تصفیه فاضلاب فرآیند حذف آلایندهها از آب استفاده شده است تا آن را برای تخلیه به محیط زیست یا استفاده مجدد ایمن کند. این فرآیند معمولاً شامل مجموعهای از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است. هدف این فرآیندها حذف جامدات، مواد آلی، میکروارگانیسمهای مضر و مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر است. تصفیه معمولاً با مراحل اولیه و مقدماتی برای فیلتر کردن زبالههای بزرگ و ته نشینی جامدات معلق آغاز میشود. پس از آن تصفیه ثانویه انجام میشود که از فعالیت بیولوژیکی برای تجزیه آلایندههای آلی استفاده میکند. در این بررسی از وبسایت «رسوب آب» در مورد جدیدترین روش های تصفیه فاضلاب صحبت میکنیم.
انواع روشهای نوین تصفیه فاضلاب
هدف از روشهای مختلف تصفیه فاضلاب مدرن، دستیابی به راندمان بالاتر در حذف آلاینده ها، عوامل بیماری زا و مواد مغذی اضافی از آب است. این تکنیکهای پیشرفته با هدف محافظت از سلامت عمومی، حفظ کیفیت محیط زیست و امکان استفاده مجدد از آب انجام میشوند. در این ادامه به جدیدترین روش های تصفیه فاضلاب اشاره میکنیم:
۱. فناوری بیوراکتور غشایی (MBR)
فناوری بیوراکتور غشایی (MBR) روشهای تصفیه بیولوژیکی سنتی، مانند لجن فعال، را با فرآیندهای فیلتراسیون غشایی ترکیب میکند. این سیستم ترکیبی امکان حذف بسیار مؤثر آلایندههای آلی و معدنی را فراهم میکند. غشاها، معمولاً میکروفیلتراسیون یا اولترافیلتراسیون، به عنوان مانعی در برابر جامدات، باکتریها و برخی ویروسها عمل میکنند و پسابی با کیفیت بالا تولید میکنند.
برخلاف سیستمهای تصفیه مرسوم، MBRها به فضای کمتری نیاز دارند و غلظت زیست توده بالاتری ارائه میدهند که باعث افزایش تخریب آلایندهها میشود. سیستمهای MBR به ویژه در مناطقی با فضای محدود و مقررات سختگیرانه تخلیه مفید هستند. علاوه بر این، آب تصفیه شده از MBRها را میتوان برای مقاصد غیر آشامیدنی مانند آبیاری، فرآیندهای صنعتی یا شستشوی توالت مجدداً استفاده کرد.
اگرچه هزینههای سرمایه گذاری اولیه و عملیاتی به دلیل نگهداری غشا و تقاضای انرژی بیشتر است، اما مزایای بلندمدت تولید پساب پاکتر و کاهش اثرات زیست محیطی، MBR را به یک روش پیشرفته در تصفیه فاضلاب مدرن تبدیل میکند.
۲. فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs)
فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) گروهی از روشهای تصفیه شیمیایی هستند که برای حذف مواد آلی و معدنی از فاضلاب از طریق اکسیداسیون از طریق گونههای بسیار واکنش پذیر، به ویژه رادیکالهای هیدروکسیل، طراحی شدهاند. این رادیکالها از طریق روشهای مختلفی مانند ترکیب ازن (O₃)، پراکسید هیدروژن (H₂O₂) یا نور ماوراء بنفش (UV) تولید میشوند.
فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته که از جدیدترین روش های تصفیه فاضلاب است، به ویژه در تجزیه آلایندههای پایدار مانند داروها، آفت کشها و ترکیبات مختل کننده غدد درون ریز که اغلب در برابر تصفیههای سنتی مقاوم هستند، مؤثر خواهند بو. یکی از مزایای کلیدی AOPs توانایی آنها در معدنی کردن آلایندهها – تبدیل آنها به محصولات نهایی بی ضرر مانند دی اکسید کربن و آب – بدون تولید محصولات جانبی مضر است.
در حالی که AOPs نیاز به کنترل دقیق دارند و میتوانند انرژی بر باشند، اما یک راه حل قدرتمند برای تصفیه پسابهای صنعتی و آبهای بسیار آلوده ارائه میدهند. انعطاف پذیری و کارایی آنها، آنها را برای استفاده به عنوان یک مرحله تصفیه سوم ایده آل میکند و رعایت مقررات سختگیرانه زیست محیطی را تضمین کرده و امکان استفاده مجدد از آب ایمن را فراهم میکند.
۳. تالابهای مصنوعی برای تصفیه فاضلاب
تالابهای مصنوعی سیستمهای مهندسی شدهای هستند که فرآیندهای تصفیه طبیعی تالابها را برای تصفیه فاضلاب تقلید میکنند. این سیستمها از پوشش گیاهی، خاک و فعالیت میکروبی برای حذف آلایندههایی مانند مواد آلی، مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) و عوامل بیماری زا استفاده میکنند.
