأن التغيرات الموسمية الدراماتيكية في الجودة المادية وكمية مياه الأنهار أمر وارد جداً في المناطق التي تشهد أمطاراً موسمية غزيرة و/أو حيث تكون سرعات التدفق عالية، فإن التقييم يحتاج إلى أخذ ذلك في الاعتبار. يمكن أن يوفر التفكير المتأني في السمات الطبيعية معلومات عند تحديد مكان وضع مآخذ الضخ، أي هل يحتوي ضفة النهر على مصاطب فيضان واضحة؟ حاول التأكد مما إذا كانت هناك كمية كافية من المياه ذات الجودة الجيدة، وهل تتدهور جودتها؟
بيولوجي	النفايات البرازية	يُعد التلوث البرازي خطيرًا للغاية ويمكن أن يساهم في تفشي الأمراض المنقولة عن طريق المياه (بما في ذلك الكوليرا والتيفوئيد) من خلال مسار انتقال العدوى عن طريق البراز والفم. إجراء تقييم لتحديد مخاطر التلوث الفعلية والمحتملة إذا كان هناك مصدر مياه محمي متاح، مثل الينابيع التي تغذي مجرى مائي صغير أو بركة، فاستخدم مياه هذا المصدر.
	طحلب	يصعب إزالة الطحالب باستخدام المواد المخثرة، وقد تُضفي طعمًا غير مستساغ على الماء المُعالَج. كما أنها قد تسدّ مرشحات الرمل. لذا، يُنصح بالنظر في استخدام أنظمة ترشيح على ضفاف الأنهار أو جوانبها.
كيميائي	المعادن، نوع التربة	قد يختلف الرقم الهيدروجيني والملوحة في المصادر المختلفة، حتى وإن كانت متقاربة. يُعد الرقم الهيدروجيني عاملاً مهماً عند استخدام مواد التخثير (مثل الشب) في المعالجة، إذ تتأثر الكمية المضافة بالرقم الهيدروجيني، وكذلك مدة التلامس مع الكلور. العديد من الملوثات الكيميائية، مثل الفلورايد والزرنيخ، عديمة الطعم والرائحة. قد توفر المعرفة المحلية معلومات قيّمة حول وجود هذه العناصر، ولكن في حال وجود أي شك، ينبغي إجراء الاختبارات.
	النفايات الصناعية	في بعض الحالات، قد يكون التلوث الصناعي أو الزراعي الكيميائي شديداً للغاية. ولأن إزالة هذا التلوث تتطلب حلولاً تقنية متقدمة، فمن الضروري لا يمكن عمومًا تحقيق ذلك بشكل موثوق أثناء حالات الطوارئ دون استخدام محطات معالجة أكثر تكلفة وتعقيدًا. ويمكن أن يوفر فحصٌ للتأكد من ازدهار يرقات الحشرات والأسماك في مصدر المياه مؤشرًا على الجودة، على سبيل المثال عن طريق الاحتفاظ بالأسماك في خزان التغذية.. ابحث عن دلائل على الأنشطة الزراعية، وأكياس المواد الكيميائية الفارغة، وما إلى ذلك، لتحديد ما إذا كان هناك احتمال للتلوث الكيميائي. من المرجح أن تكون الأنهار والجداول أكثر قدرة على "التنظيف الذاتي" من البرك والبحيرات. ينبغي أن تشير المعرفة المحلية إلى ما إذا كانت هناك أي ملوثات قد تكون مثيرة للقلق أو تحتاج إلى اختبار.

المذاق، الروائح، اللون

غالباً ما يكون من الصعب جداً تحديد أسباب الطعم والرائحة في الماء، والمصادر المحتملة لبعض المشاكل الرئيسية موضحة بالتفصيل في الجدول التالي (بعضها قد يحدث في نظام معالجة المياه نفسه).

الطعم أو الرائحة	سبب	التعليقات
طعم ورائحة تشبه رائحة السمك أو العفن	طحلب	يمكن لترشيح المياه الداخلة والترشيح الرملي البطيء أن يقللا من المشاكل، وإن لم يمنعاها تمامًا. لذا، اختر مصادر المياه الخام بعناية. تُستخدم المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية لمنع نمو الطحالب في محطات معالجة المياه بالتناضح العكسي.
طعم الحديد:	الجسيمات الناتجة عن جيولوجيا مستجمعات المياه. النشاط البكتيري، وهو أمر شائع في أنابيب الحديد الزهر القديمة.	يمكن للتهوية والترشيح أن يقللا من ذلك، ولكن حاول أيضًا تقليل العكارة. يمكن أن تسبب بكتيريا الحديد مشاكل في الرائحة.
طعم الكبريت، ورائحة البيض الفاسد	المحتوى المعدني الناتج عن جيولوجيا مستجمعات المياه	لا يوجد حل حقيقي سوى تقليل العكارة ومحتوى الجسيمات في الماء.
طعم مالح	كلوريد الصوديوم (ملح)	تحقق من مصدر المياه للتأكد من خلوها من الملح. عند استخدام آبار قريبة من مناطق تسرب المياه المالحة، يجب توخي الحذر لتجنب سحب المياه المالحة إلى طبقات المياه العذبة.
طعم ورائحة كريهة تشبه العفن	العفن والأكتينوميسيتات	قم بتنظيف الأنابيب الرئيسية من وقت لآخر لتجنب المناطق الدافئة والراكدة فيها.
طعم كيميائي	فئات مختلفة من المواد الكيميائية مركبات الكلور	لا يمكن إزالة معظم هذه المواد إلا باستخدام الكربون المنشط والمعالجة المسبقة بالأوزون. تتفاعل المذيبات والفينولات مع الكلور الموجود في الماء. قلل من جرعة الكلور عن طريق معالجة المياه الخام إلى مستوى يقلل من الحاجة إلى الكلور.
اللون	قد يكون السبب تلوثًا كيميائيًا أو فيزيائيًا	إزالة المواد الصلبة العالقة تُقلل اللون بفعالية في كثير من الحالات. ينتج اللون البني عن وجود الحديد، وله آثار جمالية، خاصةً عند غسل الملابس.

المواد الصلبة العالقة (NTU/JTU)

وحدات قياس العكارة النفيلومترية (NTU) أو وحدات قياس عكارة جاكسون (JTU) هي مقاييس لكمية المواد العالقة، مثل المواد العضوية كالأعشاب البحرية والطين والصدأ، الموجودة في الماء، وتؤثر على عدد مسببات الأمراض في الماء وسهولة تطهيره للقضاء عليها. ورغم عدم وجود ارتباط دقيق بين العكارة والمواد الصلبة العالقة، إلا أن العلاقة بينهما وثيقة، ويسهل قياس العكارة باستخدام أنبوب قياس العكارة. تُقاس وحدات NTU باستخدام جهاز رقمي، بينما تُقاس وحدات JTU بصريًا باستخدام أنبوب قياس العكارة، والذي يُباع بشكل منفصل (رمز أوكسفام: FTT )، ويُعد جزءًا من مجموعة أوكسفام لقياس واختبار المياه (رمز أوكسفام: FMT ). كما يتضمن طقم أوكسفام للاختبارات الكيميائية والبكتيرية (رمز أوكسفام: FKPL ) مقياسًا رقميًا للعكارة.

توصي منظمة الصحة العالمية بأنه إذا تجاوزت عكارة الماء 5 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU)، فمن الضروري إجراء معالجة لإزالة العكارة قبل تطهير الماء بالكلور بشكل فعال. يجب قياس قيمة NTU، وإذا تبين أنها أعلى من 5، فإن الخطوة التالية هي إجراء اختبار ترسيب بسيط لتحديد ما إذا كانت المواد الصلبة العالقة ستترسب، وكم من الوقت يستغرق ذلك. سيشير هذا إلى أوقات الترسيب المحتملة، مما يساعد بدوره في تحديد حجم خزانات الترسيب أو اختيار نظام قائم على التخثير/التلبيد. يمكن للفحص البصري أن يُشير إلى ما إذا كانت الجسيمات عضوية (مثل الطحالب) والتي تعطي لونًا أخضر/بنيًا، أو غروانية (صغيرة جدًا) والتي تظهر على شكل معلق دقيق. تُشكل هذه الجسيمات صعوبة أكبر في المعالجة، وغالبًا ما تتطلب مرحلة تخثير/تلبيد في العملية.

الميكروبيولوجيا (بكتيريا القولون البرازية)

تُعدّ بكتيريا القولون البرازية (التي تشكل بكتيريا الإشريكية القولونية أكثر من 99%) مؤشرًا على مستوى تلوث المياه بمخلفات الإنسان والحيوان، واحتمالية وجود مسببات أمراض ضارة، أي التلوث الميكروبيولوجي. ويُحدد قياس هذا التلوث ما إذا كانت المياه بحاجة إلى الكلورة أم لا. ويُشترط معيار منظمة الصحة العالمية ألا تتجاوز نسبة بكتيريا القولون صفرًا لكل 100 مل من مياه الشرب. وبالنظر إلى أن العديد من مصادر المياه، وخاصةً مياه المناطق الريفية، تحتوي عادةً على مستويات منخفضة من التلوث، فإن مؤشر Sphere يُشير إلى أن المياه يجب أن تحتوي على أقل من 10 بكتيريا قولونية لكل 100 مل عند عدم استخدام الكلورة. ويُوصى باستخدام الكلورة دائمًا في المراحل الأولى من حالات الطوارئ، وعندها لن يكون قياس بكتيريا القولون البرازية ضروريًا. مع ذلك، يُمكن أن يُشير قياس بكتيريا القولون البرازية إلى الحاجة المُحتملة للكلور (أي أن المياه التي تحتوي على نسبة أعلى من بكتيريا القولون البرازية تتطلب عمومًا معالجةً أكبر بالكلور، كما يُشير أيضًا إلى المناطق التي تحتاج إلى معالجة أكثر كثافة)، بالإضافة إلى تمكين رصد التغيرات في جودة المياه الخام. يُمكن قياس بكتيريا القولون البرازية باستخدام مجموعة اختبار المياه الميكروبيولوجية من أوكسفام (رمز أوكسفام: FKB ).

تُظهر الدراسات وجود ارتباط وثيق بين مستوى تلوث المياه بالبكتيريا القولونية البرازية والمخاطر التي يتم تحديدها من خلال الفحص البصري للمؤشرات الصحية الأساسية، والمعروف أيضًا بالمسح الصحي. ببساطة، إذا وُجدت مخاطر عديدة لتلوث المياه، مثل المراحيض القريبة من مصادر المياه، أو التبرز العشوائي للحيوانات في العراء في مناطق قد تصل فيها الفضلات إلى مصادر المياه، فمن المرجح أن يرتفع خطر التلوث. لذا، يُمكن استخدام الفحص البصري البسيط لمصادر المياه كخطوة أولى لتقييم جودة المياه المحتملة.

تجدر الإشارة إلى أنه يُستخدم أحيانًا وجود بكتيريا القولون (الكوليفورم الكلي) كمؤشر. مع ذلك، قد لا ترتبط بكتيريا القولون دائمًا بشكل مباشر بوجود تلوث برازي أو مسببات أمراض في مياه الشرب، لكن اختبار القولون يظل مفيدًا لمراقبة الجودة الميكروبية لإمدادات المياه المعالجة عبر الأنابيب. تحتوي مجموعة اختبار Palintest Wagtech التي تستخدمها منظمة أوكسفام على إعدادين للحاضنة: 37 درجة مئوية (لحضانة الكوليفورم الكلي) و44 درجة مئوية (لحضانة وقياس الكوليفورم المقاوم للحرارة (البرازي)).

الحموضة/القلوية (الرقم الهيدروجيني)

توصي إرشادات منظمة الصحة العالمية بأن يكون الرقم الهيدروجيني لمياه الشرب ضمن نطاق 6.5 إلى 8.5. ومن الأفضل أن تكون المياه متعادلة تقريبًا برقم هيدروجيني حوالي 7، ويمكن التحقق من ذلك باستخدام جهاز اختبار مياه المسابح (رمز أوكسفام FPO ) أو مجموعات اختبار المياه (رمز أوكسفام FKB، FKBDI )، والتي يتراوح نطاقها من 6.8 إلى 8.2. وفي حال كان الرقم الهيدروجيني خارج هذا النطاق، فسيلزم استخدام مقياس الرقم الهيدروجيني من نوع العصا (رمز أوكسفام FSMP ) أو مجموعة قياس متعددة المعايير FMPP.

يُعدّ معرفة قيمة الرقم الهيدروجيني (pH) أمرًا بالغ الأهمية، إذ يؤثر الرقم الهيدروجيني على فعالية اثنين من المواد الكيميائية الشائعة الاستخدام في معالجة المياه. تتباطأ عملية الكلورة بشكل ملحوظ عندما يكون الرقم الهيدروجيني أعلى من 8، ويتطلب الأمر زيادة مدة التلامس أو الجرعة الأولية (انظر قسم الكلورة). تتأثر فعالية كبريتات الألومنيوم، المستخدمة عادةً كمادة مُخثِّرة، بشدة بانخفاض أو ارتفاع الرقم الهيدروجيني، حيث يُعدّ نطاق الرقم الهيدروجيني الأمثل حوالي 6.5 إلى 7.5 (انظر القسم 3.4 لمزيد من المعلومات).

حديد

يمكن التحقق من ذلك باستخدام جهاز مقارنة بسيط يقيس إجمالي محتوى الحديد، وهو متوفر في مجموعة أدوات المقارنة الكيميائية (رمز أوكسفام FCWT ) أو مقياس الضوء الرقمي (رمز أوكسفام FMPP ). كما أن المعلومات الواردة من السكان المحليين، بالإضافة إلى العلامات الدالة على ارتفاع مستويات الحديد، مثل البقع الصدئة أو البنية المحمرة على الخرسانة أو الملابس، ستوفر دليلاً إضافياً على ذلك. الحد الموصى به من قبل منظمة الصحة العالمية هو 0.3 ملغم/لتر.

