مشاكل استخدام الكلور الفعّال في تطهير مياه الصرف الصحي 2

ويبدو تأثير درجة حرارة المياه على كينيتيكا
عملية التطهير من خلال رفعها لمعامل انتشار المؤكسد خلال أغشية الخلايا للبكتريا.
وتُسرَّع عملية رفع درجة حرارة المياه من 0.2° C وحتى
10° C عملية التطهير بشكل شديد، بينما يبدو الرفع
التالي لدرجات الحرارة أقل تأثيراً. وتؤثر درجة حرارة المياه بشكل أكبر على
كينيتيكا التطهير بالكلور أمينات منها للكلور الحر.

المشاكل الناجمة عن استخدام الكلور الفعال في
تطهير مياه الصرف الصحي:

يعتبر الكلور الفعال أكثر المؤكسدات القوية
استخداماً في مجال التطهير. أكثر حالات استخدام الكلور لأغراض التطهير هي الحالة
الغازية أو السائلة.

وتعتبر الكلورة وسيلة آمنة لإعاقة انتشار
الأوبئة التي تسببها الأحياء الدقيقة الممرضة مثل أنبوبات التيفوئيد والسل والزحار
ونيبريون الكوليرا وفيروسات الشلل والتهاب الدماغ حيث تعتبر الأحياء السابقة غير
مقاومة لتأثير الكلور الفعال بينما يعتبر الكلور عديم التأثير تقريباً على بعض
النظائر التيفية (الباراتيفية) وأغلب المكورات ذات التشكل البوغي.

بقيت لفترة طويلة طريقة التطهير بالكلور الفعال
أكثر الطرق انتشاراً في حماية الصحة العامة من خطر الفيروسات والبكتريا الممرضة
المتواجدة في مياه الصرف الصحي الخاضعة للمعالجة التقليدية. يستخدم الكلور الفعال
عادة بجرعات عالية نسبياً لضمان أمان عملية التطهير لمياه الصرف الصحي قبل طرحها
إلى المحميات المائية الطبيعية أو استخدامها لأغراض الري. يؤدي استخدام جرعات عالية
من الكلور إلى وصول كميات متبقية فائضة من المواد ذات الطبيعة السمية إلى البيئة
المحيطة كالكلور الفعال المتبقي واتحادات الكلور المتبقية إضافة إلى اتحادات الكلور
العضوية المختلفة. تشكل المواد السابقة تهديداً خطيراً على أشكال الحياة المختلفة
في مياه المجمعات الطبيعية أسفل مصبات محطات المعالجة على هذه المجمعات متمثلة
بتهديد الثروة السمكية في المجمعات المائية الطبيعية وبالتأثير السلبي على الحياة
الميكروبيولوجية فيها بالتأثير السلبي أيضاً على قدرة هذه المجمعات على التنقية
الذاتية، كما يحد تواجد المواد السابقة من مجالات استخدام المياه الناتجة عن
المعالجة في مجالات الاقتصاد المختلفة.

تتعلق درجة سمية مياه الصرف الصحي الخاضعة
لعملية الكلورة بتركيز الأمونياك في هذه المياه قبل إخضاعها للتطهير بالكلور
الفعال، حيث يشكل الكلور مع الأمونياك المتواجد عادة في مياه الصرف الصحي اتحادات
الكلور أمين. تعتبر اتحادات الكلور أمين مفاعلات تطهير سيئة نسبياً، فحتى نتمكن من
الحصول على فعالية تطهير للكلور أمينات مشابهة لفعالية تطهير الكلور الفعال لابد من
زيادة كلاً من جرعة الكلور الأولية وفترة التماس لهذه الاتحادات مع المياه، إضافة
إلى أن تواجد الأمونياك في مياه الصرف الصحي يخفض بشكل كبير جداً من إمكانية تواجد
HOCl ضمن قيم pH الشائعة لمياه الصرف الصحي، كما أن الكلور أمينات مركبات قاتلة
للأسماك حتى في حالات القيم المنخفضة جداً لتراكيزها المتبقية في المياه.

يشكل الكلور الفعال مع بقايا المواد العضوية
المتواجدة في مياه الصرف الصحي اتحادات الكلور العضوية ذات الصفات السمية. تعيق هذه
الاتحادات عمليات التحلل البيوكيميائي في المياه الطبيعية، وتعتبر اتحادات الكلور
العضوية مركبات غير ثابتة في هذه المياه مما يعقد من مشاكل تواجدها في المياه
الطبيعية.

