هنا

[ثامر الحيدري]

اسباب الرائحة الكريهة فى محطات المياه

السؤال المتكرر سبب ظهور روائح كريهة فى مياه التغذية أو o.hk التخزين الخاص بها بعد الفلاتر فى المعالجة الإبتدائية أو عندما يتم فتح أوعية الضغط (الفيزلات) وبداخلها الأغشية أو فى المياه المنتجة (البيرميت) .أو تظهر بمجرد الخروج من الوحدة أو بعد أيام من التخزين .أو فى زجاجات المياه المعبأة . قد تظهر فى تنك الأوزون إن وُجد .قد تظهر فى المواسير (البيبات الناقلة)
اسباب الرائحة الكريهه فى محطات المياة
سبب الرائحة الكريهة يرجع فى الغالب إلى سببين (مجتمعين أو متفرقين) وهما:
1- سبب بيولوجي: كتواجد البكتيريا والكائنات الميكروبية (وبالأخص تراكم البايوفاولينج).
2- سبب كيميائي: وهو وجود مادة كيماوية تسبب الرائحة مثل المركبات العضوية كالفينولات ، وأيضاً الأمونيا ومركبات الكبريت كالسلفايد (S-) وأهمها كبريتيد الهيدروجين (H2S) والذى يشبه رائحة البيض الفاسد أو ثانى أوكسيد الكبريت (SO2) أو الباى سلفايد (HS-) أو الكبريتات (SO4--) التى تتحول إلى الصور السابقة وكل مركبات الكبريت (ما عدا الكبريتات) رائحتها منفرة لا تسر مثل رائحة البيض الفاسد! ... كما أن زيادة الكلور يسبب أيضاً رائحة تستطيع أن تشمها فى مياه الشرب إذا كانت الجرعة زائدة على الحد.
وهناك سبب ثالث نادر الحدوث ولكنه وارد .
وهو أن مادة الصنع لتنك تخزين المياه قد تكون غير صالحة للمياه ويتم الرجوع للداتا شيت أو سؤال الشركة المصنعة للتنك .
ثانياً:التفسيرات المحتملة:
مياه التغذية هى أول ما تشير صوابع الإتهام إليها ... فلماذا؟
أهم عوامل تواجد كبريتيد الهيدروجين (H2S) بالماء هو تخزين المياه فى وسط لاهوائى (خالٍ من الأوكسجين) وأوضح صورة لذلك هى مياه الآبار المغلقة حيث يكون مصدرى الأوكسجين منعدمان ... المصدر الأول هو الذوبان من الهواء الجوى تبعاً لقاعدة الإنتشار Diffusion ... والمصدر الثانى هو انعدام عملية البناء الضوئي لعدم وجود ضوء النهار فى البئر المغلق ... وبالتالى تنشط البكتيريا اللاهوائية وخاصةً الSulphate Reducing Bacteria (SRB) والتى تقوم "بتنفس" الكبريتات sulphate الموجودة فى المياه للحصول على الأوكسجين منها كبديل عن الأوكسجين المفقود أو الغير متواجد ... وتكسرالمواد العضوية المحتوية على الكربون للحصول على طاقة وتترك الكبريت على هيئة سلفايد ليكون كبريتيد الهيدروجين كناتج ثانوى... (ويتميز برائحة البيض الفاسد) وهى عملية تسمى anaerobic digestion ... انظر الصورة التالية:

هذا نفس التفاعل فى الصورة السابقة بصيغة أخرى:
SO4-2 + 2C (organic) + 2H2O + microbial activity ---> H2S + 2HCO-
ملحوظة: الكبريتات ليس لها رائحة إلإ إذا تحولت إلى السلفايد أو بعض مركبات الكبريت الأخرى.
أيضاً الهبوط فى قيمة الpH للمياه يؤدى إلى توليد وزيادة فى تركيزغاز كبريتيد الهيدروجينH2S عن مركبات الكبريت الأخرى ...
يظهر ذلك جلياً من خلال الرسم البيانى التالى حيث تزيد نسبته مع انخفاض ال pH وزيادة تركيز أيون الهيدروجين (اللون الأحمر):

