اين اختراع در زمينه مهندسي محيط زيست و در زير مجموعه تصفيه فاضلاب با استفاده از روش‌هاي بيولوژيكي مطرح شده است. استفاده مجدد از پساب در سال‌هاي اخير به يكي از اهداف اصلي در صنعت آب و فاضلاب تبديل شده و توجه بسياري را به خود معطوف نموده است. بيورآكتورهاي غشايي با تلفيق فيلتراسيون غشايي و تصفيه بيولوژيكي بوده از پيشروترين فناوريها در زمينه بازيافت پساب‌ مي‌باشد. نظر به محدوديت ايجاد شده در كاربرد اين رآكتور در اثر پديده گرفتگي، در اين اختراع رآكتور بي‌هوازي غشايي نانوكامپوزيتي بافلدار (AnNMBR) طراحي و ساخته شده است. علاوه بر استفاده از غشا نانوكامپوزيتي، از بيوگاز توليدي در رآكتور بافلدار بي‌هوازي در شستشوي معكوس به‌منظور كنترل هرچه بيشتر گرفتگي استفاده گرديد. بيورآكتور غشايي نانوكامپوزيتي بافلدار قادر به كاهش گرفتگي، توليد پساب مطابق با استانداردهاي ملي و بين المللي منطبق بر اهداف استفاده مجدد، كاهش استفاده از مواد شيميايي و كاهش هزينه‌ها مي‌باشد.

دستگاه نمکزدایی آب شور مجهز به پمپ خلا خورشیدی در جوامع کوچک

‏ ‏ ‏آلودگي هاي ناشي از فاضلاب يكي از مشكلات اصلي محيط زيست قلمداد مي گردد. بنابراين مديريت و تصفيه فاضلاب از جمله مسائل مهم در توسعه شهري بشمار مي رود. در اين راستا سيستم هاي بي هوازي بخصوص بافلدار به عنوان تكنولوژي جديد در اين زمينه از سالها پيش شناخته شده اند. هدف از اين طرح توسعه سيستم ABR ‏در جهت حل مشكلات تصفيه پسابهاي فاضلابي و لجن ناشي از تصفيه متعارف فاضلاب مي باشد. اين سيستم تلفيقي از مزاياي هاضم هاي بي هوازي و ABR ‏مي باشد. در اين طرح راكتور متداول ABR ‏جهت ارتقاي هضم بي هوازي بصورت دايره اي و لايه اي طراحي شده است. اين راكتور كه بطور كلي ( Spherical ABR (SABR ‏نامگذاري شده است به دليل جريان خاص فاضلاب آن از لابلاي ديواره ها اختلاط مورد نياز براي تماس بيومس و مواد آلي را مهيا مي نمايد و سبب كاهش هزينه مربوط به تجهيزات همچون ميكسر مي گردد. همچنين اين سيستم داراي انعطاف پذيري مناسب با توجه به نياز در كاهش تعداد هاضم هاي لجن، لوله هاي ورودي و خروجي لجن، لجناب و بيوگاز توليدي همراه با ساير تجم ميزات لازم دارا مي باشد كه انرژي مورد نياز براي گرمايش هاضم ها در مناطق سردسير نيز به مقدار چشم گيري كاهش مي يابد. اين سيستم داراي توانايي فوق العاده در حذف مواد آلي برابر با استانداردهاي جرماني با توليد بالاي گاز متان مي باشد كه نهايتا منجر به حجم مورد نياز كمتر و كاهش هزينه سرانه ساخت مي شود. بنابراين سيستم تصفيه فاضلاب و لجن طراحي شده داراي توان بالا در كاهش هزينه ساخت و افزايش راندمان حذف آلاينده ها در تصفيه انواع فاضلابها مي باشد كه مي توان در اكثر نقاط كشور به كار گرفته شود.

