فاضلاب شهری روشنایی‌بخش خانه‌ها

شاید بتوان گفت شهر سانتاروزا و شرکت تامین‌کننده انرژی کالپاین، زوج هیجان‌انگیزی را برای تولید برق از فاضلاب شهری تشکیل داده باشند. در حقیقت همکاری این دو به شکل‌گیری بزرگ‌ترین پروژه زمین گرمایی و تبدیل فاضلاب شهری به الکتریسیته منجر شده است. محققانی که در این پروژه از سال‌ها پیش مشغول کار شده‌اند و رویای تبدیل کردن این شهر به الگویی سرآمد در زمینه استفاده بهینه از فاضلاب شهری را در سر می‌پرورانده‌اند از این مواد سیال برای تولید انرژی پاک استفاده می‌کنند. نتیجه چنین ابتکار عملی نه تنها بهبود سطح کیفی زندگی برای انسان بلکه برای جانوران آبزی مناطق اطراف است. این پروژه برای مدیریت و ساکنان شهر سانتاروزا از اهمیت خیره کننده‌ای برخوردار است. در حقیقت شراکت شرکت کالپاین و مدیریت کلان سانتاروزا به جلوگیری از پرداخت جریمه سنگین ریخته شدن فاضلاب شهری به رودخانه Russian River و همچنین حذف بودجه 400 میلیون دلاری برای ساخت تأسیسات جدید نگهداری از فاضلاب شهری منجر شده است. گذشته از آن این شراکت جالب توجه منجر به آن شده تا مدیران شهری نگاه دوباره‌ای به صخره‌ها و مناطقی از اطراف شهر سانتاروزا داشته باشند که همواره مملو از بخارهای آب هستند. این بخارها ناشی از گرمای قابل توجه موجود در دل صخره‌های این منطقه است به طوری که ساکنان شهر سانتاروزا می‌توانند براحتی ابرهای متراکم شکل گرفته از این بخارها را در هر لحظه که دوست داشته باشند، مشاهده کنند.

هر روز و در قالب پروژه‌ای موسوم به Geysers?Recharge حدود 12 میلیون گالن فاضلاب شهری پمپاژ شده و از طریق خط لوله مخصوصی به منطقه کوهستانی صخره‌ای در 64 کیلومتری شهر سانتاروزا منتقل می‌شود و پس از انجام یک سری پردازش‌های صنعتی در سفره زیر زمینی که در عمق حدود 2 کیلومتری زمین قرار دارد، تزریق می‌گردد. در اینجا صخره‌های همواره داغی در دل زمین وجود دارند که آب موجود در فاضلاب را به جوش آورده و به بخار بسیار داغی تبدیل می‌کنند. این بخار به وسیله سیستم لوله کشی پیشرفته‌ای به سطح زمین منتقل می‌شود تا از آن برای راه اندازی توربین‌های مولد الکتریسیته استفاده شود. البته این تنها پروژه به شمار نمی‌آید. در منطقه مجاور سانتاروزا یعنی در Lake County نیز پروژه مشابهی وجود دارد که راه‌اندازی شده است. البته حجم فاضلابی که همه روزه در این تأسیسات به کار گرفته می‌شود، کمتر بوده و چیزی در حدود 8 میلیون گالن در روز است. برآورد شده که این دو پروژه روی هم حدود 200 مگاوات برق تولید می‌کنند که معادل خروجی یک تأسیسات برق متوسط است. نکته مهمی که درخصوص این پروژه به چشم می‌خورد، این است که در این فرآیند هیچ‌گونه گاز گلخانه‌ای تولید نمی‌شود. به عبارت دیگر حرارتی که برای تبخیر آب فاضلاب و راه‌اندازی توربین‌ها نیاز است به‌طور طبیعی در دل صخره‌ها وجود داشته و برای تولید آن نیازی به استفاده از سوخت‌های فسیلی نیست. همچنین جای هیچ‌گونه نگرانی نیز درخصوص افزایش آلاینده‌های جوی وجود ندارد. گذشته از تمامی این مزایا، مقادیر قابل توجهی از برقی که به این روش تولید می‌شود به مناطق دوردستی همچون سانفرانسیسکو در فاصله 112?کیلومتری جنوب این منطقه منتقل می‌شود.

