نُشر أصلاً على موقع ووتر أونلاين | 03 مايو 2024 | بقلم كريس روي
غالبًا ما تُنقل مياه الصرف الصحي عالية التركيز بعيدًا لإدارتها أو معالجتها أو التخلص منها خارج الموقع، لا سيما في تطبيقات مثل معالجة رواسب هضم السماد وسوائل الرشح من مكبات النفايات، حيث تُلزم اللوائح الصارمة بإزالة الملوثات قبل التخلص منها أو إعادة استخدامها. يُعد نقل مياه الصرف الصحي من أغلى وسائل إدارة مياه الصرف الصحي وأقلها استدامة، مما يؤثر سلبًا على البيئة من خلال انبعاثات الكربون، ويزيد بشكل كبير من تكاليف التشغيل.
مع سعي الصناعات إلى تحقيق الأهداف البيئية والاقتصادية، أصبح من الضروري إيجاد طرق مستدامة لمعالجة مياه الصرف الصحي - الآن أكثر من أي وقت مضى.
التحديات مع النقل
تواجه لوجستيات نقل مياه الصرف الصحي تحديات عديدة، أبرزها ارتفاع تكاليف نقلها. فعلى عكس الكهرباء ومياه الشرب، اللتين يمكن نقلهما بكفاءة لمسافات طويلة، فإن نقل مياه الصرف الصحي غير الصالحة للتصريف في المجاري أصعب بكثير وأكثر تكلفة. كما أن الامتثال للأنظمة المشددة باستمرار قد يكون صعبًا ومكلفًا بسبب الرسوم الإضافية أو الغرامات. وتشمل هذه التحديات:
ارتفاع التكاليف
يمكن أن تكون تكاليف نقل مياه الصرف الصحي مرتفعة بشكل كبير، متأثرة بعوامل مثل المسافة المقطوعة، وتكرار النقل، وحجم مياه الصرف الصحي المنقولة، وتكاليف الوقود، ورسوم الإغراق في مواقع التفريغ. بالنسبة للمنشآت القريبة من محطات معالجة مياه الصرف الصحي، لا تُشكل المسافة مشكلة، لكن العديد من المواقع النائية تواجه تحدي نقل مياه الصرف الصحي لمسافات أطول، بتكلفة تزيد عن 0.10 دولار أمريكي/كيلوغالون، وفي بعض الحالات تصل إلى ما يقارب 0.20-0.30 دولار أمريكي/كيلوغالون. بالإضافة إلى ذلك، تُقيد العديد من محطات معالجة مياه الصرف الصحي بشكل متزايد أو ترفض قبول العديد من هذه التدفقات بسبب تشديد اللوائح التي تحكم عملياتها، وبسبب مخاوف مثل تلوث PFAS في مياه الرشح من مكبات النفايات.
المخاطر البيئية أثناء النقل
يشكل نقل مياه الصرف الصحي مخاطر بيئية جسيمة، بما في ذلك احتمالية حدوث انسكابات تلوث التربة والمياه، مما يضر بالنظم البيئية ويشكل مخاطر صحية على المجتمعات والحياة البرية. وقد برزت هذه المخاطر بشكل جليّ في حادثة خروج قطار عن مساره عام 2023 في إيست فلسطين، بولاية أوهايو، والتي زادت من مخاوف المجتمع بشأن سلامة نقل المواد الخطرة وتأثيرها البيئي.
العلاقات العامة والتأثيرات المجتمعية
يمكن أن يُلحق نقل مياه الصرف الصحي الضرر بصورة الشركة وسمعتها العامة، خاصةً عندما يكون نقل النفايات الثقيلة عبر المناطق السكنية أمرًا متكررًا. لا يقتصر تأثير النقل المتكرر على زيادة مخاوف المجتمع بشأن الحوادث المحتملة والانسكابات البيئية، بل يؤدي أيضًا إلى ارتفاع مستويات الضوضاء، وأضرار الطرق، ومخاوف السلامة العامة.
