ایران، اقلیمی خشک و نیمه‌خشک دارد و میزان بارندگی در آن، یک‌سوم متوسط جهانی است. به همین علت، تصفیه آب‌هایی که بعد از استفاده هدر می‌رود، راه‌حل مناسبی برای تامین بخشی از آب مصرفی است.
به گزارش ، جام جم نوشت: از طرفی، کشور ما جزو معدود کشورهایی است که در بیشتر شهرهایش از آب آشامیدنی تصفیه شده در لوله‌کشی ساختمان استفاده می‌شود. این در حالی است که با استفاده از دستگاه‌های تصفیه آب خانگی، می‌توان مصرف آب بی‌رویه و هزینه تصفیه آب را تا حد زیادی کاهش داد. با وجود چنین شرایطی، لزوم بازیافت آب در ایران و استفاده از آب بازیافتی بخصوص برای آبیاری فضاهای سبز و زمین‌های کشاورزی بشدت احساس می‌شود. استفاده مجدد از فاضلاب‌های خانگی نیز می‌تواند راهکار مناسب و کاربردی برای مقابله با کم‌آبی موجود در کشور باشد.
در ادامه خواهیم دید فناوری چه راهکارهایی برای بازیافت هر چه بیشتر آب مصرف شده پیش روی ما قرار داده است.
فناوری تصفیه پساب‌های خانگی
دستگاه تصفیه پساب خاکستری خانگی، یکی از دستگاه‌هایی است که اکنون در ایران نیز ساخته شده است. این دستگاه دارای غشای نانوساختار سرامیکی است که با قابلیت جداسازی مواد شوینده موجود در پساب خاکستری، امکان استفاده دوباره از این آب را فراهم می‌سازد. استفاده از چنین دستگاهی می‌تواند باعث صرفه‌جویی در آب مصرفی ساختمانی تا بیش از 40 درصد شود.
دکتر علی‌اکبر بابالو، رئیس هیات مدیره شرکت دانش بنیان دانش پژوهان صنعت نانو که در زمینه فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب و بازچرخانی آب فعالیت دارد، درباره اهمیت جداسازی پساب‌های خانگی به جام‌جم می‌گوید: کشور ما از نظر موقعیت جغرافیایی در شرایط بحرانی است و بیش از هر زمان با چالش آب روبه‌رو هستیم. انواع پساب‌هایی که امروز در صنایع مختلف یا خانه‌ها تولید می‌شود، همه در یک مسیر برای تصفیه قرار می‌گیرد و به روش‌های مختلف مثل تصفیه هوازی و بی‌هوازی یا زیستی تصفیه می‌شود. در این روش‌ها هم هزینه زیادی صرف می‌شود و هم در نهایت حجم زیادی از این پساب‌ها در محیط زیست رها می‌شود، اما ما همه پساب‌ها را یکسان نمی‌بینیم و بین پساب‌های صنعتی و خانگی و حتی انواع آن تمایز قائل می‌شویم.
وی می‌افزاید: در خانه‌ها پساب قسمت‌هایی که برای دستشویی، حمام و مصارف آشپزخانه استفاده می‌شود، بار آلودگی بسیار پایین‌تری دارد و با انجام تصفیه‌های فیزیکی و نه شیمیایی و بیولوژیکی، می‌توان این پساب را به آبی برای شست‌وشو و حتی شرب تبدیل کرد. امروزه در بسیاری از کشورهای دنیا از آب شرب برای شست‌وشو و حمام استفاده نمی‌شود و با استفاده از این آب تصفیه شده، می‌توان این سیستم را در خانه‌ها پیاده کرد. پساب‌های خاکستری را می‌توان به کمک غشاهای نانوساختار سرامیکی تا بیشتر از 70 درصد بازیابی کرد و از آنها برای مصارف دیگر در خانه‌ها و حتی در استفاده از فضای سبز یا تامین آب آکواریوم بهره گرفت.
کاهش هزینه‌ها با تفکیک پساب‌های خانگی
فاضلاب انسانی به انجام تصفیه‌های زیستی سطح بالایی نیاز دارد، اما آلودگی پساب خاکستری، مقداری مواد شیمیایی و میکروارگانیسم است که آلودگی بالایی ندارد. حدود 70 درصد آّب مصرفی خانه‌ها آب خاکستری است که وارد شدن آن به فاضلاب شهری، هزینه چند برابر به سیستم تصفیه تحمیل می‌کند، اما بازیابی و استفاده مجدد این آب در خانه‌ها باعث صرفه‌جویی حدود 50 درصد در مصرف آب می‌شود که نتیجه آن در طولانی‌مدت چند برابر صرفه‌جویی در مصرف آب خواهد بود.
