آثار الفصول المختلفة على تركيب وصيانة وحدة معالجة المياه
آثار الفصول المختلفة على تركيب وصيانة وحدة معالجة المياه له العديد من الجوانب المختلفة. لا تؤثر مواسم الخريف، سواء في ذروة الصيف أو في الشتاء، على استخدامنا للمياه فحسب، بل تؤثر أيضًا على كفاءة معالجة المياه ومياه الصرف الصحي لدينا. حيث ترتفع معدلات استخدام المياه عمومًا بشكل ملحوظ خلال أشهر الصيف، خاصة في المناطق التي تتلقى أمطارًا أقل (أو لا تتلقى أمطارًا على الإطلاق). سواء كنت تسقي حديقتك أو حديقتك، أو تملأ حوض السباحة، أو تستخدم ماء الصنبور لصنع الثلج لمشروباتك، فإن استخدام المياه يكون أعلى عندما تكون درجات الحرارة أعلى. مع قدوم الخريف بالفعل، واقتراب فصل الشتاء بسرعة، فإن استخدام المياه المنزلية والزراعية آخذ في الانخفاض.
لكن استخدام المياه ليس هو العامل الوحيد الذي يتأثر بالطقس والمواسم. وتتأثر أيضًا بعض العمليات المستخدمة في معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. من الكفاءة الكيميائية، إلى معدلات إزالة الملوثات، إلى النشاط البيولوجي، إلى وظائف المعدات، إلى كمية الأكسجين المذاب المتاح للمساعدة في العمليات البيولوجية أو الكيميائية، تؤثر درجة الحرارة على فعالية وكفاءة معالجة المياه ومياه الصرف الصحي. من المسلم به أن هذه ليست الفكرة الأكثر انتشارًا في أذهان الجميع عندما تشهد تغير الفصول.
آثار الفصول المختلفة وتغير المناخ
ومن المتوقع أن ترتفع درجة حرارة المياه نتيجة لتغير المناخ. قد يؤدي هذا إلى تفاقم التغيرات الأخرى المتوقع حدوثها، مثل زيادة تحميل المغذيات، وزيادة تواتر ومدة وشدة نمو الطحالب وتكاثر البكتيريا الزرقاء، وزيادة التباين في كمية وطبيعة الجريان السطحي. قد تؤدي درجات حرارة المياه المرتفعة أيضًا إلى توسيع النطاق الجغرافي للكائنات الحية الدقيقة المرتبطة بالأمراض المنقولة بالمياه.
سوف تزيد تأثيرات تغير المناخ من أهمية مراقبة جودة المياه، واختيار عملية المعالجة المناسبة، والتحكم اليومي في العمليات وتشغيل نظام التوزيع.
تأثيرات درجة الحرارة
يمكن أن تؤثر درجة الحرارة على الجوانب الفيزيائية والكيميائية والمكروبيولوجية والكيميائية الحيوية للمياه. من المهم أن نفهم كيف يمكن أن تؤدي درجة الحرارة إلى مشكلات تتعلق بالملوثات الصحية والجماليات عند تطوير وتنفيذ استراتيجيات الإدارة. يتم تسليط الضوء على بعض الاعتبارات الهامة أدناه.
اللزوجة
تكون لزوجة الماء أعلى عند درجات الحرارة المنخفضة (على سبيل المثال، تولد مقاومة أو سحبًا أكبر).
قد لا تستقر بعض الجسيمات في درجات الحرارة الباردة؛ وقد يؤدي ذلك إلى ترحيل الجسيمات (التعكر) من عمليات الترسيب إلى عمليات الترشيح؛ كما أن عمليات الترشيح تكون أقل فعالية في درجات الحرارة الباردة.
التوصيل
مع زيادة درجة حرارة الماء، تزداد الموصلية (أي النشاط الأيوني).
الموصلية هي مقياس بديل لمجموع المواد الصلبة الذائبة التي قد تؤثر على طعم الماء أو التآكل أو الترسبات المعدنية. ينبغي تصحيح درجة حرارة قياسات الموصلية إلى 25 درجة مئوية (المعروفة باسم التوصيل النوعي) لتسهيل مقارنة النتائج.
نقاط الغليان والانصهار
تحدد نقاط الغليان والانصهار “حالة” المادة (على سبيل المثال، صلبة أو سائلة أو غازية). في بعض الوثائق، يتم تحديد ضغط البخار أو ثابت قانون هنري كمقياس للتطاير المركب (مثل القدرة على التبخر من السائل).
