6 بحوث عن معالجة و ري مياه الصرف الصحي

معالجة وري مياه الصرف الصحي تمثل إحدى الحلول المستدامة لمواجهة التحديات المائية المتزايدة في العالم اليوم. مع تزايد الضغوط على الموارد المائية نتيجة التغيرات المناخية والنمو السكاني، أصبحت إعادة استخدام مياه الصرف الصحي ضرورة ملحة لضمان الأمن المائي.

في هذا المقال، سنستعرض ستة بحوث مبتكرة تتناول أحدث تقنيات معالجة مياه الصرف الصحي وكيفية استخدامها في الري الزراعي. كما سنستكشف الفوائد البيئية والاقتصادية لهذه الطرق، وكيف يمكن أن تسهم في تحسين جودة المياه وتقليل الفاقد، مما يعزز من استدامة الزراعة.

انضم إلينا في هذه الرحلة لاستكشاف الأبحاث الرائدة في مجال معالجة مياه الصرف الصحي، وكيف يمكن لهذه الابتكارات أن تحدث فرقًا في إدارة الموارد المائية وتحقيق الأمن الغذائي. لذلك دعونا نغوص في عالم الحلول المستدامة ونكشف النقاب عن الإمكانيات الكبيرة التي توفرها معالجة مياه الصرف الصحي للزراعة الحديثة.

أثر مياه الصرف الصحي المعالجة والمضافة بطريقة الري الثنائي في بعض صفات التربة الفيزيائية

نفذت تجربة حقلية لتحديد بعض الصفات الفيزيائية لتربة محصول الذرة الصفراء خلال الموسم الخريفي 2013 في حقل محطة الزعفرانية التابعة لوزارة الزراعة، التي تبعد 30 كم جنوب بغداد. كما تم تصنيف تربة الحقل بأنها رسوبية ذات نسجة مزيجة غرينية (Silty Loam). كذلك صممت التجربة وفق تصميم القطاعات الكاملة المعشاة (RCBD) وبثلاثة مكررات، ووزعت المعاملات على الألواح التجريبية عشوائيًا.

اشتملت التجربة على خمسة معاملات ري:

1. 100% مياه صرف صحي
2. 75% مياه صرف صحي + 25% مياه نهر
3. 150% مياه صرف صحي + 50% مياه نهر
4. 25% مياه صرف صحي
5. مياه نهر فقط

• الكثافة الظاهرية: انخفضت كثافة التربة الظاهرية بزيادة نسبة الري بمياه الصرف الصحي المعالجة، وازدادت بزيادة نسبة الخلط مع مياه النهر. كانت أعلى زيادة في المعاملة الخامسة (مياه النهر فقط).
• المسامية الكلية: ازدادت المسامية الكلية للتربة مع زيادة النسبة المئوية للخلط مع مياه الصرف الصحي. حيث بلغت نسبة الزيادة 1.90% و2.70% و6.44% و9.07% للعمق 0-15 سم، و1.86% و2.73% و5.88% و6.12% للعمق 15-30 سم، و0.79% و1.10% و4.22% و3.44% للعمق 60 سم.
• تجمعات التربة: تركزت تجمعات التربة لنماذج التربة قبل الزراعة في المديات الحجمية الكبيرة. إذ كانت نسب التجمعات الأكبر من 250 ميكرون 66.56% و74.34% للعمقين 0-15 سم و15-30 سم على التوالي.
• معدل القطر الموزون (MWD): أدى زيادة نسبة خلط مياه الصرف الصحي المعالجة مع مياه النهر إلى زيادة معدل القطر الموزون. حيث كانت الزيادة 3.23 و2.01 و1.74 و1.40 مرة للمعاملات مقارنة بالمعاملة الأولى. بينما كانت الزيادة للعمق 15-30 سم 1.62 و1.33 و1.25 و1.07 مرة.
• معدل الغيض: انخفض معدل الغيض بزيادة نسبة الخلط لمياه النهر. كذلك انخفض بنسبة 10.03% و22.58% و29.26% و43.48% للمعاملات مقارنة مع المعاملة الخامسة.