دو نوع اصلی وجود دارد؛ تالابهای جریان سطحی و تالابهای جریان زیرسطحی که دومی به دلیل کاهش بو و مشکلات پشه، بیشتر در محیطهای شهری و صنعتی مورد استفاده قرار میگیرد. تالابهای مصنوعی مقرون به صرفه هستند، به ورودی انرژی کمی نیاز دارند و جایگزین پایداری برای تصفیه فاضلاب، به ویژه در جوامع روستایی یا غیرمتمرکز، ارائه میدهند. آنها همچنین مزایای اکولوژیکی مانند ایجاد زیستگاه و ترسیب کربن را فراهم میکنند.
در حالی که راندمان تصفیه میتواند با توجه به آب و هوا و طراحی متفاوت باشد، برنامه ریزی مناسب میتواند این سیستمها را بسیار قابل اعتماد کند. توانایی آنها در ادغام یکپارچه با محیط، همراه با ارزش زیبایی شناختی و اکولوژیکی آن ها، تالابهای مصنوعی را به انتخابی جذاب در چشم انداز فناوریهای مدرن مدیریت فاضلاب تبدیل میکند.
۴. الکتروکواگولاسیون و الکترواکسیداسیون
الکتروکواگولاسیون (EC) و الکترواکسیداسیون (EO) از جدیدترین روش های تصفیه فاضلاب هستند که شامل اعمال جریان الکتریکی برای حذف آلایندهها میشوند. در الکتروکواگولاسیون، الکترودهای فلزی (معمولاً آهن یا آلومینیوم) در آب حل میشوند و عوامل منعقدکنندهای را آزاد میکنند که آلایندههایی مانند فلزات سنگین، مواد جامد معلق و روغنهای امولسیون شده را بی ثبات و متراکم میکنند.
الکترواکسیداسیون از الکترودهای بی اثر برای تولید اکسیدانهای قوی مانند رادیکالهای هیدروکسیل مستقیماً در فاضلاب استفاده میکند و به طور مؤثر آلایندههای آلی و عوامل بیماری زا را تجزیه میکند. این روشها سودمند هستند زیرا نیاز به مواد شیمیایی اضافی را کاهش یا از بین میبرند، لجن کمتری تولید میکنند و میتوانند تا حد زیادی خودکار باشند.
الکتروکواگولاسیون و الکترواکسیداسیون به ویژه برای تصفیه پسابهای صنعتی، از جمله فاضلاب نساجی، پتروشیمی و دارویی مناسب هستند. با این حال، تخریب مواد الکترود و مصرف انرژی از نگرانیهای عملیاتی هستند. با ادامه تحقیق و توسعه، EC و EO آماده اند تا به اجزای جدایی ناپذیر در سیستمهای پیشرفته تصفیه فاضلاب، به ویژه در بخشهایی که نیاز به حذف آلایندهها با راندمان بالا دارند، تبدیل شوند.
۵. بیوراکتورهای غشایی بی هوازی (AnMBR)
بیوراکتورهای غشایی بی هوازی (AnMBR) تصفیه بیولوژیکی بی هوازی را با فیلتراسیون غشایی در یک سیستم بسته ترکیب میکنند و یک راه حل نوآورانه و کم مصرف برای مدیریت فاضلاب ارائه میدهند. برخلاف سیستمهای هوازی، AnMBRها در غیاب اکسیژن عمل میکنند و به میکروارگانیسمهای خاص اجازه میدهند تا آلایندههای آلی را تجزیه کنند و در عین حال بیوگاز (عمدتاً متان) را به عنوان یک محصول جانبی ارزشمند تولید کنند.
این امر نه تنها تقاضای کلی انرژی را کاهش میدهد، بلکه یک مکانیسم بازیابی انرژی بالقوه نیز ارائه میدهد. بخش غشایی با جداسازی فیزیکی جامدات و عوامل بیماری زا از آب تصفیه شده، پساب با کیفیت بالا را تضمین میکند. AnMBRها به ویژه برای فاضلابهای با غلظت بالا، مانند فاضلاب صنایع غذایی یا کارخانههای آبجوسازی، مناسب هستند و از نظر کاهش تولید لجن و هزینههای عملیاتی مزایای قابل توجهی ارائه میدهند.
چالشها شامل گرفتگی غشا و مدیریت ترکیبات سمی است که میتوانند فعالیت میکروبی را مهار کنند. با این وجود، با پیشرفت در فناوری غشا و ادغام سیستم، AnMBRها به طور فزایندهای به عنوان یک گزینه پایدار در آینده تصفیه فاضلاب غیرمتمرکز و صنعتی شناخته میشوند.