‏ ‏دفع و تصفيه فاضلاب هاي شهري و صنعتي بعنوان يكي از اساسي ترين زيرساخت هاي توسعه شهري بشمار مي رود. در اين راستا بهره برداري از راكتورهاي بي هوازي با سرعت بالا همچون ABR ‏بعنوان راهكاري مناسب بشمار مي رود. هرچند كه عدم اختلاط مناسب در محفظه هاي راكتور و ضعف كنترل آن در شرايط بهره برداري از محدوديت هاي آن مي تواند بشمار رود. هدف از اين اختراح. اراثه طرحي مناسب در جهت افزايش راندمان سيتم هاي ABR ‏ و بهره گيري از باز چرخش گاز co2 ‏مي باشد كه آن باختصار Carbon dioxide-ABR ‏( CD-ABR ‏) ناميده شده است. بازچرخش دي اكسيدكربن سبب افزايش اختلاط مناسب، افزايش سطح تماس باكتري ها با فاضلاب. كاهش فضاي موده درون سيستم و نهايتآ سبب افزايش راندمان تصفيه مي گردد. اين گاز محلول مطابق واكنش زير بعنوان منبع غذايي برخي از گونه هاي باكتريايي متان ساز مورد استفاده قرار مي گيرد كه اين امر در فاضلاب هايي با منابع كربني كم و در بخش هاي انتهايي راكتور ABR ‏ از اهميت بسزايي برخوردار است. همچنين اين طرح باعث مي شود كه تعادل واكنش هاي شيميايي و متابوليكي درون راكتور بهينه گردد. ‏در نهايت مي توان گفت كه اين طرح بعنوان ايده اي مناسب سبب تسريع فرآيند سيستم هاي بي هوازي و كنترل بهينه شرايط بهره برداري مي شود كه مهمترين ويژگي اين طرح كم هزينه بودن آن است همچنين مي تواند در تمامي شرايط اقليمي كشور مورد استفاده قرار گيرد.

دستگاه نمک‌زدایی آب‌شور برای اجتماعات کوچک

‏حجيم زياد لجن و يا حتي تشكيل لجن شناور سبب افزايش ابعاد حوض ته نشيني و يا كاهش كيفيت غير استاندارد پساب خروجي تصفيه خانه هاي فاضلاب در فرايند بيولوژيكي تصفيه مي گردد. بر اساس نتايج تجربيات موجود نشان ميدهد كه روش هاي بكارگيري شده اغلب داراي مشكلات فراوان بوده و راهكاري مستمر با كارآمدي قابل قبول دراز مدت بندرت مشاهده مي شود و در نهايت سبب افزايش هزينه ساخت ميگردد. استفاده از مصالح طبيعي ارزان قيمت به عنوان جايگزيني مناسب براي مواد شيميايي معمول مصرفي، هم از لحاظ اقتصادي و هم از لحاظ زيست محيطي توجيه پذير است. هدف از اين ابتكار، استفاده از سنگ دولوميت طبيعي جهت بهبود قابليت ته نشيني فلوك هاي لجن و نهايتا كاهش هزينه ساخت با كاهش ابعاد حوضچه هاي ته نشيني مي باشد. نتايج آزمايش هاي انجام شده نشاندهنده تاثير بسزاي استفاده از دولوميت در بهبود و كاهش SVI ‏ لجن كه سبب ايجاد و لحاظ ضرايبي برابر 5/0- 7/0 ‏در روابط متعارف طراحي حوضچه هاي ته نشيني و نهايتا و كاهش ابعاد آن ميباشد. كه در اين ميان ميتوان گفت ميزان تزريق بهينه دولوميت ١٠٠ ‏گرم بر ليتر، زمان ماند ٦٠ ‏دقيقه، دور بهينه همزن ۵٠ ‏دور بر دقيقه بدست آمده است. در نهايت ميتوان نتيجه گرفت كه با تزريق دولوميت و استفاده از ضرائب مورد ادعا ميتوان ابعاد حوضچه هاي ته نشيني را كاهش داده و هزينه هاي ساخت و حتي فرايندي را پايين آورد.

‏به منظور ارتقاي هيدروليكي و بيولوژيكي راكتور بافلدار بي هوازي متداول ( ABR ‏) از فرآيند الكتروليز شيميايي براي ارتقاي فرآيندي و پايداري بيشتر بهره برداري استفاده گرديد. تلفيق اين فرآيند با راكتور بافلدار بي هوازي كه براي اولين بار صورت مي گيرد، مي تواند با استفاده از جريان الكتريسيته و يونيزاسيون افقي و قائم بصورت تدريجي در بخش هاي راكتور مشكلات فني متعارف آن را برطرف نمايد. بدين شيوه علاوه بر ايجاد ميدان الكتريكي عمود بر مسير جريان فاضلاب و ايجاد اختلاط مورد نياز و پرهيز از شكل گيري جريان كوتاه، با جذب يون هاي هيدروژن يك گراديان pH ‏ در داخل راكتور ايجاد كرده و با خروج گاز هيدروژن از محيط، شرايط را براي تكميل فرآيند مهيا نمايد. اين روش مي تواند بصورت منقطع و پيوسته اجرا گردد. مطابق واكنش تعادلي زير كه در مرحله استات سازي انجام شده و مرحله اي اساسي براي فرايند متان سازي تلقي مي شود. اثر غلظت گاز هيدروژن، يون هيدروژن و استات و ساير تركيبات يوني مشخص است. تفكيك و يونيزاسيون در اين مرحله مي تواند روشي كنترلي براي فرايند بي هوازي محسوب شود. ‏ ‏اين راكتور به سادگي مي تواند در تمامي سيستم هاي تصفيه آب و فاضلاب بصورت متمركز و غيرمتمركز استفاده شده و با توجه به مزاياي متعددي كه از تلفيق دو سيستم ABR ‏ و الكتروليز دارا مي باشد هزينه هاي ساخت و بهره برداري را كاهش داده و پايداري سيستم را افزايش مي دهد.

