في ميناس جيرايس، غالبًا ما تُخالف محطات البلدية التي تعتمد على مفاعلات UASB بوصفها المرحلة البيولوجية الوحيدة قواعد التصريف الولائية. وأفادت دراسة منشورة عام 2023 في مجلة Journal of Water Process Engineering على أربع محطات لمعالجة مياه الصرف الصحي في إباتينغا بتحقيق متوسط إزالة BOD5 قدره 56% وإزالة COD قدرها 46%. وتلك النتائج أدنى من الحد الأدنى البالغ 60% لإزالة BOD5 و55% لإزالة COD المعمول به في قواعد مياه الصرف الولائية في ميناس جيرايس. كانت المقالات السابقة تستشهد كثيرًا بالقانون الولائي رقم 23,291/2019 لتلك الحدود؛ لكن ذلك القانون يتناول سلامة السدود. ويمكن للتشطيب بـ DAF أو MBR رفع إزالة BOD إلى ما فوق 95% حين تسمح المساحة والطاقة والطبوغرافيا بذلك. وتحدد هذه القيود خيارات معالجة مياه الصرف الصحي في ميناس جيرايس على المواقع الجبلية مثل بيلو هوريزونتي.
كيف تؤدي محطات UASB المنفردة في ميناس جيرايس؟
غالبًا ما تتجاوز محطات UASB البلدية المنفردة في ميناس جيرايس حدود BOD5 وCOD والمواد الصلبة دون مرحلة تشطيب. وأظهرت دراسة حالة إباتينغا لعام 2023 متوسط إزالة BOD5 قدره 56% مقابل حد أدنى قدره 60%، وإزالة COD قدرها 46% مقابل 55%. وبلغت المياه المعالجة النموذجية نحو 88 ملغ/لتر BOD5، و216 ملغ/لتر COD، و68 ملغ/لتر TSS. وانخفضت نسب BOD5/COD بعد مفاعل UASB إلى 0.2–0.43 بعد أن كانت تتجاوز 0.4 في المياه الخام.
تؤدي ذروة موسم الأمطار في يوبرلانديا إلى ارتفاع TSS عند إغراق الشبكات المجمّعة للمراحل الابتدائية واللاهوائية. ولا تزال كثير من صحائف المحطات تعتمد هدف COD ثانويًا عمليًا قريبًا من ≤150 ملغ/لتر. ويبلغ السقف الرقمي لـ COD وفق DN 8/2022 نحو 180 ملغ/لتر عند عدم استخدام مسار النسبة المئوية.
| المعيار | المياه المعالجة النموذجية من UASB (محطات إباتينغا، 2023) | حد القانون الولائي 23,291/2019 (عام) | حالة الامتثال |
|---|---|---|---|
| BOD₅ (ملغ/لتر) | 88 | ≤60 | غير ممتثل |
| COD (ملغ/لتر) | 216 | ≤150 (نموذجي للمياه المعالجة الثانوية) | غير ممتثل |
| TSS (ملغ/لتر) | 68 | ≤40 | غير ممتثل |
| الفوسفور (ملغ/لتر) | 3–6 (مُقدَّر) | ≤1 (المناطق الحساسة) | غير ممتثل |
| إزالة BOD₅ (%) | 56% | ≥60% | غير ممتثل |
أبقِ عناوين عمود "القانون الولائي 23,291/2019" التاريخية في الجدول كما وردت في صحيفة المشروع الأصلية؛ وطَبِّق DN COPAM/CERH-MG nº 8/2022 عند إعداد تصاريح جديدة. وتفشل معظم المحطات التي نحدد أحجامها لتشطيب UASB في ميناس جيرايس أولًا في TSS وBOD5، لا في السموم غير المألوفة.
