فناوریهای نوین تصفیه آب و فاضلاب

فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب بخش مهمی از تضمین دسترسی به آب آشامیدنی تمیز، جلوگیری یا معکوس کردن آسیب‌های زیست‌محیطی و کمک به کاهش تغییرات آب‌وهوایی با کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای است. برخی از حوزه‌هایی که شاهد نوآوری‌ها و تازه‌واردان زیادی بوده است عبارت‌اند از: استفاده مجدد و چرخش آب، تخریب PFAS و نظارت بر کیفیت آب. با افزایش جمعیت جهانی و گسترش صنایع، تقاضا برای راه‌حل‌های مؤثر تصفیه فاضلاب روبه‌افزایش است.

مقدمه فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب

رشد جمعیت جهانی منجر به افزایش تقاضا برای راه‌حل‌های تصفیه آب می‌شود که بیشتر توسط شهرنشینی و گسترش صنعتی تقویت خواهد شد. به این دلایل، استارتاپ‌ها درحال‌توسعه فناوری‌هایی مانند فیلتراسیون غشایی، ضدعفونی با اشعه ماورای‌بنفش، فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته و سیستم‌های نظارت هوشمند هستند. این روش‌ها و فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب، کارایی و اثربخشی فرایندهای تصفیه آب را بهبود می‌بخشند. همچنین فناوریهای نوین تصفیه آب و فاضلاب برای تأمین آب شهری، تولید، کشاورزی و غیره نیز مفید هستند. تکنیک‌های نمک‌زدایی دسترسی به آب شیرین را در مناطق کم آب بهبود می‌بخشد. همچنین درحالی‌که سیستم‌های تصفیه آب مدولار انعطاف‌پذیری و مقیاس‌پذیری را ارائه می‌دهند. روش‌های تصفیه آب مبتنی بر زیستی به دلیل رویکرد سازگار با محیط‌زیست موردتوجه قرار دارند. در این مقاله به بررسی ۷ مورد از فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب خواهیم پرداخت.

نظارت بر کیفیت آب در فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب

نانوفیلتراسیون کارایی فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب را افزایش می‌دهد و علاوه بر این، ادغام IoT با سیستم‌های نظارت بر کیفیت آب و فناوری‌های کارآمد انرژی، عملیات را بهینه و مدیریت سیستم‌های پیچیده را آسان‌تر می‌کند. روش‌های سنتی کنترل و پایش کیفیت آب دارای محدودیت‌هایی از نظر دقت، پایش بلادرنگ، کارایی و هزینه هستند. برای مقابله با این مشکلات، استارتاپ‌ها از فناوری‌های پیشرفته‌ای مانند سنجش از راه دور، دستگاه‌های اینترنت اشیا (IoT) و الگوریتم‌های یادگیری ماشینی استفاده می‌کنند. این نوآوری‌ها، جمع‌آوری داده‌ها تجزیه‌وتحلیل و تشخیص زودهنگام آلاینده‌ها را امکان‌پذیر می‌سازد و اقدامات پیشگیرانه را تسهیل می‌کند با استفاده از این نوآوری‌ها، آنها همچنین فرایندهای تصفیه آب را بهینه و درعین‌حال کاهش خطرات بالقوه سلامتی را تضمین خواهند کرد.

فرآیندهای غشایی در فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب

منابع آب در معرض خطر ذاتی وجود آلاینده‌هایی مانند باکتری‌ها، ویروس‌ها، مواد جامد محلول و مواد آلی هستند. علاوه بر این، فرایندهای غشایی معمولی اغلب از رسوب، نرخ شار کم و مصرف انرژی بالا رنج می‌برند؛ بنابراین، فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب به این مسائل از طریق مواد و طرح‌های غشایی جدید می‌پردازند. به‌عنوان‌مثال، غشاهای نانوکامپوزیتی با گزینش‌پذیری و مقاومت در برابر رسوب‌پذیری افزایش‌یافته امکان بازیابی آب بالاتر و کاهش رسوب‌گیری را فراهم می‌کنند. علاوه بر این، پیشرفت‌ها در پیکربندی‌های ماژول غشایی، مانند غشاهای فیبر مارپیچی و توخالی، باعث بهبود کارایی فرآیند و کاهش مصرف انرژی می‌شوند ادغام بیورآکتورهای غشایی و سیستم‌های اسمز پیشرو نیز حذف آلاینده‌ها را افزایش و نیاز به درمان اضافی را کاهش می‌دهد.

تصفیه آب بر پایه کربن

کربن فعال، مواد مبتنی بر گرافن و نانولوله‌های کربنی برای ظرفیت‌های جذب و سطح وسیع در تصفیه آب استفاده می‌شوند این مواد مبتنی بر کربن به طور انتخابی طیف گسترده‌ای از آلاینده‌های آب، از جمله ریز آلاینده‌ها و ترکیبات آلی را حذف می‌کنند. علاوه بر این، پیشرفت‌ها و فناوری‌های تصفیه در صنعت آب و فاضلاب در تکنیک‌های خالص‌سازی مبتنی بر کربن، مانند اصلاحات سطحی متناسب و عامل‌سازی، قابلیت‌های جذب و گزینش‌پذیری آنها را افزایش می‌دهد توسعه مواد و کامپوزیت‌های مبتنی بر کربن هیبریدی منجر به بهبود عملکرد، بهبود بازسازی و افزایش طول عمر سیستم‌های تصفیه آب می‌شود.