السقي بمياه الصرف الصحي وتراكم العناصر الثقيلة في محاصيل الخضر (البروكلي والقرنابيط)

هدفت هذه الدراسة إلى تحديد تأثير مصادر مياه الري المختلفة على امتصاص بعض العناصر الثقيلة من قبل المحاصيل الشتوية (القرنبيط والبروكلي). كما تم تنفيذ البحث باستخدام تصميم القطاعات العشوائية الكاملة (RCBD) مع ثلاث مكررات. وثلاثة مصادر للري: مياه نظيفة، مياه صرف صحي، والري بمياه عذبة يتبعها ري بمياه الصرف الصحي، تحت نظام الري بالمروز. خلال الموسم الخريفي (2018-2019) في محطة بحوث كلية الزراعة بجامعة السليمانية.

أظهرت النتائج أن امتصاص نبات البروكلي للعناصر الثقيلة (الرصاص، الكادميوم، الحديد، النحاس) كان أعلى بكثير في معاملتي الري بمياه نظيفة ومياه الصرف الصحي مقارنة بمعاملة الري البديل. حيث كانت القيم 0.0250 ± 0.000 و0.0421 ± 4.224 و0.001 ± 0.001 و0.1513 ± 0.001 على التوالي. بينما سجلت أقل تراكيز للعناصر الثقيلة المدروسة (الرصاص والكادميوم والحديد والنحاس) في القرنبيط المروي بالماء النظيف. حيث كانت القيم 0.000 و0.0239 و0.0383 ± 4.207 و0.001 ± 0.001 و0.1447 و0.001 على التوالي.

استخدام المياه العادمة لأغراض الري واحتمالات التلوث البيئي بأيوني الرصاص والكادميوم

تناولت هذه الدراسة إمكانية استخدام مستويات مختلفة من المياه العادمة لمحطة جنوب الرصافة المعالجة في الرستمية / بغداد لأغراض الري. وتأثيرها على نمو محصول الذرة الصفراء وبعض خصائص التربة الكيميائية. والتي تشمل الإيصالية الكهربائية ودرجة التفاعل، ومحتوى العناصر الصغرى (الحديد، المنغنيز، الزنك، النحاس، الكادميوم، والرصاص) في التربة والنبات.

استخدمت ثلاثة مستويات من المياه العادمة وهي (0، 50، 100%)، وتم تنفيذ التجربة على مرحلتين: في المرحلة الأولى، أضيفت المستويات الثلاثة من المياه العادمة بمفردها بدون تسميد للتربة، وفي الثانية أضيف السماد الكيميائي بمعدل 320 كغم/هـ لمعاملة المقارنة (بدون إضافة مياه عادمة) و160 كغم/هـ و40 كغم/هـ لمستويي الإضافة (50% و100%) من المياه العادمة.

كما تم زرع بذور الذرة الصفراء في أصص بلاستيكية سعة 12 كغم، وفق تصميم القطاعات العشوائية الكاملة وبثلاثة مكررات.

أشارت النتائج إلى:

• زيادة معنوية عالية في قيم الإيصالية الكهربائية لمستخلص عجينة التربة المشبعة عند مستويي الإضافة (50% و100%) من المياه العادمة مقارنة بمعاملة المقارنة، حيث كان المستوى 100% هو الأكثر تأثيرًا.
• زيادة في قيم درجة تفاعل التربة نتيجة إضافة مستويات المياه العادمة، وكانت هذه الزيادة معنوية عند مستوى الإضافة 100%.
• زيادة معنوية في محتوى جميع العناصر الصغرى المدروسة في التربة والنبات لجميع المعاملات مقارنة بمعاملة المقارنة، مع استمرار هذه الزيادة مع زيادة مستوى إضافة المياه العادمة.
• جميع العناصر الثقيلة المدروسة كانت ضمن الحدود الدنيا إلى المتوسطة لمعايير التلوث (EF, CF, PLI) المستخدمة في الدراسة.

كما أظهرت النتائج حدوث زيادة معنوية في الأطوال والوزن الطري والجاف للجزء الخضري لنبات الذرة الصفراء لجميع المعاملات مقارنة بمعاملة المقارنة. وأعطى مستوى الإضافة المنخفض للمياه العادمة (50%) في حالة التسميد بنصف الكمية الموصى بها من السماد الكيميائي زيادة معنوية في الأطوال والوزن الطري والجاف للنباتات.

