مقترح مشروع إعادة استخدام مياه الصرف الصحي

إعداد: أ.د.عطية الجيار

أستاذ بمعهد بحوث الأراضي والمياه والبيئة بمركز البحوث الزراعية

لقد أصبحت الموارد المائية المحدودة وزيادة الاحتياجات المائية والتنافس على استهلاكها في مختلف القطاعات تمثل تحديات كبيرة، وبذلت كثير من الجهود لإيجاد مصادر جديدة للمياه. وأدى النمو السكاني والتحضر إلى إنتاج المزيد من مياه الصرف الصحي، التي يمكن اعتبارها مصدرا جديدا للمياه. ويعد مصدر المياه هذا مهما للإنتاج الزراعي، وهو القطاع الأكثر استهلاكا للمياه. في الماضي، تم استخدام مياه الصرف الصحي بشكل رئيسي لزيادة خصوبة الأرض.

تابعونا على قناة الفلاح اليوم

تابعونا على صفحة الفلاح اليوم على فيس بوك

في الوقت الحاضر، الدافع الرئيسي لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي هو نقص المياه. تنطوي إعادة استخدام المياه العادمة في الزراعة على عدة اعتبارات من حيث كمية ونوعية المياه العادمة. وينبغي دراسة تأثير إعادة استخدام مياه الصرف الصحي على الصحة والبيئة والتربة والمحاصيل وغيرها من موارد المياه السطحية والجوفية بعناية.

ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار أنشطة الرصد المحددة، وينبغي تنفيذ معايير عالية لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي. تعتبر التقييمات الاقتصادية والاجتماعية والزراعية من الجوانب المهمة التي تعتبر أساسية في التحقيقات. مصر دولة تعاني من شح المياه، والتوسع الحضري يتزايد ويتزايد عدد سكانها؛ ولذلك، تخطط البلاد لمزيد من إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في الزراعة. ويعد مشروع الري فى الدلتا الجديدة مثالا ناجحا على مثل هذه الخطة.

1ـ الخلفية

أدى النمو السكاني، وتحسين مستويات المعيشة والرفاهية، وتغير المناخ إلى انخفاض كمية المياه لكل شخص في جميع أنحاء العالم. وتقع مصر في منطقة قاحلة، وأزمة نقص المياه تهدد المنطقة بشكل أكثر خطورة وقد تجاوزت حد الإجهاد المائي. ومن بين القطاعات الأخرى، يعتبر القطاع الزراعي هو المستهلك الأول للمياه. يتم استخدام حوالي 70% من المياه العذبة المتاحة في العالم في الأنشطة الزراعية، في حين يصل هذا الرقم إلى 85% في مصر.

يمكن تحضير المزيد من المياه العذبة من خلال تحسين كفاءة استخدام المياه، وزيادة قدرات التخزين، وتطبيق الأساليب الحديثة لتجميع المياه، ومعالجة المياه ومياه الصرف الصحي. على الرغم من أن كمية المياه ومياه الصرف الصحي المعالجة مقارنة بإجمالي الاحتياجات المائية في الزراعة منخفضة، إلا أنها يمكن أن تكون بديلاً للمياه عالية الجودة، وتؤدي إلى تخصيص مياه عالية الجودة لأغراض أكثر أهمية مثل مياه الشرب.

يتزايد التحضر في جميع أنحاء العالم ويتم إنتاج المزيد من مياه الصرف الصحي كل يوم. ونظرا لانخفاض الوعي بفوائد معالجة مياه الصرف الصحي، لا تعتبر مياه الصرف الصحي مصدرا مهما للمياه في تخطيط الموارد المائية. إن محدودية الموارد المائية، وزيادة حجم إنتاج مياه الصرف الصحي، وتحسين الوعي العام بشأن هذه القضايا، قد جذبت انتباه أصحاب المصلحة في مجال المياه من أجل استخدام مياه الصرف الصحي بحكمة.

تتم إعادة استخدام معالجة مياه الصرف الصحي في البلدان المتقدمة بما يتماشى مع اللوائح البيئية. محور هذا التشريع هو حماية صحة الإنسان والحفاظ على البيئة ومنع تلوث التربة والمياه. بينما في البلدان النامية، بالإضافة إلى مياه الصرف الصحي المعالجة، يتم استخدام مياه الصرف الصحي الخام أيضا في الإنتاج الزراعي. وتفتقر البلدان النامية إلى الاستراتيجيات والخطط المناسبة فضلا عن تعليمات محددة بشأن استخدام مياه الصرف الصحي، الأمر الذي يؤدي بالتالي إلى زيادة المخاطر الصحية والبيئية، فضلا عن تلوث المياه والتربة.

