  
|
استفاده از نيزارهاي مصنوعي براي تصفيه فاضلاب نيروگاه ها / تلاش طبيعت براي ترميم آسيب هاي صنعتي
نويسنده: عبدالله مصطفايي
با توجه به رشد جمعيت، مقدار آلاينده هاي محيط زيست و مشكل آلودگي آنها با سرعت بيشتري در حال گسترش است. در حالتي كه جمعيت انساني در يك منطقه پراكنده و گسترده شده باشد، اثر پساب توليدي بر محيط زيست در مقايسه با جمعيت متمركز كمتر خواهد بود ولي اين پراكندگي با توسعه و رشد جمعيت امكان پذير نيست. بنابراين بايد قبل از آلوده شدن محيط به فكر پيشگيري و جلوگيري از انتشار آلودگي بود. در اكثر مواقع رفع آلودگي از محيط، سخت تر و غيراقتصادي تر از حفظ محيط زيست در مقابل آلوده شدن است و اين خود لزوم استفاده از سيستم هاي تصفيه فاضلاب را گوشزد مي كند.
بيش از دو دهه است كه تحقيقات وسيعي در مورد توانايي گياهان آبزي براي حذف مواد آلي و غيرآلي موجود در فاضلاب ها آغاز شده است. گياهان آبزي به طور طبيعي در تالاب هاي طبيعي كار تصفيه را انجام مي دهند. طبق مقاله هاي ارائه شده توسط EPA، فقط در 14 ايالت امريكا در دهه 1980 وجود 324 تالاب طبيعي ثبت شده است كه براي تصفيه فاضلاب شهري و جريان هاي سطحي حاصل از باران به كار مي رفته اند. بزرگ ترين تالاب مصنوعي در مجارستان به مساحت 800 هكتار احداث شده كه از سال 1985 در حال بهره برداري است. تالاب هاي طبيعي و مصنوعي زيادي در ايالات امريكا از جمله فلوريدا وجود دارد كه مجموعه يي از چند نوع پوشش گياهي مانند درختان سرو، ني، بوريا، عدسك آبي و نيلوفر آبي است. از اين تالاب ها نيز جهت تصفيه فاضلاب شهري و جريان هاي سطحي حاصل از ريزش باران استفاده مي كنند.
به طور كلي تالاب ها به زمين هايي اطلاق مي شوند كه بيشتر اوقات يا در همه طول سال مرطوب بوده و در آب قرار دارند. در همه تالاب ها يك اصل كلي حكمفرما است كه به علت مرطوب بودن خاك به مدت زياد تغييرات فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي در خواص خاك اتفاق مي افتد به طوري كه گياهاني كه در زمين هاي مرطوب نمي توانند رشد كنند از بين مي روند. آب فراوان اهميت زيادي در تشكيل و ازدياد گياهان و ميكروارگانيسم هاي خاك دارد.
به همين دليل تالاب ها نسبت به اكوسيستم هاي ديگر داراي فعاليت بيولوژيكي بيشتري هستند و مي توانند پارامترهاي آلوده كننده آب را توسط مكانيسم هاي مختلف حذف كنند.
تالاب ها به طور معمول جهت تصفيه فاضلاب كشاورزي، صنعتي، شهري و شيرابه ناشي از دفع زباله و آب هاي جاري حاصل از توفان و باران به كار مي روند.
معمولاً براي تصفيه فاضلاب هاي شهري و آب هاي جاري غيرمتمركز استفاده از تالاب ها به عنوان سيستم هاي كم هزينه با سرمايه گذاري كم، كه از تكنولوژي و انرژي طبيعي استفاده مي كنند، مناسب است.
معمولاً در جاهايي كه زمين در دسترس است، سيستم هاي طبيعي تصفيه اغلب اقتصادي ترين و كاربردي ترين انتخاب است.
