سیستم‌های تصفیه فاضلاب غیرمتمرکز خورشیدی برای آبیاری زمین‌های کشاورزی در فضای باز

مخزن تصفیه فاضلاب تک‌خانگی خورشیدی، یک تجهیزات تصفیه آب کوچک‌شده است که فناوری انرژی خورشیدی و فرآیندهای تصفیه فاضلاب را ادغام می‌کند و به‌طور ویژه برای خانواده‌های روستایی، خانه‌های تک‌خانواری یا مناطق مسکونی کوچک در مناطق دورافتاده طراحی شده است. عملکرد اصلی آن، تصفیه فاضلاب خانگی (مانند فاضلاب آشپزخانه، آب لباسشویی، فاضلاب توالت و غیره) به کیفیت آبی است که از طریق فرآیندهای تصفیه فیزیکی و بیوشیمیایی که توسط انرژی خورشیدی هدایت می‌شود، با استانداردهای آبیاری مزارع مطابقت دارد و به استفاده از منابع فاضلاب دست می‌یابد. در عین حال، اتکا به شبکه‌های برق سنتی را کاهش می‌دهد و هزینه‌های عملیاتی را پایین می‌آورد.
خودکفایی انرژی
کیفیت آب با استانداردها مطابقت دارد
کیفیت آب تصفیه شده با «استاندارد کیفیت آب برای آبیاری مزارع» (GB 5084-2021) مطابقت دارد و شاخص‌های اصلی (مانند pH، مواد جامد معلق، فلزات سنگین، باکتری‌های کلیفرم مدفوعی و غیره) همگی الزامات آبیاری محصولات را برآورده می‌کنند و از آلودگی خاک و محصولات جلوگیری می‌کنند.
2. صرفه‌جویی در مصرف آب و بهبود راندمان
بازیافت فاضلاب خانگی به‌عنوان منبع آب آبیاری، مصرف منابع آب شیرین را کاهش می‌دهد که به‌ویژه برای مناطق کم‌آب مناسب است. مواد مغذی مانند نیتروژن و فسفر موجود در آب و کود می‌توانند توسط محصولات جذب شوند و تا حدی جایگزین کودهای شیمیایی شوند.
3. سازگار با محیط زیست
کاهش اوتروفیکاسیون آب ناشی از تخلیه مستقیم فاضلاب (مانند رودخانه‌های سیاه و بدبو و شکوفایی جلبک‌ها) و محافظت از محیط زیست روستایی.
اصل کار
فرآیند تصفیه یک مخزن تصفیه فاضلاب خانگی کوچک خورشیدی معمولاً شامل مراحل زیر است و ترکیب فرآیندهای مختلف ممکن است کمی متفاوت باشد:1. مرحله پیش‌تصفیه
فیلتراسیون شبکه‌ای: از طریق شبکه‌های فیزیکی، ناخالصی‌های ذرات بزرگ (مانند برگ‌های سبزیجات، تکه‌های کاغذ و پلاستیک) در فاضلاب حذف می‌شوند تا از گرفتگی خطوط لوله بعدی جلوگیری شود.
محفظه شن/مخزن تنظیم‌کننده: ذرات غیرآلی مانند شن و لجن را در فاضلاب ته نشین می‌کند و در عین حال کیفیت و کمیت آب را متعادل می‌کند و شرایط پایداری را برای تصفیه بعدی ایجاد می‌کند.
2. مرحله تصفیه بیوشیمیایی (پیوند اصلی)
واکنش بی‌هوازی: هنگامی که فاضلاب وارد مخزن بی‌هوازی می‌شود، تحت شرایط بی‌هوازی، باکتری‌های بی‌هوازی مواد آلی با مولکول بزرگ را به مواد آلی با مولکول کوچک (مانند اسیدهای چرب) تجزیه می‌کنند، غلظت COD را کاهش می‌دهند و مقدار کمی بیوگاز تولید می‌کنند (که می‌تواند جمع‌آوری و استفاده شود یا تخلیه شود).
واکنش هوازی: اکسیژن از طریق دستگاه‌های هوادهی خورشیدی (مانند هواده‌های ریز متخلخل) به مخزن هوازی می‌رسد و میکروارگانیسم‌های هوازی (مانند لجن فعال و جوامع باکتریایی روی بیوفیلم‌ها) مواد آلی را بیشتر تجزیه می‌کنند، در حالی که نیتروژن آمونیاکی (NH₃-N) از طریق نیتریفیکاسیون حذف می‌شود.
حذف بیولوژیکی نیتروژن و فسفر: برخی از فرآیندها مجهز به مخازن آنوکسیک هستند که نیتروژن نیترات را از طریق دنیتریفیکاسیون به گاز نیتروژن تبدیل می‌کنند تا به حذف نیتروژن دست یابند. فسفر (TP) از طریق جذب بیش از حد فسفر توسط ارگانیسم‌های انباشته‌کننده پلی‌فسفات حذف می‌شود.
3. مرحله پردازش پیشرفته (اختیاری)
تصفیه غشایی (مانند غشاهای MBR): از طریق غشاهای اولترافیلتراسیون یا میکروفیلتراسیون، میکروارگانیسم‌ها و مواد جامد معلق جدا می‌شوند تا کیفیت آب بیشتر بهبود یابد. ماژول‌های غشایی می‌توانند باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر عوامل بیماری‌زا را حفظ کنند و پساب را می‌توان دوباره استفاده کرد (مانند آبیاری و شستشوی توالت).
ضدعفونی: از ضدعفونی با اشعه ماوراء بنفش (با انرژی خورشیدی) یا مواد شیمیایی (مانند هیپوکلریت سدیم) برای از بین بردن میکروارگانیسم‌های باقیمانده برای اطمینان از بهداشت و ایمنی پساب استفاده می‌شود.
4. تصفیه لجن
لجن ته نشین شده به‌طور منظم به مخزن لجن تخلیه می‌شود. از طریق هضم بی‌هوازی، مقدار لجن کاهش می‌یابد. لجن باقی‌مانده می‌تواند به‌عنوان ماده اولیه برای کود آلی استفاده شود و به استفاده از منابع دست یابد.
5. سیستم تامین انرژی خورشیدی
پنل‌های فتوولتائیک: انرژی خورشیدی را به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کنند، آن را در باتری‌ها ذخیره می‌کنند و برق را به تجهیزاتی مانند پمپ‌های هوادهی، سیستم‌های کنترل و شستشوی ماژول غشایی می‌رسانند.
مدیریت انرژی: از کنترل‌کننده برای بهینه‌سازی توزیع انرژی الکتریکی استفاده می‌شود و اطمینان حاصل می‌شود که تجهیزات هنوز هم می‌توانند در صورت کمبود نور (مانند تکیه بر منبع تغذیه باتری در شب) به‌طور پایدار کار کنند.
سناریوهای کاربردی معمولی
مناطق روستایی و دورافتاده: جایگزینی سپتیک تانک‌های سنتی، حل مشکل تصفیه فاضلاب خانگی غیرمتمرکز و بهبود محیط آب در مناطق روستایی.
نقاط دیدنی و خانه‌های بوم‌گردی: تصفیه فاضلاب خانگی گردشگران، محافظت از بوم‌شناسی چشم‌انداز طبیعی و برآورده کردن الزامات حفاظت از محیط زیست.
جوامع کوچک و مدارس: ارائه راه‌حل‌های تصفیه فاضلاب در محل برای ساختمان‌هایی با چند صد نفر برای جلوگیری از هزینه لوله‌کشی فاضلاب.
سناریوی امدادرسانی اضطراری: استقرار سریع، تصفیه فاضلاب خانگی در سایت‌های اسکان موقت و اطمینان از بهداشت و ایمنی.
پارامتر

شماره مدل