وجهات النظر: 222 المؤلف: كاري النشر الوقت: 2025-04-27 الأصل: موقع
قائمة المحتوى
● مقدمة
● فهم مستويات معالجة مياه الصرف الصحي
>> ما هي معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية؟
>> المستويات الرئيسية الثلاثة لمعالجة مياه الصرف الصحي
● التقدم التاريخي والولايات الفيدرالية
● الكسر الحالي من الأميركيين مع معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية
>> خدم السكان
>> أنظمة معالجة مياه الصرف الصحي في الموقع (OWTS)
● فوائد الصحة البيئية والعامة للعلاج الثانوي
● دراسات الحالة: العلاج الثانوي في العمل
>> مجتمعات الغرب الأوسط الريفي
>> مبادرات إعادة استخدام المياه في كاليفورنيا
● الاتجاهات المستقبلية في معالجة مياه الصرف الصحي
>> إعادة استخدام المياه واستعادة الموارد
>> البنية التحتية والمراقبة الذكية
● خاتمة
>> 1. ما هو الفرق بين معالجة مياه الصرف الصحي الأولية والثانوية والثلاثية؟
>> 2. لماذا ليس لدى بعض الأميركيين معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية؟
>> 3. كيف يفيد العلاج الثانوي البيئة؟
>> 4. هل محطات معالجة مياه الصرف الصحي الأمريكية مواكبة النمو السكاني؟
>> 5. ما هي الاتجاهات المستقبلية في معالجة مياه الصرف الصحي؟
● اقتباس
معالجة مياه الصرف الصحي هي حجر الزاوية في الصحة العامة وحماية البيئة في الولايات المتحدة. مع زيادة التحضر والأنشطة الصناعية ، فإن الحاجة إلى معالجة مياه الصرف الصحي فعالة. من بين مستويات العلاج المختلفة ، يعد معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية الحد الأدنى المُفوض فيدرالية لمعظم التصريفات البلدية ، المصمم لإزالة ما لا يقل عن 85 ٪ من المواد العضوية والمواد الصلبة المعلقة من مياه الصرف الصحي. ولكن ما جزء من الأمريكيين يستفيد من هذا المستوى من العلاج؟ تستكشف هذه المقالة الإجابة ، والتي تتخلى عن التاريخ والإحصاءات الحالية وعمليات المعالجة والتحديات المستقبلية لمعالجة مياه الصرف الصحي الثانوية في الولايات المتحدة
يشير معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية إلى المعالجة البيولوجية للمياه العادمة بعد المعالجة الأولية (الإزالة الجسدية للمواد الصلبة). تستخدم هذه المرحلة الكائنات الحية الدقيقة لكسر المواد العضوية ، مما يقلل بشكل كبير من الملوثات قبل إطلاق المياه في البيئة أو الخضوع لمزيد من المعالجة.
العمليات الرئيسية:
- أنظمة الحمأة المنشطة
- مرشحات التدفق
- المتواصل البيولوجي الدوار
معدلات الإزالة النموذجية:
- المادة العضوية (BOD5): ≥85 ٪
- المواد الصلبة المعلقة: ≥85 ٪
لفهم العلاج الثانوي ، من المهم معرفة المستويات الأخرى:
1. العلاج الأساسي: هذه هي المرحلة الأولية التي تتم فيها إزالة المواد الصلبة الكبيرة والحصى والمواد العائمة جسديًا من خلال الفحص والترسيب. عادة ما يزيل حوالي 30-40 ٪ من المواد الصلبة المعلقة والمواد العضوية.
2. العلاج الثانوي: المرحلة البيولوجية حيث تستهلك الميكروبات المواد العضوية المذابة والمعلقة. إنه يحسن جودة المياه بشكل كبير عن طريق تقليل الطلب على الأكسجين الكيميائي الحيوي (BOD) والمواد الصلبة المعلقة بحوالي 85 ٪.
3. العلاج العالي (المتقدم): هذه المرحلة الاختيارية تزيل العناصر الغذائية مثل النيتروجين والفوسفور ، ومرض مسببات الأمراض ، وغيرها من الملوثات لتلبية المعايير البيئية الأكثر صرامة أو لأغراض إعادة استخدام المياه.