سيستم هاي طبيعي نسبتاً ارزان و نصب آنها آسان است و به علت استفاده از نيروهاي طبيعي (نور خورشيد، باد و...) براي بهره برداري و تعميرات به نيروي كمي نياز دارند.
كلاً مزاياي استفاده از سيستم هاي طبيعي تصفيه فاضلاب نسبت به سيستم هاي متداول تصفيه عبارتند از:
1- كاهش هزينه سرمايه گذاري اوليه جهت تاسيسات مكانيكي و ساختماني
2- كاهش هزينه تعمير و نگهداري
3- كاهش هزينه راهبري و عملياتي
4- توسعه محيط زيست گياهي و جانوري
5- عدم نياز به نيروي انساني ماهر
پساب هاي حاصل از نيروگاه هاي حرارتي
نيروگاه هاي حرارتي با توجه به فرآيندهاي توليد از طريق انتشار آلاينده هاي مختلف محيط زيست را آلوده مي كنند. نيروگاه هاي بخاري كه براساس انتقال انرژي حرارتي به ماده واسط (آب و بخار) و انتقال آن به توربين و ژنراتور و در نهايت توليد الكتريسيته عمل مي كنند به دو دسته نيروگاه هاي هسته يي و نيروگاه هاي سوخت فسيلي تقسيم مي شوند. نيروگاه هاي گازي نيز نوعي از نيروگاه هاي حرارتي هستند كه براساس انتقال مستقيم انرژي حاصل از گازهاي احتراق به پره هاي توربين و چرخش ژنراتور، برق توليد مي كنند. از انواع ديگر نيروگاه ها، نيروگاه سيكل تركيبي است كه براساس تلفيقي از دو نيروگاه بخاري و گازي عمل مي كند. نيروگاه هاي گازي به دليل توليد نكردن پساب هاي صنعتي نسبت به نيروگاه هاي بخاري از آلودگي كمتري برخوردار بوده و نيروگاه هاي هسته يي با وجود منتشر نكردن آلاينده هاي هوا به دليل مشكلات مربوط به دفع زباله هاي اتمي همواره خطر آلودگي محيط زيست به مواد راديواكتيو را داشته اند.
كلاً پساب حاصل از يك نيروگاه حرارتي را از لحاظ كيفي مي توان به صورت زير تقسيم بندي كرد.
1- پساب هاي نمكي كه داراي غلظت بالاي املاح محلول است و از شست وشوي رزين هاي مرحله نهايي تصفيه آب خام حاصل مي شود.
2- پساب هاي لجني كه داراي غلظت بالايي از ذرات معلق بوده كه از شست وشوي سيستم هاي پيش تصفيه (فيلترهاي فيزيكي) و زير آب كلاريفايرها و تجهيزات آبگيري از لجن حاصل مي شود.
3- پساب هاي سمي كه عمدتاً حاوي فلزات سنگين و دترجنت ها و مواد آلي به كاررفته در شست وشوهاي شيميايي است كه ناشي از شست وشوهاي شيميايي محفظه احتراق و سطوح تبادل حرارتي هوا- دود است.
4- پساب هاي آلوده به سوخت و روغن كه حاوي روغن و سوخت سنگين (مازوت) است و در اثر شست وشوي محوطه سوخت يا خنك كاري موتورها، كمپرسورها و درين مخازن سوخت و نشت روغن از تجهيزات حاصل مي شود.
5- فاضلاب هاي بهداشتي كه حاوي مقدار زياد BOD و ذرات معلق است.
6- پساب هاي داغ كه دماي زيادي دارند و معمولاً ناشي از زير آب درام بويلر و برج خنك كن است.
سيستم هاي تصفيه طبيعي
اين سيستم ها به دو دسته كلي تقسيم مي شوند كه عبارتند از:
1- تصفيه به كمك زمين
الف- تصفيه كند
ب- تصفيه سريع
ج- پخش روي زمين
2- تصفيه به كمك گياهان آبزي كه عبارتند از:
الف- تالاب هاي طبيعي
ب- تالاب هاي مصنوعي
ج- گياهان آبزي شناور
د- سيستم هاي تركيبي
- در تالاب هاي طبيعي بشر دخالتي در ساخت آنها نداشته و عملاً به عنوان منبع پذيرنده عمل مي كند و كنترل خاصي وجود ندارد.
