معرفی انواع روش های بازیافت آب برای کشاورزی و کاربرد آن ها

مقدمه

برای قرن ها، فاضلاب به طور نامناسب در کشاورزی مورد استفاده قرار گرفته است و خطرات بالقوه ای برای سلامت عمومی و محیط زیست ایجاد می کند. در زمینه توسعه علمی و در مواجهه با بحران فزاینده آب، استفاده مجدد از فاضلاب شایستگی توجه دارد زیرا این عمل به کاهش فشار مصرف آب و تعدیل آلودگی آب کمک می کند. بنابراین، در این مقاله،در ادامه ی مقالات تصفیه فاضلاب شرکت مهندسی کاشفان نیلفام به اثرات مثبت و منفی بازیافت آب برای کشاورزی می‌پردازد و بر اثرات آن بر محیط‌زیست خاک تأکید می‌کند. بررسی ادبیات نشان می‌دهد که تا دهه 1990، مطالعات تحقیقاتی استفاده از فاضلاب را برای اهداف آبیاری از رویکرد تصفیه ترویج می‌کردند، با این حال، مطالعات تحقیقاتی جدیدتر (2012-2016) نشان می دهد که بازیافت آب برای کشاورزی به طور قابل توجهی بر خواص بافت خاک تأثیر می گذارد، در حالی که باعث تغییرات احتمالی زیست توده و میکروبیوتا می شود. علاوه بر این، تحقیقات در این دوره به ارزیابی کمی خطر میکروبیولوژیکی معطوف شده است.

بازچرخانی آب و استفاده مجدد آن در کشاورزی

استفاده مجدد از فاضلاب در کشاورزی مستلزم استفاده بیشتر از پساب تصفیه شده با پکیج سیستم تصفیه فاضلاب برای آبیاری محصولات است. این نوع استفاده مجدد به عنوان یک ابزار کارآمد برای مدیریت منابع آب در نظر گرفته می شود که ناشی از نیاز به یک منبع تنظیم شده است که کمبود آب ناشی از فصلی بودن یا در دسترس بودن نامنظم سایر منابع آبی برای آبیاری محصولات در طول سال هیدرولوژیکی را جبران می کند. اگرچه استفاده از فاضلاب یک روش باستانی است، اما همیشه به درستی مدیریت نشده است یا استانداردهای کیفیت مطابق با استفاده را رعایت نکرده است.

بر این اساس، دانش مربوط به استفاده از فاضلاب با تاریخ بشر تکامل یافته است. در طول عصر برنز (3200-1100 قبل از میلاد)، تمدن های ماقبل تاریخ از فاضلاب خانگی در کشاورزی برای دفع زباله های سکونتگاه های شهری استفاده می کردند. آبیاری خاک با فاضلاب رایج ترین روش بود و از آن زمان مراحل مختلف توسعه را طی کرده است. اولین شواهد استفاده مجدد از فاضلاب در میان یونانیان باستان یافت می‌شود که از توالت‌های عمومی استفاده می‌کردند که فاضلاب را از طریق یک سیستم فاضلاب به سمت یک محفظه ذخیره می‌کردند. علاوه بر این، تمدن‌های یونان و روم از فاضلاب خانگی در اطراف شهرهای بزرگ (آتن و رم) استفاده می‌کردند.

فاضلاب به مزارع کشاورزی منتقل می شد تا به عنوان کود برای محصولات زراعی و باغات استفاده شود. بین سالهای 1550 و 1700، استفاده مستقیم از فاضلاب در مزارع کشاورزی به مزارع آلمان، اسکاتلند و انگلیس گسترش یافت. از آغاز سال 1800، آبیاری خاک با فاضلاب در بسیاری از شهرهای با رشد سریع در اروپا و ایالات متحده پذیرفته شد. به عنوان مثال، این عمل در شهرهایی مانند لندن، پاریس و بوستون قانونی در نظر گرفته شد و راه حلی برای تصفیه و دفع حجم زیادی از فاضلاب در نظر گرفته شد. پاریس اولین شهر بزرگی بود که مزارع اطراف شهری را با فاضلاب آبیاری کرد. در همین دوره بود که دفع فاضلاب شهری نیز در استرالیا اجرا شد. در سال 1897 اولین مزرعه ای که با فاضلاب آبیاری می شد در ملبورن تأسیس شد.