دکتر بابالو در ادامه توضیح چگونگی کارکرد این روش نوین می‌افزاید: ما با استفاده از غشاهای سرامیکی در یک مرحله آب را به حالت شفاف می‌رسانیم که قابلیت مصرف آبیاری را پیدا می‌کند. در مرحله بعد نیز با استفاده از همین غشای سرامیکی گندزدایی انجام می‌شود و آبی عاری از میکروارگانیسم به دست می‌آید که هیچ گونه آلودگی میکروبی ندارد و حتی در مواردی از آب شهری بهتر است، زیرا آب شرب شهری با کلر گندزدایی می‌شود، اما گندزدایی با غشای سرامیکی حتی لاشه میکروارگانیسم‌ها را جدا می‌کند و اجازه ورود به مرحله بعد را نمی‌دهد. به این ترتیب، فناوری غشای سرامیکی این مزیت را نسبت به روش‌های گندزدایی دیگر دارد. ما با همین سیستم ساده می‌توانیم در بخش‌هایی از صنعت نیز مانع ورود مواد شیمیایی به سفره‌های آب زیرزمینی شویم و به حفاظت از محیط زیست کمک کنیم. این سامانه برای کاربردهایی نظیر سنگبری‌ها، قالیشویی‌ها، استخرها، مصارف خانگی، ادارات و شرکت‌های دولتی و خصوصی قابل استفاده است.
فناوری نانوفیلتراسیون
ازن‌زنی، کلرزنی، استفاده از پرتوهای فرابنفش و استفاده از غشای فیلتراسیون ازجمله روش‌های حذف آلودگی‌های بیولوژیکی و شیمیایی از آب است. در این میان سه روش نخست می‌تواند باعث غیرفعال شدن عوامل بیماری‌زا شود، اما آنها را به طور کامل حذف نمی‌کند. این در حالی است که در فناوری غشایی فیلتراسیون میکروب‌ها، باکتری‌ها، ویروس‌ها و انگل‌ها به صورت فیزیکی از آب حذف می‌شوند و آلودگی ثانویه ایجاد نمی‌کنند.
استفاده از غشاهای نانوفیلتراسیون ازجمله راه‌حل‌های مناسب برای تصفیه آب‌های سطحی و زیرزمینی است که برای فضاهای صنعتی و خانگی بسیار کاربردی است. این غشا نفوذپذیری بالایی دارد و می‌تواند به زدایش رنگ، فلزات سنگین و نمک از آب بخوبی کمک کند. سیستم نانوفیلتراسیون در تصفیه آب منازل نیز علاوه بر تامین آب تصفیه شده با خلوص بالاتر، فناوری خوبی برای تصفیه پساب خانگی، حذف ذرات معلق، باکتری‌ها و ویروس‌ها به شمار می‌رود. همچنین اولترافیلتراسیون از طریق یک غشای خاص از منافذ میکروسکوپی، مانع عبور ذرات، باکتری‌ها و ویروس‌ها می‌شود. غشاها نیز به کمک جریان هوا تمیز می‌شوند و نیازی به استفاده از مواد شیمیایی نیست. به این ترتیب، هیچ‌گونه آلودگی محیط‌زیستی ایجاد نمی‌شود.
ضدعفونی‌کننده اشعه فرابنفش
استفاده از لامپ‌های فرابنفش بیشتر به عنوان یک مانع عمل می‌کند که می‌تواند حفاظت بیشتری در برابر عبور باکتری‌ها و میکروب‌های بیماری‌زا ایجاد کند. در این فناوری اشعه فرابنفش، میکروارگانیسم‌ها را از بین می‌برد یا غیرفعال می‌کند. به این ترتیب این میکروارگانیسم‌ها امکان اثرگذاری روی سلول‌های زنده را ندارند. این یک روش فیزیکی برای تصفیه آب است که در ابعاد خانگی می‌توان از لامپ‌های نور فرابنفش کمک گرفت. نکته مهم این است که معمولا این روش به تنهایی اثرگذار نخواهد بود و فقط می‌تواند در غیرفعال کردن میکروب‌ها و باکتری‌ها کمک کند.
تصفیه زیستی
در این روش، آب استفاده شده به کمک میکروارگانیسم‌ها تصفیه می‌شود. میکروارگانیسم‌ها مواد آلی قابل تجزیه در فاضلاب را به مواد ساده‌تر و زیست‌توده (Biomass) تبدیل می‌کنند. هوا به آب نفوذ می‌کند تا شرایط مطلوب برای باکتری‌ها و مصرف ناخالصی ایجاد کند. تصفیه زیستی معمولا هنگامی به کار می‌آید که تصفیه مکانیکی برای کاهش آلودگی کافی نباشد. در این روش با ایجاد محیط مناسب برای رشد و افزایش باکتری‌های هوازی و بی‌هوازی، زمان تصفیه طبیعی از چند روز به چند ساعت کاهش می‌یابد. گروهی از باکتری‌های هوازی موجود در فاضلاب، باکتری‌های نیترات‌ساز هستند که در این شرایط، آمونیاک موجود در فاضلاب را به نیترات تبدیل می‌کنند. همچنین گروه دیگر باکتری‌ها نیترات‌زدا بوده و نیترات‌ها را به نیتریت و سپس به گاز نیتروژن تبدیل و از فاضلاب خارج می‌کنند.
