موضوع نحوه مدیریت فاضلاب چندین دهه است که یکی از نگرانی‌های زیست‌محیطی محسوب می‌شود. سالانه میلیاردها گالن فاضلاب تصفیه‌نشده یا به‌طور ناقص تصفیه‌شده به رودخانه‌ها، دریاچه‌ها و اقیانوس‌ها تخلیه می‌شود. این آب‌ها اکوسیستم‌ها را آلوده کرده و سلامت عمومی را به‌طور جدی به خطر می‌اندازند.
روش‌های سنتی تصفیه فاضلاب معمولاً شامل فرآیندهای پرهزینه از نظر انرژی و استفاده از مواد شیمیایی است که در بلندمدت نه پایدار از نظر زیست‌محیطی هستند و نه از نظر اقتصادی مقرون‌به‌صرفه.
این مسائل در مناطق خشک و کم‌آب حتی شدیدتر است؛ زیرا محدودیت منابع آبی، دشواری تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب را بیشتر می‌کند.
راه‌حل طبیعت‌محور برای مدیریت فاضلاب
تالاب‌های نی یا بسترهای نی برای تصفیه لجن (STRB) یک جایگزین نوآورانه ارائه می‌دهند. این سیستم‌ها با بهره‌گیری از طبیعت برای تصفیه فاضلاب، آسیب‌های زیست‌محیطی را به حداقل رسانده و بهره‌وری را به حداکثر می‌رسانند.
در یک مطالعه اخیر، کارشناسان این راه‌حل امیدوارکننده را بررسی کرده‌اند. آن‌ها نشان داده‌اند که بسترهای نی با استفاده از فرآیندهای طبیعی، آلاینده‌ها را تجزیه کرده و لجن – یک محصول جانبی خطرناک در روش‌های سنتی تصفیه فاضلاب – را کاهش می‌دهند.
با توجه به چالش‌های رو به افزایش آب و تغییرات اقلیمی، STRBها گامی حیاتی در جهت دستیابی به اهداف جهانی پایداری محسوب می‌شوند.
پیشرفتی علمی
این تحقیق توسط دانشمندان دانشگاه سلطان قابوس انجام شده و در ژورنال Soil & Environmental Health منتشر شده است.
کارشناسان در بهبود مدیریت لجن، به‌ویژه در اقلیم‌های خشک، پیشرفت کرده‌اند.
این تیم از تکنیک پیشرفته توالی‌یابی 16S rRNA برای شناسایی میکروب‌های موثر در حذف مواد مغذی و تثبیت مواد آلی استفاده کرده است.
بسترهای نی در مقیاس پایلوت تحت بارگذاری‌های مختلف لجن آزمایش شدند. در حالی که بارهای بالاتر لجن به افزایش تنوع باکتریایی منجر شدند، تعادل جمعیتی کمتری نیز ایجاد کردند.
نی‌ها که بخش اصلی این فرآیند هستند، به شکل‌گیری جمعیت‌های میکروبی و رشد باکتری‌های نیتریفیکاسیون و متانوژن‌ها کمک می‌کنند.
علم پشت بسترهای نی
چندین نوع باکتری در این فرآیند نقش برجسته‌ای دارند. پروتئوباکتری‌ها به‌عنوان عوامل اصلی چرخه‌های کربن و نیتروژن حیاتی عمل می‌کنند.
هم‌زمان، باکتری‌های باکتروئیدت‌ها و اکتینوباکترها نقش‌های مهمی در تجزیه مواد آلی و حذف مواد مغذی ایفا می‌کنند.
نی‌های کاشته‌شده در لجن، مناطق هوازی ایجاد کرده و ترشحات ریشه‌ای آزاد می‌کنند که باعث افزایش فعالیت میکروبی و شکل‌گیری جوامع تخصصی در ریزوسفر می‌شود.
با کمک این فرآیند، STRBها موفق به کاهش چشمگیر ۹۸ درصدی حجم لجن شدند. بهترین عملکرد در نرخ بارگذاری لجن معادل ۱۰۰ کیلوگرم بر متر مربع در سال مشاهده شد.
«این یافته‌ها پتانسیل تحول‌آفرین STRBها در مدیریت پایدار فاضلاب را نشان می‌دهند. با استفاده از فرآیندهای طبیعی، STRBها جایگزینی موثر و دوستدار محیط زیست برای روش‌های سنتی ارائه می‌دهند.»
دنیل منزس بلکبرن، محقق اصلی مطالعه، این موضوع را بیان کرده و افزود: «استفاده از فرآیندهای طبیعی بینش‌های ارزشمندی برای کاربردهای دنیای واقعی فراهم می‌کند.»
انقلابی در مدیریت فاضلاب
تا کنون، بسترهای نی به‌عنوان یک راه‌حل عملی برای مدیریت پایدار لجن ثابت شده‌اند. با کاهش مصرف مواد شیمیایی و انرژی، این سیستم‌ها به تقویت مقاومت در برابر تغییرات اقلیمی و حفاظت از محیط زیست کمک می‌کنند.
مرحله بعدی تحقیقات شامل تنوع‌بخشی گونه‌های گیاهی، بهینه‌سازی ظرفیت بارگذاری لجن، و ارزیابی انتشار گازهای گلخانه‌ای خواهد بود.
یافته‌های پیشگامانه این مطالعه پتانسیل بسترهای نی برای تحول در مدیریت فاضلاب را برجسته می‌کند.
با ترکیب یکپارچگی زیست‌محیطی با راه‌حل‌های عملی تصفیه فاضلاب، STRBها مسیر دستیابی به اهداف پایداری جهانی را هموار می‌کنند.
نوآوری در استفاده مجدد از فاضلاب
در حالی که تصفیه فاضلاب مهم است، یافتن روش‌هایی برای استفاده مجدد پایدار از آب تصفیه‌شده نیز به همان اندازه حیاتی است – به‌ویژه در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند.
پیشرفت‌های اخیر در فناوری‌های استفاده مجدد از فاضلاب راه‌های جدیدی برای مقابله با این چالش گشوده است.
یکی از رویکردهای امیدوارکننده، ترکیب بسترهای نی برای تصفیه لجن (STRB) با سیستم‌های فیلتراسیون پیشرفته است. هدف این روش، تصفیه بیشتر آب برای کاربردهای غیر شرب مانند آبیاری، خنک‌کننده‌های صنعتی و بازچرخانی آب‌های زیرزمینی است.
این روش یکپارچه نه تنها فشار بر منابع آب شیرین را کاهش می‌دهد، بلکه راهی دوستدار محیط زیست برای مدیریت چرخه‌های آبی ارائه می‌دهد.
ایجاد سیستم‌های مقاوم مدیریت آب
علاوه بر این، فناوری‌های نوظهوری مانند اسمز مستقیم و نانوفیلتراسیون برای بهبود کیفیت فاضلاب تصفیه‌شده در حال بررسی هستند.
این سیستم‌ها می‌توانند آلاینده‌های باقی‌مانده‌ای را که تصفیه‌های سنتی قادر به حذف آن‌ها نیستند، حذف کرده و اطمینان حاصل کنند که آب بازیافتی با سخت‌گیرانه‌ترین استانداردهای ایمنی مطابقت دارد.
با افزایش تقاضای جهانی برای آب، نوآوری در استفاده مجدد از فاضلاب برای ساخت سیستم‌های مدیریت آب مقاوم و پایدار ضروری خواهد بود.
فناوری‌هایی مانند STRBها راه‌حلی ارائه می‌دهند که با تفکرات نوین در مورد تصفیه و استفاده از فاضلاب هماهنگ است و این چالش فوری را به فرصتی برای حفظ محیط زیست و پایداری تبدیل می‌کند.
این مطالعه کامل در ژورنال Soil & Environmental Health منتشر شده است.