- در تالاب هاي مصنوعي انسان شرايطي را براي رشد گياهان فراهم مي آورد و گياهان ريشه در خاك داشته و كنترل بهتري بر شرايطي از قبيل زمان ماند، نوع گياه و نوع بستر دارد. اين سيستم به نوعي سطحي و زيرسطحي تقسيم مي شود كه در نوع سطحي سطح جريان سيال روي بستر خاك است و در نوع زيرسطحي سطح سيال زير بستر خاك است.
- سيستم گياهان آبزي شناور مانند سيستم تالاب هاي مصنوعي جريان سطحي است با اين تفاوت كه گياهان رشديافته در آن در خاك ريشه ندارند و در آب شناور هستند.
سيستم هاي تركيبي شامل سيستم گياهان آبزي شناور و سيستم جريان سطحي و زيرسطحي است كه مي توانند تواماً به صورت سري قرار گيرند. جهت دستيابي به اهداف خاص در تصفيه فاضلاب از سيستم هاي تركيبي استفاده مي شود.
تالاب هاي مصنوعي
به دليل امكان كنترل شرايط در نيزارهاي مصنوعي، اين نوع سيستم ها داراي جذابيت بيشتري هستند. اين سيستم ها براساس نوع جريان ورودي به سيستم هاي با جريان سطحي (SF) و سيستم هاي با جريان زيرسطحي (SSF) طبقه بندي مي شوند.
در تالاب هاي با جريان سطحي گياهان بالارونده در عمق حدود 10 تا 45 سانتي متري كاشته شده و رشد مي كنند: در تمام مدتي كه فاضلاب در بستر جريان دارد سطح پساب در معرض هواست.
گياهاني كه معمولاً در اين نوع تالاب مورد استفاده قرار مي گيرند عبارتند از: Rush، Sedge، Reed Cattail. نقش گياهاني كه معمولاً ريشه شان در زمين و قسمتي از ساقه شان در آب قرار دارد، ايجاد سطحي براي چسبيدن لايه هايي از باكتري، كمك به صاف شدن و جذب آلاينده هاي موجود در فاضلاب، انتقال اكسيژن به زير سطح آب و كنترل رشد جلبك ها از طريق ممانعت از نفوذ نور خورشيد است. شيب مناسب بستر 3/0 درصد است. در تالاب هاي با جريان زيرسطحي (SSF) بستري از سنگ، سنگريزه و ماسه يا خاك به عمق 45/0 تا 1 متر وجود دارد. اندازه سنگريزه ها از سه ميلي متر تا 32 ميلي متر متغير است كه در قسمت ورودي فاضلاب 50 ميلي متر است. گياهان مورد استفاده در سيستم زيرسطحي شبيه جريان سطحي است. تفاوت اين سيستم با سيستم قبل در آن است كه سطح آب پايين تر از سطح بستر قرار دارد در نتيجه نيازي به كنترل پشه و بو نيست. اين سيستم نسبت به جريان سطحي نياز به سطح مورد كشت كمتري دارد. تنها مشكل آن افزايش هزينه ساخت مربوط به آماده سازي بستر و احتمال گرفتگي در مدخل ورودي فاضلاب است.
محتويات نيزارهاي مصنوعي در پنج بخش اصلي ذكر مي شود كه عبارتند از:
الف- بسترهايي با توان متفاوت در نگهداري آب
ب- گياهان سازش يافته با بسترهاي غيرهوازي
ج- ستوني از آب كه وارد بستر مي شود.