كان قانون المياه النظيفة (CWA) لعام 1972 يمثل نقطة تحول من خلال مطالبة جميع محطات معالجة مياه الصرف الصحي البلدية لتوفير معالجة ثانوية على الأقل ، أو معالجة أكثر صرامة عند الضرورة لجودة المياه. دفع التمويل واللوائح الفيدرالية التوسع الدراماتيكي في البنية التحتية للعلاج.
- 1972: حوالي 85 مليون أمريكي يخدمهم العلاج الثانوي
- 2008: 223 مليون أمريكي (72 ٪ من السكان) خدمهم على الأقل معاملة ثانوية
- 2020: تستمر المزيد من التحسينات والتوسعات ، مع زيادة التركيز على إزالة المغذيات وإعادة استخدام الماء
أدى تطبيق CWA إلى بناء آلاف من محطات العلاج الجديدة والترقيات إلى تلك الموجودة ، مما يؤدي إلى تحسين جودة المجاري المائية الأمريكية بشكل كبير.
- اعتبارًا من عام 2008: يتم تقديم 223 مليون أمريكي (72 ٪ من سكان الولايات المتحدة) بواسطة محطات معالجة مياه الصرف الصحي المركزية التي توفر علاجًا ثانويًا على الأقل.
- يتم تقديم حوالي 3.8 مليون مرافق توفر أقل من العلاج الثانوي.
- ما يقرب من 79 مليون يعتمد على أنظمة الصرف الصحي في الموقع ، وليس المعالجة البلدية المركزية.
- ما يقرب من 15000 من أعمال العلاج المملوكة للجمهور (POTWS) تعامل وتصريف أكثر من 34 مليار جالون من المياه العادمة يوميًا في الولايات المتحدة.
- 37.5 ٪ من POTWs كان العلاج المتقدم (الثلاثية) اعتبارا من 2022 ، وتجاوز المعايير الثانوية.
- توفر الغالبية العظمى من النباتات البلدية المركزية معاملة ثانوية على الأقل ، كما هو مطلوب بموجب القانون.
الرسم :
| البياني | الأمريكي | السكان |
|---|---|---|
| علاج ثانوي أو أعلى | 223 | 72 ٪ |
| أقل من الثانوية | 3.8 | 1.2 ٪ |
| أنظمة الصرف الصحي في الموقع | 79 | 25 ٪ |
تشير الدراسات الحديثة إلى أن حوالي 25 ٪ من الأسر الأمريكية تستخدم أنظمة في الموقع مثل خزانات الصرف الصحي ، وهي تقدير أعلى من الدراسات الاستقصائية السابقة. لا يتم تنظيم هذه الأنظمة بشكل صارم مثل النباتات البلدية وقد لا توفر علاجًا ثانويًا.
تتضمن الأنظمة في الموقع عادةً خزانًا للصرف الصحي يوفر علاجًا أوليًا (المواد الصلبة التسوية) وحقل تصريف للعلاج القائم على التربة. على الرغم من أنها فعالة في المناطق منخفضة الكثافة ، إلا أنها يمكن أن تفشل أو تسبب تلوث المياه الجوفية إذا تم الحفاظ عليها بشكل سيء أو تثبيتها في التربة غير المناسبة.
1. العلاج الأساسي: الإزالة الجسدية للمواد الصلبة الكبيرة والترسيب.
2. العلاج الثانوي: التدهور البيولوجي للمواد العضوية المذابة والمعلقة.
3. التطهير: غالبًا ما يتبع العلاج الثانوي لقتل مسببات الأمراض.
4. العلاج المتقدم/الثالث: إزالة إضافية من العناصر الغذائية أو المعادن أو الملوثات إذا لزم الأمر.
- عملية الحمأة المنشطة: الطريقة الأكثر شيوعًا ، حيث يتم ضخ الهواء في خزانات التهوية لتحفيز نمو الميكروبات الذي يهضم الملوثات العضوية.
- مرشحات التدفق: تمر مياه الصرف فوق سرير من الوسائط المغطاة بالكائنات الحية الدقيقة التي تستهلك المادة العضوية.
- المتواصل البيولوجي الدوار: الأقراص الدوارة الكبيرة مغمورة جزئيًا في الأغشية الحيوية الميكروبية لدعم مياه الصرف الصحي التي تعالج الماء.
