الكثير من الأشياء الجيدة
على مدى قرون، استخدم المزارعون روثهم كسماد. هذا السماد غني بالعناصر الغذائية والماء، ويُنشر ببساطة في الحقول لمساعدة المحاصيل على النمو. ومع ذلك، فإن تربية الحيوانات على نطاق واسع، والتي تهيمن على الزراعة الحديثة اليوم، تُنتج روثًا أكثر بكثير مما كان يُنتج سابقًا على نفس المساحة من الأرض.

قال ثورستون: "مع أن السماد الطبيعي سماد جيد، إلا أن نشره قد يتسبب في جريان المياه وتلويث مصادر المياه الثمينة. أما تقنية مفاعلات الماء الخفيف، فتتيح استعادة المياه وتنقيتها، وتركيز العناصر الغذائية من مياه الصرف الصحي".

وأضاف أن هذا النوع من المعالجة يقلل أيضًا من إجمالي حجم المعالجة، "مما يوفر بديلاً فعالاً من حيث التكلفة وصديقًا للبيئة لمربي الثروة الحيوانية".

وأوضح ثورستون أن العملية تتضمن معالجة المياه ميكانيكياً وكيميائياً لفصل العناصر الغذائية والمسببات للأمراض عن البراز.

وقال إن هذا التخصص يركز على فصل وتركيز العناصر الغذائية الصلبة والقيمة مثل الفوسفور والبوتاسيوم والأمونيا والنيتروجين.

تتضمن كل خطوة من خطوات العملية التقاط عناصر غذائية مختلفة، ومن ثم، "تستخدم المرحلة الأخيرة من العملية نظام الترشيح الغشائي لاستعادة المياه النظيفة".

وفي الوقت نفسه، قال ثورستون: "إن الانبعاثات صفرية، وبالتالي يتم إعادة استخدام جميع أجزاء المياه الأولية وإعادة تدويرها، كمخرجات قيمة، يتم إعادة استخدامها في صناعة الثروة الحيوانية".

المادة الداخلة هي خليط من روث الماشية والماء، يُغذّى في نظام مفاعل الماء الخفيف عبر مضخة لولبية. يقوم الفاصل والغربال بإزالة المواد الصلبة من السائل. بعد فصل المواد الصلبة، يُجمع السائل في خزان النقل. المضخة المستخدمة لنقل السائل إلى مرحلة إزالة المواد الصلبة الدقيقة هي نفسها مضخة المدخل. ثم يُضخ السائل إلى خزان تغذية نظام الترشيح الغشائي.

تدفع مضخة الطرد المركزي السائل عبر الغشاء، وتفصل تيار العملية إلى مغذيات مركزة وماء نقي. يتحكم صمام الخانق في طرف تفريغ المغذيات في نظام الترشيح الغشائي بأداء الغشاء.

الصمامات في النظام
يستخدم LWR نوعين منالصماماتفي نظامها - صمامات كروية لأنظمة الترشيح الغشائي الخانق وصمامات الكرةللعزل.

أوضح ثورستون أن معظم صمامات الكرة مصنوعة من مادة PVC، وهي تعزل مكونات النظام لأغراض الصيانة والخدمة. كما تُستخدم بعض الصمامات الأصغر حجمًا لجمع وتحليل العينات من مجرى العملية. يضبط صمام الإغلاق معدل تدفق التفريغ في الترشيح الغشائي، مما يسمح بفصل العناصر الغذائية عن المياه النظيفة بنسبة مئوية محددة مسبقًا.

قال ثورستون: "يجب أن تكون صمامات هذه الأنظمة قادرة على تحمّل مكونات البراز". وأضاف: "قد يختلف هذا باختلاف المنطقة ونوع الماشية، ولكن جميع صماماتنا مصنوعة من بلاستيك PVC أو الفولاذ المقاوم للصدأ. جميع قواعد الصمامات مصنوعة من مطاط EPDM أو النتريل".

معظم الصمامات في النظام بأكمله تعمل يدويًا. على الرغم من وجود بعض الصمامات التي تُحوّل نظام ترشيح الأغشية تلقائيًا من التشغيل العادي إلى عملية التنظيف في الموقع، إلا أنها تعمل كهربائيًا. بعد انتهاء عملية التنظيف، يُفصل التيار الكهربائي عن هذه الصمامات، ويعود نظام ترشيح الأغشية إلى التشغيل العادي.

يتم التحكم في العملية بأكملها بواسطة وحدة تحكم منطقية قابلة للبرمجة (PLC) وواجهة تشغيل. يمكن الوصول إلى النظام عن بُعد لعرض معلمات النظام، وإجراء تغييرات تشغيلية، واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

قال ثورستون: "إن التحدي الأكبر الذي يواجه الصمامات والمشغلات في هذه العملية هو الجو التآكلي. يحتوي سائل العملية على الأمونيوم، كما أن محتوى الأمونيا وكبريتيد الهيدروجين في جو المبنى منخفض جدًا".

على الرغم من اختلاف التحديات التي تواجهها المناطق الجغرافية وأنواع الماشية المختلفة، إلا أن العملية الأساسية العامة واحدة في كل موقع. ونظرًا للاختلافات الدقيقة بين أنظمة معالجة أنواع البراز المختلفة، قال سوس هي: "قبل بناء الجهاز، سنختبر براز كل عميل في المختبر لتحديد أفضل خطة علاج. هذا نظام مُصمم خصيصًا".

الطلب المتزايد
وفقًا لتقرير الأمم المتحدة لتنمية موارد المياه، تُمثل الزراعة حاليًا 70% من استخراج المياه العذبة في العالم. وفي الوقت نفسه، بحلول عام 2050، سيحتاج إنتاج الغذاء العالمي إلى زيادة بنسبة 70% لتلبية احتياجات ما يُقدر بتسعة مليارات شخص. إذا لم يكن هناك تقدم تكنولوجي، فسيكون من المستحيل...

تلبية هذا الطلب. إن المواد الجديدة والتطورات الهندسية، مثل إعادة تدوير مياه الماشية وابتكارات الصمامات التي طُوّرت لضمان نجاح هذه الجهود، تعني أن الكوكب سيمتلك على الأرجح موارد مائية محدودة وثمينة، مما سيساعد في إطعام العالم.

لمزيد من المعلومات حول هذه العملية، يرجى زيارة www.LivestockWaterRecycling.com.