إن التأثير التراكمي للضوضاء، والحوادث المحتملة، والمخاطر البيئية، وأضرار الطرق، يمكن أن يُشوّه صورة الشركة بشدة ويؤثر سلبًا على نموها. وقد ينظر أصحاب المصلحة، بمن فيهم العملاء والمستثمرون المحتملون والشركات الشريكة، إلى الشركة كمصدر للاضطرابات والمخاطر المحلية. ومع مرور الوقت، قد يؤدي هذا إلى تراجع الثقة بالشركة، مما يؤثر على قدرتها على العمل بفعالية داخل المجتمع. كما يمكن أن يحدّ بشدة من خطط توسعة المصانع التي تتطلب موافقات محلية.
استهلاك الطاقة والبصمة الكربونية
تستهلك عملية نقل مياه الصرف الصحي كميات كبيرة من وقود الديزل، مما يزيد بشكل كبير من انبعاثات الكربون. وبما أنها تتطلب استهلاكًا كبيرًا من الوقود، فإنها تزيد من الأثر البيئي الإجمالي لإدارة مياه الصرف الصحي. ومع تزايد تركيز الشركات على بصماتها الكربونية، بدءًا من مستوى مجلس الإدارة وحتى مستوى المصنع، وتزايد تأثير درجات كثافة الكربون في المصنع على النتائج الاقتصادية، أصبح تقليل نقل مياه الصرف الصحي وسيلةً رئيسيةً لتحقيق أهداف الانبعاثات على مستوى الشركة.
مزايا العلاج في الموقع
توفر معالجة مياه الصرف الصحي في الموقع مزايا جذابة عديدة للشركات والمجتمعات المحلية. فهي تُمكّن الشركات من الامتثال للأنظمة المحلية بفعالية أكبر، مع تحسين صورتها العامة من خلال إظهار التزامها بالمسؤولية البيئية. كما تُتيح المعالجة في الموقع للشركات تحكمًا أفضل في عملية المعالجة، مما يضمن استيفاء المياه التي تُصرّفها للحدود المسموح بها، ويساعد على تجنب الغرامات والرسوم الإضافية غير المتوقعة.
من حيث التكاليف، يُمكن أن يُؤدي تقليل أو إلغاء الحاجة إلى نقل مياه الصرف الصحي إلى خفض تكاليف التشغيل الإجمالية بشكل كبير. علاوة على ذلك، تُقلل المعالجة في الموقع من الأثر البيئي لمعالجة مياه الصرف الصحي من خلال تقليل استهلاك الطاقة وانبعاثات الكربون الناتجة عن النقل. وفي بعض التطبيقات، مثل معالجة اللحوم والدواجن، يُمكن أن تُتيح معالجة مياه الصرف الصحي بطريقة خالية من المواد الكيميائية إمكانية بيع أو إعادة استخدام المواد العضوية كبديل اقتصادي أو حتى كمصدر مُدرّ للدخل.
تقنية ناشئة في معالجة مياه الصرف الصحي
يُعدّ التطوّر في تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي، الذي يُتيح معالجة هذه المجاري في الموقع، أمرًا بالغ الأهمية للقطاع لتبنيه ودعمه. وقد مثّل الترشيح الغشائي، الذي يستخدم حاجزًا شبه نافذ لتصفية الشوائب من الماء، الطريقة الأكثر فعالية من حيث التكلفة في الماضي، إلا أنه لم يشهد سوى ابتكارات تدريجية في مجال علوم المواد على مدار الأربعين عامًا الماضية.
مع إدخال التقنيات الجديدة، مثل أغشية الترشيح الفائق الحلزونية، فإن معالجة مياه الصرف الصحي تسير على الطريق الصحيح لتصبح أكثر إنتاجية وأقل تكلفة وأكثر استدامة - مما يغير الصناعة للأفضل.
