روش های نوین تصفیه فاضلاب، راهکاری مؤثر برای حذف آلاینده های صنعتی و شیمیای از فاضلابها پیش از ورود به محیط زیست هستند. این فناوری ها با هزینه کمتر و در کوتاه ترین زمان ممکن، فرآیند تصفیه را انجام می دهند. برخلاف روش های سنتی، بسیاری از این تکنیک هانیازی به استفاده از مواد شیمیایی جانبی ندارند و در عین حال کارایی بالایی ارائه می دهند. در این بخش از مقالات آموزش تصفیه فاضلاب، به بررسی جدیدترین روش ها، فناوری ها و تکنولوژی های به کاررفته در تصفیه خانه ها خواهیم پرداخت.
انواع روش های نوین تصفیه فاضلاب:
روش های نوین تصفیه فاضلاب با هدف افزایش بازده، کاهش مصرف انرژی، و حذف آلاینده های نوظهور (مانند میکروآلاینده ها و ترکیبات دارویی) توسعه یافته اند. در ادامه، مهم ترین انواع روش های مدرن تصفیه فاضلاب را به صورت طبقه بندی شده معرفی می کنم:
-
تصفیه فاضلاب با جلبک
تصفیه فاضلاب با استفاده از جلبک ها یکی از روش های نوین تصفیه فاضلاب است که در سال های اخیر مورد توجه بسیاری از پژوهشگران و مهندسان قرار گرفته است. در این شیوه، بدون استفاده از هیچ گونه ماده شیمیایی و تنها با بهره گیری از جلبک، فرایند حذف آلاینده ها انجام می شود.
جلبک ها موجودات تک سلولی با قابلیت رشد سریع هستند که می توانندمواد مغذی و ترکیبات مختلف موجود در فاضلاب را جذب کنند. این ویژگی سبب شده تا به عنوان ابزاری طبیعی و قدرتمند در تصفیه فاضلاب به کار گرفته شوند.
یکی از چالش های مهم در تصفیه فاضلاب های صنعتی و بیمارستانی، وجود ترکیبات رادیواکتیو است که بسیاری از میکروارگانیسم ها توانایی تجزیه آن ها را ندارند و معمولاً از مواد شیمیایی برای این منظور استفاده می شود. در روش پیشنهادی، استفاده از جلبک Spirogyra مطرح است که قادر است این ترکیبات را با سرعت بالا تجزیه کرده و از فاضلاب حذف نماید.
-
تصفیه فاضلاب با هیدرولیز حرارتی
هیدرولیز حرارتی یکی از روش های نوین و پیشرفته در تصفیه فاضلاب، به ویژه فاضلاب های صنعتی است. در این فرآیند، فاضلاب تحت شرایط دما و فشار بالا قرار می گیرد تا ترکیبات آلی پیچیده موجود در آن شکسته شده و به مواد ساده تر و قابل تجزیه زیستی تبدیل شوند. نتیجه این واکنش، کاهش قابل توجه حجم و سمیت فاضلاب است.
در این روش، فاضلاب به درون رآکتورهای تحت فشار هدایت می شود. درون این مخازن، فشار تا حدود ۱۲ بار و دما تا حدود ۱۶۵ درجه سانتی گرادافزایش می یابد. این شرایط موجب شکسته شدن پیوندهای شیمیایی مواد آلی و تبدیل آن ها به اجزای کوچک تر می شود. در این فرایند، بخش زیادی از آلاینده های زیستی مانند باکتری ها، پاتوژن ها و انگل ها از بین می روند و ترکیبات باقی مانده شامل اسیدهای چرب، آمونیاک و مواد آلی قابل تجزیه زیستی هستند.
یکی از مزایای مهم هیدرولیز حرارتی، تولید مقدار قابل توجهی بیوگاز است که می تواند به عنوان یک منبع انرژی تجدیدپذیر مورد استفاده قرار گیرد. در تصفیه خانه های بزرگ، معمولاً از فناوریBiothelys بهره گیری می شود. این سیستم به فضای زیادی نیاز دارد، اما با توجه به حجم بالای فاضلاب در این واحدها، میزان بیوگازتولیدی نیز بیشتر بوده و در صنایع مختلف به عنوان سوخت قابل مصرف است.