يعتقد أن اتحادات الكلور العضوية مركبات مستوطنة
مما يخفض بشكل كبير من تراكيزها المسموحة في المياه المخصصة للأغراض المنزلية، كما
أن تواجد هذه الاتحادات في مياه المصادر الطبيعية المخصصة للإمداد المائي المركزي
يعقد بشكل كبير من تكنولوجيا التنقية المائية ويرفع بشكل كبير من التكاليف
الإنشائية والاستثمارية لمحطة التنقية.

تتشكل اتحادات الكلور العضوية بتواجد كميات
منخفضة من الكلور الفعال لا تزيد عن 1% من كمية الكلور الأولية المضافة إلى المياه،
حيث تحتوي أغلب هذه الاتحادات على ذرة كلور واحدة فقط في جزيئها.

كل ذلك قاد الباحثين إلى دراسة طرق بديلة
للتطهير بالكلور الفعال (وخصوصاً عند تطهير مياه الصرف الصحي) كالتطهير باستخدام
ديوكسيد الكلور أو كلوريد البروم أو الأوزون أو إلحاق عمليات الكلورة بعمليات إزالة
الكلور (Dechlorination).

وقد أظهرت الدراسات التي أجرتها وكالة EPA Task
Force الأمريكية المتخصصة في هذا المجال أن المفاعلات السابقة تعتبر وسائل فعالة في
تطهير مياه الصرف الصحي وذات سمية أقل من الكلور الفعال. وسنعرض في مقالتنا هذه
لإمكانية استخدام كلوريد البروم كبديل للكلور الفعال في مجال تطهير مياه الصرف
الصحي.

الخواص الكيميائية والتطهيرية لكلوريد
البروم:

حتى نعرض لإمكانية استخدام كلوريد البروم كوسيلة
تطهير بديلة عن الكلورة لمياه الصرف الصحي لابد من عرض الخواص الكيميائية
والتطهيرية لهذه المادة.

كلوريد البروم سائل ثقيل ذو لون أحمر داكن
برائحة حادة. يملك كلوريد البروم توازناً مع كل من البروم والكلوريد في طوريه
الغازي والسائل:

مشاكل استخدام الكلور الفعّال في تطهير مياه الصرف الصحي 2 Bassam6

إن أغلب خواص كلوريد البروم هي خواص وسيطة بين
خواص البروم وخواص الكلور الفعال (انظر الجدول).

الجدول -1-

الخاصة	Br₂	Br cl	cl₂
درجة حرارة الانصهار	-7.3	-66.0	-101.0
درجة حرارة الغليان	58.8	5	-34
الكثافة غ/سم³ (بدرجة )	3.12	2.34	1.40
ضغط البخار ، ميغا باسكال	0.0	0.2	0.7
الانحلالية غ/100 غ من الماء	3.30	8.50	0.75

هذه الخواص الوسيطية تعطي لكلوريد البروم محاسن
كثيرة مقارنة مع كل من البروم والكلور فمثلاً درجة حرارة التجمد المنخفضة لكلوريد
البروم تستبعد مشكلة تجمده شتاءً بينما تبقى هذه المشكلة قائمة عند استخدام البروم
السائل.

يقع كلوريد البروم في عبواته بضغوط أقل من
الضغوط التي يتواجد فيها الكلور الفعال في عبواته.

وتتشابه بعض خواص كلوريد البروم الكيميائية مع
خواص الكلور الكيميائية فمثلاً يؤثر كلوريد البروم بشكل سريع على الجلد والخلايا
الحياة الأخرى مسبباً التهابات وحروق، كما يؤثر كلوريد البروم ضمن تراكيز أبخرته
المنخفضة على المجاري التنفسية للإنسان.

كلوريد البروم مؤكسد قوي في حالتيه السائلة
والغازية، وتشكل نواتج تفاعل كلوريد البروم مع الماء، الأمونياك والمرجعات المختلفة
بما فيها المواد العضوية تأثيراً تطهيرياً إضافياً لهذه المادة.