خلاصه حجيم شدن لجن و تشكيل لجن شناور كه در نهايت منجر به كيفيت غير استاندارد پساب خروجي تضفيه خانه هاي فاضلاب شهري به روش لجن فعال مي گردد، يكي از مشكلات معمول راهبري بسياري از تصفيه خانه هاي مذكور است. بر اساس تجربيات موجود در چند دهه اخير مي توان گفت كه روش هاي بكارگيري شده اغلب با مشكلات و هزينه هاي فراوان همراه بوده و راهكاري مستمر با كارآمدي قابل قبول در درازمدت به ندرت مشاهده مي شود. بررسي دلايل اين پديده نشان مي دهد كه تنفس و تبديل كردن كربن به دي اكسيد كربن در مرحله تصفيه بيولوژيكي تاثير بسزايي بر اين پديده دارد. نتايج بررسي هاي موجود نشان دهنده تخريب فلوك ها در نتيجه كمبود كلسيم و غالب شدن باكتري هاي رشته اي است. توجه به دو نكته اساسي در اين خصوص يعني اسيدي شدن مرحله بيولوژيكي و كمبود كلسيم و دستيابي به راهكاري مناسب جهت مقابله با آنها و ايجاد شرايط مناسب ته نشيني فلوك هاي لجن از اهميت بسزايي برخوردار است. استفاده از مصالح طبيعي ارزان قيمت به عنوان جايگزيني مناسب براي مواد شيميايي معمول مصرفي، هم از لحاظ زيست محيطي توجيه پذير است. هدف از اين ابتكار، استفاده از سنگ دولوميت طبيعي جهت بهبود قابليت ته نشيني فلوك هاي لجن است. نتايج آزمايش هاي انجام شده، نشان دهنده ي تاثير بسزاي استفاده از دولوميت در كاهش SVI لجن بوده و مشخصات لجن را بهبود مي بخشد. درتحقيقات انجام شده ميزان تزريق بهينه دولوميت، زمان ماند و دور بهينه همزن، تاثير MLSS، دما و قطر ذرات تعيين گرديده است، بعلاوه تغيير در شرايط ميكروبي لجن بعد از تزريق سنگ دولوميت با استفاده از ميكروسكوپ نوري و لوپ نيز بررسي شده است. ميزان تزريق بهينه دولوميت 100 گرم بر ليتر، زمان ماند 10 دقيقه، دور بهينه همزن 50 دور بر دقيقه بدست آمده است. تاثير MLSS به اين صورت بوده است كه افزايش MLSS كاهش SVI وكاهش MLSS افزايش SVI راه به همراه داشته است اما تغييرات دما تاثيري در مقدار بهينه تزريق بهينه دولوميت نداشته است. ميزان تزريق دولوميت در Dolomix با توجه به سيستم پيوسته آن ها بيشتر از مقادير بدست آمده در حالت هاي غيرپيوسته است و اين مسئله به دليل اين است كه مصرف دولوميت در سيستم پيوسته انجام مي گيرد.

سيستم رشد چسبيده كه بنام مخزنگاه زيستي (Bio-cache) نامگذاري شده براي تصفيه پسابهاي فاضلاب خانگي جوامع كوچك در صنعت آب و فاضلاب طراحي شده است. هدف از توسعه اين سيستم ، ساخت سيستم رشد چسبيده با بستر ثابت در حل مشكلات تصفيه پسابهاي فاضلابي جوامع كوچك است. اين سيستم شامل بسترهايي از قطعات پلاستيكي بنام Bio-cache براي ايجاد سطح وسيع مناسبي (300m8/m2) براي رشد ميكروارگانيزمهاي موثر در حذف آلاينده ها مي باشد اين سيستم عاري از ضعفهاي اصلي سيستمهاي مشابه ديگر نظير گرفتگيف كاهش انتقال اكسيژن، بو نامطبوع و تصفيه ناقص است. اين سيستم داراي توانايي فوق العاده در حذف مواد الي برابر با استانداردهاي جهاني در زمان ماند حدودا 2 ساعت مي باشد كه نهايتا منجر به حجم اشغالي كمتر و كاهش هزينه سرانه ساخت مي شود. درصد حذف آلاينده ها: BOD برابر 88 درصد COD برابر 78 درصد TDS برابر 32 درصد TSS برابر 72 درصد NH2-N برابر 75 درصد PO4-P برابر 40 درصد MPN/100 ml برابر 93 درصد TVC برابر 96 درصد CL برابر 9 درصد بنابراين سيستم Bio-cache يك پكيج تصفيه فاضلاب براساس سيستم مهندسي رشد چسبيده با هدف كاهش هزينه ساخت و افزايش راندمان حذف آلاينده ها مناسب براي استفاده در تصفيه پسابهاي جوامع كوچك مي باشد.

