شرکت مهندسی ایمن آب زیست
طراح و مجری سیستم های تصفیه آب و تصفیه فاضلاب
02632719530

چالش های آینده تصفیه خانه های آب شهری

بنیاد تحقیقاتی انجمن امور آب امریکا (AWWARF) میزگردی را در بین کارشناسان ارشد تصفیه آب شهری ترتیب داده است تا زوایای پنهان تصفیه آب شهری را روشن سازد. آلن مسوول گروه تیم بهبود کیفیت آب بوده و خانم ریکی نیز رئیس گروه افزایش کارایی و نیز گروه پاسخگویی به مشترکان است. آقای بیلاها مدیر گروه بررسی قابلیت اطمینان زیرساخت ها و مسوول هماهنگ کننده تحقیقات مرتبط با امنیت آب و تصفیه خانه ها است. آقای ریبون نیز مدیرکل تحقیقات بنیاد بوده و مسوولیت کل برنامه تحقیقات را عهده دار است. مصاحبه کننده نیز آقای آکسنفورد است که مدیر کاربردهای تحقیقات است.
آقای آلن با توجه به بحث هایی که در شورای مشورتی تحقیقات (RAC) و گروه های کاری زیرمجموعه شما انجام می شود، طی چند سال آینده چه چالش هایی پیش روی تصفیه خانه های آب شهری امریکا خواهد بود؟                    

                                                                           

         چالش های آینده تصفیه خانه های آب شهری                                      

                                 

آلن؛ برنامه های بهبود کیفیتی که طی سالیان گذشته مورد نظر تصفیه خانه های آب امریکا بوده است، بیشتر با هدف حصول به معیارها و ضوابط ابلاغ شده از سوی سازمان های قانونگذار انجام می شده است ولی این تصفیه خانه ها در حال حاضر بایستی بر روی موضوع «نیازها و علایق مصرف کنندگان و مشترکان» متمرکز شوند. باید توجه داشت که مصرف کنندگان به ضوابط ابلاغ شده فکر نمی کنند بلکه آنها به مطالبی که در روزنامه ها می بینند یا از دیگران می شنوند، فکر می کنند. حال می خواهد این موارد دروغ یا راست باشد.
به خصوص در بحث ارائه آب با بالاترین کیفیت ما باید بر روی وجود «ترکیبات از بین برنده غدد درون ریز» و «ترکیبات دارویی فعال» نیز متمرکز شویم. چون نگرانی افکار عمومی امریکا فراتر از ضوابط قانونی است و مردم می خواهند بدانند اگر ترکیبات دارویی وارد سیستم آب شود، چه اتفاقی می افتد؟ و تاثیر این ترکیبات بر آنها چیست؟ این موضوع باعث می شود که ما به فراتر از ضوابط ابلاغ شده فکر کنیم. سوالات پیش روی ما عبارتند از؛ ما باید نگران چه موضوعاتی باشیم؟ افکار عمومی تمایل دارند که درباره چه مطالبی بدانند؟ صنعت ما جهت سلامتی و اطمینان خاطر آنها، قادر به انجام چه کاری است؟ و آیا ما می توانیم دغدغه های آنها را کم کنیم؟                                                                                                                    
چالش های آینده تصفیه خانه های آب شهری

خانم ریکی، در حوزه کاری شما در چند سال آینده تصفیه خانه ها با چه مسائلی روبه رو خواهند بود؟
در زمینه مسائل زیست محیطی یکی از بزرگترین مشکلاتی که می توان به آنها اشاره کرد، محدودیت در منابع طبیعی است. بخشی از منابع طبیعی موجود در زمین که همان آب و انرژی مصرفی در تصفیه خانه های آب است، هر روز کمتر شده و در عوض جمعیت و تقاضای آنها برای این منابع افزایش یافته است.
براین اساس تصفیه خانه های آب بایستی آب و انرژی قابل حصول را بهینه سازی کنند و این بدان معنی است که باید استراتژی ها و فناوری های پیشرفته مرتبط با بازیابی و استفاده مجدد از آب به کار گرفته و مشکلات مربوط به استفاده از پساب تصفیه شده نیز رفع شوند. از موضوع فوق می توان دریافت که فناوری های مرتبط با شیرین سازی آب نیز گسترش خواهد یافت چون مصرف انرژی آنها کم بوده و زائدات کمی نیز تولید می کنند. ضمناً تصفیه خانه های آب نیاز دارند که مصرف انرژی خود را نیز در تمامی بخش های عملیاتی بهینه کنند یعنی آنها باید هنگام تصمیم گیری در مورد انتقال، تصفیه و توزیع آب به موضوع انرژی نیز بپردازند.                           

