آب‌های آلوده با نور خورشید بازیافت می‌شوند

آب، شرط اصلی وجود حیات است و بیشتر واکنش‌های شیمیایی در محیط آبی صورت می‌گیرد؛ همچنین به علت خواص ویژه نقش تنظیم‌کننده‌ای در طبیعت دارد و آن را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ می‌کند. به طور کلی حدود 69 درصد آب مصرفی جهان، صرف کشاورزی و آبیاری می‌شود. 23 درصد به مصرف صنایع می‌رسد و مصارف خانگی تنها حدود 8 درصد را شامل می‌شود. در کشورهای توسعه یافته، کشاورزی و صنایع، بیشترین مصرف آب و بالاترین نقش را در آلودگی آن دارند. در واقع این عنصر حیاتی پس از مصارف گوناگون (خانگی، کشاورزی، صنعتی و...) به پساب تبدیل می‌شود. به منظور جلوگیری از آلودگی آب و محیط زیست به وسیله این پساب‌ها باید راهکارهایی برای تصفیه و استفاده مجدد از آنها اتخاذ کرد. به این دلیل، نزدیک به 3 دهه است که سازمان بهداشت جهانی و برنامه محیط زیست سازمان ملل با طرحی به نام GEMS (سیستم مراقبت زیست محیطی از جهان)‌، کیفیت محیط زیست را از نظر اندازه‌گیری کیفیت هوا، آب، آلودگی مواد غذایی و شاخص‌های بیولوژیکی تحت مراقبت دارد.

در حال حاضر، تامین آب بهداشتی به یکی از دغدغه‌های اساسی جامعه جهانی تبدیل شده است. در این میان توانایی بازیافت آب، امکان دسترسی به یک منبع مناسب را برای مصارف گوناگون ایجاد می‌کند. یکی از روش‌های بازیافت آب‌های آلوده، استفاده از نور خورشید است. به گفته فرهاد مشحون، رئیس گروه محیط زیست پژوهشگاه صنعت نفت سیستم شبنم خورشیدی از روش‌های جدید بازیافت آب است که براساس تراوش تبخیری(Pervaporation)  کار می‌کند. انرژی موردنیاز این سیستم از طریق تشعشع خورشیدی تامین می‌شود. این سیستم اولین بار برای بازیافت آب شیرین از آب دریا مورد استفاده قرار گرفت و با توجه به استفاده از غشاء در این سیستم انتظار می‌رود در کاربردهای بازیافت آب از پساب‌های آلوده و شور در مقایسه با روش‌های معمول، آب با کیفیت بالاتری حاصل شود.

در سراسر دنیا تاکنون این تکنیک جدید به وسیله شرکتSolar dew B.V.  با همکاری شرکت شل انجام شده و در حال حاضر طرح ابتدایی این روش به منظور ارزیابی مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرند. گفتنی است اولین مدل نمونه در جزایر قناری و سپس در عمان راه‌اندازی شد. در واقع تاکنون محققان با استفاده از فناوری‌های خاصی توانسته‌اند پساب‌ها را در حد استانداردهای متعارف تصفیه کنند، ولی با توجه به کمبود آب در دنیا، تصفیه پساب در حدی که بتوان دوباره آن را به سیستم مصرف بازگرداند و از آن استفاده کرد، مساله مهمی به شمار می‌رود.

در این میان برای اولین بار با استفاده از سیستم تصفیه بسیار پیشرفتهMBR  در سیستم تصفیه‌خانه اداره مرکزی شرکت نفت، کیفیت آب خروجی فاضلاب در حد استاندارد آب استحمام اروپا افزایش پیدا کرده است.

رئیس گروه محیط زیست پژوهشگاه صنعت نفت با بیان این که سیستم قادر است فاضلاب انسانی یک مجتمع را به آب مناسب برای استحمام تبدیل کند، می‌گوید: در حال حاضر این دستاورد در صنایع نفت، گاز و پتروشیمی مورد استفاده قرار گرفته است که در مرحله طرح ابتدایی به نتیجه مطلوب رسیده و در حال حاضر با تعریف طرح‌‌های دیگر، درصدد اقتصادی کردن آن هستیم.