-
تصفیه فاضلاب با سلول های سوختی میکروبی (MFC)
یکی از نوین ترین فناوری های تصفیه فاضلاب که می تواند تحولی بزرگ در کاهش وابستگی به سوخت های فسیلی ایجاد کند، استفاده از سلول های سوختی میکروبی (MFC) است.
-
تصفیه فاضلاب با روش فتوکاتالیستی خورشیدی
یکی از روش های نوین تصفیه فاضلاب، فرآیندفتوکاتالیستی خورشیدی است. این فناوری با هدف کاهش میزان لجن جانبی تولیدشده در تصفیه خانه ها مورد استفاده قرار می گیرد.
در این روش، با بهره گیری از فرآیند اکسیداسیون پیشرفته و استفاده از کاتالیست های نیمه هادی (مانند دی اکسید تیتانیوم)، تابش نور خورشید موجب فعال سازی واکنش های اکسیداسیون می شود. اینواکنش ها سبب شکسته شدن ترکیبات آلی موجود در لجن و کاهش مقدار کربن آلی آن می شوند. در نتیجه، حجم لجن جانبی کاهش یافته و آلاینده های آلی به ترکیبات ساده تر و کم ضررتر تبدیل می گردند.
مزیت اصلی این فناوری استفاده از انرژی تجدیدپذیر خورشید است که علاوه بر کاهش هزینه های عملیاتی، روشی پایدار و دوستدار محیطزیست به شمار می آید.
-
تصفیه فاضلاب با روش Elflox
برای تصفیه فاضلاب شهری، روش های متعددی توسعه یافته اند که یکی از کارآمدترین آن ها فناوری Elflox است. در این روش، از رآکتورهایECF (Electrocoagulation Flotation) استفاده می شود.
در فرآیند Elflox، لخته سازی (Coagulation) به صورت الکتروشیمیایی انجام شده و مواد آلی موجود در فاضلاب با سرعت بالا به لخته های درشت تبدیل می شوند. این لخته ها سپس در حوضچه های دایره ای ته نشین شده و لایه های لجن را تشکیل می دهند. در نتیجه، جداسازی و حذف موادآلی از فاضلاب با کارایی بالا و در مدت زمان کوتاه انجام می گیرد.
مزیت مهم این روش، عدم نیاز به مواد شیمیایی لخته ساز و در عین حال سرعت و راندمان بالای تصفیه است که آن را به گزینه ای مناسب برای تصفیه خانه های شهری تبدیل می کند.
-
تصفیه فاضلاب با اکسیداسیون
یکی از روش های نوین و مؤثر در تصفیه فاضلاب، استفاده از فرآیندهای اکسیداسیون است. در بسیاری از فاضلاب های صنعتی و شهری، مقادیر زیادی فلزات سنگین و ترکیبات آلی مضر وجود دارد که به دلیل داشتن بار منفی، یکدیگر را دفع کرده و امکان رسوب یا تجمع در سطح فاضلاب را ندارند. برای غلبه بر این مشکل، روش هایاکسیداسیون پیشرفته به کار گرفته می شوند.
از جمله این روش ها می توان به اکسیداسیون با آب اکسیژنه (H₂O₂)، دی اکسید تیتانیوم (TiO₂) در حضور نور و واکنش فنتون اشاره کرد. در این فرایندها، ترکیبات شیمیایی اکسیدکننده به فاضلاب اضافه شده و موجب شکسته شدن پیوندهای آلی و اکسید شدن یون ها می شوند. در نتیجه، آلاینده ها به ذرات پایدارتر تبدیل شده و در کف مخزن ته نشینمی گردند.
این روش نه تنها برای حذف فلزات سنگین، بلکه برای تجزیه بسیاری از آلاینده های مقاوم آلی نیز کاربرد دارد و به عنوان یکی از تکنیک هایپیشرفته تصفیه فاضلاب شناخته می شود.
-
تصفیه فاضلاب با فیلتراسیون غشایی
یکی از روش های نوین و کارآمد برای زلال سازی فاضلاب و حذف ذرات معلق، استفاده از فیلتراسیون غشایی است. در این فرآیند، ابتدا تصفیه بیولوژیکی انجام می شود و سپس فاضلاب از میان فیلترهای غشایی عبور می کند.
