بازچرخانی آب و استفاده مجدد از پساب

Water Recycling of Wastewater Reuse

کمبود آب شیرین بحرانی جدی است و با توجه به افزایش جمعیت، مدیریت ضعیف منابع، رشد شهرنشینی و تغییرات آب و هوایی روز به روز در حال افزایش است. امروزه پساب تصفیه شده حاصل از تصفیه خانه های فاضلاب به عنوان یک منبع جدید و دائمی مورد توجه کارشناسان جهت جبران کمبود آب صنایع قرار گرفته است. آب حاصل از فرآیندهاي تصفیه را آب خاکستري می نامند. در شکل زیر امکان سنجی استفاده مجدد از پساب در فعالیتها و مکانهاي مختلف. پیکان های بنفش نماد پسابهاي تصفیه شده و پیکان های آبی رنگ نشان دهنده آب تازه از منابع شرب می باشند.

چالش های صنعت در بازچرخانی پساب های صنعتی

در نگاه کلان مدیریت منابع آب کشور، غفلت و انحراف در بهره‌برداری و تخصیص مناسب پساب تولیدی از چالشهای مطرح میباشد. به‌عبارت‌دیگر، خارج نمودن فاضلاب (شهری) از چرخه سنتی مدیریت منابع آب محلی، که در نواحی خشک و نیمه‌خشک کشور عمدتاً به‌صورت بازگشت به منابع آب زیرزمینی بوده است و بازچرخانی آب در مسیری که از بازگشت تمام یا بخشی از آن به آبخوان، جلوگیری به عمل آید؛ تهدیدی فزاینده برای منابع آب زیرزمینی کشور است که هم‌اکنون نیز در حال کسری مخزن شدید و در حال افت مداوم سطح آب هستند.
میزان تطابق شاخص‌ها در تصفیه صورت پذیرفته و کیفیت پساب تولیدی درکشور با استانداردهای مربوطه است که همواره موضوعی چالش‌برانگیز بوده است. امری که بحث جایگزینی پساب با آب کشاورزی را در بسیاری از مناطق با مشکل و مقاومت روبرو کرده است و یا علیرغم صرف هزینه بسیار برای جمع‌آوری و تصفیه فاضلاب، درنهایت، بازهم معضلات بهداشتی گسترده‌ای را در محل تخلیه، ایجاد می‌کند.

چه نیازی به استفاده مجدد از پساب وجود دارد

مقابله با کم آبی و مدیریت منابع آبی کشور نیازمند مدیریت منابع آب مصرفی و در کنار آن برداشتن گام هایی استوار در زمینه بازچرخانی پساب می باشد.آب باران، آب خاکستری و شیرین سازی آب دریا منابع جایگزین مناسبی به نظر می رسند. جمع آوری آب باران یکی از راه حل های مفید برای حفاظت از منابع آبی می باشد اما دارای محدودیت هایی نظیر قابل استفاده بودن تنها در مناطقی که میزان بارش خوبی در طول سال دارند، است. از طرف دیگر شیرین نمودن آب دریا نیز موجب افزایش انتشارگاز CO2 و سایر آلاینده ها در جو شده و باعث بروز اختلالاتی در محیط دریایی می گردد. بسته به نوع استفاده و کیفیت مورد نیاز در استفاده مجدد از پساب خاکستری، طراحی های متنوعی از سیستم های ساده تا پیچیده وجود دارند.

روش های استفاده مجدد از پساب های شهری در صنعت

در موضوع مدیریت فاضلاب و پساب به‌ویژه در بخش شهری دو جنبه اساسی وجود دارد، وجه اول موضوع بهداشت و آلایندگی (فاضلاب) است و وجه دوم ظرفیت بهره‌برداری و مدیریت حاصله از منبع آب سالم فراهم آمده (پساب). پیرامون هر دو موضوع بحث‌های فنی و کارشناسی مختلفی در کشور وجود دارد. به‌طور مثال بهینه بودن و توجیه‌پذیری احداث شبکه جمع‌آوری و احداث تصفیه‌خانه فاضلاب شهری در بسیاری از شهرهای کوچک واقع در نواحی خشک ایران که سطح آب زیرزمینی پایین است و برای دفع فاضلاب از چاه‌های جذبی استفاده می‌شود، مورد سؤال است.
روش های مورد استفاده برای تصفیه پسآب شامل فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می باشد. استفاده مجدد از فاضلاب خصوصا خاکستری بایستی به اقدامی فراگیر و گسترده تبدیل شود چراکه این نوع فاضلاب جایگزین مناسبی برای مصارف صنعتی است.

انواع روش های بازچرخانی پساب های صنعتی

• روش فیلتراسیون غیرهوازی و به دنبال آن گندزدایی با اشعه ماورابنفش

در سال ۲۰۱۵ تحقیقاتی جهت تصفیه فاضلاب خاکستری فرودگاهی در برزیل بوسیله فیلتراسیون غیرهوازی و به دنبال آن گندزدایی با اشعه ماورابنفش صورت گرفت. میزان بازدهی برای حذف گل آلودگی و ذرات جامد معلق به ترتیب ۸۸ و ۷۷ درصد بود. این سیستم در فرودگاه های کوچک و متوسط برای تصفیه و استفاده مجدد از آب خاکستری به کار گرفته شد.
• روش فیلتر شنی: یکی از روش ها استفاده از فیلتر شنی فشرده (DCSF)است. این سیستم ابتدا با هدف رفع مشکلات رایج فیلترشنی های معمولی مانند گرفتگی، انتشار بوی نامطلوب و نیاز به فضای کمتر طراحی و تولید گشت.

