زمينه فني اختراع: محيط زيست مقصود اختراع: استفاده از انرژي خورشيدي جهت تصفيه آب، فاضلاب شهري و پساب صنعتي با اهداف صرفه جويي اقتصادي و جلوگيري از آلودگي محيط زيست برجستگيهاي تكنيكي اختراع: استفاده از منبع انرژي پاك و رايگان خورشيدي بجاي استفاده از لامپهاي مصنوعي پرمصرف برقي با برخورداري ايران از 250-240 روز آفتابي و متوسط ساعات آفتابي 2800 ساعت در سال (معادل 64 درصد روزهاي سال) در چهار پنجم خاك خود و با انرژي خورشيدي دريافتي بر سطح زمين روزانه متوسط 4/5-5/4 كيلووات ساعت بر متر مربع توضيح اختراع: راكتور فتوكاتاليستي خورشيدي در مقياس نيمه صنعتي طراحي و ساخته شده است. اين راكتور متشكل از قسمت پلكاني به ابعاد قاعده 40 سانتيمتر و ارتفاع 30 سانتيمتر تحت زاويه 37 درجه با افق از جنس قوطي فلزي و نبشي نمره 3 كه وظيفه نگه داشتن 5 عددپله بتني را بر عهده دارد. پله هاي بتني هر كدام به طول 24 سانتيمتر و عرض 12 سانتيمتر و ضخامت 4 سانتيمتر از جنس بتن سبك با سنگدانه پاميس (پوكه معدني) مي باشد كه نانوذرات دي اكسيد تيتانيوم بر روي آن تثبيت شده است. اين صفحات به فواصل قائم 5/2 سانتيمتر از يكديگر قرار دارند. همچنين 4 سانتيمتر انتهايي هر پله با پله زيرين خود همپوشاني داشته و به صورت آبچكان عمل مي كند. سرريز به ابعاد برابر با 10×10×50 سانتيمتر و حجم 5 ليتر از جنس ورق گالوانيزه در بالاي پلكان بتني قرار مي گيرد و وظيفه تنظيم جريان در بالادست راكتور را دارد. تانك ذخيره پساب همراه با شير نمونه¬گيري به ابعاد 40×40×40 سانتيمتر با حجم ذخيره 64 ليتر از جنس ورق گالوانيزه است. براي محافظت راكتور در برابر باد، باران و جلوگيري از تبخير آب از شيشه معمولي به ضخامت 3 ميليمتر به ابعاد 40×100 سانتيمتر تحت زاويه 37 درجه با افق در قسمت جلوي راكتور و دو صفحه به ابعاد 40×80 سانتيمتر در جناحين و يك صفحه به ابعاد 40×60 سانتيمتر در پشت راكتور استفاده شده است. يك عدد پمپ با توان 5/13 وات با دبي 200 ليتر در ساعت با ارتفاع پمپاژ 3/1 متر وظيفه گردش پساب از مخزن ذخيره به سريز را دارد. حمام ترموستاتيك شامل يك مخزن پلاستيكي مجهز به دماسنج چسبان بود كه درون آن لوله آلومينيومي به شكل حلقوي به طول 7/1 متر با نقش تنظيم دماي پساب قرار دارد. هوادهي از طريق يك عدد پمپ هواده با نرخ هوادهي 270 ليتر بر ساعت براي تامين اكسيژن محلول در آب به ميزان 6-5 ميليگرم بر ليتر انجام مي گيرد. تماي قسمتهاي مذكور بر روي يك شاسي به ابعاد كف 40×80 سانتيمتر و ارتفاع 120 سانتيمتر از قوطي نمره 3 و مجهز به 4 چرخ براي سهولت در جابجايي راكتور قرار گرفته است. پس از طراحي، ساخت و راه اندازي سيستم به عنوان نمونه، پساب پالايشگاه نفت تهران وارد راكتور طراحي شده گرديد و در طول 5 روز راه اندازي، هر روز به ميزان 8 ساعت از ساعت 9 صبح تا 5 بعد از ظهر در شرايط بهينه به درصد حذف قابل توجه � رسيد. قابل ذكر است پساب نفتي جزء پسابهاي خطرناك و دير تجزيه پذير ميباشد كه تصفيه آن با روشهاي متداول مستلزم صرف زمان و انرژي زيادي ميباشد. با مطالعات انجام گرفته مشخص گرديد اگر اين راكتور طراحي شده براي تصفيه پساب پالايشگاه نفت تهران در فصل تابستان تنها براي 8 ساعت در طول روز مورد استفاده قرار گيرد باعث حدود 100 ميليون ريال صرفه جويي در مصرف برق مي گردد. حال اگر هزينه خريد، نگهداري و تعميرات لامپها نيز لحاظ گردد مقدار صرفه اقتصادي اين طرح دوچندان ميگردد.

