مجاري الصرف الصحي
مجرى الصرف الصحي (يسمى أيضًا مجرى مياه الصرف الصحي) هو نظام نقل منفصل تحت الأرض مخصص لنقل مياه الصرف الصحي من المنازل والمباني التجارية لمعالجتها أو التخلص منها. وتحمل مجاري الصرف الصحي الأخرى التي تخدم المناطق الصناعية أيضًا مياه الصرف الصناعي. ويُسمى نظام مجاري الصرف بنظام شبكة المجاري (الصرف الصحي).
تعمل مجاري الصرف الصحي بصورة منفصلة ومستقلة عن مصارف مياه الأمطار الغزيرة، والتي تحمل الميا الجارية الخاصة بـ الأمطار وغير ذلك من المياه التي تغمر شوارع المدينة.[1]:Ch.I [2] يطلق على مجاري الصرف التي تحمل كلاً من مياه الصرف الصحي ومياه الأمطار الغزيرة معًا المجاري المجمعة.
والصرف الصحي هو جزء من شبكة توزيع المياه، وتعني هذه الشبكة بتصريف المخلفات السائلة من المباني والمصانع إلى محطة المعالجة أو أماكن التصريف. تنتج مياه الصرف الصحي عن منطقة التجميع، وتكون مجاري الصرف الصحي أصغر بكثير من المجاري المجمعة والمصممة أيضًا لتحمل جريان المياه السطحية. وتكون بعض مجاري الصرف الصحي القليلة كبيرة بدرجة تكفي لوقوف رجل قائم بداخلها، وهي عادةً ما تحمل تدفقات شديدة قد تكتسح مثل هذا الرجل من قدميه.]]
مجموعة مصطلحات
في الدول المتقدمة، تكون مجاري الصرف عادةً عبارة عن خطوط أنابيب تبدأ بالأنابيب المتصلة من المباني إلى واحد أو أكثر من المستويات الأكبر لشبكة المجاري الرئيسية للقنوات تحت الأرض، والتي تنقل مياه الصرف الصحي إلى مرافق معالجة مياه الصرف الصحي. الأنابيب الرأسية، التي تسمى فتحات دخول غرف التفتيش، تعمل على توصيل شبكة المجاري الرئيسية إلى السطح. يتم استخدام فتحات دخول غرف التفتيش للوصول إلى أنابيب الصرف الصحي من أجل عمليات الفحص والصيانة، وأيضًا كوسيلة لتسريب الغازات من مجاري الصرف. كما أنها تسهل الزوايا الرأسية والأفقية في خطوط الأنابيب المستقيمة الأخرى. تعمل مجاري الصرف بقوة الجاذبية بشكل عام، إلا أنه يمكن استخدام المضخات إذا كان ذلك ضروريًا. أنبوب الصرف الأكثر استخدامًا هو الأنبوب SDR-35 (معدل الأبعاد القياسي 35)، مع الأنابيب الفرعية الأصغر حجمًا والمتصلة داخل شبكة مجارٍ رئيسية أكبر حجمًا[بحاجة لمصدر]
وتسمى أنابيب نقل مياه الصرف الصحي من مبنى فردي إلى أنبوب تجميع الصرف الصحي العام باسم الأنابيب الفرعية. مجاري الصرف الفرعية تعمل عادةً تحت الشوارع التي تستقبل الأنابيب الفرعية من المباني الموجودة على طول هذه الشوارع وتصرفها بقوة الجاذبية في قنوات الصرف الرئيسية في غرف التفتيش. ربما يكون لدى المدن الكبيرة مجاري صرف تسمى المجاري الحاجزة والتي تستقبل التدفقات من قنوات الصرف الرئيسية المتعددة. محطة الرفع هي عبارة عن بالوعة تجميع الصرف الصحي مع وجود مضخة لرفع مياه الصرف الصحي المتراكمة لارتفاعات عالية. ربما تعمل المضخة على التصريف إلى مجرى صرف تجميعي آخر في ذلك الموقع أو ربما يكون التصريف من خلال قوة ضغط شبكة المجاري الرئيسية في بعض المواقع البعيدة.[3]
معلومات تاريخية
امتدادًا للثورة الصناعية، فقد نمت العديد من المدن في أوروبا وأمريكا الشمالية في القرن التاسع عشر، مما أدى في كثير من الأحيان إلى الازدحام وزيادة المخاوف بشأن الصحة العامة.[4] كجزء من توجه برامج الصرف الصحي المحلية في أواخر القرن التاسع عشر والعشرين، فقد شيدت العديد من المدن أنظمة صرف صحي واسعة النطاق للمساعدة في السيطرة على تفشي بعض الأمراض مثل التيفوئيد والكوليرا.[2]:29-34 في البداية كانت هذه الأنظمة تصرف مياه الصرف الصحي مباشرة إلى المياه السطحية دون معالجة. وبما أن تلوث المسطحات المائية أصبح مصدر قلق، فقد أضافت المدن محطات معالجة الصرف الصحي لأنظمتها. خضعت معظم المدن في الولايات المتحدة إلى ثورات تغيير في الصرف الصحي بين عامي 1900 و1935، وذلك بإضافة أنظمة الصرف الصحي الأكثر تكلفة وغيرها من التقنيات للتخلص من البكتيريا الضارة من خلال معالجة المياه باستخدام الكلور وترشيح المياه ومياه الصرف الصحي. في المناطق التي يوجد بها تلوث سطحي بالقرب من الشاطئ، مثل كليفلاند، تم وضع أنظمة امتصاص موسعة في المياه للحد من التلوث في مياه الشرب. خلال هذه الفترة، كان هناك انخفاض في الأمراض في المدن، مثل حمى التيفوئيد التي انخفضت من 35 حالة من كل 10,000 شخص إلى أقل من 5 حالات من كل 10,000 من السكان.[5] يمكن لهذه الأنظمة الأولية من أنظمة مجاري الصرف أن تكون معتمدة مع الزيادة السكانية في المدن وذلك لأن متوسط العمر المتوقع يزيد والمرض يقل.
