تُعد المواد الصلبة العالقة الكلية ( TSS) مؤشرًا أساسيًا وعمليًا لتقييم جودة المياه في عمليات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي . يُمثل هذا المؤشر محتوى الجسيمات الصلبة العالقة وضعيفة الذوبان في الماء. لا يؤثر وجود هذه الجسيمات على مظهر الماء وشفافيته فحسب، بل قد يُشير أيضًا إلى وجود تلوث كيميائي أو ميكروبيولوجي أو عضوي. ستُحلل هذه المقالة تعريفَ المواد الصلبة العالقة الكلية، وطرق قياسها، والعوامل المؤثرة فيها، وأهمية التحكم فيها في محطات معالجة المياه.
التعويم المعلق (SAF) والتعويم المحلول (DAF)
تعريف إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS)
باختصار، يشير إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) إلى كمية المواد الصلبة العالقة في الماء التي لا تستطيع المرور عبر مرشح ذي مسام دقيقة للغاية (عادةً 2 ميكرومتر). تشمل هذه الجسيمات مواد عضوية مثل بقايا النباتات والطحالب والكائنات الدقيقة، بالإضافة إلى معادن مثل الرمل والطين والجسيمات المعدنية. يُعبَّر عن إجمالي المواد الصلبة العالقة
عادةً بالمليغرام لكل لتر (ملغ/لتر) ، وهو ما يشير إلى كتلة المواد الصلبة العالقة لكل لتر من عينة الماء.
الفرق بين TSS وTDS وSS
يُخلط أحيانًا بين إجمالي المواد الصلبة الذائبة ( TSS) ومقاييس أخرى مشابهة، مثل إجمالي المواد الصلبة الذائبة (TDS) أو المواد الصلبة العالقة (SS). يكمن الفرق الرئيسي بين هذه المعايير في الحالة الفيزيائية للجسيمات:
-
TSS (إجمالي المواد الصلبة المعلقة): جزيئات معلقة غير قابلة للذوبان في الماء ويمكن فصلها عن طريق الترشيح.
-
TDS (إجمالي المواد الصلبة الذائبة): كمية الجسيمات المذابة (مثل الملح والمعادن) في الماء الذي يمر عبر المرشح.
-
SS (المواد الصلبة المعلقة): في العديد من المصادر، يعتبر مرادفًا لـ TSS.
في الواقع، TSS + TDS = TS (إجمالي المواد الصلبة) ، مما يعني أن مجموع المواد الصلبة المذابة والمواد الصلبة المعلقة يساوي إجمالي المواد الصلبة في الماء.
مصادر المواد الصلبة العالقة في الماء
يمكن أن تنشأ زيادة المواد الصلبة العالقة (TSS) في الماء من مصادر طبيعية وبشرية. من بين المصادر الشائعة:
-
تآكل التربة والجريان السطحي: يؤدي المطر أو ذوبان الثلوج إلى انجراف جزيئات التربة والرمل والطين إلى الأنهار.
-
الأنشطة الصناعية: مياه الصرف الصحي التي تحتوي على جزيئات صلبة عالقة والتي يتم تصريفها من المصانع أو المناجم أو ورش النسيج.
-
الصرف الصحي البلدي: مياه الصرف الصحي المنزلية التي تحتوي على المواد العضوية والكائنات الدقيقة.
-
الطحالب والمواد العضوية الطبيعية: يمكن أن يؤدي النمو المفرط للطحالب في مصادر المياه أيضًا إلى زيادة المواد العضوية الكلية.
-
مشاريع البناء والهندسة المدنية: يمكن أن تؤدي عمليات الحفر والقطع وصب الخرسانة إلى زيادة الجسيمات العالقة في المياه السطحية.
طريقة قياس TSS
يتم تحديد إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) عادةً بطريقة الترشيح والوزن. والإجراء العام هو كما يلي:
-
يتم تمرير كمية معينة من الماء (عادة ما تكون بين 100 إلى 500 مل) من خلال مرشح ذو حجم مسام محدد.
-
بعد مرور الماء، اترك خرطوشة الفلتر لتجف ثم قم بوزنها.
-
يشير الفرق في وزن غشاء الفلتر قبل الترشيح وبعده إلى كتلة المواد الصلبة العالقة.
-
يتم التعبير عن النتائج بالمليغرام لكل لتر (ملغ/لتر).
الطريقة القياسية لقياس TSS في المختبر هي وفقًا لمعيار APHA 2540 D.
التأثيرات السلبية للتركيزات العالية من المواد الصلبة العالقة على جودة المياه
يمكن أن يكون لمستويات عالية من المواد الصلبة العالقة في الماء تأثيرات ضارة مختلفة، بما في ذلك:
-
انخفاض شفافية المياه: يؤدي ذلك إلى أن تصبح المياه عكرة، مما يقلل من مظهرها.