غشاها دارای منافذ بسیار ریز هستند که اجازه عبور آب را داده ولی مانع عبور ذرات معلق، باکتری ها و بسیاری از آلاینده های میکروسکوپی می شوند. با تجمع این ذرات بر سطح غشا، فرآیند جداسازی تکمیل شده و آب خروجی دارای کیفیت بسیار بالاتر خواهد بود.
مزیت اصلی این روش، تولید پساب شفاف و باکیفیت است که می تواند در مصارف صنعتی، کشاورزی یا حتی بازیافت مجدد مورد استفاده قرار گیرد. به همین دلیل، فیلتراسیون غشایی یکی از پرکاربردترین فناوری ها در تصفیه خانه های مدرن به شمار می رود.
-
تصفیه فاضلاب با روش AVF
یکی از مشکلات اصلی در استفاده از سیستم های فیلتراسیون غشایی، تجمع آلاینده ها روی سطح فیلتر است که باعث کاهش راندمان و افزایش نیاز به شستشو و نگهداری می شود. برای رفع این چالش، فناوری نوین AVF (Automatic Variable Filtration) معرفی شده است که عملکرد بسیار مؤثری در تصفیه فاضلاب دارد.
در این روش، فیلتر در مرکز مخزن قرار می گیرد و فاضلاب از دو جهت به آن وارد می شود:
- جریانی از پایین به بالا حرکت می کند.
- هم زمان جریانی دیگر از بالا به پایین عبور می کند.
این جریان های متقابل باعث می شوند آلاینده ها به طور مداوم از آب جدا شوند و از تجمع آن ها بر سطح فیلتر جلوگیری شود. در نتیجه، فیلتربازدهی خود را حفظ کرده و فرآیند تصفیه با راندمان بالا ادامه پیدامی کند.
از مهم ترین مزایای روش AVF می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- کاهش نیاز به تجهیزات داخلی در پکیج های تصفیه فاضلاب،
- راندمان بالای جداسازی آلاینده ها،
- تصفیه با مصرف انرژی کم و هزینه عملیاتی پایین.
-
تصفیه فاضلاب با فناوری پلاسما
پلاسما به عنوان حالت چهارم ماده، به دلیل ویژگی های منحصربه فرد خود در سال های اخیر توجه بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. یکی از مهم ترین کاربردهای این فناوری نوین، تصفیه و گندزدایی فاضلاب است.
در این روش، اشعه پلاسما به فاضلاب تابیده می شود و در اثر آن، رادیکال های فعال O و OH آزاد می شوند. این رادیکال ها قدرت بالایی در اکسیداسیون دارند و با تجزیه و اکسید کردن آلاینده ها، آن ها را به ترکیبات ساده تر تبدیل می کنند. در نهایت، آلاینده های اکسید شده در کف مخزن ته نشین شده و از فاضلاب جدا می شوند.
علاوه بر حذف فلزات سنگین و ترکیبات سمی، فناوری پلاسما در گندزدایی فاضلاب نیز بسیار مؤثر است. انرژی حرارتی حاصل از تابش پلاسما دمای فاضلاب را افزایش داده و موجب از بین رفتن باکتری ها،ویروس ها و سایر میکروارگانیسم های بیماری زا می شود.
از مهم ترین مزایای این روش می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی،
- عدم ایجاد ترکیبات جانبی مضر،
- هزینه عملیاتی پایین،
- انجام همزمان اکسیداسیون و گندزدایی.
مزایای روش های نوین تصفیه فاضلاب
روش های نوین تصفیه فاضلاب با بهره گیری از فناوری های پیشرفته،نسبت به شیوه های سنتی کارایی بسیار بیشتری دارند و به همیندلیل در سال های اخیر به طور گسترده مورد توجه قرار گرفته اند. از مهم ترین مزایای این روش ها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
- حذف گسترده تر آلاینده های شیمیایی، آلی و میکروبی در مدت زمان کوتاه.
- بسیاری از این فناوری ها با انرژی کمتر کار می کنند و هزینه هایعملیاتی و نگهداری را کاهش می دهند.
- برخلاف روش های سنتی، اغلب این تکنیک ها بدون مواد شیمیایی جانبی عمل می کنند و در نتیجه ترکیبات مضر جدیدی تولیدنمی شود.
