گسترش کاربرد اشعه فرابنفش UV در کشور چین

● مقدمه
دفع پساب تصفیه خانه‌های فاضلات به محیطس پذیره از نظر میکربی با محدودیت مواجه می‌باشد. این محدودیت در رابطه با مجموع کلیفرم‌ها کمتر از ۱۰۰۰ عدد در ۱۰۰ میلی‌لیتر و در رابطه با کلیفرم مدفوعی کمتر از ۴۰۰ عدد در ۱۰۰ میلی‌لیرت می‌باشد برای رسیدن به آستانه اعلام شده ناچاراً استفاده از گندزدائی کننده‌هائی چون گاز کلر و یا مشتقات آن، گاز ازن و در نهایت کاربرد اشعه فرابنفش ضروری می‌باشد. کاربرد کلر یا مشتقات آن در ضد عفونی فاضلاب همواره جای تأمل دارد به‌خصوص آن که ترکیبات آلی موجود در فاضلاب با کلر تولیدات ثانویه‌ای ایجاد می‌کند که سرطان‌زا تشخیص داده شده‌اند. استفاده از گاز ازن نیز با توجه به هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری بالا جهت گندزدائی فاضلاب قابل توصیه نیست و تنها گزینه موجود که ممکن است جایگزین کلر و مشتقات آن شود و از نظر هزینه‌ها نیز با کلر قابل رقابت باشد و اثرات سوئی نیز بر محیط زیست تحمل نکند اشعه فرا بنفش (UV) می‌باشد.
در کشور ما استفاده از کلر و مشتقات آن جهت گندزدائی پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب به‌صورت گسترده مورد توجه قرار گرفته است معهذا کمتر تصفیه خانه فاضلابی می‌توان یافت که عمل گندزدائی پساب را به‌طور جدی در دستور کار خود داشته باشد. به خصوص طی یکی دو دهه اخیر که مشکلات ناشی از واکنش‌های ثانوی استفاده از کلر نیز مطرح شده است، دست بهره برداران این گونه تأسیسات را جهت گریز از انجام این فرایند باز گذاشته است. در ارتباط با استفاده از اشعه UV طی سال‌های ۷۸ -۷۷ پروه‌ای تحقیقاتی در تصفیه خانه فاضلاب صاحب قرانیه به مورد اجراء حجم پساب، مواد معلق موجود در پساب، نامناسب بودن سازه دستگاه، غیر اتوماتیک بودن سیستم تمیز کردن لامپ‌ها و غیره گرچه تا حدود زیای در کاهش باکتری‌های موجود در پساب مؤثر بوده لیکن هیچگاه راندمان حذف ۹۹/۹۹ درصد را حاصل نگردید. به هر جهت پروژه مذکور بدون اخذ نتیجه لازم پس از یک سال عملیات تحقیقاتی متوقف و حاصل کار تداوم دفع پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب بدون عمل گندزدائی بود.
مقاله حاضر که ترجمه‌ای از مجله water۲۱ مربوط به اکتبر ۲۰۰۴ می‌باشد و وضع موجود تصفیه خانه‌های فاضلاب را با وضع سال‌های اخیر کشور چین تداعی می‌کند شاید راه گشائی جهت رسیدن به وضعیت مطلوب دفع پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب از نقطه نظر استاندارد میکربی باشد.
● ”گسترش کاربرد اشعه فرابفش (UV) (Ultraviolet) در کشور چین“
استفاده از اشعه UV در کشور چین به‌عنوان عامل ضدعفونی کننده در حال گسترش می‌باشد. این اشعه با توجه به فقدان آثار نامطلوب بر روی محیط زیست، جهت ضد عفونی پساب در تصفیه خانه‌های فاضلاب شهری مورد استفاده قرار گرفته است.