2ـ آثار استخدام المياه العادمة في الري

قد أظهرت العديد من الدراسات أن الاستخدام المستمر لمياه الصرف الصحي في المناطق الحضرية بالإضافة إلى توسيع الغطاء النباتي، من ناحية، يمنع التلوث البيئي، ومن ناحية أخرى، يقلل من تكاليف استخدام الأسمدة بسبب المستويات العالية من العناصر الغذائية.

يشير الباحثون إلى أن المستويات المناسبة من إعادة استخدام مياه الصرف الصحي تعمل على تحسين الحالة المادية للتربة مع توفير كمية كبيرة من الأسمدة الضرورية، ولكن الكثير من مياه الصرف الصحي ضارة بالمحاصيل وتقلل من أداء وجودة المحاصيل. الاستخدام السليم لمياه الصرف الصحي البلدية يقلل من تلوث المياه السطحية ويحافظ على الموارد المائية.

تتوفر النفايات السائلة بالقرب من المراكز الحضرية وتوفر إمكانية زيادة الإنتاج الزراعي حول المدن، والتي تعد سوقًا واعدة للمزارعين. وينبغي أن تؤخذ في الاعتبار بعناية آثار إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في الزراعة على الصحة والتربة والمحاصيل.

يعد تراكم المواد عالية السمية في التربة وفي النباتات والحيوانات ودخولها إلى السلسلة الغذائية البشرية من القضايا المهمة لصحة الإنسان وتحتاج إلى أخذها في الاعتبار. عند إعادة استخدام مياه الصرف الصحي، بالإضافة إلى المواد الكيميائية، يجب أيضا مراعاة انتقال العوامل المعدية مثل البكتيريا والطفيليات (الأوالي والديدان) والفيروسات.

إن تأثير مياه الصرف الصحي على جودة التربة في المناطق القاحلة، مع ارتفاع درجة الحرارة والرطوبة المنخفضة والتبخر العالي، له أهمية خاصة. تعتبر الخصائص الفيزيائية والميكانيكية للتربة، مثل القوة والمسامية والبنية والتوصيل الهيدروليكي، حساسة للتبادل الأيوني. أحد المخاوف الرئيسية في استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة لري المحاصيل هو وجود مركبات خطيرة ذات تركيزات عالية، مثل العديد من المواد النادرة والمستدامة، والتكوينات العضوية والمعقدة، والملوثات الدقيقة في مياه الري.

يمكن أن تؤدي إعادة استخدام مياه الصرف الصحي إلى الآثار الإيجابية والسلبية التالية: تخفيف الضغط على الموارد المائية، وخفض تكلفة المياه الزراعية، وخفض تكاليف الأسمدة، وزيادة الإنتاج الزراعي، والحد من التلوث البيئي، والحصول على مصادر أرخص لمياه الشرب.

تشمل الآثار الجانبية البيئية لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي ما يلي: عدم التوازن بين إمدادات مياه الصرف الصحي والطلب الزراعي مما سيضر بالبيئة من خلال إطلاق مياه الصرف الصحي غير المستخدمة في الطبيعة، وزيادة خطر بعض المواد الضارة والسامة، والآثار السلبية الاجتماعية والنفسية لإعادة استخدام مياه الصرف الصحي للأغراض الزراعية فى إنتاج المحاصيل.

3ـ المراقبة

يعد رصد مجموعة واسعة من معايير جودة المياه أمرا ضروريا للاستخدام الآمن لمياه الصرف الصحي في الزراعة. يعد الرصد السنوي للمعايير الكيميائية والبيولوجية، قبل وبعد الري، أمرا ضروريا. وقد ترتبط التغييرات بمصادر مياه الصرف الصحي، وعمليات المعالجة، والتغيرات السكانية، والتغيرات في القدرات الصناعية؛ ولذلك، ينبغي تعديل طرق الرصد وفقا لذلك.

يجب أن تشمل المراقبة جميع العمليات والمنشآت بما في ذلك: معالجة المنشآت النباتية، وأنظمة النقل والتوزيع، والمياه السطحية والجوفية، والتربة، والنباتات، والحالة الصحية للعمال والمزارعين والجمهور وفق معايير مقبولة في مجملها.

4ـ مشروع  إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في شبكة ري فارامين في إيران

تم إجراء دراسات الجدوى لمشروع ري فارامين لمساحة 50 ألف هكتار من الأراضي في عام 1971 من قبل منظمة الأغذية والزراعة (الفاو). وقد قامت شركة خاصة للاستشارات الهندسية بتنفيذ الدراسات التكميلية في الفترة من 1971 إلى 1973. وبدأ العمل التنفيذي في عام 1975 وانتهى في عام 1988 وبدأ تشغيل الشبكات بعد ذلك.

تتكون شبكة Varamin من 82 كم من الرئيسية والثانوية القنوات و384 كم من القنوات الموزعة. إجمالي السنوي متطلبات المياه لشبكة الري فارامين حوالي 600 مليون متر مكعب، والتي كان من المفترض أن يتم توفيرها من قبل LAR سد على سائق جاجرو والمياه الجوفية.

