تلاش طبیعت برای ترمیم آسیب های صنعتی

استفاده از نیزارهای مصنوعی برای تصفیه فاضلاب نیروگاه ها

با توجه به رشد جمعیت، مقدار آلاینده های محیط زیست و مشکل آلودگی آنها با سرعت بیشتری در حال گسترش است. در حالتی که جمعیت انسانی در یک منطقه پراکنده و گسترده شده باشد، اثر پساب تولیدی بر محیط زیست در مقایسه با جمعیت متمرکز کمتر خواهد بود ولی این پراکندگی با توسعه و رشد جمعیت امکان پذیر نیست. بنابراین باید قبل از آلوده شدن محیط به فکر پیشگیری و جلوگیری از انتشار آلودگی بود. در اکثر مواقع رفع آلودگی از محیط، سخت تر و غیراقتصادی تر از حفظ محیط زیست در مقابل آلوده شدن است و این خود لزوم استفاده از سیستم های تصفیه فاضلاب را گوشزد می کند.

□□□

بیش از دو دهه است که تحقیقات وسیعی در مورد توانایی گیاهان آبزی برای حذف مواد آلی و غیرآلی موجود در فاضلاب ها آغاز شده است. گیاهان آبزی به طور طبیعی در تالاب های طبیعی کار تصفیه را انجام می دهند. طبق مقاله های ارائه شده توسط EPA، فقط در ۱۴ ایالت امریکا در دهه ۱۹۸۰ وجود ۳۲۴ تالاب طبیعی ثبت شده است که برای تصفیه فاضلاب شهری و جریان های سطحی حاصل از باران به کار می رفته اند. بزرگ ترین تالاب مصنوعی در مجارستان به مساحت ۸۰۰ هکتار احداث شده که از سال ۱۹۸۵ در حال بهره برداری است. تالاب های طبیعی و مصنوعی زیادی در ایالات امریکا از جمله فلوریدا وجود دارد که مجموعه یی از چند نوع پوشش گیاهی مانند درختان سرو، نی، بوریا، عدسک آبی و نیلوفر آبی است. از این تالاب ها نیز جهت تصفیه فاضلاب شهری و جریان های سطحی حاصل از ریزش باران استفاده می کنند.

به طور کلی تالاب ها به زمین هایی اطلاق می شوند که بیشتر اوقات یا در همه طول سال مرطوب بوده و در آب قرار دارند. در همه تالاب ها یک اصل کلی حکمفرما است که به علت مرطوب بودن خاک به مدت زیاد تغییرات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در خواص خاک اتفاق می افتد به طوری که گیاهانی که در زمین های مرطوب نمی توانند رشد کنند از بین می روند. آب فراوان اهمیت زیادی در تشکیل و ازدیاد گیاهان و میکروارگانیسم های خاک دارد.

به همین دلیل تالاب ها نسبت به اکوسیستم های دیگر دارای فعالیت بیولوژیکی بیشتری هستند و می توانند پارامترهای آلوده کننده آب را توسط مکانیسم های مختلف حذف کنند.

تالاب ها به طور معمول جهت تصفیه فاضلاب کشاورزی، صنعتی، شهری و شیرابه ناشی از دفع زباله و آب های جاری حاصل از توفان و باران به کار می روند.

معمولاً برای تصفیه فاضلاب های شهری و آب های جاری غیرمتمرکز استفاده از تالاب ها به عنوان سیستم های کم هزینه با سرمایه گذاری کم، که از تکنولوژی و انرژی طبیعی استفاده می کنند، مناسب است.

معمولاً در جاهایی که زمین در دسترس است، سیستم های طبیعی تصفیه اغلب اقتصادی ترین و کاربردی ترین انتخاب است.

سیستم های طبیعی نسبتاً ارزان و نصب آنها آسان است و به علت استفاده از نیروهای طبیعی (نور خورشید، باد و...) برای بهره برداری و تعمیرات به نیروی کمی نیاز دارند.

کلاً مزایای استفاده از سیستم های طبیعی تصفیه فاضلاب نسبت به سیستم های متداول تصفیه عبارتند از؛