با گسترش كاربردهاي گوناگون ريزجلبك¬ها در صنايع مختلف و افزايش هزينه¬هاي تصفيه فاضلاب، افزايش بهره¬وري فرآيندهاي فيكورميداسيون، بمنظور كاهش هزينه¬ها محور اصلي بسياري از پژوهش¬هاي علوم بيوتكنولوژي و محيط¬زيست قرار گرفته است. در اين پايلوت با تلفيق سيستم¬هاي كشت باز اصلاح شده با ناحيه كنترلي و تامين امكان كنترل و تنظيم دقيق و اتوماتيك بسياري از فاكتورهاي اثرگذار، دستيابي به شرايط بهينه كشت هرگونه جلبكي با رويكرد تصفيه فاضلاب ميسر شده است. همچنين جايگزيني سيستم-هاي پمپاژ مرسوم با سيستم آسانسوري ابداعي موجب كاهش آسيب به بافت سلولي بيومس توليدي گرديده است. تغيير شيب طولي بركه¬ها، بكارگيري بافل¬هايي با شيب متغير جهت تغيير رژيم جريان و اختلاط مناسب، تنظيم دقيق سيكل و شدت تابش با بهره¬گيري از منبع تغذيه و لامپ¬هاي LED، تنظيم دما بواسطه ترموستات و سراميك تبريدي و سيستم وينچ آسانسوري جهت اختلاط برنامه¬ريزي شده از ديگر جوانب تكنيكي پايلوت مذكور است. با بهره¬گيري از موارد فوق، ضمن آنكه امكان دستيابي به شرايط بهينه كشت هرگونه خاص ريزجلبكي بويژه گونه¬هاي بومي كشور، ايجاد شده است، با صرف انرژي و هزينه بسيار كمتر نسبت به فتوبيوراكتورها، راندمان كشت و نيز تصفيه به مراتب بالا مي-رود.

در اختراع راكتور فتوكاتاليستي با پوشش نانو ذرات Tio2 بر سطح بتن براي تصفيه فاضلاب براي اولين بار در ايران و جهان از طراحي جديد براي تصفيه فاضلاب استفاده شده است. راكتور مورد استفاده از جنس پلكسي گلاس شامل مخزن ذخيره آلاينده به حجم تقريبي 40 ليتر و فضاي هوادهي به ميزان 10 ليتر است كه در ناحيه انجام فرايند فتوكاتاليستي با استفاده از 3 لامپ UV با توان 8 وات در فاصله 10 سانتي متري از بستر بتني ناميده مي شود. راندمان فرايند بار روشن كردن لامپ ها و ايجاد فرايند فتوكاتاليستي در مدت زمان 4 ساعت و در محدوده غلظت 500mg/L - و 25 از فاضلاب سنتزي ورودي حاوي فنل بيش از 80 درصد مي باشد. تصاوير SEM و آناليز EDAX نيز وجود نانو ذرات را پس از چند دوره بهره برداري در سطح بتن تاييد كرد. اختراع حاضر با توجه به مزاياي قابل توجه نسبت به ساير روش هاي تصفيه مي تواند زمينه را براي صنعتي شدن فرايندهاي متداول تصفيه فاضلاب فراهم نمايد.