أكدت البروفيسورة بيينغ هونغ، عضو هيئة التدريس في جامعة الملك عبد الله للعلوم والتقنية (كاوست)، على ضرورة توفير تقنيات معالجة آمنة ومستدامة لمياه الصرف الصحي لتقليل مخاطر الأمراض المنقولة بالمياه، خصوصًا أن الإحصاءات تشير إلى افتقار حوالي نصف سكان العالم إلى إمكانية الوصول إلى خدمات الصرف الصحي. 

شكلت هونغ، منذ انضمامها إلى كاوست في عام 2012، فريق بحثي يعمل على تطوير عمليات معالجة مياه الصرف الصحي ذات كفاءة في استخدام الطاقة تُولّد مياه معالجة عالية الجودة تصلح لإعادة الاستخدام في تطبيقات عديدة غير مياه الشرب. واستطاعوا تطوير عملية لا مركزية تعالج مياه الصرف الصحي خارج الشبكة الكهربائية بالكامل. 

ومنذ يوليو 2022، تم استخدام هذه التقنية اللامركزية في محطة معالجة تجريبية في مدينة جدة. ويتم تشغيل هذا المشروع بالتعاون مع الهيئة السعودية للمدن الصناعية ومناطق التقنية (مدن) وبتمويل من كاوست لمعالجة 50 ألف لتر من مياه الصرف الصحي يوميًا، دون استخدام طاقة من الشبكة الكهربائية المحلية، تقول هونغ "وهذا يعادل معالجة مياه الصرف الصحي التي ينتجها حوالي 200 شخص يوميًا دون أي تكلفة على الطاقة الكهربائية".  

كما تولد المحطة ما متوسطة 1,5 كيلوواط/ساعة من الطاقة الكهربائية من كل 1000 لتر من مياه الصرف الصحي المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، يتم توليد حوالي 410 كيلوواط/ساعة من الطاقة الشمسية يوميًا وتخزينها في الموقع في أنظمة البطاريات لتمكين المحطة من العمل المتواصل على مدار 24 ساعة يوميًا. 

بالإضافة إلى الاعتماد على الطاقة الذاتية، تزيل هذه المعالجة ما يصل إلى 99,9999 % من الكائنات الحية الدقيقة الموجودة، بينما تنتج نفايات صلبة (الحمأة) أقل بـ 20 مرة مقارنة بمحطات معالجة مياه الصرف الصحي التقليدية. كما تستخدم مفاعل حيوي مزود بغشاء لا هوائي (AnMBR) مقترنًا بعملية تطهير تعتمد على الأشعة فوق البنفسجية. ويمكن استخدام المياه المعالجة لري المحاصيل أو غيرها من الاستخدامات غير مياه الشرب. 

بدأ بحث هونغ بفرضية مفادها أنه بالإضافة إلى إنتاج المياه النظيفة من مياه الصرف الصحي المعالجة، يمكننا أيضًا توليد الطاقة واستعادة العناصر اللازمة لتصنيع الأسمدة. 

عندما بدأت بحثها في تقنية المعالجة باستخدام الأغشية اللاهوائية، كان عليها التغلب على العديد من المشاكل الشائعة. أولاً، إثبات أن تقنية المعالجة باستخدام المفاعلات الحيوية المزودة بالأغشية اللاهوائية يمكنها معالجة مياه الصرف الصحي البلدية منخفضة القوة. وقد تغلبت على ذلك باستخدام مفاعلات حيوية صغيرة. ثانيًا، أن المفاعلات الحيوية المزودة بالأغشية اللاهوائية عرضة للتلوث الغشائي الذي يؤدي إلى انسداده. وقد أظهرت هونغ أنه يمكن تأخير هذا التلوث باستخدام الأغشية الحيوية الميكروبية المثبتة على حاملات بلاستيكية معبأة داخل المفاعل. أما المشكلة الثالثة فهي أن التدفق المعالج لاهوائيًا يحتوي على عناصر مغذية يجب إزالتها قبل تطهير التدفق. واستجابة لذلك، طورت هونغ  استراتيجية التطهير التي لا تتطلب إزالة العناصر الغذائية من مياه الصرف. وبعد معالجة كافة المخاوف وإثبات المفهوم، تقدمت بطلب للحصول على براءة اختراع مؤقتة لتغطية عملية معالجة مياه الصرف الصحي بأكملها. 

تتماشى تقنية المعالجة المستدامة مع مبادرة السعودية الخضراء، وتؤدي دورًا هامًا في تحقيق طموح المملكة في إعادة استخدام مياه الصرف الصحي بنسبة 100%، وذلك من خلال تقديم حلول فعالة ومستدامة للتحديات البيئية. 

وبعد نجاح المشروع التجريبي، يبحث فريق هونغ الآن في فرص دخول أسواق الاتحاد الأوروبي، بينما يأمل أيضًا في العمل مع الجهات المعنية المحلية على استخدام هذه التقنية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي اللامركزية المستقبلية. 

تقول هونغ "نسعى لزيادة نطاق تطبيق هذه التقنية ليصل إلى 400 متر مكعب أو أكثر، بهدف خدمة مجتمع يضم ما بين 1000 و3000 نسمة تقريبًا".    

وتضيف "وجود وحدات معالجة مركزية متعددة يعزز من مرونة التعامل مع تعطل المحطات؛ بسبب الظروف الجوية الصعبة، والتي قد تتزايد شيوعًا بسبب تغير المناخ".