                چالش های آینده تصفیه خانه های آب شهری
در این ارتباط بایستی موضوع به کارگیری منابع جایگزین انرژی در تصفیه خانه ها مورد مداقه قرار گیرد. یکی از مطالب جالب آن است که برای در نظر گرفتن منابع زیست محیطی و اکولوژیکی، نیاز است که اثرات زیست محیطی تصفیه خانه های آب نیز ارزیابی شود. در این ارزیابی باید مواردی از قبیل دفع مواد زائد، تاثیرات مصرف آب روی گونه های در خطر انقراض و اثرات فناوری های جدید مثل فناوری های شیرین سازی آب مورد بررسی قرار گیرند. با پیشرفت در این موضوعات می توان به دنبال مفهوم توسعه پایدار در تصفیه خانه های آب بود.
آیا شما می توانید نمونه یی از مسائل مرتبط با پساب بازیابی شده را بیان دارید؟
تحقیق بر روی اثرات به کارگیری فاضلاب تصفیه شده در آبیاری گیاهان تشکیل دهنده چشم انداز شهری موضوع جالبی است چون برای این آبیاری به آب با کیفیت آشامیدن نیازی نیست. با این کار می توان به مقدار زیادی از تقاضا برای آب آشامیدنی کاست.
چگونه عملیات تصفیه آب بر محیط زیست تاثیر دارد؟ و افراد سیاسی، قانونگذاران و رسانه های جمعی چه کار می توانند انجام دهند؟
یکی از این اثرات به موضوع زائدات تولید شده طی فرآیند تصفیه آب مربوط می شود. این موضوع نه تنها از سوی قانونگذاران بلکه از سوی مصرف کنندگان و سهامداران نیز باید به اطلاع تصفیه خانه های آب رسانده شود و تصفیه خانه های آب نیز بایستی به پیش قراولان محیط زیست بدل شوند. آن روی سکه نیز گویای آن است که محیط زیست نیز بر تصفیه خانه های آب تاثیرگذار است. تصفیه خانه ها باید به بحث های تغییرات جهانی آب و هوا، خشکسالی و زلزله توجه داشته باشند. تمامی اینها چالش محسوب می شوند. لازم به ذکر است که در حال حاضر ما در حال برگزاری کارگاهی در زمینه شناخت اثرات تغییر جهانی آب و هوا بر روی تصفیه خانه های آب امریکا هستیم.

                                  عملیات تصفیه آب
لطفاً بگذارید وارد بحث چالش های موثر بر زیرساخت های تصفیه خانه های آب شویم.
بیلاها؛ از چالش های مهم در بخش کیفیت آب در سیستم های توزیع، پایش مداوم و مدل سازی هیدرولیک سیستم های توزیع است. به دلیل نگرانی های مربوط به کیفیت آب و یکسری موارد امنیتی، ما نیاز داریم که در سیستم های توزیع نیز آب را مورد حفاظت قرار داده و آن را پایش کنیم. به علاوه باید بتوانیم نحوه مدلسازی جریان آب را یاد بگیریم. جهت انجام هرگونه بررسی های دقیق، شبکه توزیع آب روی سیستم رادار قرار دارد.
باید توجه داشت که سیستم های توزیع اساساً مانند رآکتورهای بزرگ شیمیایی و بیولوژیکی عمل می کنند و می توانند بر کیفیت آب تاثیر بگذارند. به دلیل بعضی پیشگیری ها ،تصفیه خانه ها تمایل دارند اطلاعات مربوط به کیفیت آب خروجی از تصفیه خانه تا زمانی که به دست مصرف کننده می رسد را به صورت بلادرنگ در اختیار داشته باشند. نباید از یاد برد که قدیمی بودن زیرساخت ها از چالش های اصلی تصفیه خانه ها در آینده خواهد بود. تحقیقات کنونی و آینده بر روی ارزیابی شرایط لوله های قدیمی، تکنیک های تعویض لوله و جنس آنها تاکید خواهد داشت. ما به تکنیک هایی مثل شناسایی از راه دور برای یافتن محل لوله ها و ارزیابی وضعیت آنها و نیز روش های تعویض غیرقهری لوله ها نیاز خواهیم داشت.
در زمینه تعویض غیرقهری لوله ها ما کارهای زیادی انجام داده ایم تا بتوانیم عملیات تعویض را بدون هرگونه شکافتن زمین که مستلزم عبور از جاده ها، مناطق فرهنگی، حیات وحش و موارد دیگری از قبیل برخورد با خطوط فیبر نوری مخابرات است، به انجام رسانیم. البته یکسری تکنیک های بازسازی لوله نیز وجود دارد که به تصفیه خانه ها این امکان را می دهد به صورت از راه دور لوله ها را تمیز کنند.