استفاده از اشعه UV به‌عنوان ضد‌عفونی کننده آب در کشور چین فعلاً مراحل اولیه را طی می‌کند و ماده کلر سال‌هاست که عمل ضد عفونی آب آشامیدنی کشور مذکور را انجام می‌دهد. کلر علاوه بر عمل گندزدائی آب با بعضی مواد آلی موجود در آب ترکیباتی جانبی (byproducts) سرطان‌زا ایجاد می‌کند که مهمترین آنها (THM۵) (Tri Halo Methans) و (HAAs) (Haho Acetic Acid) می‌باشد. به‌همین لحاظ سعی شده است گاز ازن (O۳) و یا دی‌اکسید کلر (CLO۲) جهت ضد عفونی کردن آب آشامیدنی جایگزین کلر کردند که در این زمینه گاز ازن از اقبا بیشتری برخوردار گردیده و در نتیجه تا اواخر سال ۲۰۰۴، ضدعفونی آب ۱۲ تصفیه خانه چین با ظرفیت ۱۰۰ الی ۵۰۰ هزار متر مکعب در روز با استفاده از گاز ازن انجام می‌شود.
به هر چهت اشعه UV به‌عنوان گزینه جدید جهت ضدعفونی آب آشامیدنی در مقایسه با گاز ازن که دارای هزینه سرمایه‌گذاری بالائی می‌باشد و در رابطه با گاز کلر که تولیدات جانبی مضر در آب به‌جا می‌گذارد مطرح اس به‌خصوص اثرات آنی UV به روی موجودات تک یاخته‌ای و عقیم نمودن آنها بسیار حائز اهمیت می‌باشد. گرچه کاربرد اشعه UV در تصفیه آب مراحل اولیه را در چین طی می‌کند مع‌هذا استفاده از این اشعه در گندزدائی فاضلاب‌های شهری در سطح وسیعی آغاز گردید و به‌سرعت در حال گسترش می‌باشد.
الزامات اخیری که در مورد ضدعفونی کردن فاضلاب‌های تصفیه شده برقرار گردیده، کارشناسان ذیربط چینی را مجبور به بازنگری دستورالعمل‌های قدیمی و تکمیل آنها و تعیین استاندارد‌های جدید طراحی جهت پساب خروجی تصفیه خانه‌ها فاضلاب نموده به‌طوری که از سال ۱۹۶۳ تا سال ۱۹۹۷ میلادی چهار نسخه قبلی می‌باشد. در استاندارد اولیه (۱۹۶۳) هیچ‌گونه الزامی جهت گندزدائی پساب تصفیه خانه‌های شهری وجود نداشت و تنها گندزدائی فاضلاب بیمارستان‌ها و صنایع مخصوصی شامل این فرآیند می‌گردید. بنابراین پساب تصفیه‌خانه فاضلاب شهر (Dongqu) و تصفیه خانه دیگر در شانگ‌های به‌نام (Beiqu) که قبل از سال ۱۹۷۴ ساخته و به بهره‌برداری رسیده بودند. بدون عمل ضد عفونی دفع می‌گردید.
با توجه به دستورالعمل‌های تهیه شده طی کنفرانس ملی محیط زیست کشور چین، استانداردهای موجود در سال ۱۹۷۴ مورد تجدید نظر کارشناسان واقع گردید و در نتیجه فرآیند گندزدائی پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب به آن الحقا گردید. این امر مسئولین تصفیه خانه‌های فاضلاب را تشویق به ضدعفونی پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب شهری می‌نمود.
طی این اصلاحیه همچنین مقررات خاصی جهت تصفیه آن دسته از فاضلاب‌های شهری که به محیط‌های پرورش صدف ماهی و منابع آبی در دست احیاء تخلیه می‌شدند وضع گردید و مقرر شد کلرزن‌های گازی جایگزین هیپو کلریناتورها گردند. استانداردهای سال ۱۹۷۴طراحان چینی را حداقل مؤظف به پیش‌بینی محلی جهت ایجاد تأسیسات تزریق کلر به پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب نمود. استاندارد تهیه شده سال ۱۹۷۴ به‌عنوان پیش‌نویس جهت تدوین استاندارد‌های جدید در سال ۱۹۸۷ پذیرفته شد و طی این مدت اطلاحاتی نیز در آن صورت گرفت.