• تالاب مصنوعی (AW) و یک بیوفیلتر تجاری (CBF)

در پروژه فنی دیگری در سوریه امکان سنجی اقتصادی استفاده از یک تالاب مصنوعی (AW) و یک بیوفیلتر تجاری (CBF) برای تصفیه آب خاکستری مورد ارزیابی قرار گرفت. که نتایج نشان دادند مدت زمان بازپرداخت برای AW و CBF با توجه به نرخ فعلی آب در این کشور به ترتیب ۷ و ۵۲ سال می باشد.
• روش تصفیه هوازی به همراه یک واحد گندزدای هیدروژن پراکسید این روش، در مقایسه با سایر روش های تصفیه پساب خاکستری بسیار ساده تر می باشد. این سیستم به خوبی TSS و COD (88 و ۶۸ درصد) را با عملکرد بهینه به مدت ۵ ساعت حذف می کند.
• استفاده از سیستم SBR فنی (SM-SBR)

این روش برای تصفیه آب خاکستری به خصوص در مواردی که با محدودیت فضا مواجه هستیم، بسیار مناسب می باشد. بررسی ها نشان دادند که میزان نفوذپذیری ممبران ها طی دوره های ۴-۳ ماهه افت چشمگیری به همراه داشت و بنابراین سالیانه نیاز به ۴-۳ مرتبه احیای ممبران ها بود. در حالت کلی فاضلاب خاکستری تصفیه شده به این روش را می توان در آبیاری و شستشو مورد استفاده قرار داد. از بزرگترین مزایای این سیستم می توان به راندمان بالا، کیفیت بهداشتی مطلوب و نیاز به فضای کم آن اشاره نمود. از طرف دیگر تنها عیب این سیستم مراحل عملیاتی حساس آن می باشد که نیاز به نیروی ماهر و آموزش دیده دارد.
• استفاده از ازن
یکی از موثر ترین روش ها در کاهش میزان COD و بار میکروبی در پروژه های بازچرخانی آب استفاده از سیستم های ازن ژنراتور می باشد. ازن می تواند از طریق تخریب دیواره سلولی میکروارگانیسم ها نسبت به کاهش بار آلودگی اقدام کند. دو روش متداول برای تزریق ازن، استفاده از ونتوری و دیفیوزر می باشد. با توجه به حلالیت پایین ازن در آب استفاده از ونتوری به همراه میکسر استاتیک دارای راندمان بالاتری نسبت به دیفیوزر می باشد. ازن همچنین دارای اثر خورندگی شدیدی می باشد که بایست در انتخاب جنس تجهیزات دقت به عمل آید.
• اولترافیلتراسیون
الترافیلتراسیون یا همان UF یک فرایند غشایی برای تصفیه ی فیزیکی آب یا پساب می باشد. در این فرایند از غشاهایی پلیمری که دارای اندازه حفره بسیار ریز از ۰٫۰۲ تا ۰٫۱ میکرون می باشند برای کاهش میزان TSS یا جامدات معلق، کدورت، مواد کلوییدی، بار میکروبی و بخشی از COD نامحلول استفاده می شود.

• روش اسمز معکوس
اگر چه فرآیند اسمز معکوس تنها روش برای تصفیه پساب در کاربردهای آب شرب است، در فاضلاب های صنعتی در مورد آن دسته از پساب ها بکار برده می شود که میتوان با پردازش اجزای ارزشمندی که در فرآیند تولید قابل بازیافت هستند، بازده فرآیند را بهبود بخشید. به عنوان مثال در صنایع گالوانوپلاستی و رنگ آمیزی سازه های فلزی نقش قابل توجهی در کاهش مصرف منابع آب بکر دارد.
• روش بیورآکتور غشایی
برای تصفیه فاضلاب با روش بیوراکتور غشائی، معمولاً از میکروفیلترها یا اولترافیلترها، و یا تلفیقی از هر دو جهت انجام رشد معلق استفاده می‌شود. در واقع این غشاء‌ها برای حذف مواد جامد تولید شده در تصفیۀ بیولوژیکی بکار برده می‌شوند تا پساب تصفیه شده عاری از هر نوع پاتوژن باشد. یکی از مشکلات در سیستم لجن فعال، جدا کردن تودۀ میکروبی از فاضلاب است که استفاده از غشاء‌های میکرونی و یا اولترا این نقص را مرتفع ساخته است.

