کاهش مصرف آب و انرژی در جوامع شهری توسط تصفیه فاضلاب خاکستری به روش فتوالکتروکاتالیستی

فاضلاب شهری، ترکیبی از فاضلاب سیاه و خاکستری است که می توان راهکاری برای جداسازی و بهینه سازی تصفیه آن اندیشید. در این پژوهش، جداسازی و بازچرخانی آب خاکستری تصفیه شده به روش فتوالکتروکاتالیستی، به منظور مصرف در آبیاری فضای سبز بررسی شد. ابتدا فاضلاب خاکستری یک ساختمان مسکونی 10 واحدی از محل خروجی مخزن متعادل ساز، نمونه برداری شد. غلظت BOD و COD به ترتیب با روش رسپیرومتریک و کالریمتری رفلاکس بسته، اندازه گیری شد. سپس بازدهی حذف تصفیه فتوالکتروکاتالیستی توسط جریان مستقیم با الکترودهای تیتانیوم و گرافیت، در دو چگالی شدت جریان 10 و 20 میلی آمپر بر سانتی مترمربع و در سه فاصله الکترود 6، 12 و 15 سانتی متر، بررسی و امکان سنجی استفاده از این روش با دیدگاه مصرف انرژی بررسی شد. بر اساس نتایج، شرایط بهینه حذف آلاینده ها، در چگالی شدت جریان 20 میلی آمپر بر سانتی مترمربع و فاصله 12 سانتی متری الکترودها در مدت زمان 60 دقیقه به دست آمد. با افزایش چگالی شدت جریان، بازدهی حذف زیاد شده و با افزایش فاصله الکترودها، بازدهی حذف، افزایش با تغییرات نسبتا کم را تجربه می کند، ولی سبب بالاتر رفتن ولتاژ می شود که افزایش مصرف انرژی الکتریکی را در پی دارد. pH اولیه با افزایش ولتاژ کاهش و با کاهش فاصله الکترودها بیشتر کاهش یافت. میزان انرژی الکتریکی مصرفی در راکتور فتوالکتروکاتالیستی حدود 2 کیلووات ساعت بر مترمکعب و 43/11 کیلووات به ازای حذف 1 کیلوگرم COD برآورد شد. نتایج نشانگر کاهش 64 درصدی مصرف آب در محل بهره برداری، کاهش مصرف انرژی در سیستم توزیع و تصفیه آب و فاضلاب و در نتیجه کاهش تولید CO2 بود. اگرچه امکان استفاده از سیستم فتوالکتروکاتالیستی در مقیاس بزرگ نیازمند بررسی های بیشتری است، ولی می توان از سایر روش های مناسب استفاده کرد.