تشطيب المياه الخارجة من UASB لمعالجة مياه الصرف الصحي في ميناس جيرايس
يعتمد اختيار مرحلة تشطيب لمحطات UASB القائمة في ميناس جيرايس على أهداف المياه المعالجة، والمساحة المتاحة، وتكلفة الطاقة، والطبوغرافيا. وعادةً ما تُزيل أنظمة DAF لتشطيب المياه الخارجة من UASB في ميناس جيرايس ما بين 90% و95% من TSS وأكثر من 95% من الدهون والزيوت من المياه الخارجة من UASB حين يبقى التشبع وإزالة الطوافي مستقرين. وغالبًا ما لا تتجاوز المساحة التي تشغلها قاعدة DAF نسبة 20–30% من مساحة مفاعل UASB. وتكتسب هذه النسبة أهمية في أحياء بيلو هوريزونتي المكتظة بالأراضي. وخفّض مشروع إعادة تأهيل واحد بسعة 3,000 م³/يوم لمفاعل UASB + DAF هناك قيمة BOD من 85 ملغ/لتر إلى 22 ملغ/لتر، واستوفى توقعات Copasa للمياه المعالجة الثانوية ضمن نافذة تصريح عام 2026 (بيانات ميدانية لـ HydropureWater، 2025).
حين يكون إعادة الاستخدام هو المحرك للتصريح، يمكن لـ أنظمة MBR المدمجة لمحطات معالجة مياه الصرف الصحي اللامركزية في ميناس جيرايس تحقيق BOD ≤10 ملغ/لتر وTSS ≤5 ملغ/لتر. ويستهلك MBR عادةً طاقة تتراوح بين ضعفين وثلاثة أضعاف استهلاك DAF عند السعة الهيدروليكية نفسها. وفي صيف ميناس جيرايس الذي تتجاوز فيه الحرارة 30°م، قد تحتاج تهوية الأغشية وتنظيفها إلى طاقة إضافية بنسبة 15–20% بسبب ارتفاع النشاط البيولوجي والاتساخ معًا.
تظل مروّقات الألواح المائلة مع حقن المواد الكيميائية خيارًا عمليًا حين يكون الفوسفور ≤1 ملغ/لتر هو الحد المُلزِم وتتوفر التغذية بالجاذبية. وعلى مواقع مرتفعات Serra do Espinhaço، غالبًا ما تكون أحواض الترسيب الأكبر مساحةً أرخص من الضخ بالضغط العالي. وهي أنسب للتحكم في المواد الصلدة والفوسفور الكيميائي أكثر من ملاءمتها لإعادة الاستخدام بجودة الترشيح الفائق.
| التقنية | جودة المياه المعالجة النموذجية (BOD/TSS) | المساحة (بالنسبة إلى UASB) | استهلاك الطاقة (بالنسبة إلى DAF) | الفائدة الرئيسية لميناس جيرايس | ملاءمة الطبوغرافيا |
|---|---|---|---|---|---|
| تشطيب DAF | 20–30 ملغ/لتر BOD، و5–15 ملغ/لتر TSS | 20–30% | 1.0x | إزالة عالية لـ TSS والدهون والزيوت، مدمج، تشطيب ثانوي فعال التكلفة | مناطق حضرية وجبلية (بيلو هوريزونتي) |
| تشطيب MBR | ≤10 ملغ/لتر BOD، و≤5 ملغ/لتر TSS | 10–15% | 2–3x | جودة فائقة للمياه المعالجة، وإمكانات إعادة استخدام المياه | لامركزي، حضري، أراضٍ عالية القيمة |
| مروّقات الألواح المائلة (مع حقن المواد الكيميائية) | 30–40 ملغ/لتر BOD، و10–20 ملغ/لتر TSS (فوسفور ≤1 ملغ/لتر) | 40–50% | 0.8–1.2x (للضخ/الحقن) | إزالة فعالة للفوسفور، وترسيب متين | ريفية، عالية الارتفاع (Serra do Espinhaço)، مواقع تغذية بالجاذبية |
مقايضات التكلفة لعام 2026: إعادة تأهيل UASB مقابل MBR جديد
في بلديات ميناس جيرايس، يكلف تشطيب مفاعل UASB قائم عادةً أقل من إنشاء محطة MBR جديدة بالسعة نفسها. كما يتماشى هذا المسار مع تفضيل Copasa للفترة 2025–2029 بإعطاء الأولوية لترقيات توصيل الخدمات أولًا. وتُظهر مرجعيات تكلفة محطات معالجة مياه الصرف الصحي لعام 2026 في باهيا للبلديات البرازيلية النمط نفسه. وتتراوح التكاليف الرأسمالية لمشروع إعادة تأهيل UASB + DAF بسعة 5,000 م³/يوم في ميناس جيرايس عادةً بين 3.2 و4.8 مليون ر$. في حين يحتاج MBR جديد عند التدفق نفسه في الغالب بين 12 و15 مليون ر$ (تقديرات مشاريع HydropureWater، 2026).