              تصفیه خانه
آیا در این زمینه روش های جدیدی وجود دارند که بتوان به کمک آنها در پول تصفیه خانه ها صرفه جویی کرده و از میلیاردها دلاری که باید در کشور صرف این کار شود، کاست؟
بیلاها؛ هزینه بعضی از تکنیک های تعویض لوله در حال حاضر بسیار بیشتر از روش شکافتن زمین و قراردادن لوله های جدید است ولی اگر هزینه های بالقوه مربوط به تخریب خطوط فاضلاب، گاز و تلفن را به این هزینه اضافه کنیم، شاید این روش ها نیز مقرون به صرفه باشند. روش حفاری افقی نسبت به ۱۰ سال گذشته بسیار ارزان تر شده که این امر ناشی از افزایش تقاضا و قابلیت دسترسی است. در آینده نزدیک احتمالاً می توان شاهد کاهش هزینه روش هایی مثل شناسایی از راه دور محل لوله ها و نیز ارزیابی وضعیت آنها بود. نباید از یاد برد که اگر شما یک منطقه را بشکافید و نقشه های شما غلط باشند، هزینه ها افزایش خواهند یافت و یا وضعیتی را تصور کنید که شما لوله خود را پیدا نمی کنید ولی دیگر زیرساخت ها آسیب می بینند. مطمئناً در آینده می توان از بعضی از هزینه های مربوط به تعویض لوله ها کاست.
حالا که ما درباره صرف میلیاردها دلار برای زیرساخت ها صحبت می کنیم، بد نیست بدانیم جهت گیری تحقیقات در زمینه زیرساخت های قدیمی به چه صورت است؟
ما یک تحقیق رو به اتمام داریم که بر چگونگی توسعه زیرساخت ها در کشورهای مختلف تاکید دارد. در یک تحقیق دیگر ما به دنبال یافتن میزان مقبولیت روش های مختلف تعویض زیرساخت ها نزد مصرف کنندگان هستیم. در این پروژه محدوده و میزان خرابی هایی که مورد قبول مصرف کنندگان است، مشخص می شود و ضمناً مشخص می شود که آنها جهت کمک به تصفیه خانه ها جهت جایگزینی لوله ها چقدر پول حاضرند بپردازند.
خانم ریکی، لطفاً در مورد مسائل موجود در دیگر حوزه تخصصی خودتان یعنی افزایش کارایی و پاسخگویی به مشتریان توضیح دهید؟
بعضی از مشکلاتی که ما بر روی صفحه رادار خود می بینیم ناشی از تحولات و تغییرات تکنولوژیکی به خصوص در حوزه ارتباطات و مدیریت اطلاعات است. ما در اینجا درباره سیستم های مدیریت کیفیت آب و انرژی، سیستم های اطلاعات جغرافیایی (GIS) و سیستم های SCADA صحبت می کنیم. به دلیل تغییرات سریع تکنولوژیکی در این حوزه، مدیران تصفیه خانه به طور مستمر باید زمان زیادی را به تصمیم گیری در مورد اجرایی کردن سیستم ها و ارتقای آنها براساس پیشرفت های موجود اختصاص دهند.
در حال حاضر ما به تصفیه خانه ها کمک می کنیم تا از تاثیرات این فناوری ها بر پروسه کاری و نیز بر پرسنل مطلع شوند. به عنوان مثال هیات رئیسه بنیاد تحقیقاتی ما اخیراً با پروژه یی موافقت کرده است که طی آن هزینه، منافع و مشکلات مربوط به تکمیل اتوماسیون تصفیه خانه های آب مشخص خواهد شد.
اتوماسیون چگونه بر کیفیت آب و سیستم های پایش کیفیت آب تاثیر می گذارد؟
آلن؛ می خواهم یادآور شوم که این یک حوزه چالش خیز است. زمانی که شما درباره اتوماسیون صحبت می کنید یکی از اولین مسائل این است که شما قادر باشید بفهمید در تصفیه خانه شما چه رخ می دهد یعنی با سیستم های پایش مداومی که در اختیار دارید بتوانید اطلاعات کیفیت آب را به صورت بلادرنگ از سراسر فرآیند تصفیه به دست آورید. هر چند طی سالیان گذشته فناوری های زیادی به کار گرفته شده است ولی نگهداری و کسب بهترین کارایی از این فناوری ها برای اکثر تصفیه خانه ها پرهزینه است.
یکی از چیزهایی که ما انتظار داریم در آینده رخ دهد این است که ما بتوانیم تکنولوژی هایی را توسعه دهیم که بتواند اطلاعات را به صورت بلادرنگ دریافت کرده و به عنوان خوراک به سیستم های اتوماتیک وارد کند تا با این کار بتوان بهینه سازی فرآیند تصفیه را انجام داد. حداقل ما تمایل داریم اپراتورهایی در اختیار داشته باشیم که اطلاعات زیادی در ناحیه کاری خود در اختیار داشته باشند.
در حال حاضر ما سعی داریم که با نحوه کار سیستم های پایش بیشتر آشنا شویم. فناوری هایی مانند تکنیک های مولکولی و واکنش زنجیره یی پلیمراز (PCP) از جمله فناوری های مرتبط با پایش به شمار می روند که قادرند اطلاعات مربوط به مراحل مختلف تصفیه را به صورت بلادرنگ در اختیار ما قرار دهند. این مراحل می تواند مراحل قبل و بعد از فیلتراسیون، مرحله بعد از ضدعفونی اولیه و پس از ضدعفونی کردن جهت ورود به شبکه توزیع باشد.