در این هنگام متخصصین و کارشناسانو به مشکلات ناشی از واکنش‌های ثانوی مصرف کلر جهت ضدعفونی واقف گردیدند. در استاندارد جدید محدودیتی جهت تخلیه تعداد کلیفرم به منابع پذیرنده پیش‌بینی شد و مسئولین تصفیه خانه‌ها ترغیب به استفاده از مواد گندزدا گردیدند. به موازات این عمل تأکید برسرطان‌زائی استفاده از کلر در نتیجه تولید THMs و HAAs و اعلام عدم موفقیت در کاربرد این ماده برای گندزدائی فاضلاب، عملاً گزینه مناسب‌تری را جهت جایگزینی کلر مطرح نموده ضمن اینکه ناچاراً عمل ضد عفونی با گاز کلرمولکولی به بررسی محل استقرار تصفیه‌خانه فاضلاب و استفاده‌هائی که در نقاط زیر دست از منبع آب پذیرنده فاضلاب صورت می‌گرفت شد و علاوه بر آن استفاده از ادوات کلر زنی تابع خصوصیات فصول سال و درجه مورد نیاز تصفیه فاضلاب گردید.
این دستورالعمل تصریح کرد که ضد عفونی باید با توجه به خصوصیات کلی پساب و نیازهای محیط پذیرنده انجام شود و هنگامی که حوضچه‌های پرورش ماهی در پائین دست و نزدیکی تصفیه خانه قرار دارند باقی‌مانده پرورش ماهی در پائین دست و نزدیکی تصفیه خانه قرار دارند باقی‌مانده میزان کلر در پساب خروجی باید کنترل گردد و از روش‌های حذف کلر باقیمانده باید استفاده شود. با توجه به مطالب فوق وعد موجود دستورالعمل صریح در زمینه کلرزنی پساب تصفیه خانه ناچاراً تصفیه خانه‌های فاضلابی که از سال ۱۹۸۰ در چین ساخته شده بود بدون اعمال نظارت در گندزدائی تا همین اواخر اقدام به دفع پساب می‌نمودند. در رابطه‌ با مواردی که از حساسیت برخوردار بودند نیز صرفاً جهت رضایت و اخذ مجوز از سازمان حفاظت محیط زیست ساختمان‌های کلرزنی و تجهیز آن به ادوات کلرزنی در تصفیه خانه‌ها انجام می‌پذیرفت و در نهایت حوضچه کلرزنی تبیدل به‌حوضچه پرورش ماهی و اتاق کلرزنی تبدیل به انبار می‌گردید.
استاندارد کیفیت زندگی مردم چین با ورود به قرن بیست و یکم متحول گردید. مردم چین در شرایط جدید، بحث تندرستی وارتقاء سطح بهداشت را مورد توجه قرار دادند و بر این پایه موضوع استانداردهای مجاز تعداد باکتری‌های موجود در پساب و تخلیه میزان آلاینده‌های تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به محیط زیست به‌عنوان شاخص پایه‌ای مورد کنترل قرار گرفته و در نتیجه دستورالعمل منتشره از طرف مسئولین حفاظت محیط زیست چین توسط مؤسسه ملی کنترل کیفی چین مورد نظارت واقع گردید و در نهایت موضوع ضدعفونی کردن پساب تصفیه‌خانه‌ها با توجه به شیوع بیماری سارس (sars) در سال ۲۰۰۲ و اوایل سال ۲۰۰۳ دولت و مسئولین حفاظت محیط زیست را متوجه الزام و ضرورت نصب سیستم‌های ضدعفونی در پساب خروجی تصفیه خانه‌های فاضلاب نمود و در ماه می سال ۲۰۰۳ وزیر حفاظت محیط زیست و وزیر ساختمان کشور چینبه اتفاق مصوبه‌‌ای دال بر لزوم استفاده از تجهیزات گندزدائی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب صادر کردند که استفاده از کلر، UV و ازن را مطرح کرده بود.
انجا کار به مسئولین تصفیه خانه‌های فاضلاب سپرده شد و مع‌هذا اعلام گردید که کلیفوم مدفوعی نباید در (cfu/l) و ۱۰۰۰۰ به توان ۴ تجاوز کند. بر اساس این مصوبه متصدیان تأسیسات یا مجبور بودند تجهیزات قدیمی را احیاء و استفاده کنند و یا تجهیزات جدید گندزدائی تهیه و نصب نمایند.