محلولهای ضد عفونی آب و فاضلاب

راه‌حل‌های فعلی تصفیه آب در حذف آلاینده‌های شیمیایی مانند داروها، آفت‌کش‌ها و آلاینده‌های صنعتی مؤثر هستند. فناوریهای نوین تصفیه آب و فاضلاب در راه‌حل‌های ضدعفونی آب با معرفی تکنیک‌های پیشرفته (برای اکسیداسیون و تخریب شیمیایی) به این مسائل می‌پردازند فناوری‌هایی مانند فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) و گندزدایی الکتروشیمیایی در صنعت تصفیه آب بیشتر به چشم می‌خورند. AOPها از اکسیدان‌های قدرتمندی مانند ازن، پراکسید هیدروژن و اشعه ماورای‌بنفش (UV) برای تجزیه و حذف آلاینده‌های شیمیایی استفاده می‌کنند. به طور مشابه، روش‌های ضدعفونی الکتروشیمیایی، از جمله اکسیداسیون الکتروشیمیایی و الکترو کلر، از جریان الکتریکی برای تولید گونه‌های واکنش‌پذیر استفاده می‌کنند همچنین آنها می‌توانند طیف وسیعی از آلاینده‌های شیمیایی را از بین ببرند.

نمک زدایی در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب

کمبود فزاینده منابع آب شیرین و راه‌حل‌های پایدار برای برآوردن نیازهای روبه‌رشد آب، نیاز به فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب را بیشتر می‌کند. پیشرفت‌ها در مواد و طرح‌های غشایی، مانند غشاهای کامپوزیتی لایه‌نازک و غشاهای بیومیمتیک، کارایی نمک‌زدایی را بهبود می‌بخشند. آنها همچنین مصرف انرژی را کاهش و نرخ بازیابی آب را افزایش می‌دهند. علاوه بر این، اسمز روبه‌جلو، تقطیر غشایی و نمک‌زدایی خورشیدی برای بهینه‌سازی بیشتر فرایندهای نمک‌زدایی و کاهش اثرات زیست‌محیطی در حال بررسی هستند.

سیستمهای تصفیه آب مدولار

سیستم‌ها و فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب مدولار راه‌حلی قابل‌حمل، مقیاس‌پذیر و قابل‌تنظیم را با استفاده از واحدهای پیش‌ساخته ارائه می‌دهند که حمل‌ونقل، مونتاژ و ادغام آنها آسان است. پیشرفت‌های فناوری مدولار شامل ادغام فرایندهایی مانند فیلتراسیون غشایی، اکسیداسیون پیشرفته و تصفیه بیولوژیکی برای حذف مؤثر آلاینده‌ها و بهبود کیفیت آب است. رویکرد مدولار همچنین امکان نظارت، کنترل و نگهداری کارآمد سیستم‌های تصفیه آب را فراهم می‌کند.

نانو فیلتراسیون در فرآیندهای تصفیه آب و فاضلاب

روش‌های تصفیه مرسوم اغلب برای حذف مؤثر نمک‌ها، جامدات محلول و ریز آلاینده‌ها بدون به خطر انداختن کیفیت کلی آب تصفیه شده تلاش می‌کنند فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب در نانوفیلتراسیون با ترکیب مزایای اسمز معکوس و اولترافیلتراسیون به این مسائل می‌پردازند. غشاهای نانوفیلتراسیون دارای منافذ کوچک‌تری در مقایسه با غشاهای اولترافیلتراسیون هستند. این غشاها امکان حذف یون‌های دوظرفیتی، مولکول‌های آلی و ذرات بزرگ‌تر را فراهم و درعین‌حال مواد معدنی ضروری و املاح کوچک‌تر را حفظ می‌کند

سوالات متداول فناوریهای نوین تصفیه آب و فاضلاب

۱- اینترنت اشیا صنعتی چه نقشی در تصفیه آب و فاضلاب دارد؟

فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب در IoT با ادغام حسگرها، دستگاه‌ها و تجزیه‌وتحلیل داده‌ها در فرایندهای تصفیه آب، به این مسائل می‌پردازند. IoT امکان نظارت در زمان واقعی پارامترهای حیاتی مانند کیفیت آب، نرخ جریان و عملکرد تجهیزات را فراهم می‌کند.

۲- ادغام‌های کارآمد انرژی چه تأثیری بر تصفیه آب و فاضلاب دارند؟

سیستم‌های بازیابی انرژی جزو فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب هستند که بیورآکتورهای غشایی و فرایندهای تصفیه ترکیبی مصرف انرژی را کاهش و بازده کلی را افزایش می‌دهند. این سیستم تقاضای انرژی در زمان واقعی، مصرف انرژی را بهینه می‌کنند

۳- فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب نوین و استارتاپ‌های تصفیه آب چه مزایایی دارند؟

سیستم‌های پیشرفته نظارت بر کیفیت آب و فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب مبتنی بر حسگر، تشخیص زودهنگام آلاینده‌ها را ممکن می‌سازد این سیستم‌ها از درمان سریع و مؤثر اطمینان می‌دهد

۴- تأثیر هوش مصنوعی بر تصفیه آب و فاضلاب چیست؟

ادغام هوش مصنوعی و مدل‌سازی پیش‌بینی‌کننده با فناوری‌های تصفیه آب و فاضلاب به شرکت‌های آب اجازه می‌دهد تا مشکلات بالقوه کیفیت آب را شناسایی کنند. همچنین راه‌حل‌های مناسب برای دسترسی به تصفیه آب در مناطق دور از دسترس را ممکن می‌سازد

۵- مزیت روش‌های تصفیه مبتنی بر کربن چیست؟

پیشرفت در روش‌های تصفیه مبتنی بر کربن و فناوریهای تصفیه آب و فاضلاب، باعث می‌شود تا محلول‌های ضدعفونی آب و فناوری غشایی برای تصفیه آب، میکروارگانیسم‌های مضر، آلاینده‌ها و سایر مواد مضر را از منابع آب حذف کند.