چگونه می توان از ابزار پایش مداوم در سیستم های توزیع آب استفاده کرد؟ آیا در این پایش بر روی یک ماده شیمیایی یا یک پاتوژن خاص تاکید می شود یا تاکید بر روی پارامترهای وسیعی استوار است؟

          تصفیه خانه های آب شهری                تصفیه خانه های آب شهری

بیلاها؛ در حال حاضر تاکید بر روی طیف وسیعی از پارامترهای شاخص است و اینکه این پارامترها چگونه می توانند مشکلات میکروبی یا وجود نشت در شبکه توزیع را (به دلیل اشکال فرآیندی یا مشکل در شبکه توزیع یا خرابی های عمدی) بیان دارند؟ در حال حاضر ما متوجه پارامترهایی از قبیل میزان کلر باقی مانده، هدایت ویژه، PH و میزان کل جامدات محلول به همراه طیف دیگری از شاخص ها هستیم که می توانند هنگام بروز هرگونه تغییر، کیفیت آب را ارزیابی کرده و به ما منعکس کنند. اگر ایده آل فکر کنیم، ما تمایل داریم که در مورد آلاینده های خاص نیز به اطلاعات بلادرنگ دسترسی داشته باشیم ولی روش های ارزان و قابل اعتماد برای این کار فعلاً دور از دسترس به نظر می رسند.
آیا به درون تصفیه خانه ها نیز توجه مشابهی دارید؟
آلن؛ در تصفیه خانه ها تمرکز ما خاص تر است چون اندازه گیری مداوم و اتوماتیک شاخص ها از قبل نیز انجام می شد. برای مثال در زمینه پاتوژن ها باید متوجه بود که درباره دنیای پیچیده یی از ویروس ها، پروتوزآ و باکتری ها با طبیعت های مختلف صحبت می کنیم که مثلاً رفتار آنها در واحد فیلتراسیون متفاوت بوده و در برنامه های مختلف ضدعفونی، مقاومت های مختلفی را از خود بروز می دهند. از سوی دیگر در زمینه ترکیبات شیمیایی ما طیف وسیعی از مواد یعنی از فلزات تا محصولات جانبی حاصل از عملیات ضدعفونی (DBP) را مورد بررسی داریم.
نحوه سنجش هر یک از این ترکیبات متفاوت از دیگری است. نهایتاً ما در آینده باید به تکنولوژی هایی بپردازیم که چند نوع خاص از آلودگی و پاتوژن ها را دربر بگیرد. بعضی از این تکنولوژی ها باید در تصفیه خانه به کار گرفته شوند و بعضی از آنها برای آنکه بتوانند در شبکه توزیع مورد استفاده قرار گیرند، بایستی کمی تغییر داده شوند.                          