يشكل كلوريد البروم أثناء عملية الحلمهة الحمض
HOBr كما هو موضح في التفاعل التالي:

مشاكل استخدام الكلور الفعّال في تطهير مياه الصرف الصحي 2 Bassam9

يتميز الحمض الناتج HOBr بفعالية تطهير جيدة
تفوق في الأوساط القلوية فعالية الحمض HOCl المتشكل أثناء حلمهة الكلور.

تفوق حلمهة كلوريد البروم حلمهة كل من الكلور
والبروم، وتعود سرعة الحلمهة العالية لكلوريد البروم وكذلك الانحلالية العالية له
إلى قطبية جزيء كلوريد البروم.

يتفاعل كلوريد البروم ومنتجات حلمهته مع
الأمونياك المتواجد في مياه الصرف الصحي بسرعة كبيرة مشكلاً اتحادات البروم أمينات
(أحادي وثنائي البروم أمين) وفق التفاعل التالي:

مشاكل استخدام الكلور الفعّال في تطهير مياه الصرف الصحي 2 Bassam10

تعتبر البروم أمينات المتشكل أشد فعالية
كيميائية وتطهيرية من الكلور أمينات وأقل استقراراً وثباتاً منها ويرجع ذلك إلى قوى
الارتباط الأضعف لاتحادات البروم مقارنة مع اتحادات الكلور المماثلة.

ونبين في الجدول -2- مقارنة تأثير تركيز
الأمونياك في مياه الصرف الصحي على فعالية القضاء على الميكروبات (وكمثال تحت
المقارنة على العصيات E.Coli) لدى استخدام BrCl والكلور الفعال بكميات متكافئة.

الجدول -2- مقارنة فعالية التطهير (أخذت العصيات E.Coli* كمثال)
لكلوريد البروم والكلور الفعال

نسبة العصيات غير المقتولة %

Cl₂	BrCl	Cl₂	BrCl	Cl₂	BrCl
0.5	40 <	23.7	72 <	2.6	56 <	7.9
5	18 <	0.0007	55 <	0.0001	55 <	0.016
15	1.8	0.0001	28.5	0.0001	26.6	0.0001
30	0.015	0.0001	1.6	0.0001	18.6	0.0001

* التركيز الأولي للأحياء الدقيقة 10⁶
عصية/مل، تركيز الهالوجينات 0.5 مغ/ل

يلاحظ من الجدول -2- التثيأثثأثير الكبير لتركيز
الأمونياك في مياه الصرف الصحي على فعالية التطهير وتؤكد النتائج السابقة أن فعالية
البروم أمينات في القضاء على البكتريا أكبر بكثير من فعالية الكلور أمينات.

تشير بعض الأبحاث إلى أن فعالية البروم أمينات
مساوية تقريباً لفعالية البروم الحر في القيم الشائعة للـ pH في مياه الصرف الصحي.
وتؤكد أبحاث أخرى إلى أن البروم أمينات تبدي فعالية مضادة للبكتريا عالية جداً بحيث
أنه لا توجد ضرورة لتشكيل الظروف المناسبة لظهور البروم الحر في مياه المعالجة من
أجل الحصول على الفعالية العظمى للتطهير كما هو الحال في حالة الكلور الفعال.

تؤمن البروم أمينات إبادة أسرع وأكمل للفيروسات
من الكلور أمينات، فقد جرت إبادة فيروس Polio II بكلوريد البروم وبتواجد 10 مغ/ل من
الأمونياك خلال فترة تماس أقل من 5 دقائق، بينما لم تستطع كمية كافية من الكلور
الفعال إبادة هذا الفيروس بتواجد الكمية السابقة من الأمونياك حتى خلال فترة تماس
60 دقيقة.

كما أشارت الأبحاث إلى أن تواجد الأمونياك يرفع
من قدرة كلوريد البروم على إبادة فيروس Polio I ضمن المجال pH = 7-9. يبدي كلوريد
البروم تأثيراً فعالاً يزيد قليلاً عن فعالية الكلور في إبادة الفيروسات f².

» مشاكل استخدام الكلور الفعّال في تطهير مياه الصرف الصحي
» مشاكل استخدام الكلور الفعّال في تطهير مياه الصرف الصحي 3
» كتاب الطهاة(تطهير ما اصابته النجاسة)
» دورة ادارة مخاطر التأمين الصحي
» إرسم بروفيل طريق - خط مياه - خط صرف صحى فى دقيقة واحدة فقط