ويبلغ متوسط تكاليف التشغيل لمفاعل UASB + DAF نحو 0.90 ر$/م³، مقابل نحو 1.40 ر$/م³ لنظام MBR (بيانات Hydropure 2025). ويمكن تشغيل UASB وحده بنحو 0.70 ر$/م³، لكن هذا المسار يظل غير ممتثل وفق ملف أداء نمط إباتينغا. ويعطي السرد التمويلي لـ Copasa للفترة 2025–2029 الأولوية لترقيات UASB للمدن التي يقل عدد سكانها عن 50,000 نسمة. ويظهر MBR الجديد عادةً في المراكز الأكبر مثل بيلو هوريزونتي ويوبرلانديا، حيث يبرر سعر الأرض وإعادة الاستخدام القسط الأعلى.
وعادةً ما تسترد مشاريع إعادة تأهيل DAF تكلفتها خلال 3–5 سنوات بفضل انخفاض استهلاك المُخثِّرات وتجنّب غرامات عدم الامتثال. أما استرداد تكلفة MBR فغالبًا ما يقع بين 7 و10 سنوات حين يكون دخل إعادة الاستخدام حقيقيًا. ويمكن أن تضيف المواقع الجبلية في ميناس جيرايس نحو 0.20 ر$/م³ إلى طاقة ضخ DAF؛ لذا أدرجوا هذا البند في النموذج قبل تثبيت OPEX.
| فئة التكلفة | UASB وحده (خط الأساس) | إعادة تأهيل UASB + DAF | محطة MBR جديدة |
|---|---|---|---|
| التكاليف الرأسمالية (ر$ لسعة 5,000 م³/يوم) | 6.5–8 ملايين ر$ (أولية) | 3.2–4.8 ملايين ر$ (إضافة) | 12–15 مليون ر$ |
| تكاليف التشغيل (ر$/م³) | 0.70 ر$ | 0.90 ر$ | 1.40 ر$ |
| الهدف الأساسي | معالجة أساسية (غير ممتثلة) | الامتثال (BOD/TSS) | مياه معالجة عالية الجودة، إعادة استخدام المياه |
| العائد على الاستثمار النموذجي | غير متاح (غير ممتثل) | 3–5 سنوات | 7–10 سنوات |
| أولوية التمويل لدى Copasa | تغطية قائمة | مدن يقل عدد سكانها عن 50,000 نسمة | بيلو هوريزونتي/يوبرلانديا (مشاريع جديدة) |
ترقية مرحلية لمفاعل UASB بسعة 5,000 م³/يوم في بيلو هوريزونتي
توزع إعادة التأهيل المرحلية رأس المال بينما تقود مفاعل UASB بسعة 5,000 م³/يوم في بيلو هوريزونتي نحو الامتثال لـ DN COPAM/CERH-MG nº 8/2022 وأهداف Copasa للتغطية والمعالجة لعام 2029.
المرحلة 1 (2026): DAF للمواد الصلبة والدهون والزيوت
تستهدف المرحلة 1 أولًا TSS والدهون والزيوت. ويمكن لوحدة DAF تُركَّح قبل مفاعل UASB أن تخفّض الحمل العضوي وحمل المواد الصلبة الداخل إلى المرحلة اللاهوائية. خصّصوا نحو 3.5 ملايين ر$ للتكاليف الرأسمالية لسعة 5,000 م³/يوم، مع نحو ستة أشهر للأعمال المدنية والتشغيل التجريبي. اسعَ إلى TSS في المياه المعالجة ≤30 ملغ/لتر بعد هذه الخطوة. ويتطلب تصريح Copasa الفيزيائي-الكيميائي للمرحلة 1 عادةً 4–6 أشهر. وتتيح قواعد DAF المعيارية للمدينة البدء بسعة 2,500 م³/يوم ثم الانتقال إلى 5,000 م³/يوم عند توفر التمويل.
