معالجة مياه الصرف الصحي

إن استزراع الأسماك في نظام إعادة تدوير حيث يتم إعادة استخدام المياه باستمرار لا يجعل النفايات الناتجة عن إنتاج الأسماك تختفي. الأوساخ أو الإفرازات من الأسماك لا يزال يتعين أن تنتهي في مكان ما.

_الشكل 6-1 إفراز النيتروجين (N) والفوسفور (P) من الأسماك المستزرعة. لاحظ كمية N تفرز كمادة مذابة. المصدر: بيومار ووكالة حماية البيئة، الدانمرك. _

وستؤدي العمليات البيولوجية داخل النظام على نطاق أصغر إلى خفض كمية المركبات العضوية، بسبب التحلل البيولوجي البسيط أو التمعدن داخل النظام. ومع ذلك، لا يزال يتعين التعامل مع حمولة كبيرة من الحمأة العضوية من RAS.

الشكل 6.2 رسم تخطيطي للتدفقات من وإلى نظام إعادة تدوير الاستزراع المائي. _

سيكون لدى معظم RAS تدفق مياه المعالجة لموازنة المياه الداخلة والخروج من النظام. هذه المياه هي نفس المياه التي تسبح فيها الأسماك، وهي على هذا النحو ليست ملوثة إلا إذا كانت كمية المياه التي تم تصريفها من الفائض مفرطة وتتصاعد التصريف السنوي من خلال هذه النقطة. وكلما زاد معدل إعادة الدوران كثافة، سيتم تفريغ كميات أقل من المياه من خلال الفائض.

وعادة ما تأتي مياه الصرف التي تغادر عملية إعادة الدوران من المرشح الميكانيكي، حيث يتم فصل البراز وغيرها من المواد العضوية في منفذ الحمأة للمرشح. كما يضيف التنظيف و التنظيف الحيوي إلى إجمالي حجم مياه الصرف الصحي من دورة إعادة الدوران.

يمكن معالجة مياه الصرف الصحي التي تغادر RAS بطرق مختلفة. في كثير من الأحيان يتم تركيب خزان عازلة قبل نظام معالجة الحمأة حيث يتم فصل الحمأة عن مياه التصريف. وستذهب الحمأة إلى مرفق تراكم لترسيبها أو مزيداً من نزح المياه ميكانيكياً، قبل أن تنتشر على الأرض، عادة كأسمدة وتحسين التربة في المزارع الزراعية، أو يمكن استخدامها في إنتاج الغاز الحيوي لتوليد الحرارة أو الكهرباء. كما أن نزع الماء الميكانيكي يجعل من السهل التعامل مع الحمأة ويقلل من الحجم الذي يصبح فيه التخلص منها أو الرسوم المحتملة أرخص.

_الشكل 6.3 مسارات الحمأة والماء داخل وخارج recirculati على النظام. وكلما ارتفع معدل recirculati على، وانخفاض كمية المياه الخروج من النظام (خط دوت إد)، وانخفاض كمية مياه الصرف الصحي المراد معالجتها. المصدر: التكنولوجيا المائية. _

_الشكل 6.4 Hydrotech حزام فاي لتر تستخدم كمعالجة المياه الثانوية لنزح المياه الحمأة. _

_الشكل 6.5 بحيرة نباتية وضعت بعد إعادة تدوير مزرعة سمك السلمون المرقط في الدنمارك - قبل وبعد الإفراط في النمو. المصدر: لكل Bovbjerg, DTU أكوا. _

وعادة ما يكون لمياه الصرف الصحي النظيفة من معالجة الحمأة تركيز عال من النيتروجين، في حين يمكن إزالة الفوسفور بالكامل تقريبا في عملية معالجة الحمأة. وتسمى هذه المياه التصريف المياه رفض، وغالبا ما يتم تصريفها إلى المناطق المحيطة والنهر والبحر، وما إلى ذلك جنبا إلى جنب مع المياه الفائضة من راس. يمكن إزالة محتوى العناصر الغذائية في المياه المرفوضة وفي المياه الفائضة عن طريق توجيهه إلى بحيرة نباتية أو منطقة جذر أو نظام تسرب، حيث يمكن تقليل مركبات الفوسفور والنيتروجينية المتبقية.