-
يقلل من نفاذ الضوء: في الموارد الطبيعية مثل البحيرات والأنهار، فإنه يمنع نفاذ الضوء إلى النباتات المائية.
-
تتغير العمليات التمثيلية الضوئية للطحالب والنباتات المائية.
-
زيادة الحمل الميكروبي: توفر المادة العضوية المعلقة بيئة مناسبة لنمو البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة.
-
زيادة تكاليف المعالجة: يمكن للجسيمات العالقة أن تسد المرشحات والمعدات في محطة المعالجة.
-
انخفاض الأكسجين المذاب (DO): يؤدي تحلل المواد العضوية في المواد الصلبة الذائبة الكلية (TSS) إلى استنفاد الأكسجين المذاب في الماء، مما يؤدي إلى موت الكائنات المائية.
أهمية التحكم في المواد الصلبة العالقة في محطات معالجة مياه الصرف الصحي
في محطات معالجة المياه ومياه الصرف الصحي، يُعد التحكم في إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) أمرًا أساسيًا لضمان جودة المياه النهائية.
في معالجة مياه الصرف الصحي، عادةً ما يشير ارتفاع مستوى إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) إلى ضعف أداء وحدات الترسيب أو التهوية. في المقابل، يشير انخفاض مستويات إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) إلى كفاءة عمليات المعالجة.
في معالجة مياه الشرب، من الضروري أيضًا تقليل إجمالي المواد الصلبة العالقة (TSS) لضمان استيفاء المياه لمتطلبات المظهر والنظافة والطعم.
طرق تقليل نسبة المواد الصلبة العالقة في المياه ومياه الصرف الصحي
يمكن استخدام الطرق الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية لتقليل كمية المواد الصلبة العالقة في الماء. ومن أهم هذه الطرق:
-
طريقة الترسيب: في هذه الطريقة تترسب الجسيمات الأثقل من الماء وتنفصل عن الطور السائل.
-
التخثر والتكتل: إن إضافة مواد كيميائية مثل كبريتات الألومنيوم أو البوليمرات الكهربائية يمكن أن تتسبب في التصاق الجزيئات الدقيقة ببعضها وتكوين تكتلات أكبر، مما يجعلها أسهل في الترسيب.
-
الترشيح: تمرير الماء من خلال مرشح الرمل، أو مرشح الكربون، أو مرشح الغشاء لإزالة الجزيئات العالقة.
-
DAF (التعويم الهوائي المنتشر): يستخدم فقاعات الهواء لرفع الجزيئات الأخف وزناً إلى سطح الماء وجمعها.
-
المعالجة البيولوجية: في مياه الصرف الصحي، يمكن للكائنات الحية الدقيقة تحليل بعض المواد العضوية العالقة.
الحد المسموح به لـ TSS في المعيار
تختلف المستويات المسموح بها لتركيز المواد الصلبة العالقة باختلاف نوع المسطح المائي (مياه شرب، مياه صرف صحي، مياه صناعية ، أو مياه زراعية). وبشكل عام، فإن:
-
مياه الشرب: أقل من 5 ملغم/لتر (شفافية عالية)
-
مياه الصرف الصحي من محطات معالجة مياه الصرف الصحي الحضرية: أقصى تركيز يتراوح بين 30 إلى 40 ملغم/لتر
-
مياه الصرف الصناعي: بحسب الصناعة، يتراوح التركيز بين 50 إلى 200 ملغم/لتر.
ويجب اتباع هذه القيود وفقًا لمعايير وكالة حماية البيئة ومنظمة الصحة العالمية.
الاختلافات في المواد الصلبة العالقة (TSS) بين المياه الخام ومياه الصرف الصناعي
عادةً ما تحتوي المياه الخام الطبيعية على تركيزات منخفضة من المواد الصلبة العالقة (أقل من ٢٠ ملغم/لتر)، لكن مياه الصرف الصناعي قد تحتوي على تركيزات تصل إلى مئات ملغم/لتر.
على سبيل المثال، غالبًا ما تحتوي صناعات الأغذية والمنسوجات والورق على تركيزات عالية جدًا من المواد الصلبة العالقة، مما يتطلب أنظمة معالجة متطورة.
ختاماً
تُعد المواد الصلبة العالقة الكلية (TSS) من أهم مؤشرات جودة المياه، حيث تلعب دورًا محوريًا في عملية التنقية والحفاظ على الصحة البيئية.
ولا يقتصر دور القياس الدقيق للمواد الصلبة العالقة الكلية على تحسين كفاءة محطات معالجة المياه فحسب، بل يشمل أيضًا الوقاية من تلوث المياه والمشاكل البيئية.
ومن خلال اختيار معدات الترشيح المناسبة، واستخدام أساليب التخثر والترسيب الفعالة، والمراقبة المستمرة، يمكن التحكم في تركيزات المواد الصلبة العالقة الكلية ضمن الحدود المسموح بها، مما يُحسّن جودة المياه بشكل ملحوظ.