تامين آب شرب يا آب مصرفي و توليد انرژي از منابع تجديد پذير همواره بعنوان دو ركن اصلي توسعه پايدار جوامع بشري مورد توجه قرار مي گيرند. در بسياري از مناطق خشك و نيمه خشك جهان از جمله ايران به دليل بحران كمبود آب قابل دسترس و مسائل و معضلات زيست محيطي همچون خشك شدن درياچه ها و تالاب ها، به كارگيري تاسيسات انتقال آب و آبشيرين كن از معدود راهكارهاي متداول مي باشد كه به دليل مصرف بالاي انرژي در اينگونه تاسيسات، بكارگيري آنها محدود گرديده است. در سامانه ي ارائه شده ي معكوس الكترودياليز نهرگونه (PF-RED) از غشاهاي تبادل يوني (آنيوني-كاتيوني) به صورت يك درميان در مجموعه اي به نام استك يا محفظه مولد استفاده شده است، دو محلول با غلظتهاي شوري متفاوت در آبراهه هاي نهرگونه موجود در دو سمت هر غشا جريان مي يابند. نظر به اينكه غشاهاي تبادل يوني مورد استفاده ( به دليل چيدمان ويژه آنها) به ترتيب تنها به كاتيونها و آنيونها اجازه ي عبور مي دهند، با عبور آنيون هاي موجود در محلول با غلظت شوري بيشتر از غشاي آنيوني و عبور كاتيون ها از غشاي كاتيوني به سمت محلول با غلظت شوري كمتر، اختلاف پتانسيل در دو سمت سلول ايجاد مي شود. اختلاف پتانسيل حاصل باعث اكسايش و كاهش الكتروليت بر روي الكترودهاي آند و كاتد نصب شده در دو سوي محفظه ي مولد مي گردد كه با حركت الكترون ها در نتيجه ي اختلاف پتانسيل موجود، جريان الكتريكي در مدار خارجي سامانه برقرار مي شود. بر اساس بررسي هاي انجام شده، اين سامانه قادر است ميزان غلظت شوري آب را بيش از 7 درصد و انرژي الكتريكي برابر 6/. وات بر متر مربع غشاء مصرفي توليد نمايد. اجزاي اين سامانه ساده، راهبري بهينه ي آن مطابق با مباني و شاخص هاي راكتورهاي الكتروشيميايي ممكن و عملكرد و نتايج حاصل از آن همسو با استاندارهاي محيط زيست و بازيافت آب و انرژي مي باشد. بنابراين ادعا مي شود كه سامانه ي معكوس الكترودياليز نهرگونه (PF-RED) طراحي نوين است و قادر مي-باشد علاوه بر توليد انرژي الكتريكي از اختلاف غلظت شوري، ميزان غلظت شوري در جريان آب خروجي را نيز كاهش دهد. اين سامانه را ميتوان در موارد ذيل مورد استفاده قرار داد. 1- توليد برق از رقيق سازي پساب آب شيرين كن ها در اختلاط با آب دريا. 2- تامين برق مورد نياز براي احياي درياچه هاي شور از اختلاط با منابعي همچون آب دريا، درياچه ها و رودخانه ها. 3- توليد برق از اختلاط آب رودخانه با آب دريا. 4- توليد برق از اختلاط پساب تخليه شده ي تصفيه خانه هاي ساحلي با دريا در نهايت ميتوان گفت كه سامانه ي معكوس الكترودياليز نهرگونه (PF-RED) سامانه اي مناسب و راهكاري مطمئن براي تامين بخشي از انرژي مورد نياز تاسيسات مورد نياز موارد فوق از منبعي تجديدپذير مي باشد و گامي مهم در راستاي استفاده ي هرچه بهتر و گسترده تر از تاسيسات فوق براي توسعه ي پايدار كشور مي باشد.