دسترسی به منابع آب سالم‌

مشحون ضمن بیان این که طرح از اسفند 1382 آغاز و تاکنون مراحل طرح ابتدایی و مدل نمونه آن انجام شده است، می‌افزاید:

مکانیسم کار به این ترتیب است که آب از لایه درونی غشاءء به صورت قطرات به لایه بیرونی تراوش می‌کند و در آن نقطه تبخیر می‌شود و بخارات جمع شده در خارج غشاء کندانس و به وسیله کانال‌هایی جمع‌آوری می‌شوند. نمک‌های محلول و دیگر آلودگی‌های موجود در پساب در طرف دیگر غشاءء غلیظ می‌شوند. جریان پساب غلیظ شده در غشاء‌ها به آهستگی به سمت تانک نگهداری پساب غلیظ شده حرکت می‌‌کند و پساب تغذیه نیز با همان دبی وارد غشاء می‌شود. به این ترتیب غلظت نمک، فلزات و دیگر مواد آلوده‌کننده در پساب در غشاء افزایش می‌یابد. در عمل تصفیه، مواد محلول مثل نمک‌ها، فلزات سنگین به همراه آب تا ضخامت کمی از دیواره غشاء عبور می‌کنند. بر اثر حرارت حاصل از نور خورشید، آب در سطح بیرونی تبخیر می‌شود و ترکیبات نمکی در محلول باقی می‌مانند. به خاطر اختلاف غلظت نمک در دو طرف غشاء، مواد آلوده‌کننده به فاز آبی می‌گردند و در غشاء غلیظ می‌شوند.

به طور کلی سیستم شبنم خورشیدی از روش‌های جدید بازیافت آب است که بر اساس تراوش تبخیری کار می‌کند. پدیده تراوش تبخیری فرآیندهای نفوذ و تبخیر را دربر می‌گیرند.

به گفته مشحون، این سیستم شامل بخش‌های مختلفی است. یک تانک ذخیره آب که شامل یک منبع آب آلوده یا پساب نمکی است که از این مخزن، پساب به صورت ثقلی به صورت مستقیم به غشاء‌های موجود هدایت و تزریق می‌شود؛ همچنین محفظه‌های ساخته شده از غشاء که این محفظه‌ها  می‌تواند به شکل لوله‌ای یا کیسه‌ای باشند در داخل محفظه اصلی سیستم نصب می‌شوند و پساب از مخزن تانک ذخیره آب به داخل آنها هدایت می‌شود. در این میان محفظه اصلی سیستم، یک اتاقک پلاستیکی شفاف است که غشاءها در داخل آن قرار می‌گیرند تا محفظه تبخیر برای عمل کندانس بخارات ایجاد شده به وجود آید. تانک پساب تصفیه شده هم در این سیستم در نظر گرفته شده که سبب جمع‌آوری و ذخیره پساب تصفیه شده می‌شود. از این پساب تصفیه شده می‌توان برای آبیاری و کشاورزی استفاده کرد. درنهایت مخزن جمع‌آوری پساب غلیظ شده به منظور هدایت غلیظ آن در لوله‌های غشاء در نظر گرفته شده و می‌توان به وسیله عمل شستشو، محتویات داخل لوله‌هایی غشاء را به داخل این مخزن هدایت کرد.

راهکاری مناسب در مناطق کم آب‌

در مناطقی که زمین فراوان و ارزان و میزان تابش نورخورشید زیاد است و پساب‌های نمکی با حجم زیاد وجود دارد سیستم تصفیه خورشیدی می‌تواند اقتصادی باشد. به اعتقاد مشحون با توجه به شرایط اقلیمی کشور، این روش می‌تواند در مناطق جنوبی کشور که مشکل تصفیه فاضلاب هم دارند به عنوان روشی مناسب و مقرون به صرفه مورد استفاده قرار گیرد. وی در خصوص سیستم‌های پیشرفته غیرهوازی و کاربرد آسان و ارزان آنها گفت: از آنجا که عمدتا این سیستم‌ها تجهیزات مکانیکی ندارند و زیرزمین قرار می‌گیرند، فضای زیادی اشغال نمی‌کنند.

رئیس گروه محیط زیست پژوهشگاه صنعت نفت اضافه کرد: امیدواریم با پایان یافتن طرح، نتیجه مطلوب نیز به دست آید. به گفته وی این سیستم‌ها، فناوری‌های پیشرفته‌ای هستند که در حال حاضر با کشورهای آلمان و هلند به صورت طرح‌‌های  مشترک در حال اجرا هستند.

بهاره صفوی‌