فناوری نانویی ایرانی چگونه به خدمت تصفیه "فاضلاب خانگی" در آمده است؟

به گزارش خبرنگار اجتماعی خبرگزاری تسنیم، "آب خاکستری" آب استفاده شده‌ای است که برخلاف آب سیاه (فاضلاب توالت) به راحتی قابل بازیافت و استفاده مجدد است.

آب سینک، پساب حمام و ماشین ظرفشویی و لباسشویی آب‌های خاکستری‌اند که پس از طی مراحل کوتاه و ساده قابل استفاده در آبیاری باغات، شستشو و فلاش تانک توالت هستند.

استفاده مجدد از آب خاکستری در واقع صرفه‌جویی در آب تصفیه شده است چرا که بدون استفاده از آب شیرین می‌توان نیاز‌های روزمره را رفع کرد. به جای استفاده از آب آشامیدنی در باغ از آبی استفاده می‌شود که معمولاً در فاضلاب رهاسازی می‌شود.

آب خاکستری تنها در خانه‌ها تولید نمی‌شوند، بخشی از پساب‌های کارگاه‌های قالیشویی، کارواش‌ها و سنگ‌بری‌ها نیز آب خاکستری است چراکه این پساب‌ها آلوده به موادی هستند که به سادگی قابل تصفیه بوده و می‌توان از آن دوباره استفاده کرد.

یکی از راه‌های کاهش مصرف آب شیرین و جلوگیری از بروز فاجعه در آینده، تصفیه آب خاکستری و استفاده مجدد از آن است. این آبِ خاکستری قابل تصفیه بوده و پس از تصفیه آن می‌توان از این آب در آبیاری باغچه‌ها استفاده کرد.

برخلاف کشور‌هایی نظیر ایران که از آب آشامیدنی برای آبیاری مزارع استفاده می‌شود در کشور‌های توسعه‌یافته معمولاً از آب خاکستری برای آبیاری مزارع استفاده می‌شود. استفاده مجدد از آب خاکستری در نواحی خشک و نیمه‌خشکی مانند ایران دارای فواید متعددی بوده اما معایبی را نیز به همراه خواهد داشت.

مزایای این روش کاهش تقاضای آب، کاهش بارهای آلی و هیدرولیکی در سیستم فاضلاب شهری، کاهش هزینه‌های قبوض آب، پرکردن سفره‌های زیرزمینی و کمک به چرخه سالم آب و حفاظت از اکوسیستم‌های آبزیان است.

معایب

عدم توانایی در ذخیره‌سازی برای مدت بیشتر از 24 ساعت (به دلیل تجزیه مواد مغذی موجود و ایجاد بوی نامطبوع)

وجود صابون‌های زیست‌تخریب‌پذیر و مواد شوینده در آب خاکستری و استفاده از آن برای آبیاری، با گذشت زمان مشکل‌زا خواهد شد.

احتمال وجود مواد مضر برای گیاهان مانند چربی، روغن، مو، صابون، شوینده‌ها، نرم‌کننده‌ها و سایر مواد شیمیایی

ویژگی‌های آب خاکستری

آلاینده‌های معمول موجود در آب خاکستری معمولاً مواردی نظیر نمک‌ها، تکه‌های غذا، روغن، سورفاکتانت‌ها و میکروارگانیسم‌ها هستند. در واقع ویژگی‌ها و خصوصیات آب خاکستری بسته به عواملی مانند سبک و عادات زندگی رفتار‌های اجتماعی و فرهنگ موجود می‌تواند بسیار متغیر باشد در جدول زیر ویژگی‌های مربوط به فاضلاب خاکستری یک خانواده معمولی درج شده است:

این جدول برای شهرهای مختلف یک کشور نیز می‌تواند متفاوت باشد بنابراین ویژگی‌های آب‌های خاکستری در مناطق مختلف متفاوت است. انتخاب و استفاده از روش بازیابی و استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری منوط به قوانین و استانداردهای محلی است، از آنجا که این مبحث در ایران نوپا است هنوز قوانین و مقررات مشخصی برای آن وجود ندارد. در کشورهای دیگر میزان پارامترها و شاخص‌های اجزای آب برای مصارف مختلف آب خاکستری مشخص شده و باید پس از تصفیه آب خاکستری این پارامترها به حد مورد نظر برسد.

روش‌های تصفیه آب خاکستری

روش‌های بی‌هوازی

از جمله روش‌های ساده برای تصفیه فاضلاب خاکستری در مقادیر کم، استفاده از سپتیک تانک است که در ادامه با توجه به نوع استفاده از پساب از سیستم فیلتراسیون استفاده می‌شود.

روش‌های هوازی

روش‌های زیستی هوازی از جمله لجن فعال برای تصفیه فاضلاب خاکستری و بازیافت فاضلاب خاکستری مورد استفاده قرار می‌گیرد.

روش‌های شیمیایی

از روش تصفیه فاضلاب شیمیایی و کاربرد مواد منعقد‌کننده می‌توان جهت تصفیه فاضلاب خاکستری و کاهش میزان COD و BOD و مواد معلق موجود در فاضلاب خاکستری استفاده کرد. در ادامه به کار بردن سیستم‌های فیلتراسیون و گندزدایی برای استفاده مجدد از پساب پیشنهاد می‌شود.