بسبب التوسع العاصمة وارتفاع متطلبات المياه المنزلية، جزء من خزان LAR تم تخصيصه إلى طهران ، الذي كان من المفترض ليتم استبدالها بواسطة مياه الصرف الصحي المعالجة من جنوب طهران (محطة معالجة). تقع المناطق الزراعية جنوب طهران بالقرب من أكبر سوق للمستهلكين لإنتاج المحاصيل.

هذا يساعد المزارعين على إنتاج محاصيل أكثر ربحية (الخضار). Varamin Plain هو أحد المراكز الرئيسية لإنتاج الخضروات. يتم تروية مستوى كبير من الأرض لزراعة الخضروات مباشرة عن طريق مياه الصرف الصحي. يتم سقي الخضروات بشكل أساسي عن طريق الفيضانات ، ويتصل الماء بشكل مباشر بالنباتات وفي بعض الحالات يتم غمر النبات بأكمله.

ونظراً لوجود العناصر الكيميائية والعوامل الميكروبية المختلفة في مياه الصرف الصحي، فمن المحتمل جدا دخول العناصر الضارة إلى أنسجة النباتات والميكروبات التي ينقلها المنتج. وبما أنه في كثير من الحالات يتم غسل الخضروات بالماء فقط، ولا يتم تطهيرها، وتؤكل نيئة، فإن المخاطر المحتملة على الصحة العامة تكون عالية. ومن أهم مكونات تصميم شبكة الري ورامين هي قناة طهران التي يبلغ طولها 36 كيلومترا، وسعة تصميمية تبلغ 8 أمتار مكعبة في الثانية.

كان الهدف من هذه القناة إمداد المياه 200 مليون متر مكعب من مياه الصرف الصحي المعالجة من محطة معالجة جنوب طهران سنويا، و50 مليون متر مكعب للتغذية الاصطناعية للمياه الجوفية، و150 مليون متر مكعب للاستهلاك الزراعي. ولذلك كان من المفترض أن يتم توفير حوالي 25 إلى 30 بالمائة من احتياجات المياه للمشروع من خلال إعادة تدوير مياه الصرف الصحي وهى نفس الفكرة التى تمت فى الدلتا الجديدة فى مصر.

نظرا لعدم وجود نظام لجمع مياه الصرف الصحي في طهران والتأخير في استكمال محطة المعالجة، لم يتحقق هدف التصميم. ولذلك زاد استهلاك المياه الجوفية بشكل كبير وانخفض منسوب المياه الجوفية أكثر من الحد المسموح به في سهل ورامين ووصل إلى الحد الحرج. ووفقا لأحدث الدراسات، بلغ متوسط الانخفاض السنوي في منسوب المياه الجوفية في سهل فارامين، الذي تبلغ مساحته 1112 هكتارا، 1,47 مترا مربعا، ويبلغ استنزاف خزان المياه الجوفية السنوي 49 مليون متر مكعب.

تم إنشاء قناة أفساريه التي يبلغ طولها 10 كيلومترات وسعة 4 قنوات لنقل مياه الصرف الصحي من طهران إلى سهل ورامين. ويمر ما يقرب من 4 كيلومترات من قناة طهران عبر المناطق السكنية. ولأجل الاعتبارات البيئية والاجتماعية والصحية والسلامة، تم بناء هذا الجزء من القناة كصندوق خرساني. وبعد 25 عاماً من بناء قناة طهران، توسعت المنطقة الريفية المحيطة بالقناة، مما فرض العديد من القيود والتعديلات على القناة. على الرغم من أن السعة الأولية لقناة طهران كانت 8 CMS.

5ـ خطة التنمية

وبلغت القدرة التشغيلية لقناة طهران خلال السنوات الأخيرة 4 CMS، حيث تنقل حوالي 120 مليون متر مكعب من النفايات السائلة من محطة المعالجة إلى سهل ورامين. ومع الانتهاء من إنشاء 6 وحدات من محطة المعالجة منذ عام 2010، والانتهاء من 8 وحدات في المستقبل القريب، سيصل التدفق السنوي لمحطة المعالجة إلى 280 مليون متر مكعب بمعدل أقصى 13 سم. ومن أجل زيادة القدرة على استخدام مياه الصرف الصحي من محطة المعالجة، تم وضع خطة تنمية شاملة وإجراء دراسات مستفيضة على الجوانب الزراعية والاجتماعية والبيئية والفنية والاقتصادية.

