باکتری‌ها، رمز توسعه سامانه‌های پالایش فاضلاب

نظافتچی‌های مدرن آب و فاضلاب در راهند

امروزه صنعت آب و فاضلاب و فناوری‌های مرتبط با آن از جمله بحث‌های مطرح و مهم توسعه ناگزیر شهری ـ انسانی و بویژه یکی از ارکان اصلی مباحث مربوط به حفاظت از منابع طبیعی و محیط زیست سیاره به حساب می‌آید.

کد خبر: ۳۹۶۱۷۳

از همین رو موضوع حفاظت و بهره‌وری از منابع آبی و بخصوص تصفیه و پالایش فاضلاب‌ها به هدف شاخص و مهمی برای معرفی طیف متنوعی از ابتکارات و ابداعات فناورانه از سوی شرکت‌ها و همچنین محققان این حوزه تبدیل شده است تا جایی که به واسطه اهمیت بالا و روزافزون منابع آبی و نقش حیاتی که در توسعه و پیشرفت زندگی آینده ما ایفا می‌کنند و همچنین محدودیت‌های بالقوه این ماده حیات بخش که در واقع نبض حیات سیاره را در دست خواهد داشت، شاهد تلاش‌های هر روزه‌ای هستیم که طی آن و به لطف بهره‌مندی از فناوری‌های نوین قرار است دست ما را برای کمک به احیای جریان‌های هرزآبی و فاضلاب‌ها بازتر کرده و راه‌حل‌های ارزان‌تر، عملی‌تر و بویژه کارآمدتری به لحاظ انرژی را برای پاکسازی آن معرفی کند. در این میان و به‌رغم انواع و اقسام راه حل‌های پیشنهادی از سوی محققان، نقش گزینه‌های زیست بنیان بیش از همه مورد توجه واقع شده و از قرار معلوم بار دیگر وظیفه خطیر دیگری بر دوش باکتری‌های همیشه حاضر گذاشته شده است و از این پس می‌توان شاهد دستگاه‌هایی با شکل و شمایل جالب بود که کار هضم و گوارش فاضلاب‌ها را بر عهده دارند.

ماجرای این سامانه‌های جالب توجه فاضلاب پاک کن زنده، از این قرار است که طراحان با ارائه این دستگاه‌های گنبدی شکل در واقع نوعی سکونتگاه به جمعیت باکتریایی پیشکش می‌کنند که در سایه آن باکتری‌ها می‌توانند به کار زدودن و پاکسازی فاضلاب‌ها مشغول شوند و البته این مأموریت خطیر را در قالب سامانه‌ای به اجرا می‌گذارند که به لحاظ قابلیت تهیه و خریداری با هزینه و قیمتی ارزان در دسترس قرار خواهد گرفت. به ادعای کارشناسان، این ادوات جدید گنبدی شکل که با لطف و توجه خاصی با عنوان Poo-Gloos نامیده می‌شوند و نوعی سرپوش یا گنبدهای گنداب خور را تداعی می‌کنند، راه و روشی کارآمد را به جوامع کوچک مطرح و عرضه می‌کنند تا در سایه آن بتوان از عهده تقویت و بهینه‌سازی سامانه‌های مربوط به تأسیسات شبکه تصفیه و پالایش فاضلاب‌های شهری خود برآیند.