د- مهره داران و جانوران بي مهره
هـ- ميكروب هاي هوازي و بي هوازي
در اين دسته بندي بسترها وظايفي را برعهده دارند كه شامل:
الف - جلوگيري از خروج آب
ب- به وجود آوردن محيط چسبنده براي ميكروب ها
ج- به وجود آوردن شرايط رشد ريشه
د- مرطوب نگه داشتن ريشه گياهان
هـ- ايجاد محلي براي عبور فاضلاب و ايجاد تماس بين فاضلاب، ريشه گياهان و بيوفيلم تشكيل شده
وظايف گياهان داخل بستر نيز به صورت زير است.
الف- تهيه اكسيژن براي ميكروب ها
ب- افزايش هدايت هيدروليكي بستر
ج- جذب آب و مواد مغذي و معدني
د- ايجاد محيط مناسب براي تشكيل بيوفيلم
وظايف ميكروب ها نيز استفاده از مواد آلي، مغذي و معدني است تا فاضلاب تصفيه شود.
با توجه به اين مطالب مي توان دريافت مكانيسم تصفيه در سيستم نيزارهاي مصنوعي، تركيبي از مكانيسم هاي فيزيكي، شيميايي بيولوژيكي است.
نتيجه گيري و پيشنهادها
با توجه به قابليت هاي يك سيستم تالاب مصنوعي و نيز كيفيت پساب هاي نيروگاهي مي توان دريافت ظرفيت استفاده از اين سيستم در تصفيه پساب ها وجود دارد.
اين سيستم قادر است طيف وسيعي از آلاينده ها از جمله BOD، جامدات معلق، تركيبات آلي مختلف، فسفر، نيتروژن، فلزات سنگين و عوامل بيماري زا را از طريق مكانيسم هايي نظير جذب گياهي، سوخت و ساز ميكروبي، پيوند با مواد آلي و تشكيل مولكول كمپلكس، جذب سطحي روي سطوح تبادل يوني، ته نشيني، ترسيب و فيلتراسيون حذف كند. بايد توجه داشت مواد موجود در پساب هاي نيروگاهي نيز شامل اين موارد است. البته لازم به ذكر است كه براي پساب بعضي از قسمت هاي نيروگاه بايد تمهيداتي در نظر گرفت. به عنوان مثال پساب هاي آلوده به سوخت و روغن بايد ابتدا از يك جداساز آب و روغن عبور داده سپس وارد سيستم تالاب شوند.
يكي از مواردي كه همواره درباره پساب هاي نيروگاهي مطرح است، وجود فلزات سنگين در پساب حاصل از شست وشوي شيميايي نيروگاه ها است. در مورد استفاده از سيستم نيزار براي حذف فلزات سنگين موجود در پساب هاي صنعتي، تحقيقات بسياري انجام شده است كه همه بر توانايي هاي اين سيستم صحه گذاشته اند.
با بررسي مطالب ارائه شده در اين مقاله به اين نتيجه مي رسيم كه به كارگيري سيستم مزبور براي تصفيه پساب هاي حاصل از يك نيروگاه حرارتي، امكان پذير است ولي بايد به اين نكته نيز توجه داشت كه پساب هر صنعت از شرايط خاصي برخوردار است و راه حل هاي ارائه شده بايد اين شرايط را مورد توجه قرار دهند. از اين رو براي رفع هرگونه مشكل در اين زمينه، ساخت يك نيزار مصنوعي در مقياس پايلوت نيز پيشنهاد مي شود چون براساس تجربه ثابت شده است وجود چنين پايلوتي علاوه بر بررسي مشكلات از هزينه ها كاسته و بازدهي سيستم را نيز ارتقا مي دهند.
استفاده از نيزارهاي مصنوعي براي تصفيه فاضلاب نيروگاه ها / تلاش طبيعت براي ترميم آسيب هاي صنعتي عبدالله مصطفايي
روزنامه اعتماد، شماره 1977 به تاريخ 26/3/88، صفحه 7 (علم)
□
دفعات مطالعه اين مطلب: 588 بار
|
فهرست نشريات