تم تنفيذ الجوانب. المكون الرئيسي لخطة التطوير هو بناء خط أنابيب لنقل مياه الصرف الصحي المعالجة من محطة معالجة المياه في جنوب طهران إلى سهل فارامين. ويرتبط خط الأنابيب هذا، الذي تم مده بجوار قناة طهران، بنقطة التدفق السائلة لمحطة معالجة مياه الصرف الصحي الجنوبية في شهر ري ويستمر على طول الطريق حتى فارامين.

يبلغ الطول الإجمالي لخط الأنابيب 36 كيلومترا. من خلال تنفيذ هذا المشروع، سيتم نقل 9 CMS إضافية من مياه الصرف الصحي إلى سهول ورامين وباكدشت وشهر ري. يبلغ الحد الأقصى لمعدل التدفق السائل للمحطة 13 سم مكعب، يتم نقل 4 سم مكعب منها حاليًا إلى سهل ورامين عبر قناة طهران الحالية.

ينقل هذا النظام كمية سنوية قدرها 280 مليون متر مكعب من مياه الصرف الصحي من محطة المعالجة الجنوبية إلى تلك السهول، والتي تستخدم للري الزراعي (230 مليون متر مكعب) والتغذية الاصطناعية للمياه الجوفية (50 مليون متر مكعب). عند نقطة خروج محطة معالجة مياه الصرف الصحي وخط أنابيب GRP (قطره 3 أمتار وطوله 36 كم)، والذي سيتم وضعه بجوار قناة طهران الحالية. وسيكون عمق الخندق من 5 إلى 7 أمتار. وسيتم تنظيم تقلبات مياه الصرف الصحي على مدار الساعة من خلال ثلاثة حمامات سباحة في نهاية الخط بسعة إجمالية تبلغ 120 ألف متر مكعب.

6ـ آليات تمويل المشروع

وتبلغ التكلفة التقديرية للمشروع 1600 مليار ريال إيراني. وسيتم تمويل المشروع من قبل ممول من المنظمات الدولية والقطاع الخاص. كانت اتفاقية البناء والتشغيل والتحويل BOT وضمان شراء النفايات السائلة من القطاع الخاص على مدى 15 عامًا من شركة المياه الإقليمية في طهران. وتم الإعلان عن دعوة عامة لتقديم العطاءات في الصحف، وتم استلام 21 وثيقة عطاء للتأهيل المسبق لمستثمري القطاع الخاص من الشركات.

تقرر جذب مبادرات القطاع الخاص من خلال منح ملكية ما يصل إلى 30 مليون متر مكعب من مياه الصرف الصحي سنويا للمستثمر. كما اقترحت الحكومة الشراء المسبق لمياه الصرف الصحي لفترة انتقالية مدتها عام من المستثمر. بالإضافة إلى ذلك، يطلب القطاع الخاص ضمانات لسداد الاستثمار من قبل البنك المركزي الإيراني، وضمانات لسعر المياه.

7ـ الملخص/الاستنتاج

إن تزايد الطلب على المياه والمنافسة الشديدة على استخدام المياه في مختلف القطاعات جعلت من الضروري البحث عن موارد مائية جديدة. وقد أدى النمو السكاني وزيادة التحضر إلى زيادة إنتاج مياه الصرف الصحي. تعتبر مياه الصرف الصحي مصدرا مائيا جديدا وخاصة للاستخدام الزراعي.

ينبغي أن تؤخذ في الاعتبار العديد من الاعتبارات الهامة المتعلقة بالبيئة والصحة والقضايا الاجتماعية والاقتصادية عند الاستخدام الحكيم لمياه الصرف الصحي في الزراعة. ينبغي تطوير وتنفيذ معايير عالية لرصد وتصميم وتنفيذ وتشغيل العملية برمتها.

تعد خطة تطوير إعادة استخدام مياه الصرف الصحي في شبكة ري فارامين في إيران مثالا جيدا على مثل هذا المشروع. استخدام القدرات القطاع الخاص للاستثمار في المشروع، إلى جانب توفير الضمانات والحوافز المطلوبة يعتبر نهجاً ناجحاً فى شبكة ري فارامين.

المراجع

California State Water Resources Control Board, 2990, Department of Land, Air and Water Resources. 1985. Irrigation with Reclaimed Municipal Wastewater: A Guidance Manual. Edited by G. Stuart Pettygrove and Takashi Asano. Davis, California: Lewis Publishers, Inc.

Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 1992. “Wastewater treatment and use in agriculture.” Publication No. 24. Rome: FAO.

Planning and Guidance Control Deputy President. 2009. “Guideline for studies of plans for urban and rural treated wastewater reuse” (in Persian). Publication No. 434.

World Health Organization of the United Nations (WHO). 1989. “Health guidelines for the use of wastewater in agriculture and aquaculture.” Report of a WHO scientific group, Technical Report Series 77. Geneva, Switzerland.

Yekom Consulting Engineering Company. 2007. “Development plan of saline, brackish, and unusual water use in water basins of the country” (in Persian). Report No. 6, Appropriate policies