الرائحة
بشكل عام، كلما ارتفعت درجة الحرارة، زاد تكوين المركبات المسببة للرائحة و/أو كثافة الرائحة.
يمكن إنتاج المركبات المسببة للرائحة عن طريق التفاعلات الكيميائية (مثل الكلوروفينول) أو عن طريق الكائنات الحية الدقيقة (مثل الجيوسمين). ومع ذلك، فإن عملية التبخر الفيزيائية (على سبيل المثال، التطاير المركب) هي التي تؤدي إلى التفاعل الحسي.
الرقم الهيدروجيني
مع انخفاض درجة الحرارة، ينخفض تفكك الماء ويزداد الرقم الهيدروجيني. وهذا يعني أن قيمة الرقم الهيدروجيني التي يعتبر عندها الماء حمضيًا أو متعادلًا أو قاعديًا تختلف باختلاف درجة الحرارة:
25 درجة مئوية محايدة = 7
20 درجة مئوية محايدة = 7.085
5 درجة مئوية محايدة = 7.365
0 درجة مئوية محايدة = 7.5
هناك عدد من النقاط التي يجب مراعاتها:
- يجب أن تشتمل أجهزة قياس الأس الهيدروجيني على جهاز لتعويض درجة الحرارة؛ وينبغي قياس الرقم الهيدروجيني في أقرب وقت ممكن بعد جمع العينة لتقليل تأثير درجة الحرارة.
- يكون المحلول ذو الرقم الهيدروجيني 7 عند 5 درجات مئوية حمضيًا لأن الرقم الهيدروجيني له أقل من القيمة المحايدة البالغة 7.365 عند درجة الحرارة هذه (أي أن هناك فائضًا في أيون الهيدروجين [H+] مقابل أيون الهيدروكسيد [OH-]).
- تعمل محطات معالجة التخثر عند درجة الحموضة الحمضية على مسافة أبعد من درجة الحموضة المحايدة عند 5 درجات مئوية مقارنة بـ 25 درجة مئوية، وأقل بكثير من OH – وهي متاحة للتفاعل مع مادة التخثر. يُقترح تعديل درجة الحموضة الموسمية لمراعاة انخفاض تركيزات OH أثناء ظروف الماء البارد.
- تعتمد العمليات المتأثرة كيميائيًا في نظام التوزيع، مثل التآكل، على الرقم الهيدروجيني.
ذوبان المواد الصلبة
تزداد قابلية ذوبان معظم المواد الصلبة عندما ترتفع درجة الحرارة. ولكن هناك بعض الاستثناءات الملحوظة، بما في ذلك:
- كربونات الكالسيوم
- هيدروكسيد الكالسيوم
- فوسفات الكالسيوم
- سيليكات المغنيسيوم
- هيدروكسيد الصوديوم
هناك عدد من النقاط التي يجب مراعاتها:
- تزداد قابلية ذوبان المعادن بشكل عام مع درجة الحرارة؛ وبالتالي، يجب استخدام ماء الصنبور البارد فقط للشرب والطبخ وإعداد حليب الأطفال.
- يمكن أن يؤدي التغير في درجة الحرارة إلى ترسيب المواد وتكوين رواسب أو يمكن أن يتسبب في إذابة المواد المودعة مسبقًا وإطلاق الملوثات المترسبة.
- من الصعب التنبؤ بالتأثير ويمكن أن يختلف من نظام إلى آخر لأن ذوبان العديد من المركبات يعتمد أيضًا على الرقم الهيدروجيني.
قابلية الذوبان
تتناقص الغازات مع زيادة درجة الحرارة (أي أن الماء البارد يحتوي على غاز مذاب أكثر من الماء الدافئ). وتشمل الغازات الذائبة الهامة ذات الصلة بمياه الشرب الأمونيا وثاني أكسيد الكربون والأكسجين.
هناك عدد من النقاط التي يجب مراعاتها:
- الأمونيا، عند وجودها في المياه الخام، تخلق طلبًا عاليًا للأكسدة وتقلل من فعالية التطهير؛ وهو مادة مغذية تشجع نمو الطحالب في المصدر ونمو الأغشية الحيوية في نظام التوزيع؛ تعمل البكتيريا النيتروجينية على تحويل الأمونيا إلى نتريت / نترات.
- لثاني أكسيد الكربون تأثير كبير على استقرار الرقم الهيدروجيني؛ يجب أن تستخدم إمدادات المياه الجوفية التي تحتوي على ثاني أكسيد الكربون المذاب مقياس الرقم الهيدروجيني عبر الإنترنت أو جهاز قياس خالي من المساحة للحصول على نتائج دقيقة.