 

            تصفیه خانه های آب شهری
جهت گیری تحولات در زمینه پایش مداوم آبخوان ها و منابع آب به چه شکلی است؟
آلن؛ برای منابع آب نگرانی ها بیشتر در مورد ذرات معلق، انواعی از پاتوژن ها و بعضی گروه ها از مواد شیمیایی است. هر چند شاید گفته شود که دغدغه مربوط به این موارد، زیاد نیست ولی باید متذکر شد که در حال حاضر بعضی از تصفیه خانه ها، سیستم های پایش مداوم را برای منابع تامین آب خود که دارای مشکلی خاص بوده اند، نصب کرده اند. من فکر می کنم که در آینده ما مجبور خواهیم شد که اینگونه تلاش ها را تشدید کنیم. مفهوم اصلی در پایش آبخوان ها و منابع آب، مفهوم «اعلان سریع» است تا بتوان از آن جهت تعیین مشخصات آب موجود یا انجام عملیات برای رفع آلودگی استفاده کرد.
قبلاً آقای آلن در مورد درک مصرف کنندگان از کیفیت آب اشاراتی داشتند. خانم ریکی به نظر شما کدامیک از دیدگاه های جمع آوری شده از مصرف کنندگان بر آینده تصفیه خانه های آب تاثیرگذار خواهد بود؟
برقراری ارتباط با مصرف کنندگان و سهامداران واقعاً یک چالش بزرگ است. این موضوع زمانی مشکل تر می شود که مثلاً بخواهید در مورد یک ترکیبی صحبت کنید که در رسانه های جمعی به عنوان یک ماده مشکل آفرین بحث شده است و شما اطلاعی از خطرات کنونی و آتی آن ندارید. گروه ما چندین پروژه را به این کار اختصاص داده است تا به تصفیه خانه ها در مورد نحوه برقراری ارتباط با مشتریان در یک فضای غیرمطمئن که آنها از خطرات ممکنه آگاهی ندارند، کمک کنیم. چالش ما ارائه استراتژی های کلی مانند برنامه های ارتباطی جهت سنجش و مدیریت انتظارات مصرف کنندگان آب است.
در زمینه فرآیندهای تصفیه، جهت گیری تاثیرگذار بر آینده فرآیندهای تصفیه آب چیست؟
آلن؛ در این زمینه فناوری های جدید مثل ضدعفونی کردن آب با اشعه ماوراءبنفش (UV) وجود دارد که در بعضی موارد با یک سری موانع اجرایی روبه رو شده است. تحقیقات ما در این حوزه بر رفع این موانع استوار است. فناوری های غشایی یکی دیگر از این موارد است که قیمت نسبتاً بالای آنها و زائدات باقیمانده از این فرآیندها باعث کند شدن فراگیری این فناوری ها شده است. بنابراین در بعضی موارد تلاش های تحقیقاتی ما بر روی پاسخگویی به سوالاتی است که می تواند استاندارد شدن فرآیندهای جدیدتر را تسریع کند. البته در آینده فرآیندهای خاصی نیز وجود خواهند داشت که ما سعی داریم صرفه پذیری آنها را از همین حالا بررسی کنیم.