جالب توجه این که چندین شهر در نقاط مختلف آمریکا به منظور پاک کردن آب و فاضلاب در تأسیسات موجود خود کار استفاده از این منزلگاه‌های گنبدی شکل را که با آستری از غشاهای زیستی باکتریایی تجهیز شده آغاز کرده‌اند. استقبال اولیه از این سامانه‌های زیستی فاضلاب پاک کن در حالی آغاز شده که شرکت سازنده آن معتقد است ایده کلی پروژه آنها در اصل فراهم کردن نوعی خانه و منزلگاه با طراحی اختصاصی برای باکتری‌ها بوده است. کریگ جانسون ـ مدیر بخش فناوری این شرکت که در زمینه ساخت و ارائه سامانه‌های فاضلابی فعالیت می‌کند ـ کار توسعه و پیشبرد فناوری پاکسازی فاضلاب از راه هضم باکتریایی را از سال 2002 و زمانی که استادیار پژوهش در دانشگاه یوتا بود آغاز کرده است. هر یک از این دستگاه‌های پاک‌کننده فاضلاب در حدود 183 سانتی‌متر قطر و 92 سانتی‌متر ارتفاع دارد و بر روی پایه‌ای تقریبا 30 سانتی‌متری قرار گرفته است. اما قد و قواره این وسایل به همین اندازه‌های ظاهری ختم نمی‌شود و طراحان برای به حداکثر رساندن مساحت سطح در چنین ادواتی که به نوعی مساحت تحت پوشش و کارکرد آنها را شامل می‌شود، ابتکار عمل به خرج داده و تعداد 7 گنبد پلاستیکی(منعطف) را که با غشای زیستی آستری شده به صورت تو در تو در داخل یک گنبد جایگذاری کرده‌اند.

ساکنان این منزلگاه‌های گنبدی شکل که باکتری‌ها هستند کارکردهای تغذیه‌ای و گوارشی متفاوتی دارند. به عنوان مثال باکتری‌های که از شیوه تغذیه وابسته و دگرخواری تبعیت می‌کنند، اکثر مواد کربن محور موجود در فاضلاب خام و اولیه را می‌خورند، در حالی که باکتری‌های خوراک‌ساز با قابلیت تغذیه خودبه‌خودی قادر به مصرف ترکیبات آمونیاکی و ازته هستند و به این ترتیب آرایش کاملی از سربازان باکتریایی برای مصاف با مواد و ترکیبات متنوع موجود در فاضلاب و زدودن آنها وجود دارد. این ادوات بهبوددهنده فاضلاب را می‌توان در قسمت حوضچه آبگیر یا همان تأسیسات پاکسازی و تصفیه فاضلاب مستقر کرد که نیازمند برآورده کردن استانداردهای سفت و سخت زیست محیطی هستند. در درون هر واحد از این دستگاه‌ها مجراهایی به صورت شبکه لوله‌ها تعبیه شده‌اند که حباب‌های هوا از میان‌شان پمپاژ شده و بستر لازم برای پشتیبانی فعالیت باکتر‌های خود تغذیه‌کننده فراهم می‌شود. البته پیش‌بینی و حضور چنین آرایشی از لوله‌ها برای به گردش درآوردن فاضلاب به منظور تغذیه باکتری‌ها نیز به کار می‌آید.

طراحان این گنبدهای فاضلاب خوار مدعی صرفه‌جویی هزینه قابل توجهی با به‌کارگیری چنین سامانه‌هایی در شبکه و تأسیسات فرآوری آب و فاضلاب بویژه در شهرها و شهرک‌ها هستند؛ چرا که احداث و راه‌اندازی یک تأسیسات بهسازی و تصفیه فاضلاب جدید در حدود چند میلیون دلار هزینه دربرخواهد داشت، در حالی که استقرار و راه اندازی یک دستگاه تصفیه Poo-Gloo بین 100 تا 200 هزار دلار هزینه خواهد داشت. البته امتیاز چنین سامانه‌های پاک‌کننده‌ای به تاثیر آنها کاهش هزینه‌ها خلاصه نمی‌شود چرا که گنبدهای فاضلاب پاک کن نقش مهمی در صرفه جویی مصرف انرژی نیز ایفا می‌کنند، به نحوی که تعداد 10 دستگاه از آنها نیازمند تنها یک اسب بخار انرژی است. اخیرا نیز یکی از این سامانه‌های جدید 8 اسب بخاری جایگزین یک سامانه تصفیه مکانیکی شده است که بین 40 تا 60 اسب بخار مصرف انرژی داشت و با این حال قادر به تأمین شرایط و مقتضیات زیست محیطی اجباری و سفت و سختی که در این زمینه اعمال می‌شود نبوده است.