- للأكسجين تأثير كبير على ظروف الأكسدة والاختزال. يؤثر هذا على تكوين المجتمع الميكروبيولوجي والتغيرات المعتمدة على حالة الأكسدة والاختزال في القابلية للذوبان (على سبيل المثال، إطلاق المنغنيز في ظل ظروف نقص الأكسجين)؛ من المتوقع أن تؤدي درجات حرارة الماء الأكثر دفئًا بسبب تغير المناخ إلى خفض محتوى الأكسجين المذاب وزيادة خطر الإصابة بظروف نقص الأكسجين.
آثار الفصول المختلفة على معدلات التفاعلات الكيميائية
بشكل عام، كل زيادة بمقدار 10 درجة مئوية في درجة الحرارة يضاعف معدل التفاعل.
هناك عدد من النقاط التي يجب مراعاتها:
- ستكون الأكسدة والاختزال الكيميائيان أكثر فعالية في درجات الحرارة الأكثر دفئًا، مما يعني أن درجة الحرارة عامل مهم يجب أخذه في الاعتبار عند استخدام المؤكسدات الكيميائية لتعطيل مسببات الأمراض.
- يتسارع تحلل بقايا المطهر في نظام التوزيع عند درجات حرارة الماء الأكثر دفئًا.
- يزداد معدل تكوين منتجات التطهير الثانوية عمومًا مع ارتفاع درجات الحرارة.
- تتشكل منتجات التحلل المائي بشكل أسرع في درجات الحرارة الأكثر دفئًا، مما يجعل العملية أكثر فعالية.
- يزداد التحلل المائي للبولي فوسفات مع ارتفاع درجة الحرارة وقد يطلق المنغنيز المحتجز مسبقًا.
- يرتبط معدل الانتشار بحركة الجزيئات ويزداد عند درجات الحرارة الأكثر دفئًا (على سبيل المثال، انتشار الأكسجين والمعادن).
الجوانب المكروبيولوجية
يعتمد تأثير درجة الحرارة على الجوانب المكروبيولوجية على الكائنات الحية الدقيقة ومكان تواجدها في النظام المائي. على سبيل المثال، تعيش بعض الكائنات الحية الدقيقة بشكل أفضل عند درجات حرارة منخفضة في مياه المصدر، بينما يزدهر البعض الآخر عند درجات حرارة أكثر دفئًا في نظام التوزيع أو داخل أنظمة السباكة السكنية والمباني.
الأغشية الحيوية (مثل البكتيريا والأوالي والفطريات)
يزداد النشاط الميكروبي مع ارتفاع درجة الحرارة، لكن الأغشية الحيوية يمكنها البقاء على قيد الحياة والنمو في جميع درجات الحرارة التي يواجهها نظام التوزيع (أقل من 4 درجات مئوية إلى 30 درجة مئوية).
يتسبب تكوين الأغشية الحيوية ونموها في العديد من مشكلات جودة المياه. على سبيل المثال، يمكن للأغشية الحيوية:
- إيواء مسببات الأمراض لإطلاقها في وقت لاحق.
- استهلاك بقايا المطهرات.
- توليد المواد العضوية (على سبيل المثال، سلائف المنتجات الثانوية للتطهير).
- توليد التعكر أو اللون أو الأذواق/الروائح الكريهة.
- يتوسط التآكل وإطلاق المعادن (مثل الرصاص والنحاس).
البكتيريا النيتروجينية
يحدث النمو الأمثل بين 20 درجة مئوية و30 درجة مئوية، لكن البكتيريا الآزوتية يمكنها البقاء على قيد الحياة والنمو في جميع درجات الحرارة التي يواجهها نظام التوزيع (أقل من 4 درجات مئوية إلى 30 درجة مئوية).
بالإضافة إلى تأثيرات الأغشية الحيوية المذكورة أعلاه، تقوم البكتيريا الآزوتية بتحويل الأمونيا إلى نتريت ونترات.
فعالية العمليات العلاجية
آثار الفصول المختلفة على جميع عمليات المعالجة الفيزيائية والكيميائية والبيولوجية خاصة درجة الحرارة. وبالتالي، فمن المهم أن نفهم الاتجاهات الموسمية. قد تكون هناك حاجة إلى تعديلات على العملية أو عمليات إضافية لإدارة تأثيرات درجة الحرارة ومعالجة المياه بشكل فعال على مدار العام.