                                                                        تصفیه خانه های آب
آقای بیلاها، در زمینه فناوری های تصفیه چه پیشرفت هایی وجود داشته است که می تواند بر کیفیت آب در شبکه های توزیع، تاثیرگذار باشد؟
یکی از این زمینه ها مربوط به قانون ضدعفونی کردن آب و محصولات جانبی حاصل از این ضدعفونی سازی (DBP) و کنترل این محصولات جانبی است. این حوزه کاری نیازمند تحقیقات بیشتر به منظور حذف پیش سازندهای این محصولات جانبی است. باید توجه داشت که این محصولات جانبی برای سلامتی انسان مضر بوده و یکی از راه های کنترل آن حذف پیش سازندها است. قسمت اعظمی از تشکیل این محصولات جانبی مربوط به بعد از عملیات تصفیه و زمانی است که آب وارد شبکه توزیع شده است و بر این اساس با کنترل مواد آلی طبیعی موجود در آب و نیز کنترل دیگر پارامترهای کیفی آب در شبکه های توزیع می توان تاثیر زیادی بر تشکیل این محصولات جانبی گذارد.
ما در این جلسه بحث های زیادی روی موارد خاص کردیم. آقای ریبورن آیا در بنیاد تحقیقاتی انجمن امور آب امریکا یک برنامه کلی مشخصی برای تحقیقات وجود دارد؟ و در این برنامه مشکلات آینده به چه صورت پیش بینی شده اند؟
ریبورن؛ در اینجا تمایل دارم توجه شما را به برداشت خودمان از یک مدل توسعه یی و آینده نگر برای صنعت آب جلب کنم. به علاوه می خواهم بیان کنم که چگونه جهت گیری تحقیقات در بنیاد ما، صنعت را به پیش می راند. ما تصمیم داریم که یک سری موضوعات تجاری درباره تامین آب سالم برای مصرف کنندگان از طریق قرار دادن سیستم های تصفیه در محل مصرف (POV) یا سیستم های تصفیه آب در محل ورود به ساختن (POE) و نیز وارد کردن تصفیه خانه ها در تجارت آب بطری شده را مورد بررسی قرار دهیم.
ما به دنبال جایگزینی مدل های قانونگذاری و استانداردها، بر پایه نوع فرآیند و نیز بر پایه ریسک های موجود به جای قوانین کنونی (برحسب آلاینده ها) هستیم. ما در حال حاضر در نظر داریم که اطلاعات به دست آمده در تحقیق مربوط به ارزیابی استراتژیک سال ۱۹۹۹ خود را در زمینه آینده تصفیه خانه های آب به روز کنیم تا با توجه به خط سیر تحولات اجتماعی، تجاری و تصفیه خانه یی بتوانیم به صنعت آب کمک کنیم تا مناسب ترین راه ها برای کنترل آینده خود را تشخیص دهد.
ما به دلیل تجربیات خود و نیز فرآیند امور در بنیاد، اطلاعاتی را در اختیار محققین دیگر قرار می دهیم. ما در حال شناسایی تحولات و خط سیر موضوعات اصلی تاثیرگذار بر صنعت آب طی ۵ ، ۱۰ و ۱۵ سال آینده هستیم. این مسائل می تواند یک راهکار عملی برای تفکر استراتژیک رهبران و متولیان صنعت آب آشامیدنی باشد. ما یک چرخه کاملی از تحقیقات را در اختیار داریم تا بتوانیم به یک دیدگاه بلندمدت دست یابیم...

تصفیه خانه های آب

   
 

مطالب دیگر اخبار و مقالات محیط زیستی
آلودگی آب شرب و اهمیت تصفیه آبفاضلابفناوری نانوآب شیرین کن roکلر زنی آب آشامیدنی

دفتر کرج: چهارراه هفت تیر ، بلوار دانش آموز ، بلوار علامه جعفری ، جنب قنادی پامچال ، پلاک 45 ، طبقه اول و طبقه دوم .

تلفن: 02632719530       همراه: 09124637566      کدپستی: 3133833115       تلفکس: 32719530 (026)