استفاده دوباره از آب خاکستری با نانوفناوری

محسن معصومی: آب خاکستری، مجموعه‌ای از پساب‌های ظرفشویی، دستشویی و حمام است و می‌تواند با ایجاد سازکاری جدید، برای مصارف مختلف خانه مورد استفاده قرار گیرد.

آب خاکستری در بخش‌های مختلفی مصرف می‌شود ‌مانند:
۱- شست‌وشوی ماشین
۲- شست‌وشوی محوطه
۳- آبیاری فضای سبز و درختان
۴- آب مورد‌نیاز فلاش تانک‌های سرویس بهداشتی
آب خاکستری تفاوت‌های زیادی با فاضلاب توالتی دارد زیرا فاضلاب توالتی را با نام گندآب‌ها(آب سیاه) می‌شناسند که حاوی فضولات انسانی هستند. آب‌های خاکستری دو نوع هستند: آب خاکستری سبک که پساب لباسشویی و دوش را شامل می‌شود و آب خاکستری سنگین که به طور معمول پساب‌هایی مانند ظرفشویی است. میزان مصرف آب و در نتیجه آن میزان تولید آب خاکستری بسته به منطقه و سبک زندگی افراد متفاوت است. از این ‌رو، شبکه‌های تصفیه آب خاکستری بر این اساس طراحی می‌شوند. استفاده دوباره از آب خاکستری، در واقع صرفه‌جویی در آب تصفیه شده است چراکه بدون بهره‌گیری از آب شیرین، می‌توان نیازهای روزمره را رفع کرد. موفقیت یک شبکه استفاده دوباره از آب خاکستری، بستگی زیادی به تلاش‌های فردی برای نگهداری از آن دارد.