الترشيح الفائق الزويتريوني
الترشيح الفائق (SF) هو فئة غشائية تقع بين الترشيح النانوي (NF) والترشيح الفائق (UF)، حيث تجمع بين أفضل خصائص كليهما - معدلات رفض عالية للمواد العضوية وتشغيل منخفض الضغط. توفر أغشية الترشيح الفائق الأيونية (SF) قدرات معالجة مُحسّنة، وتسمح بإزالة الملوثات بكفاءة أكبر. بفضل السماح للماء وبعض المواد المذابة، مثل الأملاح، بالمرور عبر حاجزها، مع منع الجزيئات الأكبر حجمًا والملوثات دون انسداد، تتمتع هذه التقنية بمجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك معالجة مياه الصرف الصحي عالية التركيز.
في تطبيقات نواتج هضم السماد، صُممت أغشية SF الزويتيريونية لمعالجة أصعب أنواع مياه الصرف الصحي، مما يُسهم في حل تحديات التخلص منها، ويحقق قيمة مضافة من المياه والمغذيات المتبقية. ويُمكن استخدام حلول غشائية لنواتج هضم السماد من تقليل نقل النفايات وانبعاثاتها الناتجة عن استخدام الأراضي، والسماح بإعادة استخدام المياه للري أو تربية الماشية، وتمكين إنتاج سماد عضوي من المغذيات المُستعادة.
في صناعات اللحوم والدواجن، توفر أغشية SF الزويتيريونية طرقًا خالية من المواد الكيميائية لإزالة الدهون والزيوت والشحوم (FOG) والبروتينات والمواد الملوثة الأخرى المذابة من مياه الصرف الصحي بالكامل، مما يتيح إعادة استخدام المياه على نطاق واسع، وتحويل المنتجات الثانوية العضوية إلى مصادر دخل جديدة.
في مياه الرشح من مكبات النفايات، توفر أغشية SF الزويترية أعلى جودة من المعالجة المسبقة بالتناضح العكسي (RO)، وإزالة الأوساخ العضوية دون تلويث نفسها وتحسين استرداد المياه النظيفة بشكل عام وأداء الغشاء وعمر الخدمة.
تستخدم أغشية الترشيح الفائق ثنائية القطب تقنية مبتكرة ثنائية القطب لتصنيع غشاء مقاوم للتلوث الدائم. وبفضل كفاءتها العالية، واستهلاكها المنخفض للطاقة، وإطالة عمرها، تُساعد هذه الأغشية المنشآت على خفض تكاليف التشغيل ودعم أهداف الاستدامة البيئية الأوسع.
مستقبل إدارة مياه الصرف الصحي
يتشكل مستقبل إدارة مياه الصرف الصحي بفضل العديد من الاتجاهات والابتكارات الواعدة التي تُبشّر بتغيير جذري في كيفية معالجة المياه وإعادة استخدامها. وتُعدّ تقنيات المعالجة المتقدمة، مثل الترشيح الغشائي الزويتري، أساسيةً في تقليل الحاجة إلى نقل مياه الصرف الصحي، مما يُخفّض بدوره الأثر البيئي وتكاليف التشغيل. وفي عالمٍ تُطالب فيه الشركات بشكل متزايد بتحسين كفاءة محطاتها وخفض التكاليف مع تقليل بصمتها الكربونية، أصبح نقل مياه الصرف الصحي الحل الأسهل.
كريس روي هو المؤسس المشارك ومدير الهندسة التجارية في شركة ZwitterCo. خبير في الأغشية البوليمرية والسيراميكية، عمل سابقًا مهندسًا للبحث والتطوير ومهندسًا ميدانيًا لدى شركة Veolia CeraMem ومجموعة ALSYS، حيث قاد ونفذ ودعم العديد من مشاريع معالجة مياه الصرف الصناعي في قطاعات الأغذية والمشروبات، وتشطيب المعادن، والنفط والغاز، والفضاء. تخرج بامتياز مع مرتبة الشرف من جامعة ماساتشوستس أمهرست، حاصلًا على بكالوريوس في الهندسة الكيميائية، مع مرتبة الشرف من القسم لأبحاثه المستقلة في مجال ريولوجيا البوليمرات.