پیشرفت‌های علمی نشان داد که گرچ کلرینه کردن پساب از هزینه سرمایه‌گذاری اولیه کمتر برخوردار است لیکن قادر است مقادیر زیادی محصولات جانبی نیز به موازات عمل ضد عفونی تولید کند، علاوه بر این کلر قادر به کنترل مؤثر بعضی از میکرو ارگانیزم‌ها نیست. توسعه اقتصادی چین سبب گردید از تکنولوژی‌های پیشرفته ضد عفونی که سرمایه‌گذاری اولیه بیشتری را طلب می‌کرد ولی با طبیعی هم خوانی و مؤثرتر بود استفاده گردد. به‌عبارتی دیگر گزینه‌های بهتر ازگاز کلر برای ضدعفونی پساب مورد توصیه قرار گرفت که این گزینه‌ها شامل CLO۲ ,UV و O۳ بودند.
با توجهبه بازار داغ فروشندگان خارجی دستگاه‌های UV در چین و تحقیقات صورت گرفته روی این فن‌آوری در این کشور، استفاده از اشعه UV جهت ضد عفون پساب‌ها در این کشور به‌طور قابل ملاحظه‌ای افزایش یافت و از منابع ان مردم نیز برخودار شدند.
● ”تصفیه خانه‌های فاضلاب در چین“
در سال ۲۰۰۰ تصفیه خانه فاضلاب Hinhang در شانگ‌های که پساب آن به منبع حفاظت شده آب رودخانه هیونگ پیو تخلیه می‌گردید استفاده از ضد عفونی کننده UV را آغاز نمود. این تصفیه خانه با ظرفیتی معادل ۵۰ هزار متر مکعب در روز از دستگاه UV ساخت چین استفاده نمود. این دستگاه در کانال خروجی پساب تصفیه خانه نصب گردید.
پارامترهای اصلی طراحی، تولید ۷۰% اشعه، محدودیت مواد معلق در پساب کمتر از ۳۰mg/l و محدودیت BODs کمتر از ۳۰mg/l و ضریب پیک فاضلاب معادل ۳/۱ برابر میزان متوسط بود این دستگاه UV متشکل از ۳۰۰ عدد لامپ کم فشار با توان هر لامپ حدود ۷۵ وات بود. این لامپ‌ها در دو بانک UV به‌صورت عمودی در مقابل جریان فاضلاب نصب گردیده که به‌علت کمبود تجزیه سازنده، این دستگاه زیر حد استاندارد از نقطه نظر تولید اشعه طراحی شده بود و به‌علاوه تمیز کردن دستی لامپ‌ها عیب کلی دیگری در مقابل سیستم‌های تمیز کننده اتوماتیک لامپ‌ها بود.
براساس این تجزیه تعداد قابل ملاحظه‌ای از تصفیه خانه‌های فاضلاب تا سال ۲۰۰۲ به سیستم پیشرفته‌تر ضد عفونی کننده UV مجهز شدند که به‌طور نمونه تعداد ۱۰ مورد از آنها ظرفیتی بیش از ۲۰ تا ۵۰۰ هزار متر مکعب دارند. براساس آمار و اطلاعات موجود حدود ۲۰ تصفیه خانه فاضلاب با ظرفیت ۲۰ الی ۶۰۰ هزار متر مکعب تا پایان سال ۲۰۰۴ از اشعه UV هت ضد عفونی استفاده خواهند کرد و انتظار می‌رود تا پایان سال ۲۰۰۵ حداقل صد تصفیه خانه فاضلاب مجهز به این سیستم گردد.
● ”بحث و بررسی“
سازنده‌های UV در خارج از چین معمولاً ملزم به دریافت تائیدیه تکنولوژی خود از یک سازمان ثالث مستقل و مورد قبول می‌باشند. این ثائیدیه براساس آزمایش‌های بیولوژیکی که توسط یا تحت نظارت سازمان‌های معتبر ثالث صورت می‌گیرند، میزان دز UV را مشخص می‌کند (مقدار UV مورد نیاز جهت استفاده).