الملوحة (إجمالي المواد الصلبة الذائبة/التوصيل الكهربائي)

تشير الملوحة إلى تركيز الأملاح الذائبة في الماء. تحتوي جميع المياه الطبيعية على بعض الأملاح الذائبة مثل الصوديوم والمغنيسيوم والكالسيوم. يُعدّ كلوريد الصوديوم أكثر الأملاح شيوعًا. لا توجد إرشادات صحية معتمدة من منظمة الصحة العالمية بشأن الملوحة، وعادةً ما يكون طعم الماء غير مستساغ قبل أن يصل إلى مستوى ضار بالصحة. يمكن قياس الملوحة عن طريق التوصيل الكهربائي (EC) - المُعبر عنه بوحدة ميكروسيمنز/سم (μS/cm)، أو إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS) - المُعبر عنه بوحدة ملغم/لتر (mg/l) أو جزء في المليون (ppm). لا يُعدّ التحويل بين هاتين الوحدتين ثابتًا، بل يعتمد على التركيب الكيميائي للماء. قد يختلف هذا التحويل بمعامل يتراوح بين 0.55 و0.9، ومع ذلك، يُستخدم عادةً 0.67 كمعامل تحويل، أي أن الماء ذو ​​التوصيل الكهربائي 3,000 ميكروسيمنز/سم يُعادل تقريبًا إجمالي مواد صلبة ذائبة 2,000 ملغم/لتر. قد تشير التغيرات في الموصلية الكهربائية إلى تغيرات في التركيب المعدني للمياه الخام أو تغيرات موسمية في الخزانات، كما قد تشير أيضًا إلى تلوث مياه الصرف الصحي أو التلوث الصناعي أو الزراعي أو تسرب المياه المالحة. تحدد إرشادات منظمة الصحة العالمية قيمة قصوى للمواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) تبلغ 1000 ملغم/لتر، مع العلم أنه في بعض مناطق العالم تُقبل قيم أعلى. يُعد مقياس الموصلية متعدد المعايير طريقة ملائمة لقياس هذه القيمة. يبلغ الحد الأقصى لنطاق مقياس المواد الصلبة الذائبة الكلية (TDS) التابع لمنظمة أوكسفام (رمز FSMP) 999 جزءًا في المليون (TPS) أو 1999 ميكروسيمنز/سم (EC)، لذا فهو غير مناسب للمناطق ذات الملوحة العالية. إذا اقتربت ملوحة المياه من الحد الذي حددته منظمة الصحة العالمية، فقد يرفض المستهلكون شرب هذه المياه ويلجؤون إلى مصادر مياه أخرى قد تكون ملوثة. في حال تجاوزت ملوحة المياه الحد المقبول للمستهلك أو إرشادات منظمة الصحة العالمية، فقد يلزم البحث عن مصدر بديل. تُشرح عمليات معالجة المياه لخفض ملوحتها في مذكرة فنية منفصلة، ​​وهي خارج نطاق هذه الإرشادات. ينبغي اعتبار تحلية المياه ملاذاً أخيراً، وإذا أمكن، ينبغي تحديد مصادر أخرى.

أيونات كيميائية أخرى

إضافةً إلى الاختبارات المذكورة سابقًا، قد يكون من المناسب إجراء اختبارات كيمياء المياه التالية: الكلوريد، والكبريتات، والنترات، والعسر، والأمونيا، والفلورايد، والتي يمكن إجراؤها بسهولة نسبية. يُعدّ الزرنيخ مشكلة رئيسية في مناطق واسعة من بنغلاديش والبنغال في الهند، إلا أنه يصعب اكتشافه بتركيزات منخفضة، كما يصعب إزالته.

يمكن إجراء العديد من هذه الاختبارات باستخدام مجموعة اختبار المياه الكيميائية من أوكسفام (رمز أوكسفام: FCWT) والتي تعتمد على المقارنة البصرية. ويمكن الحصول على تحليل أكثر دقة باستخدام...

مقياس ضوئي رقمي متعدد المعايير (رمز أوكسفام FMPP) والكواشف اللازمة. يمكن طلب هذه المواد عند الحاجة، ولكنها ليست شائعة الاستخدام لدى أوكسفام، لأن هذه المخاوف الكيميائية غالبًا ما تكون أقل أهمية على الصحة على المدى القصير في حالات الطوارئ، كما أنها أقل شيوعًا.

في حال وجود مخاوف بشأن النفايات الصناعية والتعدينية واحتمالية تسربها إلى مصادر المياه، قد تكون المعايير التالية مثيرة للقلق أيضاً: النيكل، والزنك، والكروم سداسي التكافؤ، والمنغنيز، والنحاس، والرصاص، والزئبق، والفوسفات العضوي (المبيدات). مع ذلك، يصعب إجراء بعض هذه الاختبارات دون معدات مخبرية، لذا يُنصح بالاطلاع على الأنشطة الزراعية والصناعية والتعدينية التي جرت في المنطقة كخطوة أولى، بدلاً من اللجوء إلى الاختبارات.

ملخص لأهم معايير جودة المياه

معامل	دليل منظمة الصحة العالمية	يتضمن
جامعة تايوان الوطنية	<5	تنخفض كفاءة التطهير فوق هذا الحد، ويمكن تحمل قيم NTU أعلى (<20) ولكن لا يمكن ضمان التطهير الكامل للمياه
الطعم/الرائحة	مقبول للمستخدم	إن المياه التي لا يتقبلها المستخدمون من الناحية الجمالية قد تؤدي إلى استخدام مياه قد يكون مذاقها أفضل ولكنها أقل أمانًا.
بكتيريا القولون البرازية (FC)	صفر	إذا وُجدت البكتيريا في المياه المعالجة بالكلور، فهذا يعني أن عملية الكلورة أو تركيز الكلور المتبقي غير كافٍ، وبالتالي فإن معيار Sphere الذي ينص على أقل من 10 وحدات تشكيل مستعمرة (CFU) أقل صرامة. قد لا يكون لارتفاع خطر الإصابة بالبكتيريا القولونية في مصادر المياه غير المعالجة بالكلور، وانخفاض تركيزها، تأثير كبير على صحة الإنسان.
pH	6.5-8.5	تنخفض فعالية الكلورة بشكل ملحوظ عند تجاوز 8، بينما تنخفض فعالية كبريتات الألومنيوم عند انخفاضها عن 6.5 وعند تجاوزها 7.5
TDS	-	لا توجد إرشادات من منظمة الصحة العالمية. يُعتبر مستوى 1,000 ملغم/لتر وما دونه مقبولاً بشكل عام.
الألومنيوم	0.2mg / لتر	يتم التخلص من فائض الألومنيوم الموجود في الماء بكفاءة عن طريق البول. توجد أدلة محدودة على تأثيره الضار على الصحة، ولكن ينبغي تجنب التعرض له لفترات طويلة.
الأمونيا.		يُسبب الطعم والرائحة
النحاس		يسبب تلطيخ الملابس وله أهمية صحية عند التعرض المطول لأكثر من 2 ملغم/لتر.
كلوريد		لم يتم وضع أي إرشادات صحية للكلوريد، ولكن التركيز الذي يزيد عن 250 ملغم/لتر يمكن أن يؤدي إلى طعم ملحوظ ويقلل من القبول الجمالي.
الكروم		قد يكون مسرطناً عند تناوله لفترات طويلة وبتركيزات مفرطة
فلوريد		قد يؤدي التعرض المطول للفلورايد إلى التسمم الفلوري للأسنان (تصبغ الأسنان) والتسمم الفلوري للعظام (ضعف العظام). الأطفال هم الأكثر عرضة للإصابة.
صلابة،	-	لا توجد حدود، ولكن قد يؤدي تراكم الرواسب إلى شكاوى المستهلكين، وقد يكون الطعم غير مستساغ.
حديد	0.3mg / لتر	يُعد الحديد شائعًا في المياه الجوفية، وقد تم تحديد القيمة الإرشادية لأسباب جمالية، حيث أنه يسبب تغير لون الماء.
قيادة		يرتبط بمجموعة واسعة من التأثيرات الصحية بما في ذلك التأثيرات العصبية والسلوكية.
المنغنيز.		يُسبب تلطيخ الملابس وترسبات في الأنابيب بتركيز يزيد عن 0.5 ملغم/لتر. ويُعدّ الحدّ الإرشادي الصحي البالغ 0.4 ملغم/لتر أعلى بكثير من تركيزات المنجنيز الموجودة عادةً في مياه الشرب.
الزئبق.		له أهمية صحية
النيكل		له أهمية صحية
-النترات (على شكل NO3)		مرتبط بمتلازمة الطفل الأزرق ومادة مسرطنة قوية
كبريتات.		يُضفي نكهةً ويُسبب التآكل
الزنك.		يُضفي الطعم والمظهر.

للحصول على فهم شامل لمعايير جودة المياه، يُرجى الرجوع إلى إرشادات منظمة الصحة العالمية بشأن جودة مياه الشرب.

عمليات وتقنيات المعالجة

العلاج عند الاستقبال

غالباً ما يُهمل مدخل المياه (بمضخة أو بالجاذبية) في نظام المعالجة، مع أنه بالغ الأهمية، إذ يُسهم في منع دخول الشوائب والأوساخ غير الضرورية إلى النظام، مما يؤثر على المعالجة المطلوبة في المراحل اللاحقة. ينبغي تصميم مداخل المياه دائماً لتقليل دخول الشوائب وتصفية المواد الصلبة التي قد تدخل نظام المعالجة لولا ذلك، إلا أن التحكم في التدفق والتنظيف قد يُمثلان تحدياً.

يُعدّ إنشاء قنوات سحب لا تواجه مجرى النهر الرئيسي وسيلة فعّالة لتقليل كمية المواد الصلبة العالقة التي تصل إلى مصافي أنابيب السحب. كما أن موقع قناة السحب بالنسبة لضفاف النهر مهم؛ فالمياه سريعة الجريان تحمل كميات أكبر من الأوساخ، ومن الضروري البحث عن أحواض الترسيب الطبيعية داخل النهر.

بعد اختيار موقع مدخل المياه، يُنصح بجعله فعالاً قدر الإمكان مع الحفاظ على سهولة الوصول إليه لأعمال الصيانة. تتميز الخطوط المزدوجة بإمكانية إجراء الصيانة مع الحفاظ على معدلات السحب في الأنبوب الآخر، كما يمكن إضافة أنبوب ثانٍ لاحقاً في حال استمرار نظام المعالجة لأكثر من بضعة أشهر. مع التخطيط الدقيق لخطوط الضخ ومواقع الصمامات، يمكن غسل مجموعات مدخل أنابيب السحب عكسياً في مكانها باستخدام مياه غسيل مختارة.

يمكن استخدام الأقمشة الملفوفة حول مصافي أنابيب الشفط، والأنابيب أو البراميل المثقبة المصممة خصيصًا، في الحفاظ على جودة المياه الخام، كما يمكن تعديل طولها، وبالتالي سعة تدفقها، لتناسب الظروف المحلية. ويمكن تحسين مدخل المياه باستخدام هياكل مثل براميل الزيت أو البراميل البلاستيكية المثقوبة لتكون بمثابة مصفاة كبيرة. كما تحمي الجابيونات المصنوعة من الحصى الخشن مداخل المياه من المواد الصلبة العالقة الزائدة. كذلك، فإن اتخاذ تدابير بسيطة، مثل وضع مصفاة مدخل المضخة على عمق 0.5 متر تقريبًا تحت سطح الماء (لتجنب نمو الطحالب)، ولكن فوق قاع النهر/البحيرة (لتجنب سحب الرواسب من القاع)، سيكون له أثر كبير. ويجب تصميم مدخل المياه بطريقة تسهل سحبه وتنظيفه للحد من مشكلة الانسداد.

عندما يسمح الوقت، يُحسّن إنشاء قنوات سحب مملوءة بالرمل بجوار أحواض التجميع عملية التنظيف، مع ضرورة توخي الحذر أثناء الإنشاء لتجنب انسدادها المتكرر. إذا كانت جودة المياه الخام متدنية لدرجة أن المعالجة تتأثر سلبًا حتى مع استخدام خزانات الترسيب الأولية بسبب ارتفاع مستويات التلوث الفيزيائي، فينبغي النظر في ترشيح المياه من قاع النهر أو ضفافه.

تهدف مآخذ الترشيح/التسريب إلى ترشيح المياه أثناء تسربها عبر التربة الحبيبية أو مواد الردم المختارة. تميل الأنهار سريعة الجريان إلى احتواء رواسب رملية وحصوية على ضفافها، ويمكن لحفر خندق طويل مناسب في الضفة أن يوفر مصدراً مناسباً للمياه الخام التي تم تحسينها بشكل كبير من خلال ترشيح ضفة النهر. يُوصى بهذه الطريقة تحديداً عندما تُشكل الطحالب مشكلة. مع ذلك، من المرجح أن تحتوي البرك والبحيرات والأنهار بطيئة الجريان على طبقات من الطمي والطين، وفي هذه الحالة، قد يكون من الضروري إنشاء مصرف ترشيح باستخدام مواد مستوردة. يصبح قاع النهر المحيط نفسه مرشحاً بيولوجياً يقضي على البكتيريا ويقلل من مستوى الأمونيا والحديد الموجود. يساعد تدفق المياه فوق هذا القاع على تنظيفه، بمساعدة الأسماك الموجودة التي تتغذى على هذه الرواسب.

المزايا	عيوب
من المرجح أن يكون تحسين جودة المياه عند مأخذ المياه فعالاً من حيث التكلفة ويقلل من الحاجة إلى المعالجة اللاحقة. وعادةً ما تتطلب أعمال مأخذ المياه الحد الأدنى من الإدارة والصيانة اللاحقة.	قد لا تكون أعمال مآخذ المياه ممكنة إلا موسمياً عندما يكون تدفق النهر في أدنى مستوياته. وقد لا يكون من الممكن القيام بأعمال كبيرة كجزء من المرحلة الأولى.

ترسيب

يُعدّ الترسيب أبسط أشكال معالجة المياه، فبترك الماء راكدًا لفترة كافية، تتحسن جودته بترسيب الشوائب الفيزيائية وموت مسببات الأمراض أثناء التخزين. مع ذلك، قد يكون الترسيب بطيئًا نسبيًا دون استخدام مواد مُرَسِّبة، كما أن موت مسببات الأمراض بطيء جدًا (يستغرق عدة أيام أو أسابيع). لذا، فإن تصميم نظام معالجة يعتمد كليًا على الترسيب والتخزين قد يتطلب عددًا كبيرًا من خزانات وأوعية التخزين. لذلك، يُستخدم الترسيب عادةً كمرحلة واحدة في عملية المعالجة، إما لترسيب المواد الصلبة الخشنة أو الندف بعد التخثير/التلبيد (انظر القسم 3.4).

يمكن أن توفر اختبارات الترسيب البسيطة التي تُجرى في أوعية زجاجية إرشادات حول مدة الترسيب المطلوبة لأي نوع من المياه الخام، مع ضرورة التحقق من هذه النتائج الأولية عمليًا في محطة معالجة مياه متكاملة. يُقترح أنه إذا استغرقت المواد الصلبة العالقة أكثر من 6-8 ساعات للترسيب بحيث تقل كثافة الماء العلوي (الماء الصافي في الأعلى) عن 5 وحدات عكارة نفيلومترية (NTU)، فإنه يلزم دعم عملية المعالجة، إما بإضافة مرحلة ترشيح أولي أو مرحلة معالجة بالتخثير/التلبيد. على مستوى محطة معالجة المياه، ينبغي مراعاة الوقت المقترح للترسيب الكافي في ضوء تصميم النظام ككل وتكاليف الخزانات وتوافرها، بينما على مستوى الأسرة، يُعد عدد أوعية المياه المتاحة للأفراد العامل الحاسم. من المهم مراعاة التغيرات الموسمية، مع الانتباه إلى أن حمولة الرواسب قد تزداد بشكل ملحوظ نتيجة لأنماط هطول الأمطار.