_الشكل 6-6 استكشف مشروع EcoFutura إمكانية زراعة الطماطم مع زراعة البلطي النيلي (Oreochromis niloticus). المصدر: بريفا (هولندا)

وكبديل لذلك، يمكن استخدام المياه المرفوضة كسماد في أنظمة أكوابونيكش. Aquaponics هي أنظمة تستخدم فيها النفايات الناتجة عن الأسماك لزراعة الخضروات أو النباتات أو الأعشاب، وعادة ما تكون داخل الدفيئات الزراعية. وبالنسبة لنظم الاستزراع السمكي الأكبر، يوصى باستخدام الحمأة في الأراضي الزراعية والغاز الحيوي، في حين أن المياه المرفوضة تستخدم للأحياء المائية لأن هذا أسهل في التعامل والتكيف فيما يتعلق بالمستزرعة في البيوت المحمية.

ويمكن أيضا إزالة محتوى النيتروجين في مياه التفريغ عن طريق إزالة النيتريفيكاتيون. وكما هو موضح في الفصل الثاني، يستخدم الميثانول كمصدر للكربون لهذه العملية اللاهوائية، التي تحول النترات إلى النيتروجين الحر إلى الغلاف الجوي وبالتالي إزالة النترات من المياه المرفوضة. كما يمكن استخدام إزالة النترات داخل نظام إعادة التدوير لتقليل كمية النترات في مياه عملية RAS من أجل تقليل تركيز النترات، وبالتالي تقليل الحاجة إلى مياه جديدة في النظام. يتم استخدام إزالة النيتريفيكاتيون خارج نظام إعادة الدوران من أجل الحد من تصريف النيتروجين في البيئة. وكبديل لاستخدام الميثانول، يمكن استخدام المياه المرفوضة القادمة من نظام معالجة الحمأة كمصدر للكربون. يتطلب استخدام مياه الرفض كمصدر للكربون إدارة محكمة لغرفة إزالة النيتريفيكاتيون، ويمكن أن يصبح غسل الظهر وتنظيف الغرفة أكثر صعوبة. وعلى أي حال، فإن نظام إزالة النيتروجين الفعال يمكن أن يقلل من محتوى النيتروجين في المياه السائلة بشكل كبير.

وتجدر الإشارة إلى أن الأسماك تفرز النفايات بطريقة مختلفة عن الحيوانات الأخرى مثل الخنازير أو الأبقار. يفرز النيتروجين بشكل رئيسي كبول عن طريق الخياشيم، في حين يفرز جزء أصغر مع البراز من فتحة الشرج. يفرز الفوسفور مع البراز فقط. وبالتالي فإن الجزء الرئيسي من النيتروجين يذوب تماما في الماء ولا يمكن إزالته في المرشح الميكانيكي. إزالة البراز في المرشح الميكانيكي سوف يمسك جزء أصغر من النيتروجين الثابت في البراز، وإلى حد أكبر كمية الفوسفور. وسيتم تحويل النيتروجين المذاب المتبقي في الماء في المرشح الحيوي بشكل رئيسي إلى نترات. وفي هذا الشكل يتم تناول النيتروجين بسهولة من قبل النباتات ويمكن استخدامه كسماد في الزراعة أو ببساطة يمكن إزالته في البحيرات النباتية أو نظم مناطق الجذور.