براساس میزان UV مورد نیاز، عملکرد، ابعاد و هزینه، انواع تکنولوژی‌های UV و سیستم‌های گندزدائی UV را می‌توان کم و بیش مقایسه نمود. اما در حال حاضر در چین این‌گونه سازمان‌های حرفه‌ای با اطلاعات و تجربه کافی جهت تائیدیه سیستم‌های گندزدائی UV وجود ندارند. لذا خریدار که در حقیقت مصرف کننده چینی نیز می‌باشد با مشکل انتخاب دستگاه مناسب UV مواجە می‌باشد و این بدان مفهوم است که تعامل با سازندگان معتبر و مشهور این گونه دستگاه‌ها که دارای آثار ثبت شده و قابل اطمینان در طراحی و خدمات پس از فروش می‌باشند و در نهایت می‌توانند نتایج معتبری از قراردادهای تعهدآور بازرسی خود را در نقاط مختلف دنیا ارائه دهند صورت گیرد.
بعضی سازندگان بدون استفاده از اطلاعات تأئید شده، پیشنهاد تهیه و نصب دستگاه‌هائی با تعداد لامپ‌های کمتر از حد مورد نیاز ارائه می‌دهند و یا اینکه دستگاه پیشنهادی ایشان از نظر تولید اشعه بر مبنای راکتورهای ایده‌آل محاسبه شده و در نتیجه اندازه و قیمت دستگاه‌ در پیشنهاد پیمان‌کار پائین می‌باشد. بعضی سازندگان ممکن است از قطعاتی با کیفیت پائین استفاده کرده باشند و در مقابل، کیفیت بالای این قطعات را مطرح کنند و جهت برنده شدن در مناقصه تضمین بالا ارائه دهند. که این فاکتورها ارزیابی پیشنهادات را در زمین تدارکات تجهیزات مربوطه بسیار مشکل می‌سازد و در نتیجه انتخاب یک سیستم با ظرفیت غیر واقعی سلامت عمومی را به‌خطر می‌اندازد.
بنابراین فوریت ایجاد سازمان‌های ثالث مستقل و با قدرت، جهت فعالیت‌ مربوط به تأئید این‌گونه سیستم‌ها در چین احساس می‌شود. این سازمان‌ها نه تنها بستری جهت رقابت سالم، باز و عادلانه ایجاد می‌کنند، بلکه اساس محکمی از اطلاعات فنی در اختیار خریداران و مصرف کنندگان نهائی قرار می‌دهند که به‌دست آوردن یک سیستم گندزدائی مناسب و مقرون به صرفه را تضمین می‌کند.
● ”تصویب و توسعه مقررات“
به موازات افزایش جمعیت چین، افزایش مواد آلی آلاینده و میکرب‌های یماری‌زا ناشی از دفع پساب تصفیه خانه‌های فاضلاب در منابع آبی افزایش خواهد یافت لذا تعریف و تصویب مقررات و استاندارد‌های جدید به‌منظور کاهش میزان تولیدات جانبی استفاده از گاز کلر جنبه حیاتی دارد ضمن اینکه به حداقل رساندن میکرب‌های بیماری‌زای موجود در پساب نیز هدف سیستم ضدعفونی می‌باشد.
در کشور چین دستورالعمل‌های طراحی تصفیه خانه‌های آب و فاضلاب و استاندارد تخلیه پساب به‌عنوان یک راهنما، کمک به انتخاب تکنولوژی مناسب تصفیه می‌کند. دستورالعمل فعلی ۲۰۰۲ - ۱۸۹۱۸GB در رابطه با فاضلاب و استاندارد بهداشت آب آشامیدنی به‌صورت شفاف کنترل کلیفرم‌ها را مطرح ساخته است.
به هر حال در میان صدها نوع محصولات نوع محصولات مضر جانبی (byproducts) ناشی از عمل گندزدائی با کلر فقط یک محدوده تعریف شده برای هالومتان (THMs) وجود دارد ضمن اینکه در این فرآیند جهت تک یاخته‌ای‌هائی چون Cryptosporidium و Giardia که هر دو بیماری‌زا هستند قواعدی برای کنترل وجود ندارد. در مقابل مشکلات ناشی از استفاده کلر و مواد شیمیائی ضد عفونی کننده که محصولات جانبی مضر به طبیعت تحمیل می‌کند استفاده از اشعه UV در این زمینه آثار مثبت دارد و این به مفهوم ایجاد بدعتی در رابطه با برقراری مقررات جدید و یا تجدید نظر در دستورالعمل های موجود طراحی تأسیسات آب و فاضلاب می‌باشد. به‌نحوی که راهنمائی‌های لازم در زمینه انتخاب مناسب‌ترین تکنولوژی موجود روز باشد و علاوه بر برخورداری از یک سیستم ضدعفونی قدرتمند، مناقاتی نیز با سلامت انسان در طبیعت ایجادنکند. به هر صورت دستورالعمل‌ها و استانداردهای موجود در چین قادر به تغییرات سریع و جهشی در تأمین بهداشت مردم به عنوان یک اقدام ملی نیست.