[Infographic: عملية الحمأة المنشطة]
- مياه الصرف تدخل خزانات التهوية.
- الكائنات الحية الدقيقة تستهلك الملوثات العضوية.
- الخليط يستقر في المرشحات الثانوية.
- يتم تصريف المياه المعالجة أو إرسالها لمزيد من العلاج.
يلعب العلاج الثانوي دورًا مهمًا في:
- الحد من الطلب على الأكسجين البيولوجي (BOD): BOD السفلي يعني استنفاد الأكسجين في استلام المياه ، وحماية الحياة المائية.
- إزالة المواد الصلبة المعلقة: يقلل من التعكر والترسيب ، وتحسين وضوح الماء وجودة الموائل.
- تقليل العوامل الممرضة: على الرغم من أن التطهير غالبًا ما يكون منفصلًا ، فإن العلاج الثانوي يقلل من أحمال الممرض.
- منع التخثث: عن طريق الحد من المواد العضوية ، يساعد العلاج الثانوي على الحد من أزهار الطحالب التي تعتمد على المغذيات.
العديد من محطات العلاج الأمريكية عمرها عقود ، مما يتطلب ترقيات للحفاظ على الامتثال والكفاءة. وفقًا للجمعية الأمريكية للمهندسين المدنيين (ASCE) ، تلقت البنية التحتية للمياه الصادرة الأمريكية درجة 'D+' في السنوات الأخيرة ، مما يبرز الحاجة إلى الاستثمار.
- الأنابيب المتآكلة والمعدات التي عفا عليها الزمن تزيد من خطر الفشل والتلوث.
- الفجوات في التمويل في المستويات الفيدرالية والولائية والمحلية تعيق جهود التحديث.
زيادة عدد السكان والامتداد الحضري يضغط على المرافق الحالية ، مما يؤدي إلى الحاجة إلى التوسع والتحديث.
- غالبًا ما تواجه المناطق الحضرية تحديات السعة.
- تتطلب التطورات الجديدة اتصالًا بالأنظمة الحالية أو محطات علاج جديدة.
تؤدي معايير EPA أكثر صرامة لجودة المياه وإزالة المغذيات إلى ترقيات من العلاج الثانوي إلى المتقدم في العديد من المناطق.
- تلوث المغذيات (النيتروجين والفوسفور) هو سبب رئيسي للمناطق الميتة في أجسام مثل خليج المكسيك.
- تتطلب العديد من الدول إزالة المغذيات مع العلاج الثانوي.
أنظمة الصرف الصحي ، على الرغم من سائدة في المناطق الريفية ، يمكن أن تفشل أو تلوث المياه الجوفية إذا لم يتم الحفاظ عليها بشكل صحيح ، وعادة ما لا توفر علاجًا ثانويًا.
- تساهم أنظمة الصرف الصحي الفاشلة في مشاكل جودة المياه المحلية.
- ترقية أو ربط المناطق الريفية بالأنظمة البلدية مكلفة ومعقدة.
- تخدم محطات معالجة مياه الصرف الصحي في مدينة نيويورك أكثر من 8 ملايين شخص.
- توفر جميع النباتات علاجًا ثانويًا على الأقل ، مع ترقية العديد من الإزالة المتقدمة للمغذيات.
- تعاملت المدينة في معالجة المياه في المحيط الأطلسي والممرات المائية المحيطة.
- تعتمد العديد من المدن الصغيرة على أنظمة البحيرة التي توفر علاجًا ثانويًا.
- تستخدم أنظمة البحيرة العمليات الطبيعية ولكنها تتطلب مساحات أرض كبيرة.
- لا تزال بعض المجتمعات تستخدم المعالجة الأولية أو أنظمة الصرف الصحي بسبب قيود التكلفة.
- كاليفورنيا هي شركة رائدة في ترقية محطات العلاج الثانوية إلى العلاج الثالث أو المتقدم.
- يتم إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة للري ، وإعادة شحن المياه الجوفية ، والاستخدامات الصناعية.
- هذا يقلل من الطلب على المياه العذبة ويساعد على إدارة ظروف الجفاف.
- بشكل متزايد ، يُنظر إلى مياه الصرف الصحي على أنها مورد للمياه والطاقة والمواد المغذية.