در کشورهای مختلفی نظیر آمریکا و چند کشور مهم اروپایی به گرمای درون زمین به عنوان منبع پاکی برای تامین انرژی نگاه می‌شود. کار به جایی رسیده که سرمایه‌گذاری‌های کلانی نیز در این خصوص انجام شده است. براساس گزارشی که از سوی وزارت انرژی آمریکا منتشر شده با استفاده از این فناوری نوین می‌توان تا سال 2050 حدود 10 درصد از برق مورد نیاز سراسر آمریکا را تأمین کرد، هر چند آمارهای دیگری نیز وجود دارند که نگاه خوشبینانه‌تری نسبت به آینده دارند. البته در کشورهایی که به‌طور طبیعی چنین مناطقی وجود داشته باشد، می‌توان سرمایه‌گذاری‌های کلانی انجام داد. کشورهایی نظیر کشورهای جنوب شرق آسیا، برخی سرزمین‌ها در آمریکای لاتین و غرب اروپا از جمله مناطقی هستند که از این نوع صخره‌های درون حرارتی به وفور یافت می‌شود. اکنون این پرسش ممکن است به ذهن خطور کند که آیا چنین پروژه‌هایی همواره بدون خطر و نگرانی‌های جانبی هستند؟ برخی محققان به احتمال وقوع زمین‌لرزه‌های ضعیف ناشی از افزایش قدرت بخار تولیدشده در این مناطق اشاره می‌کنند. گذشته از آن برخی ساکنان سانتاروزا از افزایش لرزش‌های درون‌زمینی در مناطق اطراف محل زندگی خود شکایت دارند. آنها از این نکته بیم دارند که با افزایش شمار تأسیسات مرتبط با این پروژه بر میزان لرزش‌ها افزوده شود.

با این حال دن کارلسون از مدیران ارشد مدیریت شهری در سانتاروزا، معتقد است مزایای این فناوری نوین برمعایب نه چندان قابل توجه آن برتری دارد. گذشته از آن طرحی که از سوی شرکت کالپاین ارائه شده است به عنوان یکی از برجسته‌ترین الگوهای فوق مدرن در مدیریت فاضلاب شهری به شمار می‌آید. به عقیده کارلسون هر منطقه از جهان دارای ویژگی‌های خاص خود است و تنها کاری که باید انجام داد، پیدا کردن این ویژگی‌ها و استفاده از آنها در مدیریت هر چه بهتر امور شهری است.

برای شهری همچون سانتاروزا این ویژگی منحصربه‌فرد همان شکاف‌های مملو از بخار است. این بخارها به حدی شدید هستند که ساکنان شهر می‌توانند از زاویه‌ای خاص آنها را از فواصل چند کیلومتری نیز رویت کنند. مدیریت این شهر در سال 1993 با چالش بزرگی روبه‌رو شده بود. ریخته شدن فاضلاب شهری به درون رودخانه Russian River موجب اعلام اخطارهای شدید زیست محیطی به مدیران شهری سانتاروزا و در نهایت تعیین ضرب‌الاجل برای خاتمه دادن به این وضعیت شده بود.

وخامت اوضاع تا آن حد بوده که نسل ماهی قزل‌آلای این رودخانه تا مرز انقراض پیش رفته بود، به همین دلیل اداره‌کنندگان این شهر همواره به دنبال آن بودند تا راهی مناسب برای انباشت فاضلاب شهری پیدا کرده و در عین حال آسیبی نیز به محیط زیست شهر و اطراف آن وارد نکنند. در منطقه شهری و مجاور Lake County نیز وضعیت به همین منوال بود. از آنجاکه برای سالیان متمادی فاضلاب این منطقه راهی دریاچه Clear می‌شد، مشکلات زیست محیطی زیادی در این منطقه ایجاد شده بود. اوج نگرانی‌ها زمانی مشخص می‌شد که این دریاچه به عنوان اصلی‌ترین منبع تأمین آب کالیفرنیا در نظر گرفته می‌شد. تا پیش از وارد شدن فاضلاب به این دریاچه یک‌سری فرآیندها روی آن صورت می‌گرفت تا خطرات به مراتب کمتری برای محیط زیست دریاچه داشته باشد، با این حال باز هم فاضلابی که وارد آب دریاچه می‌شد مملو از ترکیبات سمی و مضر برای حیات آبی این منطقه بود.

برقی که از سال‌ها پیش برای ساکنان این دو منطقه و مناطق اطراف تولید می‌شد، عمدتا ناشی از استفاده از بخارات آب صخره‌های همیشه داغ اطراف شهر سانتاروزا و هدایت آنها به سوی توربین‌ها و در نتیجه راه‌اندازی آنها می‌شد، با این حال مهندسانی که در این تأسیسات حضور داشتند همواره نگران کاهش تدریجی سطح آب و به دنبال آن کاهش بخارهای تولید شده بودند. کاهش بخارها به معنای آن بود که عملا نیرویی برای چرخاندن توربین‌ها وجود ندارد. پس برای رفع این نقصان باید کاری انجام می‌شد. آنها دیگر نمی‌توانستند تکیه زیادی بر منابع طبیعی زیرزمینی داشته باشند. این وضعیت موجب سردرگمی مهندسان طرح شده بود. آنها در حالی که راهی مناسب برای خلاص شدن از این وضعیت را جستجو می‌کردند به فکر استفاده از فاضلاب شهری و احیای مجدد تولید قابل توجه برق از جانب توربین‌ها افتادند. تنها کار اصلی که باید در این خصوص انجام می‌گرفت، انتقال فاضلاب شهری به نقطه مورد نظر بود. امروز نخستین پروژه تولید برق از فاضلاب در منطقه Lake County و بزرگ‌ترین آن در شهر سانتاروزا واقع شده و به جهت موفقیت‌هایی که در این خصوص به دست آمده است روزبه‌روز بر ابعاد آنها افزوده می‌شود. در پروژه Lake County پیش‌بینی استفاده از فاضلاب مناطق شهری دیگر نیز شده و قرار است با استفاده از یک سیستم مدرن لوله‌کشی، فاضلاب سایر مناطق نیز به تاسیسات این شهر منتقل شود. در همین خصوص و در نوامبر 2008 توافقنامه میان مدیران 2 شهر Lake County و Windsor به امضا رسید که براساس آن تا 30 سال اجازه پمپاژ 700 هزار گالن فاضلاب در روز به سمت سانتاروزا داده شود. موفقیت‌هایی که در این دو پروژه همسایه به دست آمده است به عنوان یک الگوی جهانی در نظر گرفته می‌شود. مزایای مالی و زیست محیطی این دو پروژه از جمله عوامل رضایت بخش بودن آنها برای مدیران و ساکنان این شهرهاست.