فیلترشنی فشرده (DCSE)

فیلتر شنی در تصفیه آب یکی از متداول‌ترین و پرکاربردترین روش‌ها است. اساس کار این فیلترها از طبیعت الهام گرفته شده است. در طبیعت آب با عبور از لایه‌های مختلف خاک تصفیه می‌شود. این سیستم فیلتر شنی فشرده با هدف رفع مشکلات رایج فیلترهای شنی معمولی مانند گرفتگی انتشار بوی نامطلوب و نیاز به فضای کمتر طراحی و تولید شد.

راکتور ناپیوسته متوالی (SBR)

در این فرآیند از نوعی لجن فعال استفاده می‌شود که تمام فازهای تصفیه زیستی در یک مخزن اتفاق می‌افتد. تفاوت اصلی این فرایند با سایر فرایندهای متداول لجن فعال در عدم نیاز به مخازن جداگانه برای هوادهی و ته‌نشینی است.

کاربرد فناوری نانو در تصفیه آب خاکستری

یکی از روش‌های تصفیه آب خاکستری استفاده از "غشاهای نانویی" است در واقع این غشاها با بهره‌مندی از ویژگی نانو ساختار سرامیکی خود، می‌توانند ذرات و عوامل آلاینده را از آب جداسازی کنند.

شرکت دانش‌بنیان و دانش‌پژوهان صنعت نانو، توسعه‌دهنده این فناوری در ایران است در این فناوری آب خاکستری به صورت هیبریدی با استفاده از غشاهای نانوساختار سرامیکی چند کاناله تصفیه و گندزدایی می‌شود.

جنس غشاهای به کار رفته در این دستگاه، سرامیکی بوده که اندازه حفرات این غشاها توسط مهندسان و متخصصان این شرکت دانش‌بنیان با استفاده از فناوری نانو مهندسی شده است.

این سامانه در دو مرحله میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون، پساب ورودی را تصفیه و آب را برای استفاده مجدد به سیستم باز می‌گرداند. در مرحله میکروفیلتراسیون، چربی‌ها، شوینده‌ها و دیگر درشت مولکول‌ها و همچنین تا حدود زیادی میکروب‌ها و میکروارگانیسم‌ها و در مرحله اولترافیلتراسیون تمامی میکروارگانیسم‌ها و حتی لاشه میکروارگانیسم ها از آب ورودی حذف می‌شوند.

محصول نهایی، آب با کیفیتی خواهد بود که دارای استانداردهای داخلی و جهانی است همچنین فیلترهای این دستگاه را می‌توان با جریان معکوس آب تمیزی که تولید می‌شود شستشو داد تا بدین ترتیب از گرفتگی غشاها جلوگیری شود؛ به این شکل که آب تمیز با فشار معینی در خلاف جهت جریان از فیلتر عبور داده شده و باعث باز شدن حفره‌ها می‌شود. در نتیجه عمر غشاهای مورد استفاده در این دستگاه بسته به نوع پساب مورد استفاده بین 5 تا 10 سال خواهد بود.

علی زبردستی از مدیران این شرکت می‌گوید این فناوری برای حوزه‌های مختلف نظیر صنایع غذایی، کاشی و سرامیک و معادن، لبنیات و دیگر صنایع که پساب‌های مختلفی تولید می‌کنند قابل استفاده بوده و می‌توانیم به این صنایع کمک کنیم تا پساب‌های خود را با استفاده از فناوری نانو تصفیه کنند و به استانداردهای محیط زیست برسانند.

وی تأکید کرد: این امکان وجود دارد که پساب به گونه‌ای تصفیه شود که امکان بازیابی و استفاده مجدد نیز داشته باشد. در بخش تصفیه آب آشامیدنی در مقیاس صنعتی ما می‌توانیم آب آشامیدنی مورد نیاز یک شهرک، روستا یا یک منطقه را با استفاده از فناوری نانو تصفیه و تأمین کنیم حتی از این فناوری می‌توان برای تأمین آب یک صنعت از منابع مختلف و غیرمتعارف نظیر آب گل‌آلوده استفاده کرد که برای این کار می‌توان با هزینه کم تصفیه‌خانه‌ای طراحی کرد.

زبردستی تصریح کرد: یک رویکرد نیز تولید دستگاه تصفیه آب فردی یا خانگی است؛ این دستگاه برای نقاط محروم و شرایط بحران قابل استفاده است که ما آن را پکیج بحران نامگذاری کردیم. تأییدیه آبفا نیز برای این فناوری گرفته شده است. زمانی که با سیل یا زلزله رو‌به‌رو هستیم و تأمین آب آشامیدنی برای مردم دشوار است این دستگاه می‌تواند از منابع آب آلوده، آب آشامیدنی تولید کند. در برخی مناطق که آبرسانی به هر دلیل دشوار است یا ایجاد تصفیه‌خانه مقرون به صرفه نیست این فناوری قابل استفاده است.