تعمل خزانات الترسيب إما بنظام المعالجة المستمرة أو بنظام الدفعات. عادةً ما تكون خزانات الترسيب المصممة خصيصًا لهذا الغرض مستطيلة الشكل، وتتميز بخصائص داخلية تُسهم في زيادة كفاءة الترسيب. قد لا تكون هذه الخزانات عملية في المرحلة الأولى من الاستجابة، ولكن يمكن اعتبارها جزءًا من حل مستدام. عند استخدام خزانات أوكسفام على شكل حرف T أو خزانات البصل للترسيب، يجب دراسة ترتيبات المدخل والمخرج بعناية لتقليل اضطراب الرواسب المتراكمة في هذه الخزانات بين عمليات التنظيف، وإلا ستكون المعالجة أقل كفاءة. يجب أن يكون المدخل مزودًا بمرفق مقلوب بالقرب من قاع الخزان، ويمكن تحسينه بربط أنبوب بحافة الخزان من مستوى عالٍ، مع وجود فتحات/ثقوب لتصريف المياه على شكل تيارات صغيرة متعددة، مما يقلل من الاضطراب. يُفضّل أن يكون مخرج الماء على شكل كوع مقلوب مع أنبوب مستقيم بطول لا يقل عن 300 مم فوق قاعدة الخزان، أو بدلاً من ذلك، يمكن ربط عوامة بخرطوم مرن لسحب الماء من أنقى نقطة في أعلى الخزان. سيؤدي ذلك إلى تقليل تدفق الماء الخارج مع الحفاظ على ثباته.

يمكن تقدير مساحة خزان الترسيب المطلوبة عن طريق قسمة معدل التدفق التصميمي (م3/يوم) على سرعة الترسيب (م/يوم).

معلمة التصميم	نطاق القيم الإرشادي
مدة الاحتجاز (ساعات)	0.5-3
الحمل السطحي (م³/م²/يوم)	20-60
عمق الخزان (م)	1.5-2.5
نسبة الطول إلى العرض	٧:٣٠ صباحاً إلى ٣:١٠ بعد الظهر
نسبة الطول إلى العمق	٧:٣٠ صباحاً إلى ٣:١٠ بعد الظهر

المزايا	عيوب
عملية بسيطة.	يتطلب مساحة تخزين كبيرة، وبالتالي مساحة واسعة. عملية بطيئة. قد لا يكون فعالاً من حيث التكلفة.

كان معدل التدفق التصميمي لخط السحب/النقل 36 مترًا مكعبًا في الساعة. تمكن خزان الترسيب بسعة 10 أمتار مكعبة من خفض العكارة من 45 إلى 25 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU). ونتيجة لذلك، كان لا بد من إضافة خزانين إضافيين من نوع T70 وخفض معدل التدفق إلى 20-25 مترًا مكعبًا في الساعة لتوفير وقت الترسيب المطلوب (في ظل معالجة الدفعات المتناوبة) لخفض العكارة إلى أقل من 5 وحدات عكارة نفيلومترية. ونظرًا لزيادة العكارة خلال موسم الأمطار، كان من الضروري أيضًا إضافة الشب بشكل دوري.

تحسين الترسيب (أجهزة الترسيب الصفائحية)

تُستخدم أجهزة الترسيب الصفائحية (أو أجهزة الترسيب ذات الألواح المائلة) على نطاق واسع في معالجة مياه الصرف الصناعي، وكذلك في محطات معالجة المياه البلدية واسعة النطاق. تتميز أجهزة الترسيب التجارية بحجمها الكبير، وتتطلب تجميعها في المصنع، وعادةً ما تُنقل بالشاحنات إلى الموقع براً، لذا فهي نادراً ما تكون خياراً مناسباً للاستخدام الإنساني. يؤدي إضافة ألواح أو أنابيب مائلة متقاربة (بزاوية 40-60 درجة) إلى إنشاء مسارات تدفق متعددة ضيقة ومتوازية للمياه، مما يزيد بشكل كبير من مساحة السطح التي قد تسقط عليها الجزيئات وتترسب، وبالتالي يُسرّع عملية الترسيب.

تتمثل المزايا المحتملة لتحسين كفاءة الترسيب باستخدام جهاز الترسيب الصفائحي في أنه يتطلب مساحة أصغر بكثير، ويتطلب عمالة أقل، وأكثر كفاءة وفعالية من حيث التكلفة على المدى الطويل؛ وفي حالة العكارة المنخفضة نسبيًا، قد يُغني عن استخدام الترسيب بمساعدة المواد الكيميائية. تعمل أجهزة الترسيب الصفائحية بنظام التدفق المستمر، لذا فهي تتطلب إما ضخًا مستمرًا أو ضخًا متقطعًا إلى خزان مياه خام مع تدفق متدرج بفعل الجاذبية. ستؤثر التكاليف المترتبة على كل نظام (استهلاك الوقود الإضافي مقابل تخزين المياه الخام الإضافي وأعمال الحفر) على اختيار النظام الأمثل.

تتوفر العديد من الصفائح الفولاذية التجارية الجاهزة "المحمولة"، إلا أن حجمها ووزنها لا يسمحان بنشرها بسرعة. وقد بذلت منظمة أوكسفام عدة محاولات لتطوير مجموعة صفائح فولاذية يمكن تجميعها في الموقع، ومتوافقة مع خزانات أوكسفام، وتوفر إنتاجية تتراوح بين 10 و40 مترًا مكعبًا في الساعة، وتكون بديلاً عمليًا لحقن الشبّ على دفعات. وحتى وقت كتابة هذا التقرير، لم نجد شريكًا صناعيًا راغبًا وقادرًا على تلبية المتطلبات. سيؤدي هذا النظام نفس دور "جهاز الترسيب الصاعد"، الموثق في إصدارات سابقة من هذا الدليل و"الهندسة في حالات الطوارئ"، والذي توقفت أوكسفام عن استخدامه نظرًا لتعقيد إعداده التشغيلي.

المزايا	عيوب
قد يكون تشغيله وصيانته أسهل مقارنةً بالجرعات الدفعية. وقد يكون أكثر اقتصادية من حيث استهلاك المواد الكيميائية وتكاليف الضخ. كما أنه يتطلب مساحة أقل من استخدام خزانات الترسيب.	لم تثبت فعاليتها بعد في السياقات الإنسانية. وهي حاليًا ليست خيارًا للاستجابة في المرحلة الأولى. وقد تتطلب أعمال حفر لإنشاء نظام تدفق مياه مثالي متدرج بفعل الجاذبية. ويعتمد ذلك على توافر الموردين المحليين.

تجهيز خزان T70 في بنغلاديش (2021). تتكون "صناديق" الشرائح ذات الشكل السداسي من أنابيب أحادية القناة خفيفة الوزن مصنوعة من البولي بروبيلين، ذات وصلات "لسان وأخدود" ملحومة حراريًا. يتيح ذلك توريدها كمجموعات وتركيبها في الموقع. وُجدت عدة عيوب تصميمية في هذا النظام، أعاقت مجتمعةً تكوين الندف وخفض العكارة إلى المستوى المستهدف (<5 NTU). تتوفر تفاصيل إضافية، بما في ذلك تجربة مماثلة في أوغندا، في قسم الابتكار على الموقع الإلكتروني www.oxfamwash.org

جوبا ٢٠١٧-٢٠١٩. بتمويل من صندوق الابتكار الإنساني التابع لمنظمة أوكسفام وجامعة لافيل، تم تطوير وتجربة جهاز ترسيب ذي ألواح مائلة (IPS) في جوبا. يستمد موقع "لولوغو" المياه من نهر النيل، وقد تم اختياره لوجود نظام قائم لمعالجة المياه السطحية في الموقع، مما أتاح إجراء مقارنة. تأخرت الاختبارات بسبب تصاعد النزاع في جوبا عام ٢٠١٦، وزاد الأمر تعقيدًا بسبب تغيير الموظفين. أظهر تقييم أُجري عام ٢٠١٩ أن الوحدة قادرة على إنتاج ٥ أمتار مكعبة في الساعة مع خفض العكارة من ٨٠ إلى أقل من ٥ وحدات عكارة نفيلومترية (بالإضافة إلى إضافة الشب).

كان أداء نظام الضخ المتكامل (IPS) مماثلاً لنظام المعالجة الدفعية، إلا أن المشغلين فضلوا في النهاية النظام الدفعي نظرًا لارتفاع استهلاك الوقود في نظام الضخ المتكامل. لم تكن التجربة حاسمة في نهاية المطاف، إذ لم يكن من الممكن إجراء تقييم شامل لنظام الضخ المتكامل (عندما يكون نهر النيل أكثر عكارة موسميًا)، ولم يتم التوصل إلى الإعداد الأمثل للنظام (كان الضخ المستمر المطلوب للتشغيل على مرحلتين غير فعال).

التخثر والتلبد

عند وجود كميات زائدة من المواد الصلبة العالقة، على شكل غرويات أو مواد عضوية، في الماء، والتي يصعب إزالتها بالترشيح أو الترسيب، يصبح استخدام المواد الكيميائية ضروريًا للمساعدة في التخثير والتلبد. يمكن اعتبار الغرويات معلقات من جزيئات دقيقة في الماء، مما يُعطيه مظهرًا عكرًا أو غائمًا. تحمل هذه الجزيئات الدقيقة شحنة كهربائية، وتُظهر تنافرًا متبادلًا، مما يجعل إزالتها صعبة بالترسيب أو الترشيح البسيط. التخثير عملية كيميائية يعمل فيها عامل التخثير على زعزعة استقرار الجزيئات المشحونة، مما يؤدي إلى تنافرها وبقائها معلقة. أما التلبد فهو عملية فيزيائية تتحد فيها هذه الجزيئات الدقيقة من خلال الخلط الميكانيكي والفيزيائي، ويتحقق ذلك على أفضل وجه بالتحريك البطيء لتكوين كتل أكبر. بعد ذلك، يمكن إزالة الكتل المتجمعة بالترسيب و/أو الترشيح. تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن عوامل التلبد تُساعد في إزالة مسببات الأمراض التي "تلتصق" بجزيئات الأوساخ، إلا أنها لا تقتلها، أي أنها لا تعمل كمطهر.

إن أكثر المواد المخثرة استخداماً في البلدان النامية هو كبريتات الألومنيوم، والمعروفة باسم الشب، والتي يمكن العثور عليها غالباً في الأسواق المحلية على شكل بلورات.

كبريتات الألومنيوم (الشبة)

كبريتات الألومنيوم (رمز أوكسفام FAS ) - وتُعرف أيضاً باسم الشب أو كبريتات الألومينا - متوفرة في صورة سائلة أو حبيبية، وتُستخدم عادةً كمادة مُخثِّرة. يسهل نقل الشكل الحبيبي في أكياس، ولا يُعتبر مادة خطرة، وهو متوفر على نطاق واسع في جميع أنحاء العالم باستثناء المناطق النائية. يمكن إضافته إلى الماء ورجه أو تحريكه بقوة للحصول على محلول مناسب لإضافته إلى المياه الخام في عمليات المعالجة.

يتخثر كبريتات الألومنيوم بشكل أفضل في نطاق حموضة يتراوح بين 6.5 و7.5، حيث تعتمد ذوبانيته على حموضة الماء الخام وتكون أقل خارج هذا النطاق. يمكن تعديل درجة الحموضة لتحسين التخثر. يتطلب خفض درجة الحموضة إضافة حمض، عادةً حمض الكبريتيك، بينما تزيد إضافة الجير أو كربونات الصوديوم من درجة الحموضة. تؤدي إضافة كبريتات الألومنيوم (الحمضية) إلى الماء إلى خفض درجة الحموضة وقد تتسبب في خروجها عن النطاق الأمثل. في هذه الحالة، تزيد إضافة الجير (القلوي) من درجة الحموضة، وهو مفيد للحفاظ على درجة الحموضة ضمن النطاق الأمثل. كدليل تقريبي، توفر إضافة 7-14 كجم من الجير إلى 95 م³ من الماء تعديلًا مناسبًا لدرجة الحموضة، مع ضرورة إجراء اختبار في وعاء للتأكد من الكمية الفعلية.

تختلف جرعة كبريتات الألومنيوم اللازمة لتخثير أي مياه سطحية، ولكنها غالبًا ما تتراوح بين 25 و150 ملغم/لتر أو 25 و150 غ/م³ ⁽ وهذا وزن الشب، الذي لا يُمثل كبريتات الألومنيوم منه سوى 25%، أما الباقي فهو ماء). تعمل الجرعة الصحيحة من الشب على تجميع المواد الصلبة العالقة في الماء على شكل كتل كبيرة "هشة". تصبح هذه الكتل ثقيلة بما يكفي لترسيب الماء بشكل طبيعي خلال ساعة أو ساعتين. يجب أن يكون الماء المترسب في الأعلى صافيًا جدًا، أي أقل من 5 وحدات عكارة نفيلومترية (NTU)، لضمان فعالية عملية الكلورة.

قد يؤدي نقص الجرعة أو زيادتها إلى عدم كفاءة عملية التلبد، مما ينتج عنه بقايا ألومنيوم في مياه المنتج تتجاوز توصيات منظمة الصحة العالمية الحالية بشأن الجودة (توصي منظمة الصحة العالمية بأن يكون تركيز الألومنيوم أقل من 0.2 ملغم/لتر). لهذا السبب، ولضمان استخدام جرعة اقتصادية، يُجرى عادةً سلسلة من اختبارات الجرار لتحديد الجرعة المثلى. وقد صُممت نسخة مبسطة من هذا الاختبار خصيصًا لعمل منظمة أوكسفام الميداني، حيث لا يتوفر الدعم المختبري المعتاد.

نصّت النسخة السابقة من هذا الدليل على عدم التوصية بالاستخدام المطوّل للشبة. يُستخدم كبريتات الألومنيوم على نطاق واسع في أنظمة معالجة المياه البلدية الدائمة دون أي آثار ضارة معروفة على الصحة. تُقرّ منظمة الصحة العالمية بالفوائد الصحية لاستخدام الألومنيوم كمادة مُخثِّرة في معالجة المياه، وتنصح بأهمية تحسين عملية التخثير لتقليل مستويات الألومنيوم في المياه المُعالجة. بالنسبة للمحطات الكبيرة التي تعمل بكفاءة عالية وتخضع لرقابة دقيقة، يُمكن الوصول إلى تركيز ألومنيوم متبقٍّ في المياه النهائية يبلغ 0.1 ملغم/لتر. أما بالنسبة للمنشآت الأصغر، فيُعدّ تركيز 0.2 ملغم/لتر تركيزًا متبقّيًا أكثر منطقية.

إن التوافر الواسع للشبة، وفعاليتها على نطاق واسع من العكارة، وقدرتها على معالجة كميات كبيرة من المياه وسهولة استخدامها نسبياً، تجعل من إضافة الشبة الطريقة الأكثر شيوعاً لتقليل العكارة من المياه في المرحلة الأولى من حالات الطوارئ وحتى يتم تطبيق حل طويل الأجل أكثر متانة وفعالية من حيث التكلفة.

كلوريد الحديديك وكبريتات الحديديك فعالة فوق درجة حموضة 4.5 حتى درجة حموضة 9 تقريبًا، لكنها ليست متوفرة على نطاق واسع مثل الشب (انظر الشكل 6).

بالنسبة لأي نوع معين من المياه، ستختلف الظروف المثلى تبعًا لدرجة الحموضة، والعكارة، والتركيب الكيميائي، ونوع المادة المخثرة، ودرجة الحرارة، وظروف الخلط (الاضطراب لخلط المادة المخثرة جيدًا متبوعًا بالتحريك البطيء لتشجيع تكوين الندف).

تحديد الجرعة - اختبار البرطمان

يهدف اختبار الجرة إلى تحديد تركيز الجرعة الأمثل لكل تطبيق على حدة، حيث يُستخدم التخثير الفعال. إن سكب دلو من محلول الشب في خزان ماء وتحريكه يدويًا لا يُعد تخثيرًا فعالًا، ولكنه قد يكون ضروريًا في حالات الطوارئ القصوى. سيؤدي هذا غالبًا إلى تراكم كميات كبيرة من الشب في الماء المُعالَج، مع العلم أنها لا تُشكل خطرًا كبيرًا على صحة المجتمع على المدى القصير. تختلف كل عملية معالجة مياه عن الأخرى من حيث جودة المياه الخام، والظروف الهيدروليكية، وحتى خصائص دفعة المُخثِّر. لا تُحدَّد الظروف المثلى للتخثير الجيد بالجرعة المثلى للمُخثِّر فحسب، بل أيضًا بالظروف الفيزيائية لجرعة المُخثِّر. يتضمن الملحق 2 دليلًا تفصيليًا خطوة بخطوة حول كيفية إجراء اختبار الجرة باستخدام محلول الشب بتركيز 1%، كما يُغطَّى هذا الدليل بالتفصيل في دليل التخثير والتطهير الصادر عن منظمة أوكسفام.

إضافة الشب إلى الماء

لكي يعمل كبريتات الألومنيوم بشكل صحيح ويجعل الماء صافياً، يجب أن يمتزج بالماء بسرعة. بعد فترة وجيزة من امتزاجه بالماء، يفقد الكثير من فعاليته، لذا من المهم جداً أن يمتزج تماماً بالماء.

أفضل طريقة للقيام بذلك هي خلط مسحوق كبريتات الألومنيوم مع كمية قليلة من الماء لتحضير محلول بنسبة 10%، ثم إضافة هذا المحلول إلى الماء عند دخوله الخزان. ويتم ذلك على النحو التالي:

• للسماح بتفسير القياس بالحجم على أنه وزن: يزن لتر واحد من الشب الحبيبي 1100 غرام. يتم تحضير تركيز محلول الشب الأساسي على النحو التالي؛
• يُحضّر محلول الشبّ بتركيز 10% بإذابة 100 غرام من الشبّ الحبيبي في لتر واحد من الماء النظيف (يُخلط أقل من لتر واحد ثم يُكمل الحجم إلى الحجم المطلوب). يُشار إلى هذا المحلول باسم محلول الشبّ من أوكسفام بتركيز 10%.
• محلول الشب من أوكسفام بتركيز 10% = 100,000 ملغم/لتر (100,000 جزء في المليون) من محلول الشب

ينبغي إجراء فحوصات دورية على كمية الألومنيوم المتسربة إلى خزان الكلورة، باستخدام جهاز المقارنة المرفق في مجموعة أدوات أوكسفام لفحص الملوثات العضوية الثابتة. إذا تجاوزت هذه الكمية 0.2 ملغم/لتر، فقد يكون من الضروري مراجعة كمية الألومنيوم المضافة إلى الماء الخام، وعملية الخلط، و/أو درجة حموضة الماء للتأكد من أنها ضمن النطاق الأمثل، أو ما إذا كان يلزم إضافة الجير (لرفع درجة الحموضة) قبل عملية التخثير.

تُعدّ الحمأة المتكتلة خطرة، ويجب اتخاذ الترتيبات اللازمة للتخلص منها بشكل سليم. في المراحل الأولى من عمر النظام، قد يكون من الكافي التخلص منها في حفرة ضحلة محفورة في مكان قريب، إلا أن هذا الحل سيكون أقل إرضاءً على المدى الطويل إذا كان من المحتمل تلوث طبقة المياه الجوفية أو إذا كان من الممكن أن تتسرب إلى مجرى مائي مجاور.

الجرعات الجانبية بالشفط

عند الحاجة إلى مضخة شفط سطحية لرفع الماء من مصدره، فإن أسهل طريقة لإضافة المُخثِّر هي توصيل أنبوب صغير القطر بخط شفط المضخة. يستخدم هذا التوصيل شفط المضخة الرئيسية لسحب محلول المُخثِّر من وعاء. تتيح مجموعة صمامات الجرعات ( رمز أوكسفام FASDV ) التحكم الدقيق والتدريجي في التدفق. من الممارسات الجيدة استخدام مقياس تدفق صغير متصل بالخط لقياس تدفق الحقن، مع وجود صمامات على كلٍّ من أنبوب المُخثِّر وخط الشفط الرئيسي. يجب أن يتصل أنبوب المُخثِّر بالجانب السفلي من خط الشفط الرئيسي لتقليل خطر تداخل الهواء المحتبس مع عملية الحقن. كلما زاد طول خط الشفط، زاد خطر تكوّن فقاعات الهواء في تدفق الماء الخام. وكما ذُكر سابقًا، يمكن التحكم في الجرعات بشكل عام عن طريق تغيير تدفق أنبوب المُخثِّر وتركيز محلول المُخثِّر. مع ذلك، فإنّ التنبؤات بالإنتاجية الإجمالية ومعدلات الجرعات القصوى لتطبيق معين غير مؤكدة نسبيًا قبل تشغيل النظام؛ لذا يُنصح بإجراء تجارب إثبات قبل تحديد تركيزات المُخثِّر. ويتطلب النظام مراقبة مستمرة للحفاظ على التوازن بين معدلات التدفق.

تم تقطير مادة التخثر في مجرى الماء

أبسط الطرق، وإن كانت الأقل فعالية، لإضافة مادة التخثير إلى إمدادات المياه هي عند مدخل المياه إلى الخزان. يتطلب ذلك بناء برج (خشبي) تُوضع عليه براميل/أسطوانات لتقطير كبريتات الألومنيوم فوق حافة الخزان وفي تيار المياه الداخلة إليه. عند استخدام خزانات أوكسفام الكبيرة، يجب أن تكون هذه المنصة متينة بما يكفي لتصل إلى حافة الخزان.

وقوي بما يكفي لتحمل وزن الأشخاص. سيستغرق بناء هذا بعض الوقت، ولن يكون مناسبًا للاستخدام في حالات الطوارئ أو المواقف سريعة التغير.

يُوضع المحلول في برميل، ومنه يتقطر في الماء الداخل إلى الخزان بمعدل مُقاس. يجب أن تكون سرعة خروج المحلول من البرميل كافيةً لتفريغه في نفس الوقت الذي يمتلئ فيه الخزان. عادةً ما يُستخدم برميل زيت بلاستيكي أو معدني سعة 200 لتر مزود بصنبور. يجب ضبط مدخل المحلول بحيث يُحدث تقليبًا لطيفًا لتسهيل تكوين الندف، ويُفضل استخدام خرطوم مرن بطول 1-2 متر يُثبت أفقيًا على جانب الخزان، مما يُحدث حركة دوامية في ماء الخزان أثناء امتلائه.

تسوية

بعد مزج محلول كبريتات الألومنيوم بالماء، يجب تحريك الماء برفق في الخزان لفترة من الوقت لضمان تفاعل كبريتات الألومنيوم مع جميع جزيئات الماء. خلال هذه الفترة، تنجذب جميع جزيئات الأوساخ الصغيرة (التي تبقى عالقة أو تترسب ببطء شديد) نحو راسب جزيئات هيدروكسيد كبريتات الألومنيوم، لتكوين جزيئات أكبر من الندف، والتي تترسب بسرعة أكبر. في النهاية، تتشكل رواسب في قاع الخزان. تستغرق هذه الفترة عادةً من ساعتين إلى أربع ساعات. بعد فترة الترسيب هذه، يصبح الماء صافيًا بما يكفي لتفريغه في الخزان التالي (غالبًا خزان الكلورة). يجب أن تكون ترتيبات المخرج مماثلة لخزانات الترسيب.

المزايا	عيوب
معروف على نطاق واسع/شائع الاستخدام، وبالتالي سهل التركيب نسبيًا. الشب متوفر بكثرة. مناسب للمرحلة الأولى وإمدادات المياه متوسطة الأجل. مناسب لمجموعة واسعة من عكارة المياه الخام. بعد التركيب، يتطلب عادةً الحد الأدنى من الإدارة والصيانة اللاحقة.	قد يتطلب مساحة كبيرة لخزانات المياه الخام والخلط والترسيب. يتطلب مشغلين مدربين، وهو غير مناسب للإدارة المجتمعية. تقل الفعالية مع زيادة الحموضة/القلوية. يُعد وجود الألومنيوم المتبقي في الماء غير مرغوب فيه، لذا يجب توخي الحذر لضمان الجرعات والخلط الأمثل. يجب مراعاة التخلص الآمن من الحمأة.

الترشيح الأولي – مرشحات التدفق الصاعد

يمكن استخدام المرشحات الأولية ذات التدفق الصاعد لتقليل مستويات العكارة (المواد الصلبة العالقة) في المياه الخام لتسهيل عمليات المعالجة اللاحقة. ويمكن لطبقة من الحصى بعمق 1.0-1.2 متر أن تقلل من عكارة المياه الداخلة بنسبة تصل إلى 75%، باستثناء الحالات التي تُعاني من مشاكل العكارة الغروية المعقدة.

تُبنى المرشحات الأولية عادةً في خزانات متسلسلة (يمثل كل خزان مرحلة)، باستخدام وسائط ترشيح ذات أحجام أقل تدريجيًا في كل خزان. وتحدد جودة المياه الخام عدد المراحل، أي عدد خزانات المرشحات الأولية المطلوبة. وكلما زاد عدد المراحل (عادةً لا يزيد عن ثلاث)، زادت فعالية تنقية المياه. أما إذا كانت المياه نظيفة نسبيًا، فقد يكفي مرشح أحادي المرحلة، أو مرشح بثلاث طبقات وسائط ترشيح مختلفة الأحجام في خزان واحد.

مع ذلك، فإن الدراسات التجريبية التي تُجرى على نطاق نموذجي ستُعطي أفضل النتائج لتصميم النظام، وينبغي أن تُراعي هذه التجارب أيضًا التغيرات الموسمية في جودة المياه. وكدليل إرشادي، ينبغي أن تهدف مرشحات المعالجة الأولية إلى إنتاج مياه ذات جودة عالية.

يوضح الجدول التالي التدرجات النموذجية للركام أحادي الحجم الاسمي بأحجام 40 مم و20 مم و10 مم:

حجم المنخل القياسي (مم)	النسبة المئوية للوزن المار عبر المناخل القياسية للركام ذي الحجم الواحد الاسمي
	خشن (40 مم)	متوسطة (20 مم)	ناعم (10 مم)
50	100	-	-
37.5	85-100	100	-
20	0-25	85-100	-
14	-	-	100
10	0-5	0-25	85-100
5	-	0-5	0-25
2.36	-	-	0-5

قد يبدو مرشح التفتيت الخشن، المصمم على شكل خزان واحد متعدد الطبقات (3 طبقات)، كما يلي: عمق التدرج للطبقة

خشن 600 مم
متوسط ​​300 مم
غرامة 300 مم

مع وضع الطبقة الأكثر خشونة في الأسفل لمرشحات التدفق الصاعد. إذا تطلبت جودة المياه الخام الرديئة إنشاء نظام ثلاثي المراحل (أي ثلاثة خزانات)، فسيتم بناء الخزانات على التوالي باستخدام نفس نطاق حجم الوسائط، بدءًا من خزان الوسائط الخشنة في الجزء العلوي من النظام.

يمكن استخلاص إرشادات حول عدد المرشحات المطلوبة من المعلومات التالية، ولكن سيتم تحديدها دائمًا من خلال خصائص المياه الخام الفعلية: (يفترض أنها ستُبنى في خزانات أوكسفام T11).

يتم تحديد معدل تدفق المرشحات المسبقة ذات التدفق الصاعد عن طريق تطبيق حمل يتراوح عادةً بين 0.6 و 1.0 م ³ /م ² من مساحة المرشح /ساعة، ولكن ثبت أن 0.6 م ³ /م ^{2 /ساعة هو الأكثر كفاءة.}

أي معدل التدفق = مساحة مخطط خزان T11 (1.3 × 1.3 × 3.142) × التحميل × 1000 لتر/ساعة.

كإرشاد، فإن مرشح التصفية الخشنة المكون من 3 طبقات في خزان واحد يتمتع بكفاءة إزالة تبلغ 85% عند

عند معدل تدفق 0.3 متر/ساعة، تصل كفاءة إزالة الملوثات إلى 75% عند معدل تدفق 0.6 متر/ساعة. تتمتع ثلاثة مرشحات أولية متصلة على التوالي بكفاءة إزالة تتراوح بين 87% و92% عند تشغيلها بمعدل تدفق يتراوح بين 0.3 و0.6 متر/ساعة (جميعها ضمن نطاق عكارة يتراوح بين 30 و500 وحدة عكارة نفيلومترية). فعلى سبيل المثال، إذا كانت عكارة المياه الخام 50 وحدة عكارة نفيلومترية، وكان الهدف هو معالجتها بالكلور، فإن ثلاثة مرشحات أولية متصلة على التوالي ستخفض مستوى العكارة إلى حوالي 5 وحدات عكارة نفيلومترية، وهو مستوى مقبول. أما إذا كانت عكارة المياه الخام 80 وحدة عكارة نفيلومترية، وكان الهدف هو تمريرها إلى مرشح رملي بطيء، فإن مرشحًا أوليًا متعدد الطبقات سيخفض مستوى العكارة إلى حوالي 20 وحدة عكارة نفيلومترية، وهو مستوى مقبول أيضًا.

الأداء النموذجي لسلسلة دبابات T11 رقم 3:

UPF 1 الداخل = 400 NTU (الماء الخام) UPF 1 الخارج = 120 NTU (UPF 2 الداخل)

عامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية 2 في مياه الصرف = 36 وحدة تعكر نفيلومترية (عامل الحماية من الأشعة فوق البنفسجية 3 في مياه الدخول)

معدل التلوث في مياه الصرف الصحي UPF 3 = 12 NTU (تم تطبيق معالجة إضافية)

يستغرق بناء المرشحات الأولية التي تتطلب حصى متدرج الحجم والشكل وقتًا. لذا، يُنصح باستخدام المواد المُخثِّرة في المرحلة الأولى، لأنها تُقلل المواد الصلبة العالقة بسرعة أكبر وتتطلب عددًا أقل من الخزانات.

المزايا	عيوب
بسيط وغير تقني، وبالتالي فهو مناسب كجزء من حل طويل الأمد ودائم. فعال كمرحلة ترشيح أولية.	يفترض هذا النظام توفر الحصى وكمية كافية من المياه للتنظيف. قد تتطلب العملية مرحلة معالجة إضافية قبل الكلورة. يستغرق بناؤه وقتاً، لذا قد لا يكون مناسباً للاستخدام السريع في المرحلة الأولى.

يتم توفير إرشادات عملية حول إعداد مرشحات التصفية الأولية باستخدام خزانات أوكسفام في الدليل الفني لأوكسفام حول "معدات ترشيح المياه".

الترشيح الغشائي

توفر الأغشية الاصطناعية بدائل عملية للترشيح الطبيعي عبر طبقات الرمل أو الحصى. وقد تزامن انخفاض تكاليف الأغشية مع ازدياد عدد الموردين الذين يقدمون حلولاً لمعالجة المياه تعتمد على الأغشية.

لا يُؤخذ في الاعتبار هنا التناضح العكسي والترشيح النانوي المرتبطان بإزالة الأملاح. أما لإزالة الجسيمات الفيزيائية، فإن الترشيح الجزيئي والترشيح الدقيق هما الأنسب.

يُعدّ معدل التدفق العامل المحدد الرئيسي لمرشحات الأغشية. ولتلبية الطلب المرتفع، غالبًا ما يتطلب الأمر تشغيل مجموعات من المرشحات بالتوازي. ويلزم التنظيف الدوري نظرًا لسهولة انسداد الأغشية، حيث يرتبط معدل الانسداد ارتباطًا مباشرًا بعكارة المياه الداخلة. عادةً، يجب ألا تتجاوز عكارة المياه الخام 100 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU) لتجنب التوقفات المتكررة لغسل المرشحات عكسيًا. وفي حال تجاوزت هذه العكارة، يُنصح باستخدام مرشح أولي. ويزعم المصنّعون أنه مع إضافة ترشيح الجسيمات والترشيح الدقيق، يُمكن الوصول إلى عكارة مياه خام تصل إلى 500 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU) مع غسل المرشحات الأولية عكسيًا بشكل إضافي.

ربما يكون أبسط حل لمعالجة المياه بكميات كبيرة باستخدام الأغشية هو جهاز "سكاي هيدرانت " من شركة سكاي جوس - وهو وحدة ترشيح فائق تعمل يدويًا بضغط منخفض، ومصنعة في أستراليا. أما جهاز سكاي الأصغر حجمًا

يبلغ معدل تدفق صنبور الإطفاء "GEM" 5,000 لتر يوميًا، وتكلفته 1,000 جنيه إسترليني للوحدة ^. أما صنبور الإطفاء الأكبر "MAX" من شركة Sky، فيبلغ معدل تدفقه 10,000 لتر (1,500 جنيه إسترليني للوحدة). يتطلب كلا الصنبورين ضغط تشغيل يتراوح بين 2 و4 أمتار، لذا فإن الإعداد الأمثل يتكون عادةً من ضخ أحادي المرحلة إلى خزان مياه خام، ثم تغذية بالجاذبية عبر المرشح إلى خزان مياه نظيفة، ومن ثم توزيع المياه عبر صنابير. يمكن ترتيب عدة وحدات بالتوازي لتلبية الطلب المتزايد، فعلى سبيل المثال، يمكن لمجموعة من 10 صنابير إطفاء من شركة Sky (بتكلفة 15,000 جنيه إسترليني) أن توفر المياه لـ 5,000 شخص.

بفضل ضغط التشغيل المنخفض، وعدم الحاجة إلى الطاقة، والتصميم المعياري، تُعدّ صنابير المياه "سكاي هايدرانت" مثاليةً للمجتمعات الصغيرة والمتوسطة الحجم، والتي قد تكون متفرقة جغرافياً. تتميز هذه الصنابير بصغر حجمها وخفة وزنها (9 و13 كجم على التوالي)، مما يجعلها اقتصاديةً من حيث تكلفة الشحن الجوي، وسهلة الاستخدام والنقل والتركيب.

كلما زادت العكارة، زادت سرعة انسداد مسام المرشح وانخفض معدل التدفق. في ظروف الحمل العالي، قد يلزم القيام بذلك كل ساعة إلى ساعتين، ويتطلب ذلك رجّ المرشح وشطفه يدويًا عن طريق تحريك المقبض، وهي دورة تستغرق من دقيقة إلى دقيقتين لكل وحدة.

استخدمت منظمة أوكسفام صنابير المياه المعلقة في الاستجابة لزلزال باكستان، وتسونامي سريلانكا، ومؤخرًا في إندونيسيا (استجابة بالو). ويتزايد باستمرار عدد العلامات التجارية وموردي مرشحات الأغشية. بعضها مُثبّت على قواعد، ويشمل مضخات وأنظمة أتمتة كاملة لغسل الأغشية عكسيًا.

قد يكون استخدام المعالجة الغشائية مناسبًا في الحالات التي لا يُفضّل فيها استخدام المعالجة الكيميائية، إما بسبب نقص توافر الشب والكلور، أو لانخفاض القدرة التقنية، كما هو الحال في المجتمعات الريفية. مع ذلك، لا ينبغي الاستهانة بالتحديات التشغيلية المتمثلة في التنظيف والصيانة اليومية، والتنظيف الكيميائي الدوري للأغشية عند انخفاض الإنتاج.

المزايا	عيوب
صغير الحجم وخفيف الوزن وسهل التركيب (على سبيل المثال، يمكن تركيبه على ظهر شاحنة صغيرة كنظام معالجة متنقل). تصميمه معياري، مما يجعله مرنًا ليناسب مختلف الفئات السكانية. تكلفته منخفضة نسبيًا للمجتمعات الصغيرة. سهل التشغيل والصيانة نسبيًا. يمكن تشغيله بدون كهرباء أو أجهزة إلكترونية. يوفر عملية معالجة أحادية المرحلة للمياه منخفضة العكارة لتوفير مياه شرب نقية.	يصبح مكلفًا في المناطق ذات الطلب المرتفع. ينخفض ​​الأداء بمرور الوقت. حل قصير إلى متوسط ​​المدى فقط. في حالة العكارة التي تزيد عن 100 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU)، يُنصح بإضافة مرشح أولي. الأغشية حساسة وقد تتلف بسهولة عند تجاوز ضغوط التشغيل. الأنظمة الآلية أكثر تعقيدًا في الصيانة وتتطلب مصدر طاقة.

مجموعات علاجية جاهزة

أكوابلس P4000/سكانووتر إموات 4000

محطة معالجة مياه متنقلة متكاملة، تشمل نظام حقن الشب، وفلترين رمليين مضغوطين، ووحدة كلورة، قادرة على معالجة المياه ذات عكارة تصل إلى 500 وحدة عكارة نفيلومترية (NTU) وإنتاج ما يصل إلى 4,000 لتر/ساعة. تم إنتاج محطة P4000 في الهند، وتكلفتها...

يُعدّ سعر 10,000 جنيه إسترليني أقل بكثير من سعر جهاز Emwat 4000 الأوروبي، ولذلك كان الخيار المُفضّل لدى منظمة أوكسفام في السابق. ونظرًا لسرعة تركيبه والمساحة المطلوبة، تُعدّ وحدة المعالجة هذه الأنسب للاستجابة للفيضانات وغيرها من حالات الطوارئ الأولية التي تتطلب حلًا سريعًا وقصير الأجل. قبل النظر في استخدام هذا الجهاز، من المهم مراعاة مدة التوريد، إذ أظهرت التجارب السابقة أنه بحلول الوقت الذي يصل فيه الجهاز إلى وجهته المقصودة، قد يكون الوضع قد تغيّر ولم تعد هناك حاجة إليه. ونظرًا لانخفاض الطلب، لا تُخزّن أوكسفام هذا المنتج حاليًا، ومدة التوريد من المصنع في الهند هي 6 أسابيع. وبالتالي، من المرجّح أن يستخدم مهندسو أوكسفام هذا النوع من المعدات فقط إذا كانت موجودة بالفعل في البلد المعني كجزء من معدات الطوارئ الخاصة بنا أو بوكالة تابعة للأمم المتحدة.

أنظمة الأغشية

تتوفر علامات تجارية متنوعة، كما أن أنظمة معالجة الأغشية متاحة بشكل متزايد في الأسواق المحلية. على سبيل المثال، تُعد شركة ديفيس وشيرتليف نقطة انطلاق جيدة للسوق الأفريقية. موقع الكتروني. تُنتج أنظمتهم المعيارية المثبتة على إطار ما بين 2 و30 مترًا مكعبًا في الساعة. وعلى عكس مرشحات سكاي هيدرانت البسيطة، تحتوي أنظمة الأغشية الأكبر حجمًا عادةً على نطاق واسع من أحجام مسام المرشح، وقد تشمل الكلورة، وتتطلب طاقة، وتتميز بمستوى أعلى من الأتمتة. وبحسب عكارة المياه المصدرية، قد يكون من الضروري إجراء معالجة مسبقة إضافية لتجنب الانسداد السريع/الغسيل العكسي المتكرر، لذا من المهم تحديد مواصفات النظام المراد دراسته بدقة. وتُعد تكلفة المنتج وتوافره، وقدرة المشغلين، ودعم ما بعد البيع، وموثوقية الطاقة، والتضاريس، وظروف الموقع، جميعها عوامل مهمة لتقييم مزايا هذا الخيار والخيارات الأخرى.

المزايا	عيوب
يمكن نشرها وإعدادها بسرعة، لذا فهي مناسبة للاستجابة في المرحلة الأولى. صغيرة الحجم.	غير مناسب للتجمعات السكانية الكبيرة أو المناطق ذات الطلب المرتفع على المياه. ينخفض ​​الأداء بمرور الوقت. غير مناسب للتشغيل والإدارة المجتمعية. مدة التوريد طويلة. غير مناسب للاستخدام المتوسط ​​أو الطويل الأجل.

التعقيم

قد تحتوي المياه الملوثة على العديد من الكائنات الحية الضارة. تشمل هذه الكائنات المسببة للأمراض البكتيريا، والجراثيم البكتيرية، والفيروسات، والأوليات، والديدان الطفيلية. يمكن أن تسبب هذه الكائنات أمراضًا مثل الكوليرا، والزحار العصوي، والتيفوئيد، والتهاب الكبد المعدي، والإسهال. يهدف تطهير المياه إلى القضاء على هذه الكائنات الممرضة دون ترك أي مواد كيميائية ضارة في الماء.

ينبغي أن تتمتع المطهرات الكيميائية للمياه بالخصائص التالية:

• القضاء على جميع مسببات الأمراض الموجودة في الماء خلال فترة زمنية مقبولة.
• القدرة على الأداء ضمن نطاق درجات الحرارة والظروف البدنية التي يتم مواجهتها.
• قم بالتطهير دون ترك أي مواد ضارة في الماء.
• يسمح بقياس القوة والتركيز بسهولة وسرعة.
• اترك تركيزًا كافيًا من المادة الفعالة المتبقية كإجراء وقائي ضد التلوث بعد المعالجة.
• جاهزية وتوافر موثوق بتكلفة معقولة.

يمكن لمعالجات المياه، مثل الترسيب والترشيح، أن تقلل بشكل كبير من عدد مسببات الأمراض في الماء. ويُستخدم الكلور لقتل ما تبقى منها.

الكلور

يُعدّ الكلور المادة الكيميائية الأكثر استخدامًا نظرًا لاستيفائه معظم معايير التطهير المذكورة أعلاه، وتوفره بكثرة بأشكال مختلفة (انظر القسم أدناه). في الظروف المناسبة، يقضي الكلور على جميع الفيروسات والبكتيريا، إلا أن بعض أنواع الأوليات والديدان الطفيلية تُقاوم الكلور. يصعب الكشف عن الأوليات والديدان الطفيلية مباشرةً، ولكن عند الاشتباه في وجود خطر، قد يكون من الضروري استخدام مرشحات غشائية لتصفية هذه الكائنات (أصغرها أكياس الجيارديا التي يتراوح حجمها بين 7 و10 ميكرون، بينما يتراوح حجم بويضات الكريبتوسبوريديوم بين 4 و6 ميكرون).

عند إضافة مركب الكلور المناسب إلى الماء، يكون جزء منه فقط متاحًا لقتل الفيروسات والبكتيريا. يُسمى هذا الجزء "الكلور الحر المتاح" أو "الكلور المتاح". ولا تتطلب عملية تطهير المياه الملوثة سوى كميات قليلة من الكلور.

بعد إضافة الكلور النشط، يحتاج إلى فترة زمنية محددة لقتل الفيروسات والبكتيريا في الماء. تُعرف هذه الفترة بـ"مدة التلامس"، وعادةً ما تكون 30 دقيقة كحد أدنى للمياه ذات الرقم الهيدروجيني المتعادل. مع ذلك، فإن مدة التلامس اللازمة لفعالية الكلور النشط الكاملة تعتمد على عوامل عديدة، أهمها الرقم الهيدروجيني ودرجة حرارة الماء. فارتفاع درجة حرارة الماء يُسرّع من عمل الكلور. أما الماء الراكد في دلو مفتوح، فسيفقد طعم ورائحة الكلور (وبالتالي قدرته على التطهير) بعد بضع ساعات، حيث يتبدد في الهواء.

تتراوح قيمة الرقم الهيدروجيني لمعظم مصادر المياه الخام بين 6.5 و8. ومع ارتفاع مستويات الرقم الهيدروجيني، تضعف خصائص الكلور المطهرة، وعند الرقم الهيدروجيني 9، تصبح قدرته على التطهير ضئيلة للغاية. انظر الجدول 1 أدناه.

يجب ألا تقل مدة الاتصال عن 30 دقيقة.

إذا كانت المياه المراد تطهيرها تحتوي على نسبة عالية من المواد الصلبة العالقة و/أو المواد العضوية (أي أنها شديدة التعكر)، فستحتاج إلى كمية كبيرة من الكلور. توصي إرشادات منظمة الصحة العالمية بأن تكون التعكر أقل من وحدة تعكر واحدة (NTU) حتى يكون التطهير بالكلور فعالاً في القضاء على جميع البكتيريا والفيروسات، مع العلم أن 5 وحدات تعكر (NTU) حدٌّ أكثر قابلية للتحقيق، وسيكون كافياً في معظم الحالات. لذلك، يُفضَّل إزالة أكبر قدر ممكن من المواد الصلبة العالقة قبل بدء عملية التطهير بالكلور. سيؤدي ذلك إلى تقليل كمية الكلور المطلوبة بشكل ملحوظ، وتحسين كفاءته كمطهر.

إذا وُجد الحديد والمنغنيز في الماء المراد تطهيره، فقد يتحد معهما كمية كبيرة من الكلور لتكوين مركبات غير قابلة للذوبان في الماء. لذا، من المفيد إزالة الحديد والمنغنيز. قد لا يكون ذلك ممكنًا دائمًا، مع أن أنظمة التهوية البسيطة قد تكون مناسبة.

إذا أُضيفت كمية كبيرة من الكلور إلى الماء وارتفعت نسبة الكلور المتبقي فيه، فسيكون طعم الماء ورائحته كريهة، وسيفضل المستهلكون مصادر أخرى قد تكون أكثر تلوثًا. قد يكون طعم الماء سيئًا بالنسبة لشخص ما، بينما يكون مقبولًا لشخص آخر، وهذا أمر نسبي. عادةً، عندما تتجاوز نسبة الكلور الحر المتبقي 0.6 ملغم/لتر، يجد معظم الناس طعم الماء غير مستساغ، وسيبحثون عن بديل.

وقت التلامس/الكلور المتبقي المطلوب للتطهير الكامل عند درجة حموضة أعلى

pH	نسبة الكلور المتبقية المطلوبة عند 20oج (ملغم/لتر)	الوقت اللازم للتلامس من أجل التطهير الفعال (بالدقائق)
8.0	0.5	30
8.5	0.2	206.0
	0.5	82.5
	0.8	52.0
	1.0	41.0
	1.5	27.5
9.0	0.2	412.0
	0.5	165.0
	0.8	103.0
	1.0	82.0
	1.5	55.0

من المشاكل الأخرى في حالات الطوارئ استخدام حاويات المياه الملوثة. ينبغي إضافة كمية إضافية من الكلور إلى الماء من حين لآخر، مرة أسبوعياً أو شهرياً، بحيث يبقى تركيزه المتبقي حتى 1 ملغم/لتر، وذلك للمساعدة في معالجة التلوث الذي قد يتراكم في هذه الحاويات، على أن يتم ذلك بالتنسيق مع المجتمع المحلي.

يُعدّ موضع قياس تركيز الملوثات في مياه الشرب بالغ الأهمية، سواءً عند المصدر أو نقطة التجميع أو نقطة الاستهلاك. ولضمان سلامة المياه وتجنب خطر إعادة التلوث، يُفضّل الحفاظ على تركيز متبقٍ لا يقل عن 0.2 ملغم/لتر عند نقطة الاستهلاك حتى آخر كوب من الماء.

أنواع الكلور

الكلور مادة خطيرة. يجب اتباع قواعد السلامة المتعلقة بالتعامل معه دائماً.

غاز وثاني أكسيد الكلور

يُستخدم غاز الكلور وثاني أكسيد الكلور على نطاق واسع في معالجة المياه في أوروبا. ومع ذلك، يُعتبر التعامل معهما ونقلهما شديد الخطورة بالنسبة لأنواع المشاريع التي من المرجح أن تشارك فيها منظمة أوكسفام أو شركاؤها.

هيبوكلوريت الكالسيوم – Ca(OCl)2

هيبوكلوريت الكالسيوم، المعروف أيضاً باسم مسحوق التبييض أو الجير المكلور، يأتي على شكل مسحوق يحتوي على حوالي 33% من الكلور المتاح. يُخزن في عبوات مقاومة للتآكل. بمجرد فتح العبوة، يفقد المسحوق فعاليته بسرعة. قد يكون هذا الفقدان كبيراً، مثلاً حوالي 5% خلال 40 يوماً إذا فُتحت العبوة لمدة 10 دقائق فقط يومياً، أو حوالي 20% إذا تُركت مفتوحة طوال هذه المدة.

لا يُضاف المسحوق مباشرةً إلى الماء المراد تطهيره. الطريقة المعتادة هي تحضير محلول من الكلور المتاح بنسبة 1% وإضافته إلى الماء.

عند تحضير هذه المحاليل، يُنصح بألا تتجاوز نسبة الكلور المتاح فيها 5%. عند هذا التركيز، قد يفقد جزء كبير من الكلور نتيجة امتصاصه من قِبل الرواسب. يُعدّ المحلول الأكثر استقرارًا هو محلول يحتوي على 1% من الكلور المتاح. محاليل الكلور أكثر عرضة لفقدان فعاليتها من مسحوق التبييض. يمكن لأشعة الشمس ودرجات الحرارة المرتفعة تسريع فقدان الكلور النشط. لتقليل هذا الفقدان، يجب تخزين المحلول في مكان مظلم وجاف وفي أدنى درجة حرارة ممكنة. يجب تخزين المحلول في عبوات داكنة مقاومة للتآكل (زجاج، بلاستيك، خشب، سيراميك) ويجب إحكام إغلاقها.

تتوفر في الأسواق مركبات كلور أكثر استقرارًا. صحيح أنها أغلى ثمنًا، إلا أنها تدوم لفترة أطول في المخزن، ما يجعلها أكثر اقتصادية على المدى البعيد. يُعد هيبوكلوريت عالي التركيز (HTH) أحد هذه الأشكال المستقرة من هيبوكلوريت الكالسيوم. يحتوي على ما بين 60 و70% من الكلور المتاح، ومع التخزين المناسب، يحافظ على فعاليته الأصلية مع فقدان طفيف. يتوفر على شكل أقراص أو حبيبات. تشمل المحاليل الجاهزة الأخرى مبيض ICI Tropical الذي يحتوي على 34% من الكلور المتاح، ومحلول Stabochlor الذي يحتوي على 25%.

ثنائي هيدرات ثنائي كلورو إيزوسيانورات الصوديوم (NaDCC)

استُبدل مركب NaDCC بمركب HTH في مركز إمداد أوكسفام عندما صُنِّف الأخير كمادة خطرة للشحن الجوي. يُورَّد مركب NaDCC على شكل حبيبات في عبوات سعة 5 كجم (رمز أوكسفام FCL) ويحتوي على تركيز كلور لا يقل عن 50%.

هيبوكلوريت الصوديوم (NaOCl)

يتوفر هيبوكلوريت الصوديوم عادةً على شكل محلول يُعرف باسم المُبيّض، إلا أنه بديل غير مناسب لهيبوكلوريت الكالسيوم أو ثنائي سيكلوهكسيل كاربودي إيميد الصوديوم (NaDCC). تتراوح نسبة الكلور المتاحة فيه عادةً بين 1 و5%، وقد تصل إلى 18%. لذا، يجب التأكد من نسبة الكلور المتاحة قبل استخدام هذه المحاليل، حيث تقل استقرارها مع ارتفاع نسبة الكلور.

لا يُعدّ شراء محاليل هيبوكلوريت الصوديوم خيارًا اقتصاديًا للاستخدام على نطاق واسع، نظرًا لارتفاع تكاليف النقل. ويعود ذلك إلى حجم ووزن الكمية المنقولة. من الأفضل بكثير شراء الكلور على شكل مسحوق وتحضير محاليل لإضافتها إلى الماء في الموقع.

أقراص/أقراص بطيئة الذوبان

حمض ثلاثي كلورو إيزوسيانوريك هو شكل مستقر نسبيًا من الكلور، ويُستخدم على نطاق واسع لتطهير أحواض السباحة. ويمكنه الاحتفاظ بكامل فعاليته لمدة عامين عند تخزينه في ظروف جافة عند درجات حرارة أقل من 25 ^{درجة مئوية. ونظرًا لتصنيفه حاليًا ضمن المواد الخطرة التي تُشحن جوًا، لم يعد مركز إمداد أوكسفام يُوفره. وتُوفر} شركة ميدينتك الآن قرص NaDCC تحت اسم منتجها "أكواتاب فلو". وهو متوفر الآن بكثرة في الأسواق المحلية، ويمكن استخدامه عبر موزعات "مدمجة" تُتيح ضبط التدفق، وبالتالي سرعة الذوبان/التركيز، أو عبر أوعية الكلور العائمة التقليدية (رمز FFP ). يذوب هذا المركب ببطء شديد في الماء، مما يجعله مناسبًا لتطهير مياه الشرب في الآبار أو في الحالات التي تتطلب إطلاقًا بطيئًا للكلور. ويُنصح بعدم استخدام هذا الشكل من الكلور في إمدادات مياه الشرب لأكثر من ثلاثة أشهر في السنة، وبجرعات لا تتجاوز 10 ملغم/لتر. تجدر الإشارة إلى أن المخاطر الصحية المرتبطة بالاستخدام المطول للأقراص أقل بكثير من المخاطر الناجمة عن شرب المياه غير المطهرة.

تحديد جرعة الكلور.

عند استخدام الكلور لتطهير مياه الشرب، يكون الهدف هو القضاء على جميع الفيروسات والبكتيريا، ثم ترك كمية ضئيلة من الكلور النشط في الماء. يُطلق على هذا الكلور المتبقي اسم "الكلور المتبقي". يُعدّ الكلور المتبقي مرغوبًا فيه لأنه يُمكنه تطهير أي تلوث إضافي قد يصيب الماء بعد جمعه، مثلاً من حاويات المياه المتسخة. يُفضّل أن يكون مستوى الكلور الحر المتبقي بين 0.2 و0.5 ملليغرام لكل لتر (ملغم/لتر) عند نقطة الاستخدام.

تختلف كمية الكلور المطلوبة في الماء اختلافًا كبيرًا من مكان لآخر. لذلك، من المهم أن يكون الشخص المسؤول عن عملية الكلورة قادرًا على حساب كمية الكلور المطلوبة فعليًا في الماء المراد معالجته.

هذه عملية بسيطة تعتمد على التجربة والتكرار. يمكن إضافة كميات محددة من محلول الكلور إلى عينات لترية من الماء المراد معالجته، على سبيل المثال، كمية كافية للحصول على تركيز 3 أو 4 أو 5 ملغم/لتر. بعد ذلك، يمكن اختبار الكلور المتبقي بعد 30 دقيقة على الأقل. ثم يُحدد احتياج الماء للكلور بطرح كمية الكلور المتبقي من كمية الكلور المضافة.

الطلب على الكلور = الجرعة المعروفة - الكلور المتبقي

بعد حساب كمية الكلور المطلوبة، يُضاف إليها المستوى المتبقي المرغوب حسابيًا لحساب جرعة الكلور اللازمة لكل لتر من الماء. على سبيل المثال: كمية الكلور المطلوبة = 3.5 ملغم/لتر، المستوى المتبقي المرغوب = 0.5 ملغم/لتر، جرعة الكلور = 4 ملغم/لتر. ثم تُستخدم هذه القيمة لحساب كمية المحلول التي يجب إضافتها إلى حجم الماء المراد معالجته.

للعلم: عندما يكون في الماء 1 ملغم/لتر (ملغم/ل) = 1 جزء في المليون (ppm).

من المهم جدًا قياس نسبة الكلور الحر المتبقي، إذ يدل ذلك على مدى فعالية عملية الكلورة. يتضمن اختبار بسيط للغاية استخدام مجموعة أدوات مصممة لقياس مستويات الكلور في أحواض السباحة، وتُسمى مجموعة اختبار أحواض السباحة (رمز أوكسفام: FPO ).

تُوضع عينة من الماء المراد فحصه في جهاز المقارنة، ثم يُضاف إليها قرص DPD رقم 1. يتفاعل الكلور الموجود في الماء مع قرص DPD، مما يُعطي لونًا في الماء. يُقارن هذا اللون مباشرةً بمخطط الألوان الموجود على الجهاز. تُشير شدة اللون إلى مستوى الكلور المتبقي. لتحديد إجمالي الكلور في الماء (الكلور الحر + الكلور المُستهلك)، يُضاف قرص DPD رقم 3 إلى نفس حجرة الماء التي تم فحصها بقرص DPD رقم 1، وتُؤخذ القراءة وفقًا لذلك. (يُمكن للجهاز أيضًا قياس درجة حموضة عينة الماء بطريقة مُقارنة مُماثلة باستخدام قرص الفينول الأحمر).

خلال موسم الجفاف، لا تتغير جودة مياه الأنهار كثيرًا، لذا باتباع الإجراءات المذكورة أعلاه، يُمكن إنتاج مياه ذات جودة جيدة باستمرار. أما خلال موسم الأمطار، فتتفاوت جودة مياه الأنهار بشكل كبير من يوم لآخر. وقد يتطلب الأمر إضافة كمية إضافية من الكلور، ولا يُمكن تحديد هذه الكمية إلا بالتجربة والخطأ، وسيتضح الأمر أكثر مع اكتساب المشغلين الخبرة في أنظمتهم.

إضافة الكلور إلى الماء.

يُنصح بتحضير محلول بتركيز 1% من الكلور المتاح، ويجب استخدامه في أسرع وقت ممكن بعد تحضيره. يوضح الجدول التالي دليلاً تقريبياً لتحضير محاليل بتركيز 1% من مركبات الكلور المختلفة. كما تعتمد كمية المادة الكيميائية المطلوبة على عمر المادة المستخدمة في تحضير المحلول، حيث يؤدي التخزين لفترات طويلة إلى إضعاف المادة الكيميائية بشكل ملحوظ.

كميات المواد الكيميائية اللازمة لتحضير لتر واحد من محلول الكلور بنسبة 1%

مصدر الكلور	نسبة الكلور المتاح	الكمية المطلوبة (غ)*
مسحوق التبييض	34	٢٠٢٤/٢٠٢٣
HTH	70	14
مبيض استوائي	34	25
مبيض مُثبَّت	25	40
مبيض	شنومك٪ الحل	---

* في حال عدم توفر ميزان، قد يكون من الضروري التقدير. ملعقة صغيرة واحدة تعادل تقريبًا 14 غرامًا، ولكن هذا ليس قياسًا دقيقًا.

تُضاف هذه الكميات من المواد الكيميائية إلى لتر واحد من الماء بالطريقة التالية: توضع كمية المادة الكيميائية اللازمة لتحضير محلول بتركيز 1% في وعاء مناسب (يفضل أن يكون بلاستيكيًا)، ويُضاف إليها كمية كافية من الماء للحصول على قوام كريمي ناعم، في حالة مسحوق التبييض. يُفضل استخدام ملعقة خشبية للتقليب لتفتيت التكتلات. بعد تفتيت جميع التكتلات، يُخفف الكريم إلى الكمية المطلوبة باستخدام الماء المتبقي ويُخلط جيدًا. يُترك الراسب ليترسب، ثم يُفصل السائل الصافي لاستخدامه كمطهر في الماء المراد معالجته. أما بالنسبة للمواد الحبيبية، مثل HTH، فإن إضافة الكمية المطلوبة إلى لتر واحد من الماء مع التقليب كافية لضمان الخلط الجيد.

بعد تحديد الجرعة، يمكن استخدام المكافئات الحجمية لقياس وزن الكلور تقريبًا، ومن ثم تحديد الكميات اللازمة لتشغيل عملية المعالجة. تبلغ كثافة الكلور في صورة مسحوق HTH حوالي 800 غرام/لتر.

يُستخدم المحلول بتركيز 1% كوسيلة لتطهير كميات أكبر من الماء كما هو موضح في الجدول 3 أدناه:

حجم محلول الكلور المراد إضافته إلى أحجام مختلفة من الماء

الجرعة المطلوبة من الكلور	حجم محلول بنسبة 1% يُضاف إلى
	لتر 10	لتر 100	لتر 1,000
1 ملغ / لتر	1 مل	10 مل	100 مل
5 ملغ / لتر	5 مل	50 مل	500 مل
10 ملغ / لتر	10 مل	100 مل	1 لتر

مل = ملليلتر

باستخدام أرقام إرشادية تقريبية لإعطاء جرعة 5 ملغم/لتر من الكلور لخزان سعته 45,000 لتر، سيتطلب الأمر 22.5 لترًا من محلول بنسبة 1%.

قواعد الكلورة

• تُعد المعالجة مهمة لجعل الماء أقل من 5NTU قبل إضافة الكلور.
• قم بفحص درجة الحموضة ودرجة الحرارة للمساعدة في تقييم وقت التلامس.
• تأكد من السماح بأقل وقت ممكن للتلامس قبل الاستهلاك.
• اختبر دائمًا مستويات الكلور المتبقي.
• اتبع إرشادات التخزين الخاصة بالمادة الكيميائية المستخدمة.

الترشيح الرملي البطيء (SSF)

قبل إدخال الكلورة، أثبتت عملية الترشيح الرملي البطيء وحدها فعاليتها في خفض معدل الإصابة بالأمراض المنقولة بالمياه في المملكة المتحدة بشكل ملحوظ. ولعلّه لا توجد عملية معالجة أخرى قادرة على تحسين جودة المياه من النواحي الميكروبيولوجية والكيميائية والفيزيائية في آنٍ واحد، وبهذا القدر. ورغم بساطتها وموثوقيتها وفعاليتها، إلا أن الترشيح الرملي البطيء استُبدل تدريجيًا بتقنيات بديلة، منها مرشحات الرمل المضغوطة، ومرشحات الأغشية الاصطناعية، وأجهزة الترسيب الصفائحية، وتقنية التخثير والتلبيد والترسيب. بالنسبة لبرامج أوكسفام، يُرجّح أن يكون الترشيح الرملي البطيء مناسبًا في المناطق التي يُستخدم فيها بالفعل، حيث يتوفر رمل نهري عالي الجودة بكميات وفيرة، وكجزء من حل مستدام في حال تعذّر استخدام الكلورة، أو عندما يكون الخيار المفضل لدى السلطات المحلية أو المؤسسات أو الشركاء.

عند تشغيلها بشكل صحيح، يمكن لمرشح الرمل البطيء إزالة 99% أو أكثر من بكتيريا الإشريكية القولونية (البكتيريا التي تشير إلى وجود تلوث برازي)، وحتى عند انخفاض درجة حرارة الماء إلى 3 ^درجات مئوية، يمكن الحفاظ على معدل انخفاض متوسط ​​بنسبة 97% في بكتيريا الإشريكية القولونية ومسببات الأمراض الميكروبية. مع ذلك، يحتاج مرشح الرمل إلى فترة نضج تمتد لبضعة أسابيع قبل أن يصبح النشاط الميكروبيولوجي للطبقة البيولوجية (الطبقة العلوية من الرمل) فعالاً تماماً، وخلال هذه الفترة يُنصح بمعالجة الماء بالكلور بعد الترشيح لضمان صلاحيته للشرب ( إذ أن إضافة الكلور قبل الترشيح ستؤدي إلى قتل الطبقة البيولوجية ).

يُعدّ مرشح الرمل البطيء مناسبًا لمعالجة المياه ذات الجودة المعقولة والمنخفضة العكارة (10-20 وحدة عكارة نفيلومترية)، مع إمكانية استيعاب ارتفاعات تصل إلى 40-60 وحدة عكارة نفيلومترية لفترات قصيرة. يتكون مرشح الرمل البطيء الجاذبي أساسًا من صندوق مفتوح من الأعلى، يُصرف من الأسفل، ومملوء جزئيًا بوسط ترشيح (عادةً رمل نظيف وطبقة من الحجارة أو الحصى). تُضخ المياه الخام إلى الفراغ فوق الرمل، وتمر عبره بفعل الجاذبية. تتم عملية التنقية خلال هذا المرور الهابط، ثم تُصرف المياه المعالجة عبر المصارف السفلية. لا يقتصر دور مرشح الرمل على ترشيح المياه فحسب، بل يُجري أيضًا معالجة ميكروبيولوجية فعّالة للغاية. يمكن تشغيل المرشح لعدة أسابيع أو أكثر دون الحاجة إلى تنظيف، ولكنه يتطلب تدفقًا مستمرًا، وهو ما قد يكون صعبًا، للحفاظ على كفاءة عمل المرشح.

يمكن أن تشكل مرشحات الرمل البطيئة جزءًا من حل مستدام، وتوفر بديلاً عمليًا في المناطق الريفية أو حيث يصعب الحصول على المواد الكيميائية اللازمة للتطهير. وقد وُجد أن مرشح رمل بطيء أنشأته منظمة أوكسفام في منطقة فيزي بجمهورية الكونغو الديمقراطية خلال الإبادة الجماعية في رواندا عام 1994 لا يزال يعمل عند عودة فريق من أوكسفام عام 2017.

المزايا	عيوب
طريقة مجربة وبسيطة لمعالجة المياه. لا تتطلب مواد كيميائية للحصول على مياه شرب آمنة. قد تكون مناسبة لمرحلة ما بعد الطوارئ.	يتطلب تدفقًا مستمرًا وإدارة دقيقة لتحسين الأداء. لا يُناسب عمومًا مرحلة الطوارئ. خطر إعادة تلوث المياه ما لم يتم استخدام الكلورة بعد المعالجة.

تُقدّم الإرشادات العملية حول تركيب مرشحات الرمل البطيئة باستخدام خزانات أوكسفام في الدليل الفني لأوكسفام بعنوان "معدات ترشيح المياه". لم يعد مركز إمداد أوكسفام يُوفّر مجموعة ترشيح الرمل البطيء، ولكن هذا الدليل يُقدّم قائمة كاملة بالمواد المطلوبة، والتي يُمكن طلبها عند الحاجة.

تعديل درجة الحموضة

المادة المُخثِّرة الأكثر شيوعًا لدى منظمة أوكسفام هي مسحوق كبريتات الألومنيوم (رمز أوكسفام: FAS )، ورغم أنها ليست مادة مُخثِّرة قوية جدًا، إلا أنها تتميز بسهولة نقلها جوًا وتوفرها بكثرة في مختلف أنحاء العالم. مع ذلك، فإن نطاق الرقم الهيدروجيني لها ضيق نسبيًا، حيث تعمل بكفاءة مثلى بين 6.5 و7.5، وخارج هذا النطاق تتراجع كفاءتها.

ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني، وبالتالي يجب استخدام كمية أكبر للتعويض. يحدث هذا لأن ذوبانية راسب الألومنيوم تزداد بشكل كبير خارج هذا النطاق، مما يعني أنه عندما يكون الرقم الهيدروجيني مرتفعًا جدًا أو منخفضًا جدًا، لن يتشكل راسب ندفي بسهولة. ولأن إضافة كبريتات الألومنيوم (الحمضية) إلى الماء تخفض الرقم الهيدروجيني (عن طريق التفاعل مع قلوية الماء الطبيعية)، فهناك خطر من أن ينخفض ​​الرقم الهيدروجيني للماء عن النطاق الأمثل. عندما يكون الماء غير كافٍ من حيث القلوية أو القدرة على التخزين المؤقت، يجب توفير قلوية إضافية، عادةً بإضافة الجير الحي (أكسيد الكالسيوم)، لأن هذا سيرفع الرقم الهيدروجيني للماء. كدليل إرشادي، فإن إضافة حوالي 7-14 كجم من الجير إلى 95 مترًا ^مكعبًا من الماء ستوفر مستوى مناسبًا لتعديل الرقم الهيدروجيني، على الرغم من أنه من الواضح أنه يجب تحديد الكمية الفعلية كجزء من اختبارات الجرار.

إزالة الحديد

يمكن استخدام التهوية لتقليل محتوى الحديد. تعمل التهوية على أكسدة الحديدوز (II) إلى الحديديك (III) غير القابل للذوبان، ويمكن إزالة الراسب باستخدام طبقة من الوسائط. وقد أُجريت مؤخرًا بعض الدراسات على نظام تهوية وترشيح بسيط، يُمكن من خلاله تبسيط تصميمات محطات إزالة الحديد. يؤدي مرور الماء عبر أنبوب مشقوق إلى إنتاج رذاذ محدود جدًا من الماء، وهو مُهوى بشكل كافٍ لأكسدة الحديد، مما يُتيح ترشيحه في طبقة رقيقة من الرمل الخشن.

تم اختبار أعماق رملية تبلغ 0.1 متر و0.15 متر باستخدام رمل بحجم 1.18 مم (مدعوم على طبقة من الحصى بحجم 6 مم وعمق 0.05 متر)، كما تم اختبار عمق 0.2 متر باستخدام رمل بحجم 1.3 مم. وتم تزويد أحواض الترشيح بمياه جوفية تحتوي على الحديد (بمعدل 7.5 ملغم/لتر). أنتجت أحواض الرمل بحجم 1.18 مم باستمرار مياه مُرشحة مطابقة للمستويات الموصى بها من قِبل منظمة الصحة العالمية والبالغة 0.3 ملغم/لتر (أي بنسبة تخفيض 96%)، بينما أنتجت أحواض الرمل بحجم 1.3 مم مياهًا أقل من الحد المسموح به من قِبل منظمة الصحة العالمية، ولكن بدرجة أقل اتساقًا.

تتراكم الغازات المحتبسة ورواسب الحديد في هذه المرشحات مع مرور الوقت، ولكن يمكن تنظيفها، على سبيل المثال أسبوعيًا أو بمجرد انخفاض التدفق (انظر الجدول)، عن طريق تقليب طبقة الرمل برفق ثلاث مرات باستخدام عصا، مع الحرص على عدم الإفراط في التقليب لأن ذلك سيؤدي إلى إتلاف الغشاء الحيوي.

معدل التدفق النموذجي م/ساعة

	نظيف	انسداد
رمل بسمك 1.18 مم	1.91	0.51
رمل بسمك 1.30 مم	3.18	0.76

وحدات معالجة المياه من أوكسفام

وحدة معالجة المياه السريعة على دفعات

تحتوي هذه الوحدة على جميع المعدات اللازمة لإنشاء محطة معالجة مياه صغيرة الحجم وقصيرة الأجل ضمن المرحلة الأولى من الاستجابة. وتستخدم مضخة خفيفة الوزن، ومجموعة جرعات جانبية للشفط، وخزانًا سعته 30 مترًا ^مكعبًا للتلبيد والترسيب، ثم يتم ملء خزانين سعتهما 10 أمتار ^مكعبة للكلورة والتخزين. وبناءً على مدة تقريبية تبلغ 6 ساعات للترسيب وساعتين للملء والتفريغ، يمكن لهذه الوحدة توفير ما يصل إلى 60 مترًا ^{مكعبًا من} المياه يوميًا، وهو ما يكفي لتوفير المياه لحوالي 4,000 شخص. تتضمن الوحدة معدات قياس واختبار المياه لتحديد كميات المواد الكيميائية المستخدمة في الجرعات. كما تتضمن مجموعة أدوات للتركيب والصيانة الدورية.

يمكن إعداد هذه الوحدة وتشغيلها بواسطة مهندس صحة عامة ذي خبرة وثلاثة من الفنيين أو الموظفين المدربين. ولتشغيل عملية المعالجة بأقصى كفاءة، سيتطلب الأمر العمل بنظام المناوبات لمدة تتراوح بين خمس عشرة وثماني عشرة ساعة يوميًا.

وشملت المكونات

لاين	رمز	الكمية	الوصف
1	TRR30	1	طقم خزان، أونيون – 30 متر مكعب
2	TBT10	2	طقم خزان، مثانة - 10 م³
3	فاسد	1	مجموعة جرعات المواد الكيميائية، جانب الشفط
4	PR2	1	طقم مضخة، مياه سطحية، 2 بوصة - محرك بنزين خفيف الوزن
5	TWCT	2	دلو أوكسفام جيري، 14 لتر - 200 قطعة
6	G215	2	خرطوم مرن مقوى، 2 بوصات، 30 مترًا
7	G216	6	وصلة خرطوم، 2 بوصة BSP (أنثى)
8	G217	3	وصلة خرطوم، 2 بوصة BSP (ذكر)
9	G218	12	مشبك خرطوم، مثبت بمسامير
10	G223	2	وصلة على شكل حرف T، متساوية، 2 بوصة، BSP(F)
11	G325	2	كوع، 3 بوصة BSP(F)
12	G320	2	حلمة، 3 بوصة BSP(M)
13	FCL	25	كلور، حبيبات، 5 كجم
14	FAS	1	كبريتات الألومنيوم، حبيبات، 25 كجم - 40 قطعة
15	FMT	1	مجموعة قياس واختبار المياه
16	FPO	2	جهاز فحص مياه المسابح – لقياس الكلور ودرجة الحموضة
17	FD1	1	أقراص اختبار سريع لـ Pooltester – 250 قطعة
18	FPR	1	أقراص اختبار سريع لـ Pooltester – 250 قطعة
19	OS	1	مجموعة أدوات، موقع

الحجم (م³): 8.202

الوزن (كلغ): 2208

التكلفة التقديرية (جنيه إسترليني: 12,000 جنيه إسترليني)

وحدة معالجة المياه الدفعية متوسطة الحجم

تحتوي هذه الوحدة على جميع المعدات اللازمة لإنشاء نظام بسيط لمعالجة المياه يشمل التلبيد والترسيب والكلورة. وبناءً على مدة ترسيب تقارب ست ساعات (باستخدام خزاني معالجة دفعية بالتناوب) بالإضافة إلى ساعتين للتعبئة والتفريغ، يُمكن توفير ما يصل إلى أربعة خزانات أو 180 مترًا مكعبًا من المياه المعالجة يوميًا، وهو ما يكفي لتزويد حوالي 12,000 شخص بالمياه. تتضمن الوحدة معدات قياس واختبار المياه لتحديد كميات المواد الكيميائية اللازمة للمعالجة، بالإضافة إلى مجموعة أدوات للتركيب والصيانة الدورية.

يمكن إعداد هذه الوحدة وتشغيلها بواسطة مهندس صحة عامة ذي خبرة وستة من الموظفين الفنيين أو المدربين. ولتشغيل عملية المعالجة بأقصى كفاءة، سيتطلب الأمر العمل بنظام المناوبات لمدة ثماني عشرة ساعة يوميًا.

لاين	رمز	الكمية	الوصف
1	T45S	3	طقم خزان، 45 متر مكعب، فولاذ
2	T45L	3	طقم خزان، سعة 45 متر مكعب، وبطانة وملحقات
3	TUR	1	غطاء خزان، متعدد الاستخدامات، مصنوع من مادة PVC
3	فاسد	1	مجموعة جرعات المواد الكيميائية، جانب الشفط
5	P4	1	طقم مضخة، مياه سطحية، 4 بوصة، محرك ديزل
6	G315	2	خرطوم مرن مقوى، 3 بوصات، 30 مترًا
7	تي بي تي إم	1	مجموعة تركيبات، معالجة دفعة
11	FCL	25	كلور، حبيبات، 5 كجم
12	FAS	1	كبريتات الألومنيوم، حبيبات، 25 كجم - 40 قطعة
13	FMT	1	مجموعة قياس واختبار المياه
14	FPO	2	جهاز فحص مياه المسابح – لقياس الكلور ودرجة الحموضة
15	FD1	1	أقراص اختبار سريع لـ Pooltester – 250 قطعة
16	FPR	1	أقراص اختبار سريع لـ Pooltester – 250 قطعة
17	OS	1	مجموعة أدوات، موقع
15	OL	1	درجات

التكلفة التقديرية (بالجنيه الإسترليني): 20,000 جنيه إسترليني

الحجم (م³): 8.202

الوزن (كلغ): 2208

التشغيل/الإدارة (إمدادات المياه بالجملة)

الفعالية من حيث التكلفة

في المرحلة الأولى من الاستجابة الطارئة، تُعدّ السرعة وتلبية الاحتياجات العاجلة أولوية قصوى. قد ينتج عن ذلك قرارات قصيرة الأجل لا تُعدّ الحل الأمثل من الناحية الفنية أو الأكثر فعالية من حيث التكلفة. ينبغي وضع الخطط فور اتضاح أن الوضع قد يستمر لأشهر بدلاً من أسابيع. من الضروري مراعاة الجودة والكمية والموثوقية، إلى جانب فعالية التكلفة والمتانة، مع الأخذ في الاعتبار الجهة المسؤولة عن الإدارة طويلة الأجل، وكيفية توفير المواد الاستهلاكية وقطع الغيار، ومصادر الخبرة الفنية، وكيفية تمويل كل ذلك في ظل سيناريو إنساني نموذجي حيث يتضاءل التمويل بسرعة مع تقدم مرحلة الاستقرار، وتظهر أزمات جديدة في أماكن أخرى، لتصبح أزمة أخرى طويلة الأمد ومنسية.

تشغيل

ينبغي الحرص على ضمان التنسيق الجيد بين عمليات الضخ ومعايرة المواد الكيميائية. في كل مرة تستدعي الحاجة ضخ المياه من المصدر، يجب على مشغل المضخة إبلاغ الشخص المسؤول عن معايرة المواد الكيميائية، ليتمكن من إضافتها في الوقت المناسب. كما يجب إخطار مشغل المضخة في كل مرة يتم فيها تفريغ خزان المياه الخام في خزان الكلورة، لإعادة ملء خزانات المياه الخام، وذلك لزيادة إنتاجية النظام إلى أقصى حد. ينبغي وضع جدول زمني لعمليات الضخ/تفريغ الخزانات، يحدد وقت تنفيذ كل عملية والشخص المسؤول عنها. ويتعين على المشغلين تعبئة نماذج لتسجيل الأداء الفعلي - انظر النموذج رقم 3 في الملحق 3.

مراقبة

ينبغي قياس العديد من المعايير بشكل منتظم، وذلك من أجل:

• سجل ما إذا كانت أنظمة التشغيل والعلاج تعمل بشكل صحيح.
• يكشف ذلك عن الحاجة إلى تعديل المعالجة وفقًا للتغيرات في جودة المياه الخام.
• المساعدة في مراقبة المخزون.

يجب قياس كل من العكارة، ودرجة الحموضة، وبكتيريا القولون البرازية، وبقايا الشب، والكلور المتبقي، وقد تم تضمين نموذج قياسي للقيام بذلك في الملحق 3، النموذج 2. (استخدم مجموعة FMT )

ينبغي الاحتفاظ بسجلات يومية لكميات المياه التي ينتجها النظام، بالإضافة إلى كميات المواد الكيميائية والوقود المستخدمة يوميًا. ويجب تسليم هذه السجلات إلى المشرفين أو المهندس المسؤول ليكونوا على دراية بما يجري في النظام. وهذا يُتيح التخطيط المسبق لطلب المواد الكيميائية والوقود وغيرها وتخزينها. كما تكشف هذه السجلات عن أي مشاكل في النظام، إذ غالبًا ما تُساعد السجلات الدقيقة على تحديد المشكلة بسرعة، انظر الملحق 3، النموذج 3.

استخدام المواد الكيميائية والتعامل الآمن معها

يجب حفظ أكياس أو حاويات المواد الكيميائية في مكان آمن. ينبغي حمايتها من المطر والرطوبة وأشعة الشمس، وتخزينها بعيدًا عن الأرض على منصات خشبية أو ما شابه. قد تتلف المواد الكيميائية المخزنة بشكل سيئ وتصبح عديمة الفائدة أو قليلة الفائدة. المواد الكيميائية باهظة الثمن ويصعب التخلص منها أو استبدالها بعد تلفها. عند شراء المواد الكيميائية محليًا، يجب فحص جودتها للتأكد من مطابقتها للمواصفات والكمية المطلوبة.

يجب التعامل مع المواد الكيميائية بحذر. لا يُستخدم كبريتات الألومنيوم، وخاصة الكلور، إلا في أماكن جيدة التهوية. تجنب استنشاق أبخرة/مسحوق المواد الكيميائية.

يُعدّ الكلور مادةً خطيرةً للغاية. فبمجرد أن يتبلل أو يختلط بالماء، يصبح مادةً كاوية. عند مزجه بالماء، أضف كميات صغيرة من المسحوق في كل مرة، وحرّكه بحرص لتجنب تناثره. يجب ارتداء قفازات مطاطية عند التعامل مع الكلور لحماية اليدين.

في حال تناثر محلول الكلور على جلدك أو يديك، اغسله فورًا بكمية وفيرة من الماء. أما في حال دخوله في عينيك، فاشطفهما جيدًا بالماء النظيف، واستشر طبيبًا في أقرب وقت ممكن. يُعد محلول كبريتات الألومنيوم (الشبة) مادة شديدة التآكل، حيث يُذيب البراميل المعدنية ببطء.

التخلص من الحمأة وتنظيف الخزانات

تعني عملية الترسيب فصل الأوساخ عن الماء وبقائها في قاع الخزان على شكل حمأة عند تفريغ الماء النظيف في خزانات الكلورة. تحتوي الحمأة المتراكمة نتيجة استخدام الشب على نسبة عالية من المعادن، لذا يجب توخي الحذر لضمان عدم تلوثها للمياه السطحية أو الأراضي الزراعية. على المدى القصير، قد يكون من الممكن تصريفها إلى حفرة مجاورة إذا كانت المياه تتسرب بشكل طبيعي إلى الأرض، ولكن يجب أيضًا مراعاة مخاطر تلوث المياه الجوفية. لا ينبغي تصريفها مرة أخرى في مجرى مائي. يجب أن تتوافق الطريقة مع اللوائح البيئية المحلية وأن تكون مقبولة لدى السلطات المحلية والمجتمع في منطقة التجميع. على المدى الطويل، يمكن أن يصبح التخلص من الحمأة مشكلة لوجستية وبيئية خطيرة. في هذه الحالة، ينبغي النظر في بدائل للتخثير الكيميائي.

عند تنظيف الخزانات، يجب على فريق من عمال النظافة دخول الخزان واستخدام الفرش لإزالة الرواسب بعناية، وتنظيف جدرانه وقاعدته. يُنصح أثناء ذلك بغسل الخزان بمحلول كلور مخفف (0.05%). عادةً ما يتم هذا التنظيف أسبوعيًا أو كل أسبوعين، ولكن في بعض الأحيان يمكن إجراؤه بوتيرة أقل.

من الجيد أيضًا غسل خزان الكلورة بشكل دوري، على الرغم من أن هذا لن يحتاج إلى القيام به بنفس وتيرة غسل خزان الترسيب.

من المهم جدًا توخي الحذر الشديد لتجنب تمزيق بطانات الخزانات. يجب خلع الأحذية، ويُمنع استخدام الأدوات الحادة أو إدخالها إلى الخزان. في حال كانت المياه عكرة للغاية، ستتكون كمية كبيرة من الرواسب، والتي قد يتعذر إزالتها عبر فتحة التصريف السفلية بقطر 3 بوصات. في هذه الحالة، يجب إزالتها يدويًا أو باستخدام خرطوم مياه.

مشاكل في حال استخدام كمية كبيرة من كبريتات الألومنيوم (الشبة)

تختلف كمية الشبّ المُضافة باختلاف جودة المياه. فإذا كانت المياه أكثر تلوثًا من المعتاد، يجب استخدام كمية أكبر من الشبّ. مع ذلك، من المهم جدًا عدم الإفراط في الكمية المُضافة، وإلا سيتسرب الشبّ إلى مياه الشرب، مُسببًا طعمًا معدنيًا. لن يُسبب هذا ضررًا فوريًا، لكن قد تظهر آثار صحية ضارة على المدى الطويل بعد سنوات. لذا، يجب توخي الحذر الشديد لتجنب استخدام كميات زائدة من الشبّ.

الإدارة والتدريب

في جميع الأنشطة المذكورة أعلاه، تُعدّ الإدارة والتدريب الجيدان أساسيين لضمان اتباع الإجراءات على النحو المنشود. ينبغي إعداد دليل يُفصّل جميع النقاط المتعلقة بتطوير النظام وتشغيله/صيانته، والذي يجب أن يتضمن ما يلي:

• تاريخ تطور النظام.
• أي خطط ترقية مستقبلية.
• تحليل جودة المياه.
• مجموعة كاملة من الرسومات لتخطيط النظام، توضح بالتفصيل مواقع الصمامات/الوصلات وما إلى ذلك، ورسم الارتفاع مع ملامح خطوط الأنابيب.
• جدول تشغيل مكتوب كامل يتضمن توقيتات جميع العمليات؛ جرعات المواد الكيميائية وكمياتها، تشغيل/صيانة المضخات واستهلاك الوقود، وتوقيتات فتح وإغلاق جميع الصمامات. (يُرجى توفير هذه الجداول بلغة المشغل إن كان يجيد القراءة).
• قائمة بأسماء جميع المشغلين، مع واجباتهم وأوقات نوبات العمل والبدلاء في حالة الغياب/المرض وما إلى ذلك، وجداول الرواتب والهيكل التنظيمي للموظفين.
• تفاصيل المديرين الذين يجب على المشغلين إبلاغهم في حالة حدوث أعطال أو مشاكل، والذين يجب عليهم اتخاذ الإجراءات اللازمة. (يجب أن يكون هؤلاء المديرون متاحين للتواصل معهم يوميًا، إما شخصيًا أو عبر اللاسلكي، إذا لم يكن لدى المشغلين القدرة على إجراء الإصلاحات بأنفسهم).

بالإضافة إلى ذلك، من الضروري ما يلي:

• احتفظ بمخزون من قطع الغيار والتجهيزات، لفترة زمنية متفق عليها، للعناصر التي من المحتمل أن تتعطل، وراقب مخزون هذه العناصر بشكل كافٍ.
• احتفظ بمخزون كافٍ من المواد الكيميائية (مع مراعاة مدة صلاحية الكلور) والوقود لفترة زمنية متفق عليها، مع مراقبة المخزون، وتحديد واضح لمن يشتريها ومتى. هل توجد ميزانية متاحة؟

يُعدّ تحفيز العاملين ودفع أجورهم من الاعتبارات المهمة الأخرى. يجب تحديد ساعات العمل بعناية، لا سيما في الليل حيث يقلّ الإشراف أو ينعدم، وحيث قد يخلد العاملون إلى النوم، وذلك لتجنب أي مشاكل. ينبغي أن تكون الأجور والحوافز مجزية بما يكفي لتشجيع العاملين على الالتزام بالحضور والأداء، بينما يُسهم إشراكهم الكامل وشرح مهامهم بوضوح في تعزيز شعورهم بالانتماء. كما ينبغي الاستفادة من خبرتهم في تشغيل النظام عند الحاجة.

وأخيرًا، ينبغي تخصيص وقت لتدريب مشغلي الأنظمة من خلال استعراض جميع خطوات التشغيل، والتأكد من قدرتهم على شرح كيفية تنفيذها. يلي ذلك زيارات ميدانية للتحقق من جودة المياه وكميتها، وتقديم جلسات مراجعة للتدريب. كما يُعدّ الحصول على آراء المستخدمين، كلاجئي اللاجئين مثلاً، أمرًا بالغ الأهمية لضمان رضاهم التام. وينبغي دمج التفاعل المجتمعي ضمن التدريب.