روش دیگر استفاده از فناوری‌های بیوگاز است که در مقیاس‌های خرد و کلان، می‌تواند نقش موثری در ساماندهی ضایعات آلی موجود در پساب‌ها داشته باشد. استفاده از فناوری بیوگاز باعث می‌شود، منابعی که تهدیدی برای آلودگی وسیع محیط زیستی به وجود می‌آورند، به فرصتی برای تولید منابع غنی و ارزشمند تبدیل شوند. در این روش ضایعات آلی، در شرایطی بدون وجود اکسیژن و در مجاورت باکتری‌های بی‌هوازی تخمیر و بیوگاز تولید می‌شود. بیوگاز، گازی تمیز، احتراق‌پذیر و سبک است که به عنوان سوخت نیز استفاده می‌شود.
انواع پساب‌های خانگی
پساب خاکستری، بازمانده و دورریز آب استفاده شده در حمام، دستشویی، لباسشویی و آشپزخانه است که وارد فاضلاب شهری می‌شود. این پساب معمولا دارای مواد و ضایعاتی مثل کاغذ، صابون، مواد شوینده و باقی‌مانده غذاست. فاضلاب شهری نیز مخلوطی از آلودگی زیستی و شیمیایی است. اگر بتوان این نوع پساب خانگی را پیش از مخلوط شدن با فاضلاب شهری تصفیه کرد، روند تصفیه آن سریع‌تر و امکان استفاده مجدد از این آب بیشتر می‌شود. علاوه بر این کیفیت آب برای مصرف نهایی نیز قابل قبول خواهد بود. پساب سیاه نیز باقی‌مانده آب حاصل از مصارف خانگی است، اما پساب سیاه به آبی گفته می‌شود که دارای پاتوژن است و ممکن است شامل ادرار و مدفوع باشد. بنابراین این نوع پساب همیشه از پساب خاکستری جدا می‌شود. جداسازی پساب خاکستری از پساب این آب شاید آب مناسبی برای آشامیدن نباشد، اما تصفیه این پساب، آب ایده‌آلی برای آبیاری فضای سبز و شست‌وشو خواهد بود. از طرفی تصفیه پساب خانگی در همان محل، هزینه و انرژی حاصل از انتقال آب را بشدت کاهش می‌دهد.
چالش‌های جداسازی پساب‌های خانگی
هنگامی که صحبت از تصفیه پساب و بخصوص تصفیه این پساب در خانه می‌شود، باید در کنار مزایای آن، به مشکلات و چالش‌های این روش نیز توجه کرد. جداسازی پساب سیاه از پساب خاکستری کار چندان آسانی نیست و برای آسان کردن این کار بایستی زیرساخت‌های لازم فراهم شود. برای مثال آب استفاده‌شده در توالت، حمام و دستشویی باید تفکیک و برای آنها مخازن جداگانه در نظر گرفته شود. از طرف دیگر منبع و کیفیت آب مصرفی اولیه در روش تصفیه پساب تاثیرگذار است و هر روشی را برای تصفیه هر نوع پسابی نمی‌توان استفاده کرد.
ساز و کار دستگاه تصفیه پساب خاکستری خانگی
این دستگاه در دو مرحله میکروفیلتراسیون و الترافیلتراسیون، پساب ورودی را به استانداردهای مطلوب می‌رساند تا مورد استفاده مجدد قرار گیرند. همچنین در این دستگاه با استفاده از شست‌وشو با جریان معکوس، غشاها شست‌وشو داده می‌شود تا از گرفتگی آنها جلوگیری شود. به این ترتیب عمر غشاهای مورد استفاده در این دستگاه بین پنج تا 10 سال است. استفاده از این دستگاه برای مصارف خانگی می‌تواند ضمن صرفه‌جویی تا 50 درصد در مصرف آب، هزینه‌های ناشی از آن را نیز کاهش دهد.
در این سامانه به صورت هیبریدی آب خاکستری با استفاده از غشاهای نانوساختار سرامیکی چند کاناله تصفیه و گندزدایی می‌شود. ظرفیت سامانه‌های خانگی تصفیه آب خاکستری 250 لیتر در روز است. گندزدایی در این سامانه به وسیله غشاهای نانو ساختار سرامیکی انجام می‌شود که در مقایسه با سایر روش‌های گندزدایی آب‌ها و پساب‌ها که لاشه میکروارگانیسم‌ها در محیط محصول باقی می‌ماند، برتری دارد و این میکروارگانیسم‌ها را از محصول نهایی خارج می‌کند.