- تقنيات مثل المفاعلات الحيوية للأغشية وأنظمة استرداد المغذيات تكتسب الجر.
- تساعد أجهزة الاستشعار و AI في تحسين عمليات المعالجة واكتشاف الفشل في وقت مبكر.
- البيانات في الوقت الحقيقي تحسن الكفاءة التشغيلية والامتثال.
- يجب أن تستعد محطات العلاج لأحداث الطقس القاسية التي يمكن أن تطغى على الأنظمة.
- يتم استكشاف التصاميم المقاومة للفيضانات وخيارات العلاج اللامركزية.
ما جزء من الأمريكيين لديهم معالجة مياه الصرف الصحي الثانوية؟
اعتبارًا من أحدث البيانات الشاملة ، يتم تقديم حوالي 72 ٪ من الأميركيين من قبل محطات معالجة الصرف الصحي المركزية التي توفر علاجًا ثانويًا على الأقل ، كما هو مطلوب بموجب القانون الفيدرالي. نما هذا الكسر بشكل مطرد منذ سبعينيات القرن الماضي ، مما يعكس استثمارات كبيرة في الصحة العامة وحماية البيئة. ومع ذلك ، يعتمد حوالي ربع الأميركيين على أنظمة في الموقع ، والتي قد لا توفر نفس المستوى من العلاج. تعد الترقيات المستمرة ، واللوائح الأكثر صرامة ، وجمع البيانات الأفضل ضرورية لضمان إدارة مياه الصرف الصحي الآمنة والفعالة لجميع الأميركيين.
يكمن مستقبل معالجة مياه الصرف الصحي في الولايات المتحدة في تحديث البنية التحتية للشيخوخة ، وتوسيع تقنيات العلاج المتقدمة ، ودمج استعادة الموارد وإعادة استخدام المياه لمواجهة تحديات الصحة البيئية والعام المتزايدة.
العلاج الأساسي يزيل المواد الصلبة الكبيرة والرواسب من خلال العمليات البدنية. يستخدم العلاج الثانوي العمليات البيولوجية لتدهور المواد العضوية والمواد الصلبة المعلقة. تزيل المعالجة الثلاثية (المتقدمة) العناصر الغذائية ومسببات الأمراض والملوثات لتحقيق معايير عالية جودة المياه.
يستخدم حوالي 25 ٪ من الأميركيين أنظمة في الموقع مثل خزانات الصرف الصحي ، والتي تعتبر شائعة في المناطق الريفية دون الوصول إلى البنية التحتية لمياه الصرف الصحي المركزية. قد لا توفر هذه الأنظمة علاجًا ثانويًا ويتم تنظيمها بشكل مختلف عن النباتات البلدية.
العلاج الثانوي يقلل بشكل كبير من التلوث العضوي ومسببات الأمراض ، وتحسين جودة المياه في الأنهار والبحيرات والمناطق الساحلية. هذا يحمي الحياة المائية ، والصحة العامة ، واستخدامات المياه الترفيهية.
في حين أن معظم المناطق الحضرية تخدم عن طريق العلاج الثانوي أو الأعلى ، فإن البنية التحتية للشيخوخة والتحضر السريع تتحدى قدرة وفعالية العديد من النباتات. هناك حاجة إلى استمرار الاستثمار والتحديث لمواكبة.
تشمل الاتجاهات الترقية إلى تقنيات العلاج المتقدمة ، ودمج إعادة استخدام المياه ، وتحسين إزالة المغذيات ، وتوسيع العلاج المركزي إلى المناطق المحرومة. الضغط التنظيمي والوعي العام يقودون هذه التحسينات.
[1]
[2] https://css.umich.edu/publications/factsheets/water/us-wastwater-treatment-factsheet
[3] https://www.grandviewresearch.com/industry-analysis/us-wastwater-tecondary-treatment-edearpment-market
[4] https://www.epa.gov/nutrientpollution/sources-and-solutions-wastwater
[5] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/npdes_secondary_treatment_report_march2013.pdf
[6] https://www.everycrsreport.com/files/20141030_98-323_440beacb2b941a29c1c27a784b1f11a70aa3f459.pdf
[7] https://iwaponline.com/wp/article/25/9/927/97569/Household-Vel-wastewater-management-and-disposal
[8] https://www3.epa.gov/npdes/pubs/mstr-ch3.pdf