مزایای بهره‌گیری دوباره از آب خاکستری
کمبود آب به‌ویژه در کشورهای خاورمیانه، هزینه بالای تصفیه آب شهری، آلودگی زیست‌محیطی ناشی از تولید پساب شهری، از جمله عواملی است که تصفیه آب خاکستری و استفاده دوباره آن را ضروری می‌کند. فناوری‌های نوین مانند فناوری نانو، این امکان را می‌دهد که با هزینه‌های پایین و بهره‌وری بالا، حجم زیادی از آب در خانه‌ها، سازمان‌ها و ساختمان‌های تجاری صرفه‌جویی شود. این امر یکی از ملزومات اصلی برای ساخت ساختمان‌های نوین در زمان حال و آینده باشد. خانوارها در طول سال حجم زیادی آب را مصرف می‌کنند. به نظر می‌رسد با تصفیه آب خاکستری و مصرف دوباره ‌آن، می‌توان نیاز آب مصرفی خارج از خانه را تامین کرد و تاثیر بسیار زیادی بر کاهش مصرف آب گذاشت. روشن است که هر چه میزان استفاده از آب خاکستری افزایش یابد، آب آشامیدنی شهری بیشتری صرفه‌جویی می‌شود. به عنوان نمونه، می‌توان به پساب ماشین‌های لباسشویی اشاره کرد. آب خاکستری را به دلیل داشتن انواع شوینده‌ها، نمی‌توان به طور مستقیم مورد استفاده قرار داد و لازم است که با روشی ساده و ارزان تصفیه شود. دو نوع شبکه برای تصفیه آب خاکستری وجود دارد:
۱-‌ شبکه زیستی: در شبکه زیستی از گیاهان یا باکتری‌ها برای تصفیه استفاده می‌شود که مهم‌ترین آنها تالاب‌های مصنوعی و بایورآکتورها است.
۲-‌ شبکه مکانیکی: در این شبکه‌‌ها، فیلترهای غشایی یا شنی به کار رفته و در مواردی برای حذف آلودگی میکروبی موجود، از پرتودهی نور فرابنفش استفاده می‌شود.
 امروزه فناوری نانو برای ارتقای عملکرد شبکه‌های مکانیکی در تصفیه آب خاکستری مورد توجه واقع شده است. بهره‌گیری از فناوری نانو هزینه‌ها را کاهش داده و طول عمر و کارآیی شبکه تصفیه را افزایش می‌دهد. فناوری‌های نانوی مورد‌استفاده به طور معمول‌ شامل غشاهای نانو فیلتراسیون یا نانوکاتالیزورها می‌شوند.
غشاهای نانوفیلتراسیون ظرفیت متوسطی برای حذف نمک‌های تک‌ظرفیتی داشته و همچنین قابلیت حذف موثر نمک‌ها، فلزات سنگین، رنگ، ویروس‌ها و باکتری‌ها و ترکیبات آلی زنجیره‌دار را از آب و فاضلاب دارا هستند. بیشتر غشاهای نانو فیلتراسیون مورد‌استفاده در تصفیه آب خاکستری از نوع سرامیکی است‌ چراکه پایداری و مقاومت زیادی نسبت به مواد شوینده‌ یا تغییرات pH دارد که در نتیجه آن زمان کارکرد غشا طولانی خواهد بود و نگهداری آن آسان است. فتوکاتالیست‌های مناسب زیادی وجود دارند اما رایج‌ترین ماده موثر تیتانیوم دی‌اکسید نانویی است. نانوذرات بسیار موثرتر از مولکول‌های درشت موجود در فتوکاتالیست‌ها عمل می‌کنند. برای فعال‌سازی نانو‌ذرات تیتانیوم دی‌اکسید، تابش پرتوی فرابنفش از نور خورشید یا منبع نور مصنوعی مورد‌نیاز است. نانو فتوکاتالیست‌ها می‌توانند با شبکه‌های تولیدکننده نور فرابنفش ترکیب شوند تا فرآیند کاتالیستی نانوذرات بهترین عملکرد را داشته باشد.
امروزه به دلیل کمبود آب و بحران‌های زیست‌محیطی ناشی از تولید زیاد پساب، تولید و استفاده از شبکه‌های تصفیه آب خاکستری بسیار موردتوجه واقع شده است و بسیاری از شرکت‌ها محصولات مبتنی‌بر فناوری نانو را به بازار عرضه کرده‌اند. در این زمینه می‌توان به طراحی و تولید کف‌پوش مخصوص دوش حمام اشاره کرد که می‌تواند حجم زیادی از آب را تصفیه و شوینده‌ها را با آب کمتری به سمت فاضلاب هدایت کند. آب تصفیه‌شده برای مصارف مختلف مانند فضای سبز قابل استفاده خواهد بود.
در ایران نیز موفقیت‌های قابل‌توجهی در تولید غشاهای نانوفیلتراسیون از سوی شرکت‌های مختلف به‌دست آمده است. یکی از این شرکت‌ها دستگاه خانگی تصفیه آب خاکستری با استفاده از غشاهای نانوساختار سرامیکی را به مرحله تولید رسانده است. این نوع غشا با جداسازی بخش عمده مواد شوینده از آب خاکستری، منجر به ایجاد قابلیت استفاده دوباره از آب تصفیه‌شده می‌شوند، به ‌طوری ‌که بیش از ۵۰ درصد در مصرف آب صرفه‌جویی می‌شود.
این سامانه مبتنی‌بر میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون می‌تواند با تصفیه آب‌های خاکستری، ۷۰ درصد از آب مصرفی را بازیافت کند. در این سامانه، آب خاکستری به‌ صورت هیبریدی با استفاده از غشاهای نانوساختار سرامیکی چند‌کاناله تصفیه و گندزدایی می‌شود. جنس غشاهای به ‌کار رفته در این دستگاه، سرامیکی بوده که اندازه حفره‌های این غشاها از سوی مهندسان و متخصصان همین شرکت با استفاده از فناوری نانو، مهندسی شده است. این سامانه در دو مرحله میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون، پساب ورودی را تصفیه و آب را برای استفاده دوباره به شبکه بازمی‌گرداند. در مرحله میکروفیلتراسیون چربی‌ها، شوینده‌ها و دیگر درشت‌مولکول‌ها و همچنین تا حدود زیادی میکروب‌ها و میکروارگانیسم‌ها و در مرحله اولترافیلتراسیون تمامی میکروارگانیسم‌ها و حتی لاشه میکروارگانیسم‌ها از آب ورودی حذف می‌شود. محصول نهایی، آب باکیفیتی خواهد بود که دارای استانداردهای داخلی و جهانی است.
یکی از کارواش‌های تهران با استفاده از فناوری نانو برای تصفیه آب خاکستری، ۷۰ درصد از پساب خود را دوباره به چرخه مصرف بازمی‌گرداند.
شرکت دانش‌پژوهان صنعت نانو که ارائه‌کننده این فناوری است، معتقد است سرمایه‌گذاری انجام‌شده برای کارواش، در مدت یک سال قابل بازگشت است. در تهران، تبریز و اصفهان در مجموع بیش از ۸۰۰ کارواش وجود دارد که این فناوری می‌تواند روزانه ۵ مترمکعب آب را در هر یک از این کارواش‌ها تصفیه کند. بنابراین، در صورتی که این دستگاه در تمامی کارواش‌های این ۳ شهر نصب شود ۴ هزار مترمکعب آب در روز تصفیه می‌شود.
با درنظر گرفتن فعالیت بیش از ۴هزار کارواش در سطح کشور، استفاده از فناوری تصفیه آب موجب بازیافت حجم زیادی از آب می‌شود. یکی از صنایع بسیار پرمصرف که نیاز روزانه زیادی به آب دارد، سنگبری‌ها هستند. مصرف روزانه آب سنگبری‌ها ۱۰ برابر کارواش‌ها است.
بنابراین، باید سنگبری‌ها نیز برای استفاده از فناوری‌های تصفیه‌کننده آب ترغیب شوند. شهرهایی مانند اصفهان که با بحران آب دست به ‌گریبان هستند، میزبان تعداد زیادی سنگبری هستند که ممکن است با کاهش دسترسی به آب، فعالیت آنها به خطر بیفتد. نصب چنین شبکه‌هایی می‌تواند علاوه‌بر کاهش هزینه سنگبری‌ها، وابستگی آنها را به خرید روزانه آب کاهش دهد.


چاپ