بررسی سیستماتیک فناوری های نوین تصفیه آب و فاضلاب شهری و صنعتی با رویکرد ارتقاء تاب آوری در شرایط خشکسالی: از مبانی نظری تا کاربست عملیاتی در ایران

خشکسالی های مکرر و تشدید شونده در کنار برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی، ایران را در زمره کشورهای با تنش شدید آبی قرار داده است. شیوه های متعارف تصفیه آب و فاضلاب به دلیل مصرف انرژی بالا (۰.۳–۱.۲ کیلووات ساعت بر مترمکعب)، راندمان محدود در حذف آلاینده های نوظهور و تولید حجم زیاد لجن (۰.۲۳–۰.۳۵ کیلوگرم جامدات فرار بر کیلوگرم COD حذف شده)، پاسخگوی نیاز به بازچرخانی حداکثری آب در شرایط کم آبی نیستند [۳, ۳۲]. این مقاله با هدف تحلیل پیشرفت های دهه اخیر (۲۰۱۴–۲۰۲۵) در فناوری های نوین تصفیه آب و فاضلاب شهری و صنعتی تدوین شده است. فناوری های بررسی شده در چهار خوشه اصلی طبقه بندی شدند: (۱) بیوراکتورهای غشایی پیشرفته (شامل AnMBR، MABR، eMBR و AnEMBR)؛ (۲) فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (الکترو پروکسون، فوتو فنتون، فوتوکاتالیست های نسل جدید و فرآیندهای ترکیبی)؛ (۳) سامانه های طبیعت بنیان (تالاب های مصنوعی هیبرید، سامانه های شناور و راهکارهای تلفیقی)؛ (۴) فناوری های نمک زدایی و تخلیه صفر مایع (تبخیر خورشیدی جهتی، کریستالیزاسیون الکترودیالیزی، MLD و فرآیندهای هیبرید غشایی-حرارتی). نتایج نشان می دهد که فناوری AnMBR با قابلیت بازیابی انرژی (موازنه انرژی مثبت در اقلیم های گرمسیری، بازده حذف COD بالای ۹۰-۹۵درصد) و تالاب های مصنوعی هیبرید با هزینه عملیاتی بسیار پایین، بیشترین سازگاری را با شرایط اقلیمی و اقتصادی ایران دارند [۳۰, ۱۷]. در سطح جهانی، کشورهای پیشرو مانند استرالیا با اجرای برنامه های ملی بازچرخانی آب (آب بازیافتی تامین کننده بیش از ۴۰درصد نیاز غیرشرب در برخی شهرها)، سنگاپور با فناوری NEWater، و کشورهای حاشیه خلیج فارس با بهره برداری از تالاب های مصنوعی در مقیاس شهری (مشاهده موردی عربستان سعودی با ظرفیت ۱۶ هزار مترمکعب در روز [۳۱])، مسیر موفقیت آمیزی را ترسیم کرده اند. همچنین پیاده سازی سامانه های فتوولتائیک شناور بر روی مخازن سدها در ایران (مطالعه موردی دریاچه چاه نیمه سیستان و بلوچستان) می تواند ضمن جلوگیری از تبخیر سالانه بخش قابل توجهی از ذخایر آبی، بخشی از نیاز انرژی تاسیسات تصفیه را تامین نماید [۱۰, ۲۳]. با این حال، موانعی نظیر نبود چارچوب نظارتی منسجم برای کیفیت آب بازیافتی، هزینه سرمایه گذاری اولیه بالا در برخی فناوری ها، کمبود تخصص فنی و مقاومت اجتماعی ناشی از نگرانی های بهداشتی، همچنان چالش های اصلی پیاده سازی در ایران هستند.

کلیدواژه ها:

خشکسالی ، تصفیه پیشرفته فاضلاب ، بیوراکتور غشایی بی هوازی ، فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته ، تخلیه صفر مایع ، اقتصاد چرخشی آب ، تالاب مصنوعی هیبرید