المرحلة 2 (2027): التحكم الكيميائي بالفوسفور
تضيف المرحلة 2 التحكم بالفوسفور في المستقبلات الحساسة. ويمكن لـ نظام حقن المواد الكيميائية التلقائي للامتثال بالفوسفور في ميناس جيرايس الذي يحقن كلوريد الحديديك أو كبريتات الألومنيوم بعد DAF، أو في المياه الخارجة من UASB، الوصول إلى فوسفور ≤1 ملغ/لتر حين تؤكد اختبارات الجرة الجرعة المناسبة. وتبلغ التكاليف الرأسمالية نحو 800,000 ر$ مع نافذة تركيب تستغرق ثلاثة أشهر، دون إعادة بناء الجزء البيولوجي.
المرحلة 3 (2028): تشطيب MBR لإعادة الاستخدام
تضيف المرحلة 3 تشطيب MBR لدفع BOD إلى ≤10 ملغ/لتر وTSS إلى ≤5 ملغ/لتر لأغراض إعادة الاستخدام غير الصالح للشرب مثل التبريد أو الري. وتبلغ التكاليف الرأسمالية نحو 8 ملايين ر$ مع نحو اثني عشر شهرًا من البناء بشكل نموذجي. وتمتد المراجعة البيئية الكاملة لـ Copasa والولاية، بما في ذلك تقييم الأثر البيئي عند المطالبة بإعادة الاستخدام، لتطيل الجدول الزمني. وتحوّل هذه الخطوة المحطة إلى نقطة لإعادة الاستخدام بدلًا من كونها أصلًا للتخلص فحسب.
هل يُستخدم ترسيب الكبريتيد لمعالجة الزرنيخ في مياه الصرف الصحي البلدية؟
لا يُعد ترسيب الكبريتيد مسار التشطيب القياسي لمياه الصرف الصحي البلدية الخارجة من UASB في ميناس جيرايس. وتنتمي هذه العملية إلى سلاسل المعالجة الأولية الصناعية للزرنيخ. وتتمحور ترقيات UASB البلدية هنا حول BOD وCOD وTSS والدهون والفوسفور باستخدام DAF أو حقن الألواح المائلة أو MBR. وأبقوا التحكم بالزرنيخ داخل تصاريح المعالجة الأولية الصناعية عند دخول أحمال غير منزلية إلى شبكة الصرف. ولا تستبدلوه بالتشطيب البلدي الثانوي.
قائمة مراجعة اختيار قبل الالتزام بالتكاليف الرأسمالية
- قيسوا 12 شهرًا من قيم BOD5 وCOD وTSS والدهون والفوسفور في المياه الخارجة من UASB عند ذرى الطقس الجاف والرطب.
- أكّدوا أي مسار من DN COPAM/CERH-MG nº 8/2022 ينطبق: حد التركيز مقابل نسبة الإزالة مضافًا إليه المتوسط السنوي.
- قارنوا المساحة المتاحة مع DAF (20–30% من مساحة UASB) مقابل MBR (10–15%) مقابل الألواح المائلة (40–50%).
- نمذجوا استهلاك الطاقة وفق التعريفات المحلية، بما في ذلك +0.20 ر$/م³ للضخ على المواقع الجبلية.
- نسّقوا ترتيب المراحل مع تمويل Copasa: مدن التغطية التي يقل عدد سكانها عن 50,000 نسمة تبدأ عادةً بـ UASB + DAF، لا بـ MBR جديد.
- قرّروا ما إذا كان دخل إعادة الاستخدام قادرًا على دعم OPEX البالغ 1.40 ر$/م³ لنظام MBR مقابل 0.90 ر$/م³ لنظام DAF.
- احتفظوا بسعة معيارية (مثلًا 2,500 ← 5,000 م³/يوم) ليتسنى ترتيب الأعمال المدنية مع إصدارات الميزانية.
الفئة المستهدفة: شركات المرافق البلدية، ومقاولو Copasa، وفرق EPC الذين يرقّون محطات UASB المنفردة في ميناس جيرايس التي تفشل بالفعل في سجلات BOD5/TSS. الفئة التي تبحث في مكان آخر: المصانع الصناعية التي يكون تصريحها المُلزِم مرتبطًا بالزرنيخ أو السموم الأخرى بدلًا من BOD/TSS البلدي. تحتاج تلك المواقع إلى معالجة أولية مخصصة، لا إلى حزمة تشطيب UASB للمدن. الخطوة التالية: أرسلوا التدفق وتحليلات المياه المعالجة وقيود الموقع عبر نموذج طلب عرض السعر لتبدأ عملية تحديد الحجم من الأحمال المقاسة بدلًا من الافتراضات الواردة في الكتيبات.