كما أن مياه التغذية إذا تم تخزينها فى تنك التغذية بدون معالجة تظهر هذه الرائحة لنفس السبب .
أيضاً عدم التعقيم الجيد فى المعالجة الإبتدائية أو مع المياه المنتجة بعدم إضافة الكلور أو عدم إضافته بالقدر الكافى حتى يكون فيه كلورين متبقى residual chlorine ...
أو أن التعقيم بالUV أو الأوزون غير كافِ إن كان الإعتماد عليها ... كل ذلك من التفسيرات المحتملة وصاحب الوحدة هو أدرى بوحدته.
بالنسبة لمياه البيرميت المنتجة فظهور الروائح الكريهة فيها يرجع إلى واحد أو أكثر من هذه الأسباب ... ظهور كبريتيد الهيدروجين فى مراحل المعالجة الإبتدائية ... وبما أنه غاز فكما قلنا أن أغشية التناضح تحجز جميع الملوثات عدا الغازات لصغر وزنها الجزيئى ومن ضمن هذه الغازات كبريتيد الهيدروجين (الهيدروجين سلفايد) ... يخترق هذا الغاز المقزز الأغشية ويظهر فى المياه المنتجة.
أيضاً من أهم الأسباب هو إضافة جرعات زائدة من الSodium meta bi sulphite (SMBS) فى المعالجة الإبتدائية .
وكما ذكرنا من قبل أن هذه المادة بجانب تفاعلها مع الكلور تتفاعل أيضاً مع الأوكسجين الذائب حتى يصل التركيز إلى صفر ...
فتنشأ بيئة لا هوائية تنتعش فيها البكتيريا اللاهوائية Anaerobic bacteria ... وهى المسئولة عن تكون طبقة لزجة ثقيلة heavy slim على الأغشية ... كما أن قلة الأملاح داخل الأغشية يساعد على نمو البكتيريا من جديد فهى تعتبر بيئة جيدة غير مقاومة للنمو البكتيرى.
وتواجد الكبريتات فى مياه التغذية تعتبر بداية لتولد هذه الروائح عن طريق تحويلها لسلفايد بالبكتيريا اللاهوائية فى مياه البيرميت المنتجة ... وإن كان يتم حجزها فى الأغشية لكن عمليات الخلط التى يلجأ إليها العاملون بين المياه المنتجة ومياه التغذية لرفع نسبة الأملاح تؤدى إلى تواجدها مرة أخرى فى النهاية ... ونعمم فنقول المركبات الكبريتية الأخرى تتواجد من جديد لو كانت فى مياه التغذية.
لذا نكرر ونقول ... قد تكون المعالجة الإبتدائية لمياه التغذية تسير على ما يرام ... ولكن من أجل أننا نريد رفع تركيز الأملاح فى مياه المنتج نقوم بخلطها بمياه التغذية التى قد تحتوى على كبريتيد الهيدروجين أو الكبريتات بنسب كبيرة ... وبالتالى تظهر هذه الرائحة فى المياه النهائية ...
ولذلك أول سؤال نسأله ما هو المكان الذى تظهر فيه الرائحة؟
فى الوقت الذى تكون فيه المعالجة الأولية على مايرام ... تظهر بكتيريا اختزال الكبريتات Sulphate reducing bacteria بعد فترة يوم أو يومين ومعها الرائحة العطرة! وذلك لتواجد الكبريتات وانعدام الأوكسجين.
أيضاً عدم التخزين الجيد للمياه (فى تنك المياه المنتجة) أو فى زجاجات التعبئة ... كتعرضها لفترة لأشعة الشمس المباشرة يؤدى إلى نمو البكتيريا من جديد.
قد يكون الخلل فى عملية التعقيم بالأوزون (مع المياه المعبأة) ومع تواجد البرومين يتحول إلى البرومات الضارة وهذه قصة أخرى تحدثنا عنها من قبل.
ما هو سبب ظهور كبريتيد الهيدروجين بعد الفلتر الرملى على الرغم من اختفاؤه قبل الفلتر؟

ظهور كبريتيد الهيدروجين مرة أخرى بعد الفلترالرملى معناه أن الكلور الذى تم حقنه قبل الفلتر غير كافٍ لانهاؤه وهو يمر عبر أغشية التناضح العكسي التى لا تحجز الغازات ويظهر فى المياه المنتجة ... وأحياناً تكون الميديا المتواجدة فى الفلتر الرملى بها مواد تستهلك الكلور فينعدم أثره على كبريتيد الهيدروجين أو يزيله بمقدار ثم يظهر مرة أخرى بسبب نمو البكتيريا من جديد .
أو أن يكون السبب هو خلل فى مرحلة التهوية (إن وجدت) كأن يكون معدل التدفق للمياه عالى لا يسمح بأكسدة كل كبرتيد الهيدروجين
كيف نتصرف فى هذه الحالة؟
إليك بعض الخطوات التى وصى بها الخبراء:

1- دور المعمل (المختبر):
عمل اختبار كامل لمياه التغذية لمعرفة طبيعة المياه والتأكد من خلوها من مسببات الرائحة من أساسه ... كما يتم عمل تحليل معملى للمياه التى ظهرت فيها هذه الرائحة ... بعد ذلك نفسر الأمر ثم نتخذ القرار الصحيح.
أخذ عينات من كل مكان فى خطوط المعالجة والاحتفاظ بها عدة أيام ثم عمل اختبار للرائحة والبكتيريا وكبريتيد الهيدروجين وهذه هي من وظائف المختبر أو المعمل أو قطاع الجودة.
2- تصميمات فى المعالجة الإبتدائية ومتابعتها تتضمن البنود التالية:
أ- معالجة فيزيائية:
عمل أكسدة أو تهوية أولية Aeration كبرج نزع الغازات Degasifier (برج تهوية طارد للغازات أو البلاور) أو Aeration tower)) فى المراحل الأولى من المعالجة الأولية لمياه التغذية وبالتحديد مع أول الخروج من المصدر الذى هو فى المعتاد يكون البئر ... وأبسط تصميم له كما بالشكل التالى ... ادخال هواء إلى البرج عن طريق بلاور air blower من الجزء السفلى للبرج دفع تيار من الهواء الصاعد من أسفل لأعلى وادخال المياه من أعلى على هيئة رذاذ أو نقاط صغيرة ...
يلتقى الهواء مع رذاذ المياه الساقط من أعلى لأسفل فيتخللها فتحدث الأكسدة ...
وبالطبع فإن عملية الأكسدة تؤدى إلى انبعاث رائحة الكبريت من عملية المعالجة يلاحظها العاملون.
يتصاعد غاز كبريتيد الهيدروجين بالعملية الفيزيائية لأعلى ... ويتأكسد بالعملية الكيميائية إلى عنصر الكبريت كما سنحكى بعد قليل

ويتم تشغيل مراوح الشفط التى تأخذ كبريتيد الهيدروجين المتصاعد إلى الخارج .
نساعد بذلك بخفض الpH إلى أقل من 6 ... نفعل ذلك (قبل الكلورة) وليس بعدها ... كما قد نضطر إلى عمل التهوية أيضاً بعد الخروج من الأغشية فى مرحلة المعالجة النهائية إذا ظهر كبريتيد الهيدروجين من جديد ...
والجدول التالى يبين زمن التلامس المطلوب بين الهواء وكبريتيد الهيدروجين للتخلص منه ... وهو يعتمد على التركيز:

ومع زيادة زمن التلامس نراعى عدم عمل تدفق قوى للمياه للسماح بتفاعل كل كبريتيد الهيدروجين مع الهواء وعدم هروبه للمراحل التالية.
وتفاعل الأكسدة بين الهواء وكبريتيد الهيدروجين يكون كالتالى:
2H2S + O2 ---> 2H2O +2S0
وعنصر الكبريت الناتج عبارة عن جسيمات غروية غير ذائبة وتسبب عكارة فى المياه وتُزال بالفلاتر الرملية أو المالتى ميديا ويُراعى الغسيل العكسي لهذه الفلاتر باستمرار ... راجع المعالجة الأولية.
الأكسدة الغيركاملة للكبريت ينتج عنها اللون المصفر ... أما إذا كانت الأكسدة كاملة فإننا نحصل على عكارة لونها أبيض من هذه الجسيمات الغروية.
ونقصد بالأكسدة الغير كاملة هو تحول كبريتيد الهيدروجين إلى الكبريت ... والأكسدة الكاملة هى تحوله إلى كبريتات (الأكسدة هى فقد هيدروجين أو اكتساب أوكسجين فى أحد تعريفاتها).
بالطبع هذه العملية يتحكم فيها قيمة الرقم الهيدروجينى وزمن التلامس مع الأوكسجين كما أوضحنا ...
ويتم صناعة برج التهوية من الحديد المطلى بالإيبوكسى على هيئة شكل مربع أو أسطوانى.
والمعالجة بالتهوية هو ضرب عدة عصافير بطلقة واحدة ... فهى بجانب أنها تزيل كبريتيد الهيدروجين فهى تساعد فى أكسدة جزء من الحديد والمنجنيز المتواجدين فى المياه - خاصة مياه الآبار- كما أنها تساعد فى تبريد المياه الجوفية المتواجدة فى الآبار العميقة والتى تكون درجة حرارتها عالية مما يستدعى تبريدها حفاظاً على كفاءة عمليات المعالجة الأخرى.
ب- المعالجة الكيماوية:
إن لم تفلح المعالجة الفيزيائية بالتهوية يتم اللجوء إلى إضافة مواد كيميائية تزيل كبريتيد الهيدروجين والمركبات الكبريتية ... وأهم هذه المركبات الكلور ... ويجب الاهتمام بمعرفة التركيزات المناسبة والمطلوبة من الكلور وذلك عن طريق إجراء اختبار نقطة الإنكسار (Break point) لمعرفة الجرعة المثلى للكلور ... كما يجب النظربعين الإعتبار إلى القياسات المستمرة للResidual chlorine والإطمئنان على تواجده المستمر...
وعملية الأكسدة بالكلور هى أيضاً ضرب عدة عصافير بطلقة واحدة ... فالكلور يزيل كبريتيد الهيدروجين كما فى المعادلة التالية بجانب أكسدته للحديد والمنجنيز وعمل التعقيم من الميكروبات:

التفاعل الكيميائى بين الكلور الحر وكبريتيد الهيدروجين ينتج عنه أيضاً عنصر الكبريت كما حدث فى عملية التهوية ... والتفاعل يسير كالتالى:
H2S + Cl2 -----> S0 +2Cl- + 2H+
وهذا التفاعل يتم بين pH من6.5 إلى 8.5 .
والكمية اللازمة من الكلور نظرياً للتفاعل مع 1 جزء فى المليون من كبريتيد الهيدروجين هو 2 جزء فى المليون من الكلور ... ولكن كى تكون الأكسدة أكثر كفاءة فمن المعتاد إضافة 15% زيادة من الكلورين لشد أزر التفاعل السابق.
التفاعل السابق يعبر عن أكسدة غير متكاملة للكبريت ... وفى حالة الأكسدة الكاملة يتم تحويله إلى كبريتات SO4-- ذائبة فى الماء كما فى التفاعل التالى:
4Cl2 +S2 + 4H2O ---> 8HCl + SO4-2
أما زمن التلامس فقد ذكرت المراجع العلمية أن تركيز أقل من 1 جزء فى المليون من كبريتيد الهيدروجين يحتاج لزمن تلامس بينه وبين الكلور حوالى 20 دقيقة حتى تحدث الأكسدة الكاملة إلى كبريتات ... يتحكم فى هذه العملية الأس الهيدروجينىpH وتركيز المتفاعلات نفسها reactants ... ودرجة الأس الهيدروجينى المناسبة جداً هى فى مدى أضيق مما ذكرناه ... هذا المدى الضيق يكون ما بين 6.5 إلى 7.3 لتحقيق أكسدة كاملة.
والتركيز المطلوب للكلورين لضمان أكسدة كاملة لكبريتيد الهيدروجين إلى كبريتات تجدها فى المراجع العلمية بقيمة 8.32 جزء فى المليون للكلورين لكل واحد جزء فى المليون من كبريتيد الهيدروجين (والقاعدة تقول كلما زاد تركيز المؤكسدات زادت سرعة التفاعل).
وعملياً يُنصح بزيادة الكلور ليصل المتبقى منه حتى 0.5 جزء فى المليون بعد الفلتر الرملى.
نقطة مهمة جداً
وهى أن الكبريت العنصرى المتكون من تفاعل الكلور أوالهواء مع كبريتيد الهيدروجين وسواء أكانت الأكسدة كلية أو جزئية ... إن لم يتم إزالته جيداً بالفلترة ... وكان هناك وسط لاهوائى وكان هناك بكتيريا اختزال الحديد Sulfur reducing bacteria لم يتم التخلص منها بالكامل فى عملية التعقيم ... فإن هذه البكتيريا تختزل الكبريت ليرجع مرة أخرى إلى كبريتيد الهيدروجين ... (والاختزال هنا هو ارتباط ذرتى هيدروجين بعنصر الكبريت) ... ولذلك يشكو بعض العاملون فى المعالجة الإبتدائية أن رائحة كبريتيد الهيدروجين ترجع من جديد فى المراحل المتقدمة بالرغم من اختفاؤها فى البداية فى منطقة الأكسدة.
أيضاً الكبريت الغروى المتكون يكون له خواص تآكلية corrosive ويساهم أحياناً فى تكون كبريتيد النحاسCopper sulphide عند تفاعله فى الوصلات والمواسيرالنحاسية ... وكبريتيد النحاس هذا يسمونه بالماء الأسود (Black water) ... لذلك يُنصح بإضافة مانع للتآكل Corrosion inhibitor فى بعض الأحيان
فى طريقة معالجة أخرى يتم إضافة هيدروكسيد الصوديومNaOH ليتفاعل مع الH2S ويكون كبريتيد الصوديوم مع ماء ويترسب على الفلتر الرملى وبالتالى يتم القضاء على الرائحة وهذه هى إحدى الطرق المستخدمة فى ازالة الرائحة Deodorization!
H2S + 2NaOH ---> Na2S + 2H2O
من الممكن أيضاً استخدام الأوزون أو برمنجنات البوتاسيوم فى نزع كبريتيد الهيدروجين ...
د- تعقيم المحطة بالكامل:

قد نحتاج لتكرار ذلك كل يومين فى الحالات الحرجة (وكل مكان بالمحطة له تعقيم خاص به) فمثلاً: يتم غسل التنك (الخزان) الإبتدائى إن وُجد ... لو كان هناك سوفتنر قبل المحطة فيتم الرجوع إلى مصنع الريزن والإطلاع على أفضل طريقه لتعقيمه.
يتم تعقيم الأغشية كما ذكرنا من قبل بماء الأوكسجين أو البيرأسيتيك ويتم لها عمل غسيل عكسي backwashing باستخدام المياه المُحلاة الناتجة مع استخدام فورمالين لمدة 15 دقيقة وتصريف تام لهذه المياه بعد ذلك على الصرف (مع فتح محبس الصرف على آخره).
وأنصار التعقيم بالفورمالين ينصحون بتركيز 1 – 5 % (1 لتر فورمالين على 100 لتر ماء) وعند توقف المحطة أكثر من أسبوع يتم ضخ 5 – 7% من الفورمالين داخل الأغشية خنى فترة التشغيل كما ذكرنا فى مناقشة حفظ الأغشية.
ﮬ- يجب أيضاً عمل متابعة check على مانع الترسيب antiscale لأنه قد يكون غير مناسب من حيث النوع حيث أحياناً يحتوى على مركبات فينولية ... أوأنه يتم إضافته بجرعات عالية قد تسبب ظهورالفينولات.
ز- ضبط جرعات الSMBS
بقدر الإمكان وعمل متابعة لتركيز الكلور باستخدام جهاز الORP ... وإن كنا نعترف بصعوبة السيطرة على الأمر تماماً لأنه بعد إضافة الكلور أو هيبوكلورايت الصوديوم فإن تركيزه يتغير مع الزمن كما يتغير تركيز الSMBS مع الزمن نتيجة لتفاعله مع الأوكسجين كما قلنا ... ولكن بقدر الإمكان نحاول مقاومة هذه الظاهرة ... وجهاز الORP يساعدنا بالطبع فى ذلك

[روجـيـنـا ♡]

شُكراً جزيلاً