بخشی از مقاله
چکیده
با توسعه بخش کشاورزی، افزایش جمعیت جهان و نیاز روز افزون به منابع آب، بر اهمیت تصفیه و حفظ آب و کنترل آلودگی های محیط زیستی ناشی از آن افزوده میشود. بر اساس پیش بینیهای مطالعات جمعیتی سازمان ملل متحد در سال 1998 تا سال 2025 بیش از 2/8 میلیارد نفر در 48 کشور جهان با کمبود آب سالم مواجه خواهند شد. با توجه به هزینه بالای صنعت تصفیه و نیاز مبرم به منابع آب، امروزه دستیابی به روش های جدید تصفیه فاضلاب با کارایی بالا و هزینه پایین ضرورت دارد .
در حال حاضر مهمترین منابع آلاینده آب در سطح کشور، پسابهای شهری، صنعتی و کشاورزی هستند. اخیراً با ورود فناوری های نوین از قبیل زیست فناوری و نانو فناوری، مواد و راهکارهای جدیدی برای تصفیه آب و فاضلاب های صنعتی و کشاورزی معرفی شده است. فناوری نانو در حال حاضر جدیدترین فناوری دنیا بوده و با سرعتی غیرقابل تصور در حال گسترش است.
فناوری نانو درعلوم مهندسی محیطزیست وساخت تجهیزات محافظ محیط زیست درمقابل انواع آلودگیهای زیست محیطی - آب ، خاک ، هوا وصوت - بسیار کاربرد دارد. استفاده از آن باعث صرفهجوئی درمصرف، هزینه، انرژی، حفاظت از منابع محیطزیست و پیشگیری ورفع آلودگیهای محیط زیستی و درنهایت دستیابی به توسعه ای پایدار میشود. علیرغم کاربردهای مفید فناوری نانو در محیط زیست، این فناوری می تواند عامل مشکلات جدی زیست محیطی نیز باشد. تا کنون، انواع نانو مواد مانند دندریمر، نانو سنسور ، نانو ذرات ، نانو مواد ، نانو فیلترها و غیره شناخته شدهاند. در این مطالعه سعی بر معرفی ویژگی ها وکاربرد نانو تکنولوژی مورد استفاده در عصر حاضر و راهکارهای کاهش آلودگی آب با دیگر تکنیکهای جدید شده است.
-1 مقدمه
با توجه به آمار گزارش شده، از اوایل قرن 20ام، تقریبا هیچ رودخانه طبیعی بکر در جهان وجود ندارد
بر اساس پیش بینی های مطالعات جمعیتی سازمان ملل متحد در سال 1998، بیش از 2/8 میلیارد نفر در 48 کشور جهان با استرس و کمبود آب، تا سال 2025 مواجه خواهند شد. در طول دو دهه آینده با افزایش جمعیت و مطالبات رو به رشد در همه کشورهای غرب آسیا، کمبود آب، پیش بینی شده است. تا سال 2050، تعداد کشورهای در معرض تنش تا 54 کشور افزایش مییابد
امروزه بسیاری از معضلات کشورهای در حال توسعه مانند هند، ناشی از آلودگی باکتریایی میباشد که 80 از بیماری های این منطقه را شامل میشود. با توسعه سریع اقتصاد و شهرنشینی، آلودگی رودخانه بهطور مداوم، سیرصعودی داشته، در نتیجه اکوسیستم رودخانه بهطور جدی آسیب دیده است
مقادیر بسیار زیادی از فاضلابهای خانگی و صنعتی به رودخانه سرازیر گردیده و منجر به آلودگی شدید آب می شود. بر این اساس رودخانهها به عنوان منابع طبیعی، عملکرد خود را از دست میدهند
در حال حاضر آلودگی رودخانهها باید بهطور جدی بررسی شود. ضرورت ایجاب می-کند، تکنیکهای مقرون بهصرفه مدیریت کیفیت آب رودخانه توسعه یابد
مصریها در 1500 سال قبل از میلاد اولین بار از آلوم جهت تصفیه آب و تهنشین نمودن ذرات معلق استفاده کردند. در سال 1676، آنتون فان لیوونهوک اولین میکروسکوپ را اختراع نمود. با این اختراع دانشمندان دنیای جدیدی از آلودگیهای آب را که تا آن زمان کاملا سالم و قابل آشامیدن تلقی میشد را مشاهده نمودند و به این ترتیب میکروارگانیسمها کشف شدند. طی گذر زمان اولین تصفیه خانه آب شهری که از فیلترهایی با بستر شن و ماسه تشکیل شده بود در سال 1804 در شهر پیزلی اسکاتلند ساخته شد. بعد از آن ، شهر گلاسکو اسکاتلند از اولین شهرهایی بود که آب فیلتر شده را از طریق خطوط لوله به مصرف کننده ها میرساند .
در سال 1827، فیلترهای ماسهای کند که توسط رابرت تام ابداع شده بودند در اسکاتلند مورد بهرهبرداری قرار گرفت. در قرن بیستم میلادی، شهرهای پرجمعیت زیادی در اقصی نقاط جهان شکل گرفتند و این مسئله که این جمعیت در حال رشد حق استفاده ازآب خالص وتمیز را دارا میباشند بیش از پیش مورد توجه قرار گرفت
تا کنون روشهای فیزیکی و شیمیایی از قبیل استفاده از کلر و مشتقات آن، نور ماوراء بنفش ، اسمز معکوس، فیلترها و غیره به خوبی شناخته شده و بهطور گستردهای استفاده میشوند. روش مناسب برای حذف آلایندهها علاوه بر مسایل اقتصادی ، ضمن رعایت نکات بهداشتی، باید بهصورتی عمل نماید که ماده جذب شده قابلیت بازیابی و استفاده دوباره را داشته باشد.
پروژههای زیادی جهت مدیریت مناسب منابع آب و دسترسی به آب پاکیزه در حال بررسی میباشد. فناوری نانو، از جمله این پروژهها است. در این روش، تصفیه آب با بازدهی و سرعت بالا انجام میشود و با آن میتوان مشکلاتی را که در تکنولوژیهای مرسوم با آن رو برو می شویم را حل نمود. امروزه فناوری نانو بهدلیل هزینه کم، استفاده مجدد و کارایی بالا در حذف و بازسازی آلایندهها بهشدت مورد مطالعه قرار میگیرد
شکی نیست که فناوری نانو نسبت به روشهای دیگر بهتر است. اما دانش ما درباره سرنوشت محیطی، انتقال و سمیت آنها هنوز در مراحل ابتدایی میباشد .
پیشرفت در علم و مهندسی نانو نشان میدهد که بسیاری از مشکلات فعلی مربوط به کیفیت آب میتواند با استفاده از جاذبها، نانو کاتالیستهای فعال، نانو ذرات، غشاهای نانو ساختار کاتالیستی، نانوپودر، نانو لوله، نانوذرات مغناطیسی و گرانول کاهش یابد
استفاده ازنانو تکنولوژی در پالایش آب در جهان به دلایل، انتخاب بهتر و توانایی بالا برای از بین بردن ریزترین آلودگیها درمحیط آبی و هوا، مقرون به صرفه بودن، داشتن سطح پوشش دهنده بالا و نیاز به مکان کم گسترش و کاربرد زیادی یافته است
-2 فعالیتهای انسانی مسئول آلودگی آب
تقریبا تمامی فعالیتهای انسانی، باعث تغییراتی در اکوسیستم آبی میشود که آلودگی آب را بههمراه دارد. به طور کلی میتوانیم منابع آلودگی آب را در سه دسته گسترده زبالههای صنعتی - از جمله مواد شمیایی آلی و فلزات سنگین - ، ضایعات کشاورزی - آفتکشها - و زبالههای خانگی - شهرها فاضلاب خام یا نیمه تصفیه شده - در نظر گرفت. آب با کیفیت پایین بر روی محیط زیست و سلامت انسان اثرات منفی داشته و آب را از دسترس انسان خارج میکند .
-3 روشهای مختلف تصفیه و بازیابی رودخانهها
-3-1 بازیابی فیزیکی
- هوادهی فن آوری هوادهی یک روش ساده و موثر است که موجب ترمیم، افزایش و رشد میکروارگانیسم ها میشود و از جمله اقداماتی است که در زمان شروع به بازسازی رودخانه مورد استفاده قرار میگیرد. از سال 1960، پلت فرم های اکسیژن متحرک نیز همچون ایستگاه هوادهی ثابت، در هوادهی رودخانهها، به عنوان یک روش متداول در برخی از کشورها به کار گرفته میشود
استفاده از سیستم هوادهی با بستر سنگریزهای که جزء روشهای تصفیه طبیعی و زیست محیطی برای بهبود کیفیت آب رودخانهها محسوب میشود، در نوامبر، 2006 تا سال 2007 در رودخانه نان - من در تایوان به کار گرفتهشد که نرخ حذف بی او دی، آمونیاک، مجموع مواد معلق و نیتروژن، %33/6 گزارش شد
- انحراف آب انحراف آب به منظور متعادل کردن آلودگی صورت میگیرد. با رقیق کردن آب آلوده، میتوان ظرفیت خود پالایی سیستمهای آبی را بهبود بخشید. انحراف آب در فوژو، ژونگشان و دیگر شهرهای چین استفاده شده است. اما این پروژه برای حذف آلودگی بسیار بزرگ نسبتا پر هزینه میباشند
-3-2 بازیابی شیمیایی
- لخته سازی و رسوب در این روش، هزینه های زیرساختها، مواد، بالا بوده و در عین حال آلودگی ثانویه را بههمراه دارند. بنابراین با فرآیندهای دیگر به عنوان یک فرآیند پیش از تصفیه به کار گرفته میشود