بیوراکتورهای غشائی از سه نوع ساختار تشکیل می‌شوند:
۱- ورق مسطح (flat sheet)
۲- الیاف توخالی (hollow fiber)
۳- چند لوله‌ای (multi tube)

• استفاده از اشعه UV
یکی از موثرترین روش ها برای زدایش ویروس ها و میکروب های غیرفعال نشده با کلر استفاده از سیستم های UV می باشد. از مهمترین مزایای این روش عدم نیاز به موارد شیمیایی می باشد و لازم است تا میزان کدورت پساب قبل از ورود آن به درون رأکتور UV کاهش یابد. به همین دلیل است که در فرایندهای بازچرخانی پساب، سیستم UV پس از فیلتر های شنی یا Dual Media نصب می شود. نکته ی مهم دیگر استفاده از سیستم UV پس از فرایند ازن زنی می باشد. ازن باقیمانده در پساب به هنگام عبور از مجاورت نور UV تولید رادیکال های هیدروکسیل می دهند که دارای فعالیت بسیار بالایی در صدعفونی می باشند.
• روش MBBMR (Moving Bed Biofilm Membrane Reactor) : در سال ۲۰۱۳ عملکرد یک MBBMR در محل تصفیه فاضلاب خاکستری مورد مطالعه قرار گرفت. فاضلاب خاکستری مصنوعی با بارگذاری های مختلف و درجه دماهای محیطی متفاوت نیز بخشی از این پژوهش بود. پس از آنالیز دقیق نتایج مشخص شد که این سیستم برای استفاده در مقیاس کوچک با مقدار جریان زیاد و بارگذاری متنوع مناسب است.
• روش تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان (RBCs) این دستگاه ها با راندمان بالایی آب خاکستری را تصفیه و بازیابی می کنند. اما این سیستم نیازمند فضای زیادی است.
• الکتروکواگولاسیون (EC) فناوری پیشرفته ی دیگری می باشد که در بسیاری از مناطق برای تصفیه آب خاکستری مورد استفاده قرار می گیرد. ترکیبی از الکترودهای آلومینیوم و گرافیت باعث حذف ۷۰ درصد از COD و بیش از ۹۹٫۹ درصد پاتوژن های موجود می شود.

کاربرد باز چرخانی پساب های صنعتی در حوزه های مختلف

موارد استفاده از پساب در ادامه آمده است:
1- استفاده کشاورزی: کشت هیدروپونیک، پرورش آبزیان، گلخانه ها، صنعت نوشیدنی
2- استفاده تفریحی: آبیاری زمین های گلف، تفریحات آبی
3- استفاده صنعتی: سیستم های خنک کننده، برج های خنک کننده، ساخت بتن
4- استفاده زیست محیطی: تغذیه آبخوان ها، مرداب ها، باتلاق ها

مزایا و محدودیت های بازچرخانی پساب و استفاده مجدد

از این آب میتوان جهت پر کردن سفره های آب زیرزمینی استفاده کرد. با تصفیه این پساب حتی می توان به استاندارد های آب آشامیدنی نیز دست یافت. هنگامی که آب مصرف شده به منابع آب طبیعی باز می گردد کماکان می تواند برای اکوسیستم، تغذیه گیاهان و تغذیه آبخوان ها مفید باشد.

قوانین استفاده از آب های بازچرخانی شده چیست؟

سازمان بهداشت جهانی در موارد زیر استفاده مجدد از پساب را مجاز دانسته است:
۱- افزایش کمبود آب و تنش حاصل از آن
۲- افزایش جمعیت و مسائل مرتبط با امنیت غذا
۳- افزایش آلودگی زیست محیطی ناشی از دفع نامناسب فاضلاب
با وجود آنکه استفاده مجدد از آب خاکستری در نواحی خشک و نیمه خشکی مانند ایران دارای فواید متعددی می باشد اما معایبی را نیز به همراه خواهد داشت.
مزایا :
• کاهش تقاضای آب
• کاهش بارهای آلی و هیدرولیکی در سیستم فاضلاب شهری
• پر کردن سفرهای زیرزمینی و کمک به چرخه سالم آب
• حفاظت از اکوسیستم های آبزیان
• عدم توانایی در ذخیره سازی برای مدت بیشتر از ۲۴ ساعت(به دلیل تجزیه مواد مغذی موجود و ایجاد بوی نامطبوع)
• وجود صابون های زیست تخریب پذیر و مواد شوینده در آب خاکستری و استفاده از آن برای آبیاری، با گذشت زمان مشکل زا خواهد شد
• استانداردهای بهداشتی آب و کیفیت آن
• احتمال وجود مواد مضر برای گیاهان مانند چربی، روغن، مو، صابون، شوینده ها، نرم کننده ها و سایر مواد شیمیایی

معرفی خدمات و نمونه کارهای شرکت در زمینه بازچرخانی پساب

برای مشاوره رایگان در مورد بازچرخانی آب و استفاده مجدد از پساب با ما در تماس باشید .
شرکت عمران سازان مهاب آماده ارائه هرگونه خدمات در زمینه تأمین تجهیزات، طراحی، ساخت و اجرای سیستم سیستم استفاده مجدد از پساب می باشد.نمونه پروژه های اجرا شده شرکت عمران سازان در صنایع مختلف را از لینک پروژه ها دنبال فرمائید.