دراسة تأثير مياه الصرف الصحي المعالجة بطريقتي الترسيب والترشيح في تراكم العناصر النزرة في نبات الكرفس (Apium graveolens L.)

نفذت هذه الدراسة خلال الفترة من تموز 2012 إلى حزيران 2013 لدراسة تأثير الري بمياه الصرف الصحي المعالجة بطريقتي الترسيب والترشيح، بالإضافة إلى المياه غير المعالجة ومياه الحنفية، في تراكم بعض العناصر النزرة في نبات الكرفس (Apium graveolens L.). تم جلب نماذج المياه من محطة تجميع ومعالجة مياه الصرف الصحي في مجمع غاز الشمال السكني في مدينة كركوك.

كما تم معالجة مياه الصرف الصحي باستخدام طريقتي الترسيب والترشيح، ثم استخدمت لري نبات الكرفس. كذلك تم تحليل نسجة التربة وتقدير التوصيل الكهربائي والمادة العضوية ودرجة تفاعل التربة والسعة الحقلية، بالإضافة إلى تراكيز أيونات بعض العناصر لمعرفة كفاءة عمليتي المعالجة.

أظهرت نتائج التجربة:

• انخفاضًا في معظم الصفات الفيزيائية والكيميائية للمياه المعالجة مقارنة بالمياه غير المعالجة (السيطرة).
• كانت تراكيز عنصري الرصاص والكادميوم في المياه المعالجة وغير المعالجة قليلة جدًا، ولم يستطع جهاز مطياف الامتصاص الذري قياسها.
• لم تؤثر عمليتا المعالجة في تركيز الزنك في المياه بشكل معنوي، لكن لوحظ تراكم عنصري الكادميوم والزنك في الأجزاء الخضرية والجذرية للنبات المروية بالمياه المعالجة وغير المعالجة.
• لم يحدث تغيير معنوي في تركيز الزنك في المجموع الجذري للنباتات المروية بمياه معالجة مقارنة بالمياه غير المعالجة (السيطرة).
• بلغ معدل الخفض المعنوي في تركيز الزنك في المجموع الخضري للنبات المروية بمياه معالجة بالترشيح 58.62% مقارنة بالمياه غير المعالجة (السيطرة).

تشير النتائج إلى أن زيادة استهلاك هذه النباتات الملوثة من قبل المجتمع قد تسبب مشاكل صحية في المستقبل.

إعادة استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة بمفاعل الأغشية الحيوية في الري

تعتبر تقنية المعالجة بواسطة مفاعلات الأغشية الحيوية (MBR) من أحدث الوسائل المستخدمة حاليًا في معالجة مياه الصرف الصحي. وتعتبر من الخيارات الواعدة للحصول على مياه معالجة بمواصفات عالية الجودة. تناولت هذه الدراسة إمكانية استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة بمفاعل الأغشية الحيوية لمجمع الزعفرانية لأغراض الري وتأثيرها في نمو محصول الذرة الصفراء وبعض خصائص التربة الكيميائية. بما في ذلك درجة التوصيل الكهربائي، ودرجة التفاعل، ومحتوى العناصر الصغرى مثل الحديد، المنغنيز، الزنك، النحاس، الكادميوم، والرصاص.

كما تم استخدام ثلاث مستويات لمياه الصرف الصحي وهي 0%، 50%، و100%. وتم تنفيذ التجربة على مرحلتين: في المرحلة الأولى، أضيفت المستويات الثلاثة من المياه بمفردها بدون تسميد للتربة، وفي الثانية، أضيف السماد الكيميائي للتربة بمعدل 21.8 كغم/دونم لمعاملة المقارنة (بدون إضافة مياه صرف صحي) و10.9 كغم/دونم + 40 كغم N/دونم لمستويي الإضافة 50% و100%.

تم زرع بذور الذرة الصفراء في أصص بلاستيكية سعة 10 كغم، وفق تصميم القطاعات العشوائية الكاملة وبثلاث مكررات.