مصادر المخلفات
- المخلفات السائلة المنزلية: ويطلق عليها مياه المجاري وهي المياه المستعملة في الوحدات المنزلية أو المباني العامة.
- المخلفات السائلة الصناعية: وهي المخلفات الناتجة من استعمال المياه في عمليات التصنيع المختلفة، وقد تحتوي هذه المخلفات على مواد سامة أو ضارة لذلك يتم ربط المصانع بشبكة التصريف بعد تحقيق شروط معينة.
- مياه الرشح: وهي المياه التي تتسرب إلى أنابيب التصريف أو غرف التفتيش.
- مياه الأمطار: في الشبكات الحديثة يتم فصل مياه الأمطار عن المخلفات الأخرى
شروط تصميم الشبكة
يتطلب تصميم شبكة الصرف الصحي دراسات خاصة ومتعمقة لتحقيق الاستفادة القصوى من الشبكة، وهذه الدراسات هي:
- بيانات بمعدلات الاستهلاك.
- وضع خطط تطوير مستقبلة للشبكة.
- الخرائط الجغرافية للمنطقة.
- أماكن تموضع المناطق الصناعية والتجارية.
طرق تصريف المياه
يتم تصريف المخلفات بعدة طرق ويفضل استخدام الانحدار في عملية التصريف, لتخفيف التكلفة. وتستخدم المضخات عند الصعوبات.
مكونات الشبكة
- محطة معالجة مياه الصرف الصحي ومنها الثنائية والثلاثية.
- محطة ضخ أو مضخات.
- خطوط التصريف الرئيسية.
وتقوم بنقل كميات كبيرة من المخلفات وتكون الخطوط عبارة عن أنابيب كبيرة أو أنفاق ضخمة في بعض البلدان ذات الكثافة العالية.
- خطوط التصريف الفرعية.
- غرف التفتيش.
- المطابق.
- مطاحن: وهي تقنية حديثة تقوم بطحن المعادن وفصلها عن بقيت المخلفات.
غرفة التفتيش
وهي غرفة مربعة الشكل في أغلب البلدان ومقاسها (60 * 60) سم وتكون خارج المبنى, وتقوم غرفة التفتيش بتجميع المخلفات من عدد محدد من الأبنية السكنية أو المحال التجارية وتحويلها إلى خطوط التصريف.
أنابيب التوزيع
هنالك عدة أنواع من الأنابيب (مواسير) المستخدمة في شبكات الصرف الصحي وتختلف باختلاف مكوناتها.
- الشروط الواجب توافرها في الأنابيب
- القدرة العالية على تحمل الضغوط الخارجية والداخلية.
- المقاومة العالية لعوامل التآكل.
- القدرة على تحمل مختلف درجات الحرارة.
- أنواع الأنابيب.
الصيانة
تتطلب شبكات الصرف الصحي لعمليات صيانة دورية ومتخصصة، وذلك للحفاظ على الشبكة من عوامل الهدر وتحقيق الاستفادة القصوى من الشبكة. وتتم الصيانة بالطرق التالية:
- مضخات الماء
- مضخات الهواء
- المحاليل الكيميائية.