فاضلاب‌هائی که تا چند سال قبل بدون عمل ضد عفونی دفع می‌گردیدند، نمی‌توانند یک باره به طریقی ضد عفونی گردند که آٍار سوئی نیز در طبیعت بر جای نگذارند. معهذا جهت نیل بهاین هدف لزوم ایجاد یک برنامه پایش جدی احساس برمی‌گردد به‌طوری که علاوه بر خود پایشی و گزارش‌دهی، امکان کنترل‌های محلی نیز توسط سازمان‌های خصوصی ایجاد شود تا بتوان سیاست‌ها و اقدامات را در یک جهت پیش برد.
● تغییرات وسیع و ارتقاء سطح تکنولوژی در کشور چین:
سطح آگاهی و دانش از تکنولوژی UV به دهه ۱۹۸۰ - ۱۹۷۰ بر می‌گردد. ضعف بعضی دستگاه‌های UV به‌منظور رساندن کیفیت پساب فاضلاب به استانداردهای قابل قبول، استفاده از این تکنولوژی را که در حقیقت همخوانی با محیط زیست داشت به تعویض انداخت، و از این منظر ضرورت ایجاد تغییرات و تقویت تکنولوژی ساخت UV در کشور چین احساس گردید و در غیاب این توانمندی ورود تجهیزات پیشرفته ذیربط را از خارج مورد توجه قرار داد.
ایجاد نظام قوی در رابطه با حفاظت از محیط زیست و توسعه پایدار در چارچوب مناسبی برای استاندارد کردن صنعت UV نیز به‌عنوان کمک برجسته‌ای برای شروع رقابت در تأمین بهداشت فاضلاب عنوان شد که در حقیقت منافع آن در مقایسه با تهیه ادوات نامناسب وضعت UV متوجه خریدار خواهد شد. مدیریت ایالتی در ارتباط با استانداردها، مقررات و نظارت‌ها می‌تواند کمک لاز را به تهیه تجهیزات پیشرفته UV در چین به‌عمل آورد و چارچوب لازم را در رابطه با ارزیابی اجناس ساخت داخل چین و تجهیزات ساخت خارج تهیه و در نتیجه تأمین کننده‌های این اجناس می‌توانند پاسخ لازم را به نیاز خریدار بدهند.
● سایر نیازمندی‌ها:
در شرایط کنونی عمده کاربرد اشعه UV درضد عفونی پساب تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری و بیمارستانی چین می‌باشد. تعداد قلیلی از تأسیسات تمایل به استفاده از فاضلاب بازیافتی را دارند و صنعت هنوز برای برگشت پساب به چرخه مصرف کامل آمادگی ندارد. در خصوص آب آشامیدنی به‌منظور کاربر UV تعداد اندکی تصفیه خانه تحت مطالعه و امکان سنجی هستند معذالک کاربرد اشعه UV به‌عنوان اکسیدکننده قوی آغاز شده است. اخیراً تعداد کمی مؤسسه تحقیقاتی در زمینه ضد‌عفونی آب استخرها، آب مخازن ذخیره و پیش تصفیه آب خام استفاده از این اشعه را آغاز نموده‌اند. کلیه این اقدامات در جهت توسعه بهداشت عمومی در چین می‌باشد مع‌هذا راندمان مؤثر این اقدامات در گرو اقدامات حمایتی دولت در زمینه توسعه استانداردها ودستورالعمل‌های نظارتی مورد لزوم خواهد بود.

سیروس محمودی مدیر نظارت بر بهره‌برداری تأسیسات فاضلات شرکت آب و فاضلاب استان تهران

منبع : ماهنامه مهرآب