تاریخچه استفاده از پساب در کشاورزی

در قرن نوزدهم، حمل و نقل و دفع نهایی فاضلاب تصفیه نشده به مزارع باز حومه شهری باعث بروز اپیدمی های فاجعه بار بیماری های منتقله از طریق آب مانند وبا و تب حصبه شد. چنین اپیدمی هایی باعث ایجاد چندین نقطه عطف در بهداشت شد، مانند قانون بهداشت عمومی بریتانیا، که “تخلیه آب باران در رودخانه و فاضلاب در خاک” را به عنوان اصل اولیه تعیین می کند. علاوه بر این، جنبش بین‌المللی بهداشتی که توسط قدرت‌های پیشرو اروپایی ترویج شد، منجر به یک سری کنفرانس‌های بهداشتی در مورد بهداشت و جمعیت شناسی شد. همچنین دفتر بین المللی بهداشت عمومی با هدف انجام کنترل های بهداشتی در امتداد مرزها تأسیس شد.

اعتقاد بر این است که توسعه سیستم‌های فاضلاب زیرزمینی که در اواسط قرن نوزدهم پدیدار شد، پاسخ دیگری به شرایط غیربهداشتی ناشی از صنعتی شدن و شهرنشینی شدید در آن زمان بود. با این حال، طرح های دفع فاضلاب در مزارع کشاورزی به طور گسترده توسط شهرهای بزرگ اروپایی و ایالات متحده تا اوایل قرن بیستم مورد استفاده قرار گرفت. در طول دهه 1990، علاقه به استفاده از فاضلاب برای مقاصد کشاورزی (آبیاری غیرمستقیم با فاضلاب خام) در بسیاری از نقاط جهان به دلیل نیازهای بالای آب این بخش افزایش یافت. در این زمان، استفاده مجدد از فاضلاب به دلیل خطرات مرتبط با سلامت عمومی و محیط زیست، یک نگرانی جهانی بود. بنابراین، در سال 1973، سازمان بهداشت جهانی (WHO) سند “استفاده مجدد از پساب ها: روش های تصفیه فاضلاب و اقدامات حفاظتی بهداشتی” را با هدف حفاظت از سلامت عمومی و تسهیل استفاده منطقی از پساب و فضولات در کشاورزی و آبزی پروری تهیه کرد. این دستورالعمل اولیه در غیاب مطالعات اپیدمیولوژیک و با رویکرد حداقل خطر تهیه شد. در سال 1986، تجزیه و تحلیل کاملی از تمام مطالعات اپیدمیولوژیک موجود انجام شد و مجموعه‌ای از شواهد را جمع‌آوری کرد که نشان‌دهنده نیاز به بازنگری دستورالعمل‌های ایجاد شده در سال 1973 بود. مانند ارزیابی خطر، همراه با اطلاعات اضافی در مورد تعریف خطرات قابل تحمل برای جامعه بر اساس وضعیت فعلی یک بیماری خاص در یک کشور.

در دستورالعمل، پارامترهایی بر روی کیفیت میکروبیولوژیکی فاضلاب برای آبیاری تعیین شد. با این حال، دستورالعمل WHO شامل دستورالعمل های نظارتی نمی شود. بنابراین، فرمول آنها بر اساس اهداف و اقدامات حفاظتی بهداشتی پیشنهاد شد. چنین ملاحظاتی به عنوان بخشی از دستورالعمل‌های فاضلاب تولید شده توسط WHO در سال 2006 گنجانده شد. دستورالعمل‌های WHO در سال 2006 برای استفاده ایمن از پساب، فضولات و آب خاکستری ابزاری برای مدیریت پیشگیرانه فاضلاب در کشاورزی است و راهنمایی روشنی را برای تصمیم‌گیرندگان ارائه می‌کند.

مزایای استفاده مجدد آب در کشاورزی

 استفاده از بازیافت آب برای کشاورزی به نفع سلامتی انسان، محیط زیست و اقتصاد است. این استفاده نشان دهنده یک روش جایگزین است که در مناطق مختلف که با کمبود آب و رشد جمعیت شهری با نیازهای فزاینده آب مواجه هستند، به ویژه با توجه به کاهش منابع آب سطحی و زیرزمینی ناشی از تنوع آب و هوایی و تغییرات آب و هوا. در دسترس بودن منابع آب نیز تحت تأثیر آلودگی ناشی از فاضلاب قرار می گیرد، زیرا چنین آبی همیشه قبل از رسیدن به کانال های سطحی و آلودگی آبخوان های مرتبط تصفیه نمی شود.

یکی از شناخته شده ترین مزایای بازیافت آب برای کشاورزی، کاهش فشار مرتبط با منابع آب شیرین است. بنابراین، فاضلاب به عنوان یک منبع آبیاری جایگزین عمل می کند، به ویژه برای کشاورزی، بزرگترین مصرف کننده آب جهانی، که 70 درصد آب موجود را مصرف می کند. علاوه بر این، استفاده مجدد از فاضلاب تولید کشاورزی را در مناطقی که با کمبود آب مواجه هستند افزایش می‌دهد و در نتیجه به ایمنی مواد غذایی کمک می‌کند. تقریباً 805 میلیون نفر، یک نهم جمعیت جهان، از گرسنگی رنج می برند. با این حال، طبق آخرین برآورد فائو، روند کاهشی گرسنگی از احتمال نصف شدن تعداد افراد کم‌تغذیه حمایت می‌کند. با این حال، برای موفقیت، ابتدا لازم است رویکردی جامع اتخاذ شود که شامل سرمایه‌گذاری دولتی و خصوصی با هدف افزایش بهره‌وری کشاورزی، علاوه بر افزایش و بهبود دسترسی به منابع آبی و حفاظت از گروه‌های آسیب‌پذیر باشد.

خطرات بهداشتی استفاده مجدد از فاضلاب کشاورزی

سطوح غلظت و انواع پاتوژن ها و مواد شیمیایی موجود در فاضلاب بسته به شرایط بهداشتی و اجتماعی-اقتصادی یک جامعه خاص متفاوت است. غلظت ویروس ها، انگل های تک یاخته ای و کرم ها در فاضلاب می تواند 10 تا 1000 برابر بیشتر از کشورهای توسعه یافته باشد. بیماری های منتقله از فاضلاب نیز می توانند مزمن یا حاد باشند. خطر حاد به احتمال بیمار شدن در کوتاه مدت زمانی که در معرض دوزهای عفونی کم یک آلاینده قرار می گیرد، مربوط می شود، در حالی که خطر مزمن به وجود آلاینده هایی با ماهیت شیمیایی اشاره دارد که بر سلامت انسان پس از دوره های طولانی قرار گرفتن تاثیر می گذارد. علاوه بر این، بیماری های میکروبی می توانند به طور مستقیم یا غیر مستقیم از طریق آب منتقل شوند. در سطح جهانی، به ویژه در کشورهای در حال توسعه چنین بیماری هایی به طور قابل توجهی به مرگ و میر زودرس کمک کرده اند.

سایر ترکیبات موجود در فاضلاب که ممکن است خطراتی برای سلامت انسان داشته باشد، آلاینده های نوظهور (ECs) هستند. EC ها مولکول هایی با فعالیت بیولوژیکی روی ارگانیسم های مختلف هستند و ویژگی های فیزیکوشیمیایی آنها ماندگاری آنها را در محیط تعیین می کند و تجمع زیستی آنها را تسهیل می کند. EC ها شامل مسکن ها، داروهای ضد فشار خون و آنتی بیوتیک ها و غیره است. علاوه بر این، برخی از EC ها با اختلالات غدد درون ریز مطابقت دارند.

محدودیت های مرتبط با استفاده مجدد از فاضلاب کشاورزی

 استفاده از فاضلاب تصفیه شده یا تصفیه نشده در کشاورزی از اثرات نامطلوب بر محیط زیست، به ویژه بر روی خاک مستثنی نیست. ادبیات علمی شامل شواهدی از تغییرات در پارامترهای فیزیکوشیمیایی خاک است. علاوه بر این، در تحقیقات اخیر، تغییراتی در ساختار و میزان زیست توده میکروبی در خاک و همچنین افزایش فعالیت میکروبی ناشی از استفاده مجدد از فاضلاب کشاورزی مشاهده شده است. تغییر پارامترهای فیزیکوشیمیایی و میکروبیوتای خاک می تواند بر حاصلخیزی و بهره وری تأثیر بگذارد، در نتیجه پایداری خاک در اثر آبیاری ناکافی با فاضلاب را مختل کند.

نتیجه گیری

در سطح جهانی، کشاورزی مصرف کننده عمده فاضلاب است. اعتقاد بر این است که جستجو برای منابع آبیاری جایگزین برای اطمینان از ایمنی مواد غذایی و حفظ آب طبیعی حیاتی است. استفاده ایمن از پساب، به عنوان یک منبع جایگزین برای آبیاری، یک استراتژی شناخته شده برای استفاده کارآمد و جلوگیری از آلودگی آب است که در سراسر جهان، به ویژه در کشورهایی که با کمبود آب مواجه هستند، اهمیت روزافزونی پیدا می کند. با این حال، خطرات مرتبط با این نوع استفاده وجود دارد که باید در چارچوب محلی ارزیابی شود، خاک به عنوان یک محیط پذیرنده در نظر گرفته شود و اطمینان حاصل شود که آلودگی از یک محیط به رسانه دیگر (آب به خاک) منتقل نمی شود. تلاش‌های کشور باید در ارزیابی‌های کمی ریسک باشد.

با توجه به اینکه استفاده مجدد از کشاورزی می تواند باعث ایجاد یک مشکل بهداشت عمومی بسیار واقعی شود، اگر خطر در نظر گرفته نشود، این امکان را به یک مدیریت بهینه تر و اولویت بندی شده می دهد. خطرات استفاده مجدد از فاضلاب در کشاورزی بسیار گسترده است، از تغییرات در خواص فیزیکی و میکروبیولوژیکی خاک تا تأثیرات بر سلامت انسان. در شرایط اقتصادی نامطلوب، جستجوی منابع آبیاری جایگزین، مانند استفاده مجدد از فاضلاب خام یا تصفیه‌شده ناکافی ممکن است منجر به عوامل خطر قابل اجتناب شود. بنابراین، لازم است جنبه‌های مفید این عمل و همچنین اثرات منفی و استراتژی‌های مختلف کم‌هزینه‌ای که به فرآیند تصمیم‌گیری کمک می‌کنند و استفاده کافی از پساب در کشاورزی را مورد حمایت قرار می‌دهند، بیان شود.

عدم ارزیابی کمی خطر میکروبیولوژیکی با اشاره به غلظت کرم‌ها، قطعه گمشده‌ای است که برای اجرای صحیح استفاده مجدد کشاورزی ضروری است. این کمبود باعث ترویج استفاده از فاضلاب خام شده است که به دلیل توسعه اولیه هنجارها و استانداردهای برخی از کشورها که با دستورالعمل های جهانی مطابقت ندارند، ایجاد شده است. علاوه بر این، بهبود تکنیک تشخیص کرم ها باید نقطه عطف بعدی برای حذف ذهنیت و پیشبرد استفاده مجدد ایمن از آب باقیمانده باشد.

پکیج پساب فاضلاب صنعتی شرکت مهندسی کاشفان نیلفام با بهترین کیفیت و بازدهی طراحی و ساخت می ‌شوند و با توجه به نیازها و حجم فاضلاب، برای مشتریان و مناطق مختلف طراحی و تولید می ‌گردد. برای کسب اطلاعات بیشتر در زمینه ساخت و طراحی، می‌توانید با مشاورین این شرکت تماس بگیرید تا بهترین اطلاