تأثير التصميم الوظيفي للمصب البحري على الوضع البيئي

1996 المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي

أ.د عادل رفقي عوض

KFAS

التصميم الوظيفي للمصب البحري على الوضع البيئي علوم الأرض والجيولوجيا

إن التصميم الوظيفي العام لنظام المصبات البحرية لمياه الصرف الصحي يتضمن تحديد طول المصب والعمق الموافق للمصب, وطول وتوجيه مقطع الرذاذ والتصميم الهيدروليكي النوعي لخط الأنبوب والرذاذ, بما فيه شكل وعدد وقياس المسافات بين الثقوب.

إن التصميم الصحيح يشتمل على المشاركة فيما بين الانحلال الأولي والانتشار الأفقي الجانبي اللاحق لحقل مياه الصرف الصحي المتشكل أولياً بشكل قمعي نتيجة للتيار البحري, والتخفيض الكافي لتراكيز الCOLIFORM من القيمة النهائية التي تحقق معيار الحماية الصحيح لجميع الاستخدامات لمياه الشواطئ.

 

أ ـ طول المصب

إن الطول المطلوب للمصب البحري من خط الشاطئ إلى بداية قسم الجزء الرذاذ يتبع إلى حد كبير اتجاه التيار التصميمي نحو الشاطئ بالعلاقة مع القيمة 90T لتلاشي عصيات الCOLIFORM. إن حجم مياه الصرف الصحي المطروحة لا يدخل في هذه الحسابات.

إن طول الجزء الرذاذ هو بشكل مباشر تابع لحجم ماء الصرف الصحي, وهو الذي يتحكم بقيمة الانحلال الأولي. حيث إنه كلما كان طول الجزء الرذاذ أكبر بما يضمن تدفقاً أعظمياً لمياه الصرف الصحي فإن عرض الحقل الأولي سيزداد, وهذا ما يؤدي إلى قيمة أقل للانتشار الأفقي.

 

بالنسبة لأنظمة الصرف الصحي البحري التي يمكن أن تستخدم المصبات البحرية للمدن الساحلية النموذجية في البلدان العربية, فإن طول المصب وتصميم الرذاذ يمكن تحديدها بالشكل المناسب بتحقيق المتطلبات التالية:

1ــ تحديد مقاطع الكثافة العمودية density profile للفصول المختلفة للسنة عادة تحدث ظواهر التطبق الأعظمية في الصيف, والظواهر الدنيا للتطبق في فصل الشتاء.

2ــ تحديد متوسط قيمة سرعة التيار في منطقة تشكل التيار القمعي (plume) في فصول السنة نفسها.

3ــ تحديد احتمال اتجاهات التيارات نحو الشاطئ في أعماق متعددة في عمود ماء البحر خلال فصول السنة نفسها. تقاس التيارات عادة باستخدام مقاييس تسجيل في الموقع ذاته وهي تسجل سرعة التيار والاتجاه في فترة زمنية محددة.

إن القياسات في فواصل زمنية محددة  10 دقيقة, تعطي معلومات كافية عادة. في عملية التكرار في القياس فإن أجهزة القياس تقدم تسجيلاً لحوالي 30 يوماً.

 

ب ـ الأجزاء الرذاذة (diffusers) والانحلال الأولي

يمكن تحديد طول الجزء الرذاذ باستعمال العديد من الحلول منها ما شرحناه سابقاً في الجزء الرابع, وهناك أيضاً مراجع أخرى تعطي الحل البسيط (مراجع3و8).

 

جـ ـ الانتشار الأفقي

مع أن هناك العديد من النظريات والمعادلات لتقدير الانتشار الأفقي فإن الطريقة التي قدمناها سابقاً (مرجع9) تستخدم عادة في تقرير الانتشار الأفقي الجانبي, وهذا ما وضحناه في مثالنا السابق في الجزء الرابع من الكتاب باستخدام المنحنيات التصميمية.

 

د ـ تلاشي أو موت الجراثيم

*الصحة العامة/ الكائنات الحية الممرضة/ المعايير الجرثومية :

إن موضوع الصحة العامة والمتعلق بالشروط الجرثومية في مياه الاستحمام قد بحث بشكل مستفيض في مؤتمر لندن لعام 1974.

وفي العام نفسه اجتمع فريق عمل من مكتب WHO الإقليمي لأوروبا وأصدر تقريراً بعنوان " توجيهات ومعايير لنوعية الاستجمام على الشواطئ والمياه الساحلية".

 

نص على ما يلي: " إن الحدود العليا التي ينصح بها لمؤشرات الكائنات الحية الدقيقة يجب التعبير عنها بعبارات عريضة من الأوامر من حيث الضخامة لا من حيث ما تنص عليه الأرقام المحددة بشكل دقيق.

على كل حال, إن مناطق الاستحمام المقبولة جدا يجب أن تظهر أعداداً من .E COLi أقل من 100 في 100مل, ولكي تعتبر مقبولة يجب أن تعطي مياه الاستحمام اعداداً ثابتة أقل من 1000 عصية الاشيرشياكولي (E. Coli) في كل 100 مل.

باستخدام نسبة عصيات Coliform الكلية إلى عصيات E. Coli بحدود 5 إلى 1 فإن هذا يعادل مجموعة 5000 من عصيات الـ Coliforms لكل 100 مل.

 

اما المعيار المحدد لمنطقة جمع المحارات يتطلب تركيزا وسطيا لإجمالي الـ Coliform لا يزيد عن 70 عصية في كل 100مل.

هناك تطورات أخيرة حصلت فيما يتعلق بالمعايير الجرثومية، وهي أنه استنادا إلى الدراسات الوبائية التي أجريت حديثا فإن وكالة الحماية البيئية الأميركية (EPA) قد تبنت معياراً جديداً لمياه الاستجمام البحري وبالتحديد 33 مكوراً معوياً (enterococci) في كل 100 مل.

وبرأي المؤلف يبقى اقتراح عصيات الكوليفورم الكلية Total Coliforms صالحا كدليل للكائنات الحية بالنسبة للدول العربية والنامية مع الاستئناس بمعيار المكورات المعوية المطبق حديثا في بعض بلدان العالم حتى تتوفر معطيات أكثر تضمن صلاحية مثل هذا الدليل الجديد.

 

تلاشي عصيات الكوليفورم الـ (COLIFORM) (قيم T90)

من أصل الآليات الثلاث التي تؤدي إلى انخفاض الكائنات الحية من العصيات الكوليفورمية COLIFORM ألا وهي الانحلال الأولي والانتشار الأفقي وتلاشي الـ COLIFORM الفعلي، يكون للآلية الأخيرة عادة التأثير الأكبر على الحسابات بالنسبة للمصبات الطويلة.

لذلك من المهم جدا إعطاء الاهتمام المناسب لتحديد نسبة التلاشي الموجودة في منطقة الطرح أو الصب لمياه الصرف الصحي بواسطة المصب البحري.

وعادة يعبر عن نسبة عدم وجود الـ (COLIFORM بـ T90 والتي تُحدّد على أنها الفاصل الزمني المطلوب لتلاشي نسبة 90 بالمائة من عصيات الكوليفورم الـ (COLIFORM) المتبقية، حيث إن جزءا منها يتلاشى نتيجة للانحلال و/ أو الانتشار الرذاذي.

لقد تمت دراسة بقاء البكتيريا حية في البحار من قبل العديد من الباحثين الذين توصلوا إلى الاستنتاج بأن اختفاءها قد يكون نتيجة لأحد العوامل البيولوجية أو الفيزيوكيميائية المختلفة المتداخلة أو المجتمعة.

 

ويمكن تلخيص أهم هذه العوامل بما يلي:

1- وجود مواد سامة في مياه البحر.

2- امتصاص البكتيريا واندماجها و/ أو ترسبها.

3- التأثير القاتل لضوء الشمس.

4- نقص التغذية المطلوبة من المواد المغذية.

5- وجود ملتهمات البكتيريا.

6- استعمال البكتيريا كطعام لحيونيات البروتوزا Protozoa والكائنات الآكلة الأخرى predators.

7- تاثيرات المنافسة والعداء للعضويات الحية الأخرى.

 

لقد لاحظ الباحثون أن جميع العوامل المذكورة أعلاه يمكن أن تكون ذات أهمية إلا أن التأثير المنفرد لكل منها قابل للتغير إلى حد كبير؛ لذلك فلا يمكن تحديد عامل واحد على أنه الأكثر أهمية، إن التداخل والتعقيد الناتج لهذه العوامل والذي يؤدي إلى اختفاء البكتيريا إجمالا يفسّر الحاجة للمراقبة العملية (التجيريبية) على أرض الواقع.

ويمكن أجراء الدراسات المخبرية لمراقبة أو تقييم الطرق أو العوامل التي تساهم في اختفاء البكتيريا، ولكن يجب عدم استعمالها في تطوير قيم T90 للتطبيق في تصميم المصب.

والأفضل تحديد مثل هذه النسب بدراسات في الموقع الأصلي في المنطقة المقترحة للمصب البحري ويفضل استخدام ذلك على مياه الفضلات المصبوبة فعلاً.

 

إن قيمة T90 تتأثر إلى حد كبير بدرجة حرارة ماء البحر. إن القيم المحددة في المياه الدافة نسبيا وجدت بشكل ثابت أدنى مما هي عليه في المياه الأكثر برودة.

بالنسبة للمياه الدافئة، الاستوائية، كما هو عليه الحال في العديد من الدول النامية فإن قيم T90 تراوحت من ساعة إلى ساعة ونصف.

بعض القيم النموذجية لـ T90 المحددة في القياسات في الموقع الأصلي لمياه الخليط بين مياه الصرف الصحي الفعلية وحقول مياه البحر في المياه الاستوائية أو النصف استوائية ملخصة في الجدول رقم (6-2).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]