أشارت النتائج إلى:

• حدوث زيادة معنوية عالية في الأطوال والوزن الطري والجاف للجزء الخضري لنباتات الذرة الصفراء لجميع المعاملات مقارنة بمعاملة المقارنة.
• مستوى الإضافة المنخفض للمياه العادمة (50%) في حالة التسميد بنصف الكمية الموصى بها من السماد الكيميائي أدى إلى زيادة معنوية في الأطوال والوزن الطري والجاف للنباتات.
• زيادة معنوية عالية في قيم التوصيل الكهربائي لمستخلص عجينة التربة المشبعة عند مستويي الإضافة (50% و100%) مقارنة بمعاملة المقارنة.
• مستوى الإضافة العالي (100%) أعطى زيادة معنوية عالية في قيم التوصيل الكهربائي مقارنة بمستوى الإضافة المنخفض.
• قيم تفاعل التربة بقيت قريبة من التعادل لجميع المعاملات.
• زيادة معنوية في محتوى جميع العناصر الصغرى المدروسة في التربة والنبات لجميع المعاملات مقارنة بمعاملة المقارنة. وكانت هذه الزيادة مستمرة مع زيادة مستوى إضافة المياه العادمة.

على الرغم من ذلك، كانت جميع هذه العناصر ضمن الحدود الطبيعية المسموح بها، ولم تصل إلى الحدود الحرجة أو السمية التي قد تسبب تلوث التربة والنبات.

تأثير مياه الصرف الصحي المعالجة والمضافة بطريقة الري الثنائي في نمو وحاصل الذرة الصفراء

تمت دراسة تأثير مياه الصرف الصحي المعالجة على محصول الذرة الصفراء خلال الموسم الخريفي 2013 في حقل محطة الزعفرانية التابعة لوزارة الزراعة، والتي تقع على بعد 30 كم جنوب بغداد. كما صممت التجربة وفق تصميم القطاعات الكاملة المعشاة (RCBD) وبثلاث مكررات، حيث تم توزيع المعاملات على الألواح التجريبية عشوائيًا.

اشتملت التجربة على خمسة معاملات ري:

1. 100% مياه صرف صحي
2. 75% مياه صرف صحي + 25% مياه نهر
3. 50% مياه صرف صحي + 50% مياه نهر
4. 25% مياه صرف صحي + 75% مياه نهر
5. 100% مياه نهر

أظهرت النتائج زيادة معنوية في نمو النبات والحاصل، حيث ازدادت كل من ارتفاع النبات، المساحة الورقية، وزن 1000 حبة، وحاصل الحبوب (طن/هـ) وحاصل الحبوب للنبات الواحد (غم) بزيادة نسبة مياه الصرف الصحي المعالجة.

• ارتفاع النبات: بلغ أعلى ارتفاع 1.86 م في المعاملة الأولى، وأقل ارتفاع 1.74 م في المعاملة الخامسة. مع نسب زيادة بلغت 2.29%، 4.02%، 6.32%، و6.89% للمعاملات المختلفة.
• المساحة الورقية: كانت أعلى مساحة 0.58 م² في المعاملة الأولى، وأقل مساحة 0.51 م² في المعاملة الخامسة. مع نسب زيادة بلغت 3.77%، 5.14%، 12.58%، و13.30% للمعاملات المختلفة.
• وزن الحبوب: بلغ أعلى وزن 265.3 غم في المعاملة الأولى، وأقل وزن 235.3 غم في المعاملة الخامسة. مع نسب زيادة بلغت 3.82%، 6.12%، 10.07%، و12.75% للمعاملات المختلفة.
• حاصل الحبوب: كان أعلى حاصل 9.67 طن/هـ في المعاملة الأولى، وأقل حاصل 7.63 طن/هـ في المعاملة الخامسة. مع نسب زيادة بلغت 3.80%، 9.44%، 12.71%، و26.74% للمعاملات المختلفة.
• حاصل الحبوب للنبات الواحد: بلغ أعلى حاصل 145.19 غم في المعاملة الأولى، وأقل حاصل 114.56 غم في المعاملة الخامسة. مع نسب زيادة بلغت 3.81%، 9.44%، 12.72%، و26.74% للمعاملات المختلفة.

تشير النتائج إلى أن استخدام مياه الصرف الصحي المعالجة بطريقة الري الثنائي يعزز من نمو وحاصل محصول الذرة الصفراء.

رسالة ماجستير بعنوان : دراسة سلوك بعض العناصر الثقيلة باستعمال مياه ملوثة معالجة باستعمال مواد عضوية ومعدنية وتأثيرها في نمو محصول الذرة الصفراء .Zea mays L في تربتين مختلفتي النسجة