الأسئلة الشائعة
ما هي القيود الرئيسية لمفاعلات UASB في ميناس جيرايس؟
حققت مفاعلات UASB المستخدمة منفردة في ميناس جيرايس متوسط إزالة BOD5 قدره 56% وCOD قدرها 46% في دراسة إباتينغا لعام 2023. وتلك الأرقام أدنى من حدود BOD5 البالغة 60% وCOD البالغة 55% في قواعد المياه المعالجة الولائية. كما تترك TSS مرتفعًا وإزالة ضئيلة للفوسفور أو النيتروجين. ويجعل انخفاض قابلية التحلل البيولوجي بعد UASB (BOD5/COD بين 0.2 و0.43) مهمة التشطيب أصعب. ولذا تضيف معظم التصاميم الممتثلة DAF أو حقن المواد الكيميائية أو MBR بدلًا من الاعتماد على UASB وحده.
أي لائحة تحدد حدود تصريف مياه الصرف الصحي في ميناس جيرايس؟
تُحدد شروط المياه المعالجة الصحية المعمول بها بموجب Deliberação Normativa Conjunta COPAM/CERH-MG nº 8/2022، الذي حدّث DN 01/2008، وفقًا لـ IGAM/Sisema. ويُعد القانون الولائي 23,291/2019 قانون سلامة السدود في الولاية ولا ينبغي استخدامه مرجعًا لمعيار المياه المعالجة. ولا يزال DN 8/2022 يركز على BOD5 ≤60 ملغ/لتر أو ≥60% إزالة مع حد أدنى أعلى للمتوسط السنوي للإزالة، إلى جانب مسارات COD الموازية.
ما التكاليف الرأسمالية المتوقعة لإعادة تأهيل DAF بسعة 5,000 م³/يوم؟
عادةً ما تُدرج إعادة تأهيل DAF لمفاعل UASB بسعة 5,000 م³/يوم في ميناس جيرايس في الميزانية بتكاليف رأسمالية بين 3.2 و4.8 ملايين ر$ (تقديرات مشاريع HydropureWater، 2026). وتظل تلك التكلفة أدنى بكثير من 12 إلى 15 مليون ر$ لمحطة MBR جديدة بالسعة نفسها. ويمكن أن تبدأ القواعد المعيارية المرحلية قرب 2,500 م³/يوم إذا كان التدفق النقدي لا يموّل كامل الحمل الهيدروليكي في السنة الأولى.
كيف تقارن تكاليف تشغيل DAF وMBR؟
يبلغ متوسط OPEX لمفاعل UASB + DAF نحو 0.90 ر$/م³، بينما يبلغ متوسط MBR نحو 1.40 ر$/م³ (بيانات Hydropure 2025). وتتمحور الفجوة في طاقة التهوية وتنظيف الأغشية، التي ترتفع أكثر فوق 30°م. واختاروا MBR حين يفوق دخل إعادة الاستخدام أو أهداف BOD ≤10 ملغ/لتر وTSS ≤5 ملغ/لتر قسط OPEX الإضافي.
هل تُفضّل Copasa تقنيات ترقية معينة؟
يُفضّل الإطار الاستثماري لـ Copasa للفترة 2025–2029 ترقيات UASB مع التشطيب للمدن التي يقل عدد سكانها عن 50,000 نسمة لتوسيع التغطية بتكلفة أقل لكل توصيلة. ويظهر MBR الجديد بمعدل أكبر في بيلو هوريزونتي ويوبرلانديا، حيث تدعم قيمة الأرض وإعادة الاستخدام التكاليف الرأسمالية الأعلى. وقابلوا بين التقنية وحجم المدينة والحاجة لإعادة الاستخدام قبل تثبيت حزمة العطاءات.
قراءات إضافية
استكشفوا هذه المقالات المتعمقة في مواضيع معالجة مياه الصرف الصحي ذات الصلة:
