بخشی از مقاله
سوپر جاذب گياهي (گياه ويتيوار) راهي جديد براي تصفيه ي فاضلاب
چکيده
استفاده از صنايع سبز يک گرايش جهاني در تصفيه ي فاضلاب محسوب مي شود. در اين خصوص گياه ويتيوار از نظر مورفولوژيکي و فيزيولوژيکي به اعتقاد بسياري از محققين کم نظير بوده و تطابق بسيار خوبي با شرايط آب و هوايي گوناگون دارد. اين گياه شرايط دشوار محيطي چون خاک هاي قليايي و شور و داراي آلودگي هاي شيميايي را به خوبي تحمل مي کند.
نتايج مطالعات اخير نشان داده است که اين گياه توان بالايي در جذب نيتروژن و فسفر دارد و مي توان از آن به عنوان يک نيترات زداي قوي استفاده کرد. با توجه به مزاياي فراوان گياه ويتيوار، براي استفاده از آن روش هاي گوناگوني ابداع شده است که در موارد بسياري مناسب شرايط اقليمي ايران مي باشد. در اين مقاله ضمن معرفي اين گياه ، نقش و جايگاه رو به رشد آن در صنعت تصفيه ي فاضلاب مرور خواهد شد.
کلمات کليدي : گياه ويتيوار، تصفيه ي فاضلاب ، نيترات زدايي ، بيوتکنيک.
سرآغاز
از آغاز تشکيل جوامع انساني ، همواره دو موضوع تامين آب و دفع فاضلاب مورد توجه بوده است . با گسترش فعاليت هاي توسعه اي در طي ١٠٠سال اخير، بشر همواره در صدد تصفيه ي هرچه آسان تر و اقتصادي تر فاضلاب بوده است . در حال حاضر روش هاي بسياري مبتني بر ديدگاه هاي فيزيکي ، شيميايي و بيولوژيکي براي تصفيه ي فاضلاب پيشنهاد و بر اساس شرايط و امکانات محلي مورد استفاده قرار مي گيرد. امروزه استفاده از سپتيک تانک ، برکه هاي تثبيت ، انواع گوناگون لجن فعال و....
از جمله روش هاي متداول در تصفيه ي فاضلاب هاي خانگي مي باشند. گاه عدم طراحي مناسب و بهره برداري ناصحيح از تصفيه خانه هاي فاضلاب مي تواند باعث ايجاد عامل هاي محيط ي نامط لوب گردد، به طوري که ساکنين اطراف تصفيه خانه ها از انتشار بيماري هاي واگير دار، حذف بوهاي آزاردهنده، فراواني
شکل ۱: تصويري از بوته هاي گياه ويتيوار
حشرات موذي و مناظر زشت شکايت دارند که اين امر به تدريج منجر به افزايش اعتراض هاي اجتماعي و حتي تعطيلي برخي تصفيه خانه ها شده است . يکي از روش هايي که در سال هاي اخير براي تصفيه ي فاضلاب توجه محققين و کارشناسان را
جلب کرده، استفاده از سوپر جاذب هاي گياهي است که از جمله ي آن ها گياه ويتيوار است .
خصوصيات گياه ويتيوار
اين گياه با نام علمي ويتور زيزاني ا...دس ٢ از خانواده ي گراميده٣ و بومي جنوب هندوستان است . ويتيوار، ابتدا توسط بخش آب و خاک بانک جهاني توصيه شد (شکل ١( و در حال حاضر در بيش از صد کشور از اين گياه در پروژه هاي گوناگون حفاظت خاک، پايداري شيب هاي خاکي ، حفاظت سواحل رودخانه ها، تثبيت لوله هاي انتقال، ايجاد مناظر زيباي شهري، صنايع دستي وحتي روغن کشي استفاده مي شود [١] (شکل ٢(
ويتيوار، گياهي چند ساله است و بوته هاي آن داراي برگ هايي باريک و بلند به رنگ سبز روشن مي باشد که گاهي ارتفاع آن به بيش از ٢ متر نيز مي رسد. از ويژگي هاي ديگر اين گياه، رشد در
شکل ۲: پراکنش جغرافيايي و کشورهاي استفاده کننده از ويتيوار
محيط هايي با دماي بين ١٤- تا ٥٥ درجه ي سانتي گراد است .
ويتيوار همچنين توان تحمل بالا در خاک هاي شور و قليايي و آلوده به مواد شيميايي چون فلزات سنگين و سمي را نيز دارد (جدول١(. اين گياه فقط توسط پنجه زني در طوقه ي بوته تکثير مي شود و بذر توليد نمي کند. سرعت رشد آن بالا بوده و مي تواند در کمتر از سه ماه به ارتفاعي بيش از ١.٥ متر برسد. گياه ويتيوار توان توليد بيومس فراوان داشته و براي احياي شرايط زيستي در محيط پيرامون خود بسيار مط لوب است .
پيشينه ي کاربرد ويتيوار در تصفيه ي فاضلاب
استفاده از ويتيوار در تصفيه ي فاضلاب چندان قديمي نبوده و مربوط به دهه ي اخير است . نخستين بار در سال ١٩٩٠ در مرکز تحقيقات طبيعي و معدني کوئينزلند٤ استراليا نشان داده شد که اين گياه نسبت به ساير گياهان زراعي توان بالاتري در جذب آلودگي هاي نيتراته و فسفاته ناشي از کود هاي شيميايي دارد [٢].
در سال ١٩٩٥، در کمپ سامرست ٥ واقع در اسک شاير٦ استراليا، فاضلاب خروجي از يک توالت صحرايي بر روي رديف هاي ويتيوار کشت شده بر روي شيب تپه جريان داده شد. تمامي جريان سط حي فاضلاب مذکور جذب شد و ويتيوار هاي مسير جريان نسبت به ساير گياهان رشدي بيشتري داشتند، به گونه اي که در مدتي کمتر از ۸ ماه، ارتفاع بوته هاي مذکور به بيش از ٢ متر رسيد [٣].
در سال ١٩٩٧ در يک اقدام تجربي ، محققين چيني با استفاده از کشت ويتيوار در حواشي رودخانه ، توانستند در مدت ٢ هفته ميزان فسفر يک رودخانه ي آلوده را تا ٩٣.٧ درصد کاهش دهند [٤].
در سال ١٩٩۸ در يک مزرعه واقع در بريس بان ٧ استراليا براي دفع پساب يک سپتيک تانک از گياهان مختلف در شرايط مزرعه استفاده شد. چمن ويتيوار نسبت به گياهاني چون سورگوم کارآمدي بهتري از خود نشان داد. ارتفاع بوته هاي ويتيوار در کمتر از ٥ ماه به بيش از ٢ متر رسيد. اين در حالي است که سط ح اشغال شده توسط اين گياه کمتر از ٥٠ متر مربع و کمتر از ساير گياهان بوده است . ميزان نيترات پساب از ٩٣ به ٠.٧ ميلي گرم در ليتر (٩٩ درصد( کاهش يافته و مقدار فسفر از ١.٣ به ٠.٢ ميلي گرم در ليتر (۸٥ درصد( تقليل يافت . شمارش شاخص کليفرم نيز از ٥٠٠ به ٢٣ ميکروارگانيسم در هر ١٠٠ ميلي ليتر تنزل يافته بود. اين ميزان تصفيه به مراتب بيشتر از حد استاندارد خروجي فاضلاب ايران مي باشد [٥].
در سال ٢٠٠٠ با هدف ايجاد مدل رياضي جذب نيتروژن و فسفر توسط ويتيوار دريافتند، در شرايط کشت هيدروپونيک (کاشت در آب( توان ويتيوار در جذب نيتروژن بسيار بالا بوده و مي تواند سالانه تا ١٠هزار کيلوگرم در هکتار نيتروژن را جذب کند. ميزان جذب فسفر نيز تا ١٠٠٠ کيلوگرم در هکتار در سال بالغ مي گردد [٦].
در کشور تايلند اولين بار از گياه ويتيوار براي تصفيه ي فاضلاب يک مزرعه ي پرورش خوک بهره گرفته شد. امروزه اکثر تحقيقات اين کشور بر روي تصفيه ي فاضلاب هاي خانگي به اين گياه معط وف شده است [٧].
روش هاي کاربردي در تصفيه ي فاضلاب
از جمله مواد اصلي تشکيل دهنده ي فاضلاب، پروتيين و اوره است (٤٠ الي ٦٠ درصد(. با توجه به اين که عنصر اصلي اين مواد نيتروژن است [۸]. از گياه ويتيوار مي توان براي نيترات زدايي استفاده کرد. امروزه از آن به دو صورت زير يا ترکيبي از هر دو، در تصفيه ي فاضلاب بهره برداري مي شود:
• کشت هيدرو پونيک (صفحات شناور(
• ايجاد مزارع جذب فاضلاب (وتلند(
در روش نخست نشاءهاي ويتيوار به جاي خاک بر روي صفحات شناور بر سط ح آب حوضچه هاي تصفيه ي فاضلاب کاشته مي شود. ميزان و تعداد صفحات بسته به درجه ي تصفيه ي مورد نياز و فصل سال تغيير مي کند. هم زمان با کشت ويتيوار بر روي کناره هاي لاگون هاي خاکي علاوه بر افزايش سرعت جذب نيترات، پايداري ديواره هاي خاکي نيز تثبيت مي شود (شکل ٥(
گياه ويتيوار داراي ريشه هاي بسيار طويلي است . طول ريشه هاي آن در طبيعت مي تواند به بيش از ٣ متر نيز برسد. در شرايط هيدروپونيک و محدوديت اکسيژن محلول در فاضلاب، طول ريشه ها بين ٣٠ الي ٤٠ سانتي متر متغيير است . يافته هاي جديد نشان مي دهد هر چه از عمق آب در برکه هاي تثبيت کاسته گردد بر کارآمدي اثرگذاري اين روش افزوده مي شود [٩].
در روش دوم درون مزارع جذب فاضلاب (وتلند( نشاء هاي ويتيوار در رديف هايي به فواصل ٠.٥ الي ٣ متري از يکديگر بر روي خط وط تراز کاشته مي شود و محل هايي را براي عبور جريان مازاد باز مي گذارند، به طوري که فاضلاب به صورت چرخشي در بين رديف ها جريان داشته باشد. طول مزارع بسته به حجم و ويژگي هاي فاضلاب طراحي مي شود. در شرايط آب و هوايي تايلند، براي تصفيه ي بهتر فاضلاب به ميزان ٣٣.١ متر مکعب در روز، از روش آبياري مزارع ويتيوار به صورت هر ٥ روز فقط ٣ روز آبياري و ٢ روز خشک استفاده مي شود [١٠].
از گياه ويتيوار در تعدادي از تصفيه خانه هاي شهري استراليا، چين و تايلند استفاده مي شود. همچنين براي تصفيه ي فاضلاب ناشي از توالت هاي صحرايي (پروژه هاي کوچک ( طرح هاي واحدي توسط محققين تهيه و توصيه شده است . از آن جمله در کشور اندونزي در جزيره ي آجي جايا براي منط قه ي مسکوني به تعداد ٢٠٠٠ ويلا از اين روش استفاده مي شود (شکل ۸ و ٩).
پيشنهادها
امروزه کشورهاي زيادي با حمايت بانک جهاني و فائو اقدام به استفاده از اين گياه بي نظير در تصفيه ي فاضلاب نموده اند. اين امر علاوه بر کاهش هزينه ي پروژه ها، در مقابل ساير روش هاي سازه اي، توانسته تحولي را در زندگي افراد بومي ايجاد کند.
وجود يک مرکز تحقيقاتي و اجرايي براي ترويج و توسعه ي ويتيوار در ايران ضروري به نظر مي آيد. توصيه هاي زير براي بهره برداري بهتر از اين گياه در حل مشکلات صنعت تصفيه ي فاضلاب ارايه مي گردد.
١. با ايجاد گلخانه در مجموعه ي تاسيساتي تصفيه خانه هاي بزرگ شهري، از اين گياه در چرخه ي تصفيه استفاده شود. در اين مورد مي توان از روش صفحات شناور در برکه هاي تثبيت استفاده کرد.
٢. با توجه به اين که به دفع فاضلاب در مناطق روستايي ، کمتر توجه شده است . مي توان با ايجاد وتلند در کنار اين مناطق اقدام مط لوبي براي تصفيه ي پساب هاي توليدي انجام داد.
٣. براي مناطقي که فاضلاب در نهايت وارد آبراهه هاي سط حي مي گردد، مي توان با عبور جريان از ميان زهکش هاي داراي پوشش ويتيوار از ميزان آلايندگي آن تا حد زيادي کاست .
٤. با کشت ويتيوار بر کناره ي رودخانه هاي آلوده ي کشور، تا حد زيادي از ميزان نيترات آب کاسته و شرايط براي زيست ساير موجودات فراهم خواهد شد.