تتدهور جميع مجاري الصرف مع تقدم العمر، ولكن مشكلة التسريب/التدفق تعتبر مشكلة استثنائية لمجاري الصرف الصحي، لأن كلاً من مجاري الصرف المجمعة ومصارف مياه الأمطار الغزيرة تم تصميمهما بشكل يتيح لهما حمل هذه الأشياء. التحكم بدرجات مقبولة في التسريب يتطلب مستوى أعلى من الصيانة اللازمة لاعتبارات السلامة الهيكلية لمجاري الصرف المجمعة.[6] يلزم وجود برنامج شامل لفحص البناء وذلك لمنع الاتصال غير الملائم من القبو والفناء ومصارف الأسطح بمجاري الصرف الصحية.[7] احتمالية وجود الاتصال غير الملائم تكون أعلى عندما توجد مجاري الصرف المجمعة ومجاري الصرف الصحية على مقربة من بعضها، وذلك لأن الموظفين في البناء قد لا يمكنهم التعرف على الفرق بينهما. العديد من المدن القديمة مازالت تستخدم مجاري الصرف المجمعة في حين أنه قد تم بناء الضواحي المتجاورة بمجاري صرف صحية منفصلة.
على مدى عقود، كان الخيار الوحيد عند حدوث تشققات أو غيرها من الأعطال الأخرى في أنابيب الصرف الصحي، هو العملية المكلفة من النبش عن الأنابيب التالفة واستبدالها، الأمر الذي يتطلب عادةً إعادة تعبيد الشارع بعد ذلك. في منتصف الخمسينيات، تم اختراع الوحدة حيث تم سحب وحدتين في نهاية كل طرف مع مزيج خاص من الأسمنت بينهما من غطاء فتحة غرفة التفتيش إلى الذي يليه، وطلاء الأنبوب بالأسمنت تحت ضغط عالٍ ثم تجفيفه بمعدل سريع، وإحكام غلق جميع الشقوق والكسور في الأنبوب.[8]
مجاري الصرف المبسطة
مجاري الصرف الصحية المبسطة تتكون من الأنابيب ذات القطر الصغير (عادةً يكون200 مم أو حوالي 8 بوصات)، والموضوعة غالبًا في تدرجات مسطحة إلى حد ما (1 في 200). التكلفة الاستثمارية لمجاري الصرف الصحي يمكن أن تصل لحوالي نصف تكاليف مجاري الصرف التقليدية. ومع ذلك، فإن متطلبات عمليات التشغيل والصيانة عادةً ما تكون أعلى من ذلك. تعتبر مجاري الصرف المبسطة هي الأكثر شيوعًا في البرازيل وتستخدم أيضًا في عدد من البلدان النامية الأخرى.
المراجع
- Leonard Metcalf, Harrison P. Eddy (1922). Sewerage and Sewage Disposal: A Textbook. (New York: McGraw-Hill.) نسخة محفوظة 16 يناير 2017 على موقع واي باك مشين.
- Cady Staley, George S. Pierson (1899). The Separate System of Sewerage, Its Theory and Construction. (New York: Van Nostrand.) نسخة محفوظة 24 أبريل 2017 على موقع واي باك مشين.
- American Society of Civil Engineers and Water Pollution Control Federation Design and Construction of Sanitary and Storm Sewers (1969) pp.2&288
- Steven J. Burian, Stephan J. Nix, Robert E. Pitt, and S. Rocky Durrans (2000). "Urban Wastewater Management in the United States: Past, Present, and Future." Journal of Urban Technology, Vol. 7, No. 3, pp. 33-62. دُوِي:10.1080/713684134. نسخة محفوظة 11 أغسطس 2017 على موقع واي باك مشين.
- Cutler, David and Miller, Grant, "The Role of Public Health Improvements in Health Advances: The 20th Century United States", The Role of Public Health Improvements in Health Advances, February 2004 نسخة محفوظة 9 أبريل 2012 على موقع واي باك مشين. [وصلة مكسورة]
- Hammer, Mark J. Water and Waste-Water Technology (1975) John Wiley & Sons ISBN 0-471-34726-4 p.442
- Steel, E.W. and McGhee, Terence J. Water Supply and Sewerage (1979) McGraw-Hill ISBN 0-07-060929-2 p.22
- "Sewer Sealing Machine Patches Cracks Underground." Popular Mechanics, April 1956, p. 86. نسخة محفوظة 17 يناير 2017 على موقع واي باك مشين.
وصلات خارجية
- Experiences and Challenges in Sewers: Measurements and Hydrodynamics (2008), International Meeting on Measurements and Hydraulics of Sewers IMMHS'08, Hydraulic Model Report No. CH70/08, University of Queensland, Brisbane, Australia, 114 pages (ISBN 978-1-86499-928-0)
بوابة عمارة
بوابة ماء
بوابة طاقة
بوابة علم البيئة