- کاهش انتشار آلاینده های ثانویه و استفاده از منابع انرژی پاک (مثل نور خورشید یا تولید بیوگاز).
- امکان تولید انرژی (برق یا بیوگاز) و بازیابی مواد مفید از پساب.
- در بسیاری از روش های نوین، میزان لجن جانبی تولیدشدهبسیار کمتر است.
- امکان استفاده از پساب تصفیه شده در کشاورزی، صنعت و حتیبازچرخانی آب آشامیدنی.
چالش ها و آینده روش های نوین تصفیه فاضلاب
با وجود مزایای متعدد روش های نوین تصفیه فاضلاب، این فناوری هاهمچنان با چالش هایی روبه رو هستند که می توانند مانع گسترش و کاربرد وسیع آن ها شوند:
- هزینه های بالا
نصب، اجرا و نگهداری این سیستم ها هزینه بر است و همین موضوع، مانع اصلی استفاده از آن ها در پروژه های کوچک و متوسط محسوب می شود.
- پیچیدگی فنی
بسیاری از روش های نوین تصفیه فاضلاب مبتنی بر فناوری های پیشرفته هستند و نیازمند طراحی مهندسی دقیق، تجهیزات تخصصی و مدیریتحرفه ای اند. این پیچیدگی می تواند روند اجرای موفق پروژه ها را دشوار کند.
- مصرف بالای انرژی
برخی از این فناوری ها به دلیل ماهیت پیچیده خود، انرژی زیادی مصرف می کنند. این مسئله علاوه بر افزایش هزینه های عملیاتی،می تواند انتشار آلاینده های کربنی مرتبط با تولید انرژی را هم افزایشدهد.
- مدیریت پسماند
بعضی از روش های نوین تصفیه فاضلاب، به جای لجن سنتی، انواع جدیدی از پسماند یاترکیبات آلی ایجاد می کنند که نیازمند مدیریت و دفع مناسب هستند. عدم مدیریت صحیح می تواند اثرات زیست محیطی منفی در پی داشته باشد.
با وجود چالش های موجود، روند توسعه فناوری های نوین تصفیه فاضلاب امیدوارکننده است. پیشرفت در زمینه کاهش هزینه ها، بهینه سازیمصرف انرژی، استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر و طراحی سیستم های ساده تر و کارآمدتر، می تواند این روش ها را در آینده به انتخابی فراگیر برای صنایع و شهرها تبدیل کند. همچنین، توجه جهانی به بحران کم آبی و ضرورت بازچرخانی آب، احتمال استفاده گسترده از این فناوری ها را در سال های پیش رو افزایش خواهد داد.
جمع بندی
روش های نوین تصفیه فاضلاب دارای تنوع زیادی هستند و انتخاب هر روش به نوع فاضلاب و ویژگی های کیفی آن بستگی دارد. بسیاری از این فناوری ها هنوز در مرحله تحقیقاتی قرار دارند و امکان اجرای آن ها در تصفیه خانه های بزرگ به طور کامل فراهم نشده است.
با وجود چالش های موجود، روند توسعه فناوری های نوین تصفیه فاضلاب بسیار امیدوارکننده است. پیش بینی می شود در آینده با کاهش هزینه های اجرایی، افزایش راندمان و امکان تولید انرژی هم زمان با فرآیند تصفیه، این روش ها به صورت گسترده تری در تصفیه فاضلاب های صنعتی و بهداشتی مورد استفاده قرار گیرند.
در همین راستا، شرکت فرآب تدبیر با بهره گیری از دانش فنی روز و تیمی متخصص، در زمینه طراحی و ساخت انواع تصفیه خانه های فاضلاب شیمیایی، صنعتی و شهری و همچنین تولید پکیج های تصفیه فاضلاب فلزی، پکیج تصفیه فاضلاب پلی اتیلنی و کامپوزیتی فعالیت می کند. خدمات این شرکت شامل مشاوره، طراحی، اجرا، راه اندازی و بهینه سازی سیستم های تصفیه است که نقشی مؤثر در حفاظت از محیط زیست و مدیریت پایدار منابع آب و انرژی ایفا می کند.