۱) کاهش هزینه سرمایه گذاری اولیه جهت تاسیسات مکانیکی و ساختمانی

۲) کاهش هزینه تعمیر و نگهداری

۳) کاهش هزینه راهبری و عملیاتی

۴) توسعه محیط زیست گیاهی و جانوری

۵)عدم نیاز به نیروی انسانی ماهر

● پساب های حاصل از نیروگاه های حرارتی

نیروگاه های حرارتی با توجه به فرآیندهای تولید از طریق انتشار آلاینده های مختلف محیط زیست را آلوده می کنند. نیروگاه های بخاری که براساس انتقال انرژی حرارتی به ماده واسط (آب و بخار) و انتقال آن به توربین و ژنراتور و در نهایت تولید الکتریسیته عمل می کنند به دو دسته نیروگاه های هسته یی و نیروگاه های سوخت فسیلی تقسیم می شوند. نیروگاه های گازی نیز نوعی از نیروگاه های حرارتی هستند که براساس انتقال مستقیم انرژی حاصل از گازهای احتراق به پره های توربین و چرخش ژنراتور، برق تولید می کنند. از انواع دیگر نیروگاه ها، نیروگاه سیکل ترکیبی است که براساس تلفیقی از دو نیروگاه بخاری و گازی عمل می کند. نیروگاه های گازی به دلیل تولید نکردن پساب های صنعتی نسبت به نیروگاه های بخاری از آلودگی کمتری برخوردار بوده و نیروگاه های هسته یی با وجود منتشر نکردن آلاینده های هوا به دلیل مشکلات مربوط به دفع زباله های اتمی همواره خطر آلودگی محیط زیست به مواد رادیواکتیو را داشته اند.

کلاً پساب حاصل از یک نیروگاه حرارتی را از لحاظ کیفی می توان به صورت زیر تقسیم بندی کرد.

۱) پساب های نمکی که دارای غلظت بالای املاح محلول است و از شست وشوی رزین های مرحله نهایی تصفیه آب خام حاصل می شود.

۲) پساب های لجنی که دارای غلظت بالایی از ذرات معلق بوده که از شست وشوی سیستم های پیش تصفیه (فیلترهای فیزیکی) و زیر آب کلاریفایرها و تجهیزات آبگیری از لجن حاصل می شود.

۳) پساب های سمی که عمدتاً حاوی فلزات سنگین و دترجنت ها و مواد آلی به کاررفته در شست وشوهای شیمیایی است که ناشی از شست وشوهای شیمیایی محفظه احتراق و سطوح تبادل حرارتی هوا- دود است.

۴) پساب های آلوده به سوخت و روغن که حاوی روغن و سوخت سنگین (مازوت) است و در اثر شست وشوی محوطه سوخت یا خنک کاری موتورها، کمپرسورها و درین مخازن سوخت و نشت روغن از تجهیزات حاصل می شود.

۵) فاضلاب های بهداشتی که حاوی مقدار زیاد BOD و ذرات معلق است.

۶) پساب های داغ که دمای زیادی دارند و معمولاً ناشی از زیر آب درام بویلر و برج خنک کن است.

▪ سیستم های تصفیه طبیعی

این سیستم ها به دو دسته کلی تقسیم می شوند که عبارتند از؛

۱) تصفیه به کمک زمین

الف) تصفیه کند

ب) تصفیه سریع

ج) پخش روی زمین

۲) تصفیه به کمک گیاهان آبزی که عبارتند از؛

الف) تالاب های طبیعی

ب)تالاب های مصنوعی

ج) گیاهان آبزی شناور

د) سیستم های ترکیبی

- در تالاب های طبیعی بشر دخالتی در ساخت آنها نداشته و عملاً به عنوان منبع پذیرنده عمل می کند و کنترل خاصی وجود ندارد.

- در تالاب های مصنوعی انسان شرایطی را برای رشد گیاهان فراهم می آورد و گیاهان ریشه در خاک داشته و کنترل بهتری بر شرایطی از قبیل زمان ماند، نوع گیاه و نوع بستر دارد. این سیستم به نوعی سطحی و زیرسطحی تقسیم می شود که در نوع سطحی سطح جریان سیال روی بستر خاک است و در نوع زیرسطحی سطح سیال زیر بستر خاک است.

- سیستم گیاهان آبزی شناور مانند سیستم تالاب های مصنوعی جریان سطحی است با این تفاوت که گیاهان رشدیافته در آن در خاک ریشه ندارند و در آب شناور هستند.

سیستم های ترکیبی شامل سیستم گیاهان آبزی شناور و سیستم جریان سطحی و زیرسطحی است که می توانند تواماً به صورت سری قرار گیرند. جهت دستیابی به اهداف خاص در تصفیه فاضلاب از سیستم های ترکیبی استفاده می شود.

● تالاب های مصنوعی

به دلیل امکان کنترل شرایط در نیزارهای مصنوعی، این نوع سیستم ها دارای جذابیت بیشتری هستند. این سیستم ها براساس نوع جریان ورودی به سیستم های با جریان سطحی (SF) و سیستم های با جریان زیرسطحی (SSF) طبقه بندی می شوند.

در تالاب های با جریان سطحی گیاهان بالارونده در عمق حدود ۱۰ تا ۴۵ سانتی متری کاشته شده و رشد می کنند؛ در تمام مدتی که فاضلاب در بستر جریان دارد سطح پساب در معرض هواست.

گیاهانی که معمولاً در این نوع تالاب مورد استفاده قرار می گیرند عبارتند از؛ Rush, Sedge, Reed Cattail نقش گیاهانی که معمولاً ریشه شان در زمین و قسمتی از ساقه شان در آب قرار دارد، ایجاد سطحی برای چسبیدن لایه هایی از باکتری، کمک به صاف شدن و جذب آلاینده های موجود در فاضلاب، انتقال اکسیژن به زیر سطح آب و کنترل رشد جلبک ها از طریق ممانعت از نفوذ نور خورشید است. شیب مناسب بستر ۳/۰ درصد است. در تالاب های با جریان زیرسطحی (SSF) بستری از سنگ، سنگریزه و ماسه یا خاک به عمق ۴۵/۰ تا ۱ متر وجود دارد. اندازه سنگریزه ها از سه میلی متر تا ۳۲ میلی متر متغیر است که در قسمت ورودی فاضلاب ۵۰ میلی متر است. گیاهان مورد استفاده در سیستم زیرسطحی شبیه جریان سطحی است. تفاوت این سیستم با سیستم قبل در آن است که سطح آب پایین تر از سطح بستر قرار دارد در نتیجه نیازی به کنترل پشه و بو نیست. این سیستم نسبت به جریان سطحی نیاز به سطح مورد کشت کمتری دارد. تنها مشکل آن افزایش هزینه ساخت مربوط به آماده سازی بستر و احتمال گرفتگی در مدخل ورودی فاضلاب است.

محتویات نیزارهای مصنوعی در پنج بخش اصلی ذکر می شود که عبارتند از؛

الف) بسترهایی با توان متفاوت در نگهداری آب

ب) گیاهان سازش یافته با بسترهای غیرهوازی

ج) ستونی از آب که وارد بستر می شود.

د) مهره داران و جانوران بی مهره

هـ) میکروب های هوازی و بی هوازی

در این دسته بندی بسترها وظایفی را برعهده دارند که شامل؛

الف ) جلوگیری از خروج آب

ب) به وجود آوردن محیط چسبنده برای میکروب ها

ج)به وجود آوردن شرایط رشد ریشه

د)مرطوب نگه داشتن ریشه گیاهان

هـ) ایجاد محلی برای عبور فاضلاب و ایجاد تماس بین فاضلاب، ریشه گیاهان و بیوفیلم تشکیل شده

وظایف گیاهان داخل بستر نیز به صورت زیر است.

الف) تهیه اکسیژن برای میکروب ها

ب) افزایش هدایت هیدرولیکی بستر

ج) جذب آب و مواد مغذی و معدنی

د) ایجاد محیط مناسب برای تشکیل بیوفیلم

وظایف میکروب ها نیز استفاده از مواد آلی، مغذی و معدنی است تا فاضلاب تصفیه شود.

با توجه به این مطالب می توان دریافت مکانیسم تصفیه در سیستم نیزارهای مصنوعی، ترکیبی از مکانیسم های فیزیکی، شیمیایی بیولوژیکی است.

● نتیجه گیری و پیشنهادها

با توجه به قابلیت های یک سیستم تالاب مصنوعی و نیز کیفیت پساب های نیروگاهی می توان دریافت ظرفیت استفاده از این سیستم در تصفیه پساب ها وجود دارد.

این سیستم قادر است طیف وسیعی از آلاینده ها از جمله BOD، جامدات معلق، ترکیبات آلی مختلف، فسفر، نیتروژن، فلزات سنگین و عوامل بیماری زا را از طریق مکانیسم هایی نظیر جذب گیاهی، سوخت و ساز میکروبی، پیوند با مواد آلی و تشکیل مولکول کمپلکس، جذب سطحی روی سطوح تبادل یونی، ته نشینی، ترسیب و فیلتراسیون حذف کند. باید توجه داشت مواد موجود در پساب های نیروگاهی نیز شامل این موارد است. البته لازم به ذکر است که برای پساب بعضی از قسمت های نیروگاه باید تمهیداتی در نظر گرفت. به عنوان مثال پساب های آلوده به سوخت و روغن باید ابتدا از یک جداساز آب و روغن عبور داده سپس وارد سیستم تالاب شوند.

یکی از مواردی که همواره درباره پساب های نیروگاهی مطرح است، وجود فلزات سنگین در پساب حاصل از شست وشوی شیمیایی نیروگاه ها است. در مورد استفاده از سیستم نیزار برای حذف فلزات سنگین موجود در پساب های صنعتی، تحقیقات بسیاری انجام شده است که همه بر توانایی های این سیستم صحه گذاشته اند.

با بررسی مطالب ارائه شده در این مقاله به این نتیجه می رسیم که به کارگیری سیستم مزبور برای تصفیه پساب های حاصل از یک نیروگاه حرارتی، امکان پذیر است ولی باید به این نکته نیز توجه داشت که پساب هر صنعت از شرایط خاصی برخوردار است و راه حل های ارائه شده باید این شرایط را مورد توجه قرار دهند. از این رو برای رفع هرگونه مشکل در این زمینه، ساخت یک نیزار مصنوعی در مقیاس پایلوت نیز پیشنهاد می شود چون براساس تجربه ثابت شده است وجود چنین پایلوتی علاوه بر بررسی مشکلات از هزینه ها کاسته و بازدهی سیستم را نیز ارتقا می دهند.

عبدالله مصطفایی