%

%

%

%

%

%

_الشكل 6.7 إزالة النيتروجين (N) والفوسفور (P) والمواد الصلبة المعلقة (SS) من المرشح الميكانيكي. المصدر: محطة بحوث مصائد الأسماك في بادن - فورتمبرغ، ألمانيا. _

البراز من خزانات الأسماك يجب أن تتدفق على الفور إلى مرشح الميكانيكية دون أن يتم سحقها على الطريق. وكلما كانت البراز سليمة وصلبة، كلما ارتفع مستوى المواد الصلبة المزالة والمركبات الأخرى. ويبين الشكل 6-7 الإزالة المقدرة للنيتروجين والفوسفور والمواد الصلبة المعلقة (المواد العضوية) في مرشح ميكانيكي يبلغ 50 ميكرون.

وكلما ارتفع معدل إعادة الدوران، سيتم استخدام مياه أقل جديدة، وكلما كانت مياه التفريغ أقل تحتاج إلى معالجة. في بعض الحالات، لن تعود أي مياه على الإطلاق إلى البيئة المحيطة بها. ومع ذلك، فإن هذا النوع من الاستزراع السمكي «الصفري» مكلف للبناء، والتكاليف الجارية لمعالجة النفايات كبيرة. كما أن التشغيل اليومي لمعالجة النفايات سيتطلب اهتماما كبيرا لجعلها تعمل بكفاءة. أما بالنسبة لاستزراع الأسماك الصفري، فينبغي أن يدرك المرء أيضا أن هناك حاجة دائما إلى كمية معينة من تبادل المياه لمنع تراكم المعادن والمركبات الفوسفورية في النظام. وخلاصة القول هي أن السلطات ومزارع الأسماك يجب أن يتفقوا على تصريح تصريف يسمح بحماية البيئة مع وجود أعمال اقتصادية قابلة للاستمرار في تربية الأسماك.

_الشكل 6.8 مقارنة تصريف النيتروجين في كثافة إعادة تدوير مختلفة. وتستند الحسابات إلى مثال نظري لنظام يبلغ طنه 500 طن/سنة ويبلغ حجم المياه الإجمالي 000 4 متر ^ 3 ^، حيث يبلغ حجم صهريج الأسماك 3 000 متر ^ 3 ^. ليست درجة إعادة الدوران في حد ذاتها هي التي تقلل من تصريف النيتروجين، ولكن تطبيق تكنولوجيا معالجة مياه الصرف الصحي. ومع ذلك، فإن المعدل الأكثر كثافة لإعادة تدوير المياه يجعل من الأسهل بشكل متزايد معالجة مياه الصرف الصحي مع انخفاض حجمها. _

ويمكن أن يكون الجمع بين الاستزراع المكثف للأسماك، سواء أكانت إعادة تدوير أو تقليدية، وبين نظم الاستزراع المائي الواسعة النطاق، مثل الاستزراع التقليدي للكارب، وسيلة سهلة للتعامل مع النفايات البيولوجية. وتستخدم المغذيات من النظام المكثف كسماد في البرك الواسعة عندما تتدفق المياه الزائدة من المزرعة المكثفة إلى منطقة بركة الكارب. يمكن إعادة استخدام المياه من منطقة البركة الواسعة كمياه معالجة في المزرعة المكثفة. نمو الطحالب ونباتات المياه في البرك واسعة سوف تؤكل من قبل الكارب العاشبة، والتي في النهاية يتم حصادها واستخدامها للاستهلاك. ويتم الحصول على ظروف تربية فعالة في النظام المكثف، وتم حساب الأثر البيئي بالاقتران مع مساحة الأحواض الشاسعة.

الشكل 6-9 نظم استزراع الأسماك المكثفة في هنغاريا. عدد الفرص يبدو غير محدود. المصدر: لازلو فارادي، معهد بحوث مصائد الأسماك وتربية الأحياء المائية والري، سزارفاس، هنغاريا. _

• المصدر: منظمة الأغذية والزراعة للأمم المتحدة، 2015، جاكوب بريغنبالي، دليل لإعادة تدوير الاستزراع المائي، http://www.fao.org/3/a-i4626e.pdf. مستنسخة بإذن *