اما این‌که چرا مناطق صخره‌ای و همواره داغ اطراف سانتاروزا بتدریج عاری از بخارهای آب می‌شد نیز در نوع خود جالب توجه بوده است. از این منطقه برای هزاران سال بخارات آب خارج می‌شده است. منبع گرمایی که موجب داغ شدن صخره‌ها می‌شود به حفره مملو از ماگمایی مربوط می‌شود که در عمق بیش از 8 کیلومتری این منطقه واقع شده است. جریان‌های آبی زیادی از لابه‌لای صخره‌ها و توده‌های شنی این منطقه عبور می‌کنند و زمانی که در بسترهای طبیعی میان صخره‌ها به دام می‌افتند، تبخیر شدن تنها سرنوشتشان است. نخستین بار شخصی به نام ویلیام بل الیوت در سال 1847 متوجه آبفشان‌های این منطقه شد. وی شناسایی این منطقه را یک کشف بزرگ نامگذاری کرد و شاید از همین اشتباه بزرگ بود که بتدریج و در مدت کمتر از یک قرن توان تولید بخار در دل این صخره‌ها بتدریج رو به کاهش گذاشت. طولی نکشید که سر و کله هزاران گردشگر در منطقه پیدا شد. ساخته شدن ده‌ها تأسیسات توریستی آب گرم حاکی از رونق اقتصادی این منطقه داشت. به دنبال این استقبال خیره کننده برخی نیز تلاش می‌کردند تا با ایجاد حفره‌های بیشتر در دل صخره‌ها و توده‌های شنی حجم بیشتری از بخارات آب را به کار گیرند. اما شخصی به نام جان دی گراند نخستین کسی بود که به فکر استفاده از این منطقه و ویژگی خاص آن برای تولید برق افتاد. وی تأسیسات مورد نظرش را در سال 1921 تکمیل کرد. نتیجه این کار تولید 250 کیلووات الکتریسیته بود که برای تأمین روشنایی یک منطقه کوچک شهری در آن زمان کافی بود. در دهه 60 و همزمان با پیشرفت‌های فنی در زمینه حفاری، سیستم لوله‌کشی بزرگی در این منطقه ایجاد شد تا از بخارهای آن استفاده شود اما این درحالی بود که هیچ‌کس کاری برای تقویت منابع طبیعی نمی‌کرد. در دهه‌های 70 و 80 چند شرکت بزرگ تولید برق حرارتی در این منطقه مستقر شده و هر یک تأسیسات خاص خود را راه‌اندازی کردند. شرکت کالپاین که اکنون از فاضلاب برای تولید برق در این منطقه استفاده می‌کند نیز در سال 1989 پای به اطراف سانتاروزا گذاشت و هم‌اکنون به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین اداره‌کنندگان تأسیسات تولید برق از آبفشان‌ها شناخته می‌شود. اما با گذشت روزها وضعیت چندان مناسبی در آبفشان‌ها دیده نمی‌شد. در حقیقت بخارات آب کم و کمتر می‌شدند. مهندسان شرکت کالپاین به دنبال راهی برای تزریق آب بیشتر به درون صخره‌ها و تولید بخار آب بیشتر بودند. این در حالی بود که بارش‌های هر از چند گاه باران نیز نمی‌توانست میزان آب مورد نظر مهندسان پروژه را تأمین کند. در نهایت استفاده از فاضلاب شهری به عنوان تنها گزینه به فکر مهندسان خطور کرد. اما آنها به یک سیستم مجهز لوله‌کشی نیاز داشتند. کار شروع شد و طی آن سیستم لوله‌کشی گسترده‌ای که تمامی مناطق شهر، از خیابان‌ها گرفته تا مناطق مسکونی را در برمی‌گرفت، راه‌اندازی شد. فاضلابی که از این طریق جمع‌آوری می‌شود به مخزن بسیار بزرگی در تأسیسات تولید برق از فاضلاب هدایت می‌گردد. این مخزن در نگاه اول با مخازن بزرگ آب شهری هیچ تفاوتی ندارد و فقط محتویات درون آن متفاوت است. این مخزن گنجایش تا یک میلیون گالن فاضلاب را دارد. فاضلاب یاد شده در ادامه و در 3 مرحله مورد پردازش قرار می‌گیرد: 1ـ پردازش فیزیکی که طی آن ترکیبات روغنی و سایر ناخالصی‌هایی از این دست از آن جدا می‌شود. 2ـ پردازش بیولوژیکی که در این مرحله ترکیبات ارگانیکی در هم خرد می‌شوند. 3ـ استفاده از فناوری فیلترینگ کربنی که انگل‌ها و سایر ترکیبات ارگانیکی برجای مانده را نابود می‌کند. پس از این مراحل فاضلاب تصفیه شده در معرض تابش نور ماوراء بنفش قرار گرفته تا باکتری‌های آن نیز نابود شوند. دقیقا به دلیل انجام چنین پردازش‌هایی است که تاکنون هیچ گونه نگرانی درخصوص وارد آمدن لطمات جبران‌ناپذیر زیست محیطی به محیط اطراف اعلام نشده است. در حقیقت فاضلابی که راهی عمق چند کیلومتری زمین می‌شود، تصفیه شده بوده و نمی‌تواند منشا شکل‌گیری بیماری‌های مختلف باشد. شرکت کالپاین سالانه 5‌/‌2 میلیون دلار از درآمد کسب شده از راه فروش برق به این روش را صرف جمع‌آوری، پردازش و انتقال فاضلاب شهری به دل صخره‌های داغ اطراف سانتاروزا می‌کند. در تأسیسات تولید برقی که در فاصله چند صد متری از محل انباشت فاضلاب جمع‌آوری شده قرار دارد، توربین‌های بزرگی در انتظار رسیدن بخارهای آب هستند. این بخارها به‌وسیله سیستم لوله‌کشی به سمت توربین‌ها منتقل می‌شود.

منبع: Scientific American