«جام‌جم» از افتتاح طرح سامانه نانوحباب ازن در تصفیه‌خانه آب شهر ساوه گزارش می‌دهد
نانوحباب‌های گواراساز
مفهوم نانوحباب نخستین‌بار در سال ۱۹۹۴/۱۳۷۳ برای توضیح نیروهای جاذب پیش‌بینی‌نشده‌ای که بین سطوح آبگریز در آب مشاهده می‌شود، پیشنهاد شد و از سال ۲۰۰۰/۱۳۷۹ یعنی از زمانی که با کمک میکروسکوپ نیروی اتمی اولین تصویر از این حباب‌ها به‌دست آمد، وجودشان به‌تدریج پذیرفته شد.
از آن زمان تاکنون در سراسر جهان به پژوهش درباره خصوصیات اساسی نانوحباب‌ها ازجمله فرآیند تولید و خواص سطح فیزیکی شیمیایی آنها توجه ویژه‌ای می‌شود. نانوحباب به حباب‌هایی گفته می‌شود که قطر کمتر از هزار نانومتر دارند و در بیشتر مواقع اندازه‌شان بین ۷۰ تا ۱۲۰ نانومتر است که 2500 برابر کوچک‌تر از یک دانه نمک است. نانوحباب‌ها را می‌توان با هر گازی تولید و به هر مایعی تزریق کرد. این حباب‌ها با توجه به اندازه‌شان، خواص منحصر‌به‌فردی از خودنشان می‌دهند و قادرند بسیاری از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و زیستی را بهبود بخشند. این دانش فنی در سال‌های اخیر در ایران هم به‌صورت بومی عرضه شده است. در سال‌های اخیر یکی از شرکت‌های دانش‌بنیان ایرانی هم به فناوری تولید نانوحباب گازهای مختلفی به‌ویژه ازن، اکسیژن و دیاکسیدکربن دست یافته است. این شرکت ازسال ۱۳۹۹ طرح‌هایی آزمایشی را برای تصفیه آب شرب آغاز کرد و از سال گذشته با همکاری معاونت علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری، شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و ستاد توسعه فناوری‌های نانو و میکرو، برنامه تصفیه آب تصفیه‌خانه شهر ساوه را با هدف گندزدایی وحذف طعم و بوی نامطبوع آب شرب با استفاده از نانوحباب ازن آغاز کرد که این طرح روزشنبه ۱۴بهمن۱۴۰۲ باحضور معاون علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان به‌طور رسمی آغاز به کار کرد.
آذر ۱۴۰۰ بود که عارف دادگستر، مدیرعامل و بنیانگذار شرکتی دانش‌بنیان از اجرای موفقیت‌آمیز سامانه نانوحباب این شرکت و طرح آزمایشی هوادهی با نانوحباب در تصفیه‌خانه قیطریه در تهران که از یک‌سال پیش از آن شروع شده بود، خبر داد و گفت که طی این مدت در آزمایشگاه معتمد شرکت آب و فاضلاب، آزمایش‌های متعددی روی پساب‌های این تصفیه‌خانه برای بررسی عملکرد سامانه نانوحباب انجام شد که در نهایت این فناوری مورد تایید شرکت آب و فاضلاب قرار گرفت و استفاده از این سامانه نانوحباب ازن موجب افزایش هوادهی فاضلاب شد.این شرکت دانش‌بنیان پیشگام در دستیابی به دانش فنی فناوری نانوحباب در ایران است و موفق به طراحی و ساخت دستگاه‌های تولیدکننده نانو گاز برای گازهایی از قبیل هوا، اکسیژن، ازن، کلر، نیتروژن و دیاکسیدکربن شده است.دستگاه‌های تولیدکننده نانوحباب این مجموعه دانش‌بنیان قادرند طی فرآیند خاص انتقال دوفازی، گاز را با بازده بسیار بالا داخل مایع تزریق کنند. به دیگر سخن، این دستگاه‌ها ظرفیت انتقال گاز را در مقایسه با تجهیزات سنتی به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهند و در تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب علاوه بر بهبود قابل توجه کارایی واحدهای هوادهی، ازن‌زنی و کلرزنی موجب کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری، بهره‌برداری و مصرف انرژی می‌شوند.
استفاده از فناوری نانوحباب در تصفیه‌خانه آب ساوه
پس‌از موفقیت طرح آزمایشی استفاده از سامانه نانوحباب در تصفیه‌خانه قیطریه تهران، شرکت نانوحباب انرژی با مشارکت و همکاری معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری، شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و ستاد توسعه فناوری نانو و میکرو، طرح به‌کارگیری فناوری نانوحباب ازن را از سال ۱۴۰۱ در تصفیه‌خانه آب ساوه با ظرفیت ۳۵ هزار مترمکعب در روز آغاز کرد که عملکرد مداوم این فناوری طی یک‌سال گذشته مورد ارزیابی قرار گرفت و تاییدیه کارشناسان مربوط و وزارت نیرو را به‌دست آورد و سرانجام روز شنبه ۱۴ بهمن ۱۴۰۲، فناوری نانوحباب ازن تصفیه‌خانه آب ساوه رسما با حضور دکتر روح‌ا... دهقانی‌فیروزآبادی معاون علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری، دکتر عماد احمدوند دبیر ستاد توسعه فناوری نانو و میکرو، دکتر امینی مدیرعامل شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و مقامات استانی افتتاح شد. تصفیه‌خانه آب شرب شهر ساوه در ۲۰ کیلومتری این شهر و در پایین‌دست سد الغدیر قرار دارد و با ۵۷۵ لیتر بر ثانیه، تامین‌کننده ظرفیت اسمی بخشی از نیاز آب شرب جمعیت ۲۵۰ هزار نفری شهر ساوه است.اجرای این طرح به کاهش طعم و بوی نامطبوع و همچنین حذف جلبک از منابع آب شرب و رضایت مردم شهر ساوه منجر شده‌است. استفاده از فناوری نانوحباب در تصفیه‌خانه قیطریه تهران و در مقیاس بزرگ‌تر در تصفیه‌خانه ساوه موجب شده‌است که در آینده، فناوری نانوحباب در سایر تصفیه‌خانه‌ها و سدهای کشور هم استفاده شود.حذف جلبک و ترکیبات مولد طعم و بوی نامطبوع، بهبود کیفیت آب، حذف فرآیند هوادهی، حذف تزریق کلر و کربن فعال در ورودی تصفیه‌خانه که هزینه‌های بسیار زیادی تحمیل می‌کند ازجمله پیامدهای موفق استفاده از این فناوری در تصفیه‌خانه‌هاست.پدیده شکوفایی جلبک، از مهم‌ترین عوامل زوال کیفیت آب در دریاچه‌ها و مخازن سدهاست. تخلیه فاضلاب‌های شهری، صنعتی و زهاب کشاورزی به مخازن آب، مواد مغذی مورد نیاز رشد جلبک به‌ویژه فسفر را تامین می‌کند و این معضل به افزایش ناگهانی جمعیت جلبک‌ها می‌انجامد که با اصطلاح شکوفایی جلبکی شناخته می‌شود. در اثر این پدیده، جلبک‌ها بعضی ترکیبات آلی را در آب تولید می‌کنند که بارزترین آنها ژئوسمین و متیل ایزو بورنئول است که طعم و بویی شبیه به خاک و کپک را در آب ایجاد می‌کنند.با روش‌های مختلف مرسوم و باوجود به‌کارگیری تمام امکانات، تصفیه‌خانه‌ها معمولاقادربه حذف ترکیبات مولدطعم و بو ودرنتیجه تولید آب گوارا نیستند وهمین‌مسأله موجب نارضایتی مصرف‌کنندگان آب شرب شهری می‌شود.
نانوحباب ازن چیست؟
نانوحباب‌های ازن حوزه تحقیقاتی و فناوری قابل‌توجهی در زمینه تصفیه و گندزدایی آب هستند و حباب‌های بسیار کوچکی با قطری در محدوده نانومتر (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) را شامل می‌شوند که از گاز ازن تشکیل شده‌اند. در سال‌های اخیر، این حباب‌های کوچک ازنی به‌دلیل خواص منحصر‌به‌فرد و کاربردهای بالقوه‌ای که در صنایع مختلف دارند بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. ازن (O3) اکسیدکننده و ضدعفونی‌کننده‌ای بسیار قوی است که به‌دلیل توانایی‌هایی که در غیرفعال‌کردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر عوامل عفونی شناخته‌شده دارد استفاده از آن در فرآیندهای تصفیه آب، بسیار رواج پیدا کرده‌است. باوجوداین، استفاده کارآمد از این ماده به‌طور یکسان در کل آب همواره چالشی بزرگ در حوزه تصفیه و ضدعفونی به‌شمار رفته است و ازاین‌رو، فناوری نانوحباب می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی مؤثر برای رفع این مشکل در نظر گرفته شود. به‌طوری‌که، وقتی ازن تحت شرایط خاصی به آب تزریق شود می‌تواند نانوحباب‌های ازن را تشکیل دهد که نسبت به روش‌های متداول تصفیه با ازن از مزایای بیشتری برخوردار است. می‌توان گفت که مزیت کلیدی نانوحباب‌های ازن طول‌عمر طولانی آنها در آب است. این حباب‌ها به‌دلیل اندازه کوچک و فضای سطحی بالایی که دارند، می‌توانند برای مدتی طولانی در آب معلق بمانند و به‌این‌ترتیب، زمان بیشتری برای تماس بین ازن و آلاینده‌ها را فراهم کنند. این زمان تماس باعث افزایش بازده و تکمیل فرآیند تصفیه می‌شود.به‌علاوه، نانوحباب‌های ازن نسبت به حباب‌های بزرگ‌تر یا ازن محلول دارای سرعت انتقال جرم بالاتری هستند. از این‌رو، انتقال ازن بیشتر به آب باعث افزایش بازده ضدعفونی می‌شود. ازسوی‌دیگر، اندازه کوچک حباب‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا در شکاف‌های کوچک و مناطق صعب‌العبور نفوذ کنند و این مسأله، به تصفیه کامل و کارآمدتر آب کمک می‌کند. نانوحباب‌های ازن علاوه‌بر اثربخشی، فناوری‌ای ایمن و سازگار با محیط‌زیست هم به‌شمار می‌روند و برخلاف روش‌های سنتی تصفیه شیمیایی، نانوحباب‌های ازن محصولات جانبی مضری تولید نمی‌کنند یا پسماندهای سمی از خود باقی نمی‌گذارند. علاوه‌بر‌این، گاز ازن منبعی طبیعی و فراوان است که به‌راحتی در محل تولید می‌شود و آن را به راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و اقتصادی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها تبدیل می‌کند.
کاربردهای نانوحباب ازن
نانوحباب‌های ازن در صنایع مختلف ازجمله تصفیه‌خانه‌های آب، استخرهای شنا، فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی، کشاورزی و آبزی‌پروری کاربردهای گسترده‌ای دارند.همان‌طورکه اشاره شد در تصفیه‌خانه‌های آب، از نانوحباب‌های ازن برای از بین‌بردن آلودگی‌های آلی، کشتن و غیرفعال‌کردن میکروارگانیسم‌ها، اکسیدکردن مواد آلی و کاهش بو و رنگ در آب استفاده می‌شود. همچنین این حباب‌ها به قسمت‌های مختلف سامانه آبی نفوذ و به‌طور مؤثری با آلاینده‌ها مقابله می‌کنند. صنایع غذایی و آشامیدنی از نانوحباب‌های ازن به‌عنوان روشی برای ضدعفونی مؤثر بهره می‌برند. به‌طوری‌که می‌توان از آنها برای ضدعفونی میوه‌ها، سبزیجات، گوشت و سایر محصولات استفاده کرد. همچنین نانوحباب‌های ازن قادرند در حفظ کیفیت و افزایش عمر مفید محصولات مؤثر باشد.علاوه‌بر‌این، در حوزه کشاورزی و آبزی‌پروری، استفاده از نانوحباب‌های ازن می‌تواند کیفیت آب را بهبود بخشد و رشد و سلامت جانداران آبزی و محصولات کشاورزی را افزایش دهد. این حباب‌ها به‌عنوان روش ضدعفونی در مزارع آبزی‌پروری ازجمله تولید ماهی و میگو استفاده می‌شوند. نانوحباب‌های ازن در تصفیه فاضلاب و ضدعفونی بیمارستان‌ها، آشپزخانه‌ها و هتل‌ها نیز کاربرد دارند.
تاثیر تصفیه آب با نانوحباب ازن
آذر ۱۴۰۱/ دسامبر ۲۰۲۲ گروهی از پژوهشگران ژاپنی و هندی از دانشگاه کیوشو در ژاپن پژوهشی را در چهار حوضچه آبی هند انجام دادند و طی این مطالعه که نتایج آن در نشریه تخصصی ساینس‌دایرکت منتشر شد، تاثیر استفاده از نانوحباب ازن را در تصفیه آب بررسی کردند. نتایج این پژوهش نشان داد نانوحباب ازن در تصفیه فاضلاب به کاهش ۸۵ تا ۹۹درصدی مواد جامد معلق در آب (TSS)، ۸۰ تا ۹۰درصد کاهش اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD) و ۵۵درصد کاهش اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) در حوضچه شماره سه و کاهش ۸۲درصدی آن در حوضچه شماره چهار دست یافت و سطح اکسیژن محلول تا حدی بهبود پیدا کرد که برای جانداران مناسب شد. پژوهشگران این مطالعه معتقدند سامانه نانوحباب گاز نه‌فقط قادر است اکسیژن محلول را تا سطح فوق‌اشباع بهبود بخشد که قادر است آن را بیش از ۱۴ تا ۱۵ساعت ثابت نگه دارد.اما گندزدایی آب فقط برای مصارف شرب نیست و در آبزی‌پروری هم نقش مهمی ایفا می‌کند. به‌طوری که ترکیب و تنوع میکروبی در زیست‌بوم حوضچه‌های آبزی‌پروری با بهره‌وری ماهی و میگو و میزان شیوع بیماری ارتباط نزدیکی دارد. ازاین‌رو، مداخلاتی که باکتری‌های موجود در آب حوضچه‌ها را تغییر می‌دهد، می‌تواند بر بهره‌وری این سامانه‌ها تاثیر بگذارد. برای بررسی این‌که نانوحباب‌های ازن تا چه حد می‌تواند باعث کاهش عوامل بیماری‌زا، بهبود اکسیژن محلول و افزایش ایمنی ذاتی ماهی‌ها شود، دانشمندان گروه بیماری‌های عفونی و بهداشت عمومی دانشکده دامپزشکی دانشگاه شهر هنگ‌کنگ در چین در پژوهشی که آبان ۱۴۰۲/ نوامبر ۲۰۲۳ در نشریه الزویر منتشر کردند، تاثیر استفاده از سامانه نانوحباب‌ها و ماکروحباب‌های ازن را در جامعه میکروبی استخرهای آبزی‌پروری و سلامت ماهی‌ها بررسی کردند. در این پژوهش، دانشمندان با موفقیت توانستند بین9.90 تا 4.99درصد از باکتری‌های هتروتروف را پس از استفاده 15میلی‌گرم در لیتر ازن به روش نانوحباب حذف کنند. شمارش باکتری‌های هتروتروف روشی برای تخمین تعداد باکتری‌های زنده آب و تعیین کیفیت آب است.
مزایای استفاده از نانوحباب ازن در تصفیه‌خانه‌های کشور
کاهش مصرف ازن تا ۶۰درصد، بی‌نیازی از خطوط انتقال ازن و دیفیوزر، بی‌نیازی از مخازن ازن‌زنی، بی‌نیازی از تخریب‌کننده ازن و در نتیجه کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری تا ۵۰درصد از مهم‌ترین مزایای استفاده از سامانه‌های نانوحباب ازن در تصفیه‌خانه‌ها به‌شمار می‌رود. همچنین ساخت این تجهیزات در داخل کشور، به صرفه‌جویی دست‌کم ۴۰درصدی مصرف انرژی نسبت به سامانه‌های متداول هوادهی و کاهش هزینه تامین تجهیزات به میزان ۲۰درصد کمک می‌کند. کاهش صدا و بی‌نیازی از ایزوله‌کردن تجهیزات و افزایش بازده به میزان دست‌کم ۳۰درصد از دیگر مزایای استفاده از این فناوری در بخش تصفیه آب و فاضلاب است.
هدا عربشاهی - گروه دانش
آذر ۱۴۰۰ بود که عارف دادگستر، مدیرعامل و بنیانگذار شرکتی دانش‌بنیان از اجرای موفقیت‌آمیز سامانه نانوحباب این شرکت و طرح آزمایشی هوادهی با نانوحباب در تصفیه‌خانه قیطریه در تهران که از یک‌سال پیش از آن شروع شده بود، خبر داد و گفت که طی این مدت در آزمایشگاه معتمد شرکت آب و فاضلاب، آزمایش‌های متعددی روی پساب‌های این تصفیه‌خانه برای بررسی عملکرد سامانه نانوحباب انجام شد که در نهایت این فناوری مورد تایید شرکت آب و فاضلاب قرار گرفت و استفاده از این سامانه نانوحباب ازن موجب افزایش هوادهی فاضلاب شد.این شرکت دانش‌بنیان پیشگام در دستیابی به دانش فنی فناوری نانوحباب در ایران است و موفق به طراحی و ساخت دستگاه‌های تولیدکننده نانو گاز برای گازهایی از قبیل هوا، اکسیژن، ازن، کلر، نیتروژن و دیاکسیدکربن شده است.دستگاه‌های تولیدکننده نانوحباب این مجموعه دانش‌بنیان قادرند طی فرآیند خاص انتقال دوفازی، گاز را با بازده بسیار بالا داخل مایع تزریق کنند. به دیگر سخن، این دستگاه‌ها ظرفیت انتقال گاز را در مقایسه با تجهیزات سنتی به‌طور قابل‌توجهی افزایش می‌دهند و در تصفیه‌خانه‌های آب و فاضلاب علاوه بر بهبود قابل توجه کارایی واحدهای هوادهی، ازن‌زنی و کلرزنی موجب کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری، بهره‌برداری و مصرف انرژی می‌شوند.
استفاده از فناوری نانوحباب در تصفیه‌خانه آب ساوه
پس‌از موفقیت طرح آزمایشی استفاده از سامانه نانوحباب در تصفیه‌خانه قیطریه تهران، شرکت نانوحباب انرژی با مشارکت و همکاری معاونت علمی و فناوری ریاست‌جمهوری، شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و ستاد توسعه فناوری نانو و میکرو، طرح به‌کارگیری فناوری نانوحباب ازن را از سال ۱۴۰۱ در تصفیه‌خانه آب ساوه با ظرفیت ۳۵ هزار مترمکعب در روز آغاز کرد که عملکرد مداوم این فناوری طی یک‌سال گذشته مورد ارزیابی قرار گرفت و تاییدیه کارشناسان مربوط و وزارت نیرو را به‌دست آورد و سرانجام روز شنبه ۱۴ بهمن ۱۴۰۲، فناوری نانوحباب ازن تصفیه‌خانه آب ساوه رسما با حضور دکتر روح‌ا... دهقانی‌فیروزآبادی معاون علمی، فناوری و اقتصاد دانش‌بنیان ریاست‌جمهوری، دکتر عماد احمدوند دبیر ستاد توسعه فناوری نانو و میکرو، دکتر امینی مدیرعامل شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و مقامات استانی افتتاح شد. تصفیه‌خانه آب شرب شهر ساوه در ۲۰ کیلومتری این شهر و در پایین‌دست سد الغدیر قرار دارد و با ۵۷۵ لیتر بر ثانیه، تامین‌کننده ظرفیت اسمی بخشی از نیاز آب شرب جمعیت ۲۵۰ هزار نفری شهر ساوه است.اجرای این طرح به کاهش طعم و بوی نامطبوع و همچنین حذف جلبک از منابع آب شرب و رضایت مردم شهر ساوه منجر شده‌است. استفاده از فناوری نانوحباب در تصفیه‌خانه قیطریه تهران و در مقیاس بزرگ‌تر در تصفیه‌خانه ساوه موجب شده‌است که در آینده، فناوری نانوحباب در سایر تصفیه‌خانه‌ها و سدهای کشور هم استفاده شود.حذف جلبک و ترکیبات مولد طعم و بوی نامطبوع، بهبود کیفیت آب، حذف فرآیند هوادهی، حذف تزریق کلر و کربن فعال در ورودی تصفیه‌خانه که هزینه‌های بسیار زیادی تحمیل می‌کند ازجمله پیامدهای موفق استفاده از این فناوری در تصفیه‌خانه‌هاست.پدیده شکوفایی جلبک، از مهم‌ترین عوامل زوال کیفیت آب در دریاچه‌ها و مخازن سدهاست. تخلیه فاضلاب‌های شهری، صنعتی و زهاب کشاورزی به مخازن آب، مواد مغذی مورد نیاز رشد جلبک به‌ویژه فسفر را تامین می‌کند و این معضل به افزایش ناگهانی جمعیت جلبک‌ها می‌انجامد که با اصطلاح شکوفایی جلبکی شناخته می‌شود. در اثر این پدیده، جلبک‌ها بعضی ترکیبات آلی را در آب تولید می‌کنند که بارزترین آنها ژئوسمین و متیل ایزو بورنئول است که طعم و بویی شبیه به خاک و کپک را در آب ایجاد می‌کنند.با روش‌های مختلف مرسوم و باوجود به‌کارگیری تمام امکانات، تصفیه‌خانه‌ها معمولاقادربه حذف ترکیبات مولدطعم و بو ودرنتیجه تولید آب گوارا نیستند وهمین‌مسأله موجب نارضایتی مصرف‌کنندگان آب شرب شهری می‌شود.
نانوحباب ازن چیست؟
نانوحباب‌های ازن حوزه تحقیقاتی و فناوری قابل‌توجهی در زمینه تصفیه و گندزدایی آب هستند و حباب‌های بسیار کوچکی با قطری در محدوده نانومتر (کمتر از ۲۰۰ نانومتر) را شامل می‌شوند که از گاز ازن تشکیل شده‌اند. در سال‌های اخیر، این حباب‌های کوچک ازنی به‌دلیل خواص منحصر‌به‌فرد و کاربردهای بالقوه‌ای که در صنایع مختلف دارند بسیار مورد توجه قرار گرفته‌اند. ازن (O3) اکسیدکننده و ضدعفونی‌کننده‌ای بسیار قوی است که به‌دلیل توانایی‌هایی که در غیرفعال‌کردن باکتری‌ها، ویروس‌ها و سایر عوامل عفونی شناخته‌شده دارد استفاده از آن در فرآیندهای تصفیه آب، بسیار رواج پیدا کرده‌است. باوجوداین، استفاده کارآمد از این ماده به‌طور یکسان در کل آب همواره چالشی بزرگ در حوزه تصفیه و ضدعفونی به‌شمار رفته است و ازاین‌رو، فناوری نانوحباب می‌تواند به‌عنوان راه‌حلی مؤثر برای رفع این مشکل در نظر گرفته شود. به‌طوری‌که، وقتی ازن تحت شرایط خاصی به آب تزریق شود می‌تواند نانوحباب‌های ازن را تشکیل دهد که نسبت به روش‌های متداول تصفیه با ازن از مزایای بیشتری برخوردار است. می‌توان گفت که مزیت کلیدی نانوحباب‌های ازن طول‌عمر طولانی آنها در آب است. این حباب‌ها به‌دلیل اندازه کوچک و فضای سطحی بالایی که دارند، می‌توانند برای مدتی طولانی در آب معلق بمانند و به‌این‌ترتیب، زمان بیشتری برای تماس بین ازن و آلاینده‌ها را فراهم کنند. این زمان تماس باعث افزایش بازده و تکمیل فرآیند تصفیه می‌شود.به‌علاوه، نانوحباب‌های ازن نسبت به حباب‌های بزرگ‌تر یا ازن محلول دارای سرعت انتقال جرم بالاتری هستند. از این‌رو، انتقال ازن بیشتر به آب باعث افزایش بازده ضدعفونی می‌شود. ازسوی‌دیگر، اندازه کوچک حباب‌ها به آنها اجازه می‌دهد تا در شکاف‌های کوچک و مناطق صعب‌العبور نفوذ کنند و این مسأله، به تصفیه کامل و کارآمدتر آب کمک می‌کند. نانوحباب‌های ازن علاوه‌بر اثربخشی، فناوری‌ای ایمن و سازگار با محیط‌زیست هم به‌شمار می‌روند و برخلاف روش‌های سنتی تصفیه شیمیایی، نانوحباب‌های ازن محصولات جانبی مضری تولید نمی‌کنند یا پسماندهای سمی از خود باقی نمی‌گذارند. علاوه‌بر‌این، گاز ازن منبعی طبیعی و فراوان است که به‌راحتی در محل تولید می‌شود و آن را به راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و اقتصادی برای طیف گسترده‌ای از کاربردها تبدیل می‌کند.
کاربردهای نانوحباب ازن
نانوحباب‌های ازن در صنایع مختلف ازجمله تصفیه‌خانه‌های آب، استخرهای شنا، فرآوری مواد غذایی و آشامیدنی، کشاورزی و آبزی‌پروری کاربردهای گسترده‌ای دارند.همان‌طورکه اشاره شد در تصفیه‌خانه‌های آب، از نانوحباب‌های ازن برای از بین‌بردن آلودگی‌های آلی، کشتن و غیرفعال‌کردن میکروارگانیسم‌ها، اکسیدکردن مواد آلی و کاهش بو و رنگ در آب استفاده می‌شود. همچنین این حباب‌ها به قسمت‌های مختلف سامانه آبی نفوذ و به‌طور مؤثری با آلاینده‌ها مقابله می‌کنند. صنایع غذایی و آشامیدنی از نانوحباب‌های ازن به‌عنوان روشی برای ضدعفونی مؤثر بهره می‌برند. به‌طوری‌که می‌توان از آنها برای ضدعفونی میوه‌ها، سبزیجات، گوشت و سایر محصولات استفاده کرد. همچنین نانوحباب‌های ازن قادرند در حفظ کیفیت و افزایش عمر مفید محصولات مؤثر باشد.علاوه‌بر‌این، در حوزه کشاورزی و آبزی‌پروری، استفاده از نانوحباب‌های ازن می‌تواند کیفیت آب را بهبود بخشد و رشد و سلامت جانداران آبزی و محصولات کشاورزی را افزایش دهد. این حباب‌ها به‌عنوان روش ضدعفونی در مزارع آبزی‌پروری ازجمله تولید ماهی و میگو استفاده می‌شوند. نانوحباب‌های ازن در تصفیه فاضلاب و ضدعفونی بیمارستان‌ها، آشپزخانه‌ها و هتل‌ها نیز کاربرد دارند.
تاثیر تصفیه آب با نانوحباب ازن
آذر ۱۴۰۱/ دسامبر ۲۰۲۲ گروهی از پژوهشگران ژاپنی و هندی از دانشگاه کیوشو در ژاپن پژوهشی را در چهار حوضچه آبی هند انجام دادند و طی این مطالعه که نتایج آن در نشریه تخصصی ساینس‌دایرکت منتشر شد، تاثیر استفاده از نانوحباب ازن را در تصفیه آب بررسی کردند. نتایج این پژوهش نشان داد نانوحباب ازن در تصفیه فاضلاب به کاهش ۸۵ تا ۹۹درصدی مواد جامد معلق در آب (TSS)، ۸۰ تا ۹۰درصد کاهش اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی (BOD) و ۵۵درصد کاهش اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) در حوضچه شماره سه و کاهش ۸۲درصدی آن در حوضچه شماره چهار دست یافت و سطح اکسیژن محلول تا حدی بهبود پیدا کرد که برای جانداران مناسب شد. پژوهشگران این مطالعه معتقدند سامانه نانوحباب گاز نه‌فقط قادر است اکسیژن محلول را تا سطح فوق‌اشباع بهبود بخشد که قادر است آن را بیش از ۱۴ تا ۱۵ساعت ثابت نگه دارد.اما گندزدایی آب فقط برای مصارف شرب نیست و در آبزی‌پروری هم نقش مهمی ایفا می‌کند. به‌طوری که ترکیب و تنوع میکروبی در زیست‌بوم حوضچه‌های آبزی‌پروری با بهره‌وری ماهی و میگو و میزان شیوع بیماری ارتباط نزدیکی دارد. ازاین‌رو، مداخلاتی که باکتری‌های موجود در آب حوضچه‌ها را تغییر می‌دهد، می‌تواند بر بهره‌وری این سامانه‌ها تاثیر بگذارد. برای بررسی این‌که نانوحباب‌های ازن تا چه حد می‌تواند باعث کاهش عوامل بیماری‌زا، بهبود اکسیژن محلول و افزایش ایمنی ذاتی ماهی‌ها شود، دانشمندان گروه بیماری‌های عفونی و بهداشت عمومی دانشکده دامپزشکی دانشگاه شهر هنگ‌کنگ در چین در پژوهشی که آبان ۱۴۰۲/ نوامبر ۲۰۲۳ در نشریه الزویر منتشر کردند، تاثیر استفاده از سامانه نانوحباب‌ها و ماکروحباب‌های ازن را در جامعه میکروبی استخرهای آبزی‌پروری و سلامت ماهی‌ها بررسی کردند. در این پژوهش، دانشمندان با موفقیت توانستند بین9.90 تا 4.99درصد از باکتری‌های هتروتروف را پس از استفاده 15میلی‌گرم در لیتر ازن به روش نانوحباب حذف کنند. شمارش باکتری‌های هتروتروف روشی برای تخمین تعداد باکتری‌های زنده آب و تعیین کیفیت آب است.
مزایای استفاده از نانوحباب ازن در تصفیه‌خانه‌های کشور
کاهش مصرف ازن تا ۶۰درصد، بی‌نیازی از خطوط انتقال ازن و دیفیوزر، بی‌نیازی از مخازن ازن‌زنی، بی‌نیازی از تخریب‌کننده ازن و در نتیجه کاهش هزینه‌های سرمایه‌گذاری و بهره‌برداری تا ۵۰درصد از مهم‌ترین مزایای استفاده از سامانه‌های نانوحباب ازن در تصفیه‌خانه‌ها به‌شمار می‌رود. همچنین ساخت این تجهیزات در داخل کشور، به صرفه‌جویی دست‌کم ۴۰درصدی مصرف انرژی نسبت به سامانه‌های متداول هوادهی و کاهش هزینه تامین تجهیزات به میزان ۲۰درصد کمک می‌کند. کاهش صدا و بی‌نیازی از ایزوله‌کردن تجهیزات و افزایش بازده به میزان دست‌کم ۳۰درصد از دیگر مزایای استفاده از این فناوری در بخش تصفیه آب و فاضلاب است.
هدا عربشاهی - گروه دانش
