موضوعات القطاع
عندما يسمع الكثيرون كلمة "مياه الصرف الصحي"، يتبادر إلى أذهانهم مجرد بركة قذرة كريهة الرائحة. في الواقع، مياه الصرف الصحي هي كذلك وأسوأ من ذلك: فهي تحتوي على بكتيريا وفطريات وطفيليات وفيروسات متنوعة تؤثر سلبًا على صحة الفرد والمجتمع. بكتيريا الإشريكية القولونية (E-coli)، والسالمونيلا، وحمى التيفوئيد، والديدان الأسطوانية، والتهاب الكبد (أ وب) هي من بين الكائنات الحية الموجودة في مياه الصرف الصحي. وعلى الرغم من أنها تبدو شرًا بيئيًا لا يمكن إصلاحه، إلا أن مياه الصرف الصحي تحتوي في الواقع على شيء ذي قيمة: الغاز الحيوي. إن القدرة على استخلاص ثاني أكسيد الكربون (CO₂) والميثان (CH₄) من هذا المنتج الثانوي الذي يبدو سيئًا لها آثار ضخمة على جودة البيئة والحفاظ على الطاقة. كل ذلك يبدأ بالهضم اللاهوائي.
يمكن للغاز الحيوي المستخرج من مياه الصرف الصحي تشغيل محركات الاحتراق التي تحوله إلى طاقة ميكانيكية. وهذا بدوره يمكن أن يشغل مولدًا لإنتاج الكهرباء. وبالتالي، ما كان يُعتبر في السابق أقل من عديم القيمة أصبح الآن موردًا طبيعيًا. يمكن للغاز الحيوي أن يشغل مركبة واحدة أو نظام نقل عام بأكمله — وهو يقوم بذلك في الوقت الحاضر. وكما ذُكر أعلاه، يتكون الغاز الحيوي بشكل أساسي من ثاني أكسيد الكربون والميثان. كما يحتوي على كميات صغيرة من النيتروجين والهيدروجين وأول أكسيد الكربون. يمكن أن توجد هذه المكونات في أكوام السماد العضوي، والمستنقعات، وروث الماشية، وفضلات الحيوانات البرية وما إلى ذلك. كما يمكن استخلاصها من مصادر مثل مياه الصرف الصحي.
ليست جميع مياه الصرف الصحي متساوية — على الأقل من حيث إنتاج الغاز الحيوي. فكمية المواد الصلبة ضمن حجم معين من الماء؛ ومستوى حموضة الماء (الحمضية مقابل القلوية)؛ ودرجة الحرارة، كلها عوامل تلعب دورًا في مدى ملاءمة مياه الصرف الصحي لمعالجة الغاز الحيوي من مياه الصرف الصحي. وينطبق الأمر نفسه على القوة العضوية — وهو مصطلح غريب، نعم — وهو مقياس لكمية الأكسجين الممتصة لتحطيم المواد العضوية الموجودة في الماء. يمكن معالجة مياه الصرف الصحي منخفضة التركيز بشكل أكثر كفاءة هوائيًا؛ بينما تتم معالجة الركيزة عالية التركيز لاهوائيًا.
يهدف الهضم اللاهوائي لمعالجة مياه الصرف الصحي إلى تقليل كمية الحمأة القابلة للتصرف فيها إلى الحد الأدنى. يتم إيداع الماء والحمأة في خزان أولي حيث تبقى لمدة تتراوح بين 10 إلى 20 يومًا، وتسخن إلى درجة حرارة تقل قليلاً عن 100 درجة فهرنهايت. لا يوجد أكسجين. وهذا يسهل تحويل المادة العضوية الموجودة فيها. في الخزان اللاحق، يتم غربلة وفصل المواد المكونة: تترسب الحمأة في قاع الخزان مع ارتفاع الماء فوقها. وهذا يقلل من حجم النفايات التي سيتعين التخلص منها فعليًا. بعد ذلك، يتم تكثيف الحمأة وتثبيتها. وتنتج عن نشاط معالجة مياه الصرف الصحي هذا أن 40 إلى 60 بالمائة من المواد الصلبة العضوية المكونة للحمأة تتحول إلى CH₄ و CO₂. يُعد الميثان هو الغاز الحيوي الأكثر فائدة لمعالجة مياه الصرف الصحي بفضل قدرته على الاحتراق. ومن إنتاج الغاز الحيوي من معالجة مياه الصرف الصحي، يشكل هذا الـ CH₄ ما بين 60 و 65 بالمائة.
يعد استخدام التقنيات اللاهوائية مثاليًا عندما تكون القوة العضوية لمياه الصرف الصحي أعلى. وهذا يعني وجود المزيد من المواد العضوية لكل حجم معين من مياه الصرف الصحي. يتم تحديد ذلك أحيانًا بأكثر من 4,000 ppm (جزء في المليون). غالبًا ما توجد هذه التركيزات في مياه الصرف الصحي القادمة من مرافق معالجة الأغذية والمشروبات، على سبيل المثال، في حين أن تلك المنبعثة من بعض المصافي ومحطات الصرف الصحي البلدية قد تحتوي على تركيزات أقل من 1,000 ppm وقد تتطلب خيارات هوائية. من حيث الاستثمار، واستهلاك الطاقة، وإنتاج الحمأة، يأتي الهضم اللاهوائي بتكاليف أقل من الهضم الهوائي.
يحتوي مصنع المعالجة الجنوبي في رينتون، واشنطن، على خلية وقود تحول 154,000 قدم مكعب من الغاز الحيوي إلى ميغاواط واحد من الكهرباء يوميًا. هذا الإنتاج كافٍ لتشغيل 1,000 منزل. ولأنه يُستخدم، بدلاً من ذلك، لتشغيل محطة المعالجة، فإنه يوفر على إدارة الموارد الطبيعية والحدائق في مقاطعة كينغ ما يقرب من 400,000 دولار سنويًا. تدير وكالة الصرف الصحي المركزية في مارين منشأة لاستعادة موارد المياه في سان رافائيل، كاليفورنيا. من خلال الهضم اللاهوائي، تنتج CMSA تقريبًا كل طاقتها الخاصة، وتبيع الفائض إلى الشبكة. تعالج هذه المحطة من تسعة إلى 13 مليون جالون من مياه الصرف الصحي يوميًا.
إذا كانت منشأتك تُطلق مياه صرف صحي، فإن لديك مصلحة في التأكد من تقليل مخاطرها. بالإضافة إلى ذلك، ستستفيد أيضًا عندما يكون لهذا التصريف استخدام عملي من حيث توليد الطاقة. يجب على الصناعات المتنوعة مثل الزراعة، والأدوية، والنفط، والإنتاج الكيميائي، والتصنيع، وتكنولوجيا المعلومات التعامل مع المنتجات الثانوية للنفايات بدرجة أو بأخرى. في الهضم اللاهوائي، يمكن لأركان الاقتصاد الحديث هذه أن تثق في أن بصماتها البيئية أقل عمقًا — بل غير مرئية — بفضل هذا المبدأ العلمي. والأفضل من ذلك، هناك اعتماد أقل على الوقود الأحفوري والمزيد على ما كان يُعتبر في السابق نفايات سامة. يعد الهضم اللاهوائي بمستقبل أنظف.
تحدث مع متخصص
هل لديك أسئلة حول الهضم اللاهوائي لمنشأة معالجة مياه الصرف الصحي الخاصة بك؟