طراحان گنبدهای فاضلاب‌خوار مدعی صرفه‌جویی هزینه قابل توجهی با به‌کارگیری سامانه‌هایی در شبکه و تأسیسات فرآوری آب و فاضلاب بویژه در شهرها و شهرک‌ها هستند

شرکت سازنده تاکنون حدود 200 دستگاه از این سامانه‌های فاضلابی زیست بنیان را فروخته است و در حال حاضر مشغول ارائه سامانه‌هایی با مقیاس کامل در دیگر نقاط آمریکاست به اعتقاد سازندگان این فناوری امتیاز و جایگاه برتری را به عنوان یک راه حل قانونی برای تفکیک و پاکسازی فاضلاب‌ها برای ما و زندگی شهرنشینی حال و آینده به ارمغان می‌آورد. طراحان این سامانه فاضلابی زیست بنیان به قابلیت و کارآمدی دستگاه فاضلاب پاک کن خود اطمینان دارند و همین اواخر نتایج جالبی از یک پروژه نمونه مقدماتی از نصب و راه‌اندازی این دستگاه‌ها را در همایش هدر رفت و تخریب آب برای کارشناسان و علاقه‌مندان ارائه کردند. در این همایش مهندسان زیست محیطی از دانشگاه‌های یوتای آمریکا و کره جنوبی از یک مخزن کنترل برای امتحان کردن این دستگاه‌ها در یکی از تأسیسات تصفیه آب و فاضلاب شهری استفاده کردند و به این نتیجه رسیدند که قطع جریان هوا در مورد یک مجموعه تا مدت زمان مشخصی موجب به حداکثر رسیدن تفکیک و زدودن ترکیبات آلی و ازته می‌شود. نتایج قابل توجه این سامانه‌های پاک‌کننده نظر مثبت کارشناسان را درپی داشته است تا جایی که محققان مهندسی محیط زیست دانشگاه پلی تکنیک کالیفرنیا معتقدند با خوش‌بینی زیادی می‌توان ظهور طیف متنوع و انبوهی از فناوری‌های مربوط به بهسازی و تصفیه فاضلاب‌ها را به انتظار نشست که یکی پس از دیگری واجد ویژگی‌های ممتاز و کارآمدی به لحاظ قابلیت تهیه و خریداری، پایداری و اثربخشی هستند و امید می‌رود سامانه‌های فاضلابی Poo-Gloo یکی از این فناوری‌های کارآمد خواهد بود.

کارشناسان معتقدند طراحان این سامانه‌های جدید پاکسازی فاضلاب تلاش دارند برای سیستم‌های سنتی و متداول تأسیسات فاضلابی موجود، امکان برآورده ساختن استانداردهای بیشتر و سفت و سخت‌تری را درخصوص انتشار و جاری‌سازی هرزآب‌ها به خارج فراهم کنند.

این تلاش‌ها در حالی انجام می‌شود که تنها در آمریکا حدود 6 هزار حوضچه پالایش فاضلاب شهری وجود دارد و سایر کشورها نیز از شبکه‌های تصفیه مشابهی بهره‌مندند و تجهیز چنین مجموعه گسترده‌ای با فناوری‌های جدید پالایشی از اهمیت بالایی به لحاظ هزینه و انرژی برخوردار خواهد بود. در این بین اما برخی کارشناسان نیز معتقدند چنین ادواتی محدودیت‌های خاص خودشان را دارند. به عنوان نمونه می‌توان به تفکیک و برداشت فسفر در فرآیند پالایش فاضلاب‌ها اشاره کرد که با استفاده از فناوری غشای زیستی می‌توان آن را صورت داد ولی کارآمدی زیادی نخواهد داشت.

علاوه بر مشکلات مربوط به تفکیک و پاک کردن فسفر، شرکت سازنده معتقد است آنها فعلا در حال تحقیق درخصوص نحوه عملکرد گنبدهای فاضلابی و توانایی شان برای زدودن ترکیبات شیمیایی بغرنج و مساله سازتری همچون مختل‌کننده‌های درون ریز هستند. با این اوصاف طراحان سامانه جدید هضم فاضلاب معتقدند فهرست بلند بالایی از ترکیبات مختلف در فاضلاب‌ها وجود دارد که همه دوست داریم به طریقی از شرشان خلاص شویم و از این رو همه گروه‌های تحقیقاتی باید با روش خودشان در جهت پیشبرد این هدف تلاش کنند.