کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب و مزایا و معایب آن چیست؟

جلبک‌ها، توانایی منحصربه‌فردی در تصفیه آلاینده‌ها از آب  دارند و به همین دلیل در تصفیه فاضلاب مورد توجه واقع می‌شوند. ویژگی قابل توجه این موجودات ساده که دارای ساختار زیستی فتوسنتزی هستند، جذب مواد مغذی‌ای همچون نیتروژن و فسفر از فاضلاب است که این مسئله می‌تواند منجر به پیشگیری از فرایند اوتریفیکاسیون شود.همچنین کاهش فلزات سنگین و مواد شیمیایی از آب ها می‌تواند به وسیله جذب آن ها توسط جلبک‌ها صورت گیرد. جلبک‌ها به دلیل انجام فرایند فتوسنتز در آب، موجب تولید اکسیژن می‌شوند و این مسئله می‌تواند به کمک فرایندهای بیولوژیکی در جهت تصفیه فاضلاب کمک کند. این ویژگی ها موجب شده است که استفاده از جلبک‌ها در فرایند تصفیه فاضلاب، گزینه ای پایدار و اقتصادی تلقی شود. در ادامه به معرفی بیشتر کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب می پردازیم.

علت استفاده از جلبک‌ها در تصفیه فاضلاب

ریزجلبک‌ها گونه‌های جلبک تک سلولی هستند که می‌توانند به‌صورت جداگانه یا خوشه‌ای زنده بمانند. آنها یکی از مهم‌ترین گروه‌های موجودات روی کره زمین هستند، زیرا تقریباً نیمی از اکسیژن اتمسفر زمین را تولید می‌کنند و درعین‌حال مقادیر زیادی گاز گلخانه‌ای دی‌اکسیدکربن را نیز مصرف می‌کنند. ریزجلبک‌ها نقش مهمی در جذب نیتروژن و فسفر اضافی در سیستم‌های آب طبیعی و درعین‌حال جذب دی اکسید کربن دارند؛ بنابراین، کشت انبوه ریزجلبک‌ها نشان‌دهنده یک رویکرد مناسب برای تصفیه فاضلاب است.

جلبک ها با تولید اکسیژن که به باکتری های هوازی اجازه می دهد آلاینده های آلی موجود در آب را تجزیه کنند و نیتروژن و فسفر اضافی را در این فرآیند جذب کنند، از تصفیه فاضلاب سود می برند. همچنین یک جایگزین پایدار و مقرون به صرفه برای روش های فعلی تصفیه فاضلاب است.

جلبک‌ها قادر به جذب و حذف آلاینده‌های مختلف از آب هستند. در حقیقت، ویژگی شاخص این موجودات، جذب موادی همچون نیتروژن و فسفر از فاضلاب است که به عنوان مواد مغذی شناخته می‌شوند و در استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست، می‌بایست تنها به مقدار محدود در فاضلاب تخلیه شده در طبیعت وجود داشته باشد. در حقیقت، نیتروژن و فسفر می‌تواند موجب انجام پدیده اوتریفیکاسیون یا تولید جلبک‌های بیشتر در بدنه‌های آبی شود که باعث تغییرات منفی در اکوسیستم‌های آبی می‌شود. با استفاده از جلبک‌ها میتوان این دو ماده مغذی را از فاضلاب حذف کرد و مانع از اثرگذاری منفی آن شد.

از دیگر ویژگی‌های جالب توجه جلبک‌ها، تولید اکسیژن در آب است. جلبک‌ها به دلیل انجام فعالیت فتوسنتز، به تولید اکسیژن می‌پردازند که این اکسیژن موجب بهبود و ارتقا عمل تصفیه طبیعی بیولوژیکی در اکوسیستم‌های آبی می‌شود و در نتیجه به‌صورت غیرمستقیم هم می‌توانند راندمان تجزیه مواد آلی در فاضلاب را افزایش دهند.

از سوی دیگر بسیاری از گونه‌های جلبک‌ها، قادر به انجام جذب زیستی فلزات سنگین همچون کادمیوم، سرب، مس و نیکل هستند که اغلب در پساب‌های صنعتی و فاضلاب‌های شهری یافت می‌شوند. فلزات سنگین به‌وسیله جذب در سطح سلولی جلبک‌ها که دارای ترکیبات فعال زیستی همچون پلی‌ساکاریدها و پروتئین‌ها هستند، از فاضلاب حذف می‌شوند که نسبت به سایر روش‌های حذف فلزات سنگین، هزینه بسیار کمتری را به دنبال دارد.

استفاده از جلبک‌ها در تصفیه فاضلاب، به دلیل پایداری زیست‌محیطی و هزینه پایین‌تر نسبت به فرایندهای سنتی، در سال‌های گذشته موردتوجه دوچندان قرار گرفته است. استفاده از جلبک‌ها به دلیل عدم نیاز به استفاده از مواد شیمیایی و مصرف انرژی زیاد، یک راه‌حل سبز و پایدار در تصفیه فاضلاب محسوب می‌شود. از سوی دیگر، جلبک‌ها با تولید محصولات جانبی همچون بایومس ها که می‌تواند به‌عنوان خوراک دام یا کود زیستی مصرف شود، ارزش زیست‌محیطی زیادی در به کارگیری خود به همراه دارند.

برای تصفیه فاضلاب به صفحه پکیج تصفیه فاضلاب شرکت پاک پساب اقلیم حتما سر بزنید.

کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب

جلبک‌ها در تصفیه فاضلاب، برای طیف وسیعی از اهداف استفاده می‌شوند، همچون:

• کاهش BOD
• حذف نیتروژن و فسفر
• کنترل آلودگی کلیفرمی
• حذف فلزات سنگین

جلبک‌ها به دلیل توانایی  خود در استفاده از نیتروژن و فسفر معدنی برای رشد خود، روش مناسبی برای حذف مواد مغذی از فاضلاب محسوب می‌شوند. این موجودات همچنین قادر به حذف فلزات سنگین و برخی ترکیبات آلی سمی از فاضلاب هستند. علاوه بر این، آنها اکسیژن تولید می‌کنند و به دلیل افزایش pH ناشی از فتوسنتز، دارای اثر ضدعفونی‌کنندگی هستند.

به جز موارد استفاده از جلبک به‌منظور تصفیه آلاینده‌ها، رشد جلبک‌ها از طریق مصرف فسفر و نیتروژن موجود در فاضلاب، کاربردهای دیگری هم دارد. برای مثال، تولید متان، تولید زیست توده برای کمپوست سازی، تولید سوخت مایع، خوراک دام یا استفاده در صنعت آبزی پروری و تولید مواد شیمیایی موردنیاز از دیگر قابلیت‌های جلبک‌ها می‌باشد.

تاریخچه تصفیه فاضلاب را در این مقاله مطالعه بفرمایید.

مزایای کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب

مزیت بزرگ این بیوتکنولوژی این است که بسیاری از گونه‌های جلبکی که اثربخشی آنها ثابت شده است، به‌راحتی در دسترس هستند؛ به‌ویژه در کشورهایی که فاقد زیرساخت برای تصفیه فاضلاب هستند. از آنجایی که فتوسنتز یک فرآیند کلیدی برای کشت ریزجلبک‌ها است، این سیستم‌ها برای مناطقی با درجه حرارت بالا و در معرض نور خورشید ایده آل هستند.

ثابت شده است که استفاده از هم‌زیستی میکروجلبک – باکتری با حذف مواد آلی، مواد مغذی (از جمله نیتروژن و فسفر، عوامل اصلی اوتروفیکاسیون در آب) و برخی از آلاینده‌ها و عوامل بیماری‌زا، آب تصفیه‌شده با کیفیت خوبی را فراهم می‌کند. ترکیب زیست توده برداشت شده ارتباط مستقیمی با کیفیت محصولات ارزشمندی دارد که از آن به دست می‌آید.

مقاله پیشنهادی: تصفیه فاضلاب به روش SBR

معایب کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب

چالش‌های اصلی برای کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب، برداشت جلبک‌ها به دلیل ویژگی‌های ته نشینی و شرایط عملیاتی است. درحالی‌که تعریف نسبت بهینه زیست توده جلبک‌ها و باکتری‌ها، حذف میکرو آلاینده‌ها، و نیاز احتمالی به CO2 خارجی موانع بیشتری را ایجاد می‌کند.

البته باید توجه داشت که استفاده بیش از اندازه از جلبک‌ها نیز باعث مشکلات بهره‌برداری در سیستم‌ها تصفیه آب و فاضلاب می‌گردد. همچنین باید توجه داشت که شرایط محیطی نیز باعث رشد بیش از حد جلبک‌ها در سیستم تصفیه نگردد.

برای آموزش قدم به قدم تصفیه فاضلاب مقاله مراحل تصفیه فاضلاب را حتما مطالعه کنید.

مشکلات رشد جلبک در تصفیه‌خانه

در تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب، بهره‌برداری صحیح از سیستم یکی از دغدغه‌های اصلی کارفرمایان است تا خروجی سیستم به استاندارد مطلوب برسد. یکی از اتفاقاتی که بخصوص در فصول گرم در تصفیه‌خانه‌ها می‌افتد، رشد بیش از اندازه جلبک هاست.

از جمله مسائلی که رشد جلبک‌ها ایجاد می‌کند می‌توان به موارد زیر اشاره نمود:

• رشد بیش از اندازه جلبک‌ها در سطح مخازن تصفیه، سبب جلوگیری از ورود نور و اکسیژن به آب یا فاضلاب سطح زیرین می‌شود.
• درصورتی‌که در خروجی سیستم تصفیه باقی بمانند، در عملکرد تجهیزات فیلتراسیون مانند فیلتر شنی و کربنی خلل ایجاد کرده و سبب گرفتگی فیلترها می‌گردد.
• رشد جلبک در تصفیه‌خانه آب، سبب تغییر طعم و بو در آب می‌شود.
• درصورتی‌که در واحد ته نشینی تصفیه‌خانه فاضلاب جلبک بسیار زیادی رشد کند سبب ایجاد پدیده رایزینگ و بالکینگ لجن می‌گردد.

مقاله پیشنهادی: تصفیه فاضلاب به روش MBR

سخن پایانی

جلبک‌ها به دلیل توانایی‌های منحصربه‌فرد خود در تصفیه فاضلاب، در سال‌های گذشته به طور گسترده‌ای مورد توجه قرار گرفته‌اند. این موجودات فتوسنتزی کوچک می‌توانند مواد مغذی، به‌ویژه نیتروژن و فسفر را که به طور معمول در بدنه فاضلاب‌های صنعتی و شهری وجود دارند، به‌خوبی جذب و از فاضلاب حذف کنند. با انجام این کار، مواد مغذی که می‌تواند تأثیرات مخربی از طریق اوتریفیکاسیون در بدنه‌های آبی داشته باشند، از بدنه آبی حذف یا مقادیر آن کاهش داده می‌شود.

همچنین جلبک‌ها می‌توانند علاوه بر حذف مواد مغذی، کیفیت کلی آب را از طریق جذب آلاینده هایی مانند فلزات سنگین و عوامل بیماری‌زا به وسیله فرآیندهای جذب زیستی ارتقا دهند. کشت ریزجلبک‌ها در سیستم‌های تصفیه فاضلاب را می‌توان با سایر روش‌های تصفیه، مانند هضم بی‌هوازی، ادغام کرد و کارایی و پایداری کلی فرآیند را افزایش داد.

علاوه بر این، جلبک‌ها می‌توانند با تولید بایومس ارزشمندی که می‌تواند برای کاربردهای مختلف، از جمله سوخت‌های بیولوژیکی، خوراک حیوانات و کودها استفاده شوند، به توسعه پایدار کمک کنند. استفاده و کاربرد جلبک ها در تصفیه فاضلاب نه‌تنها مزیت‌های فراوان زیست‌محیطی به همراه دارد، بلکه موجب تولید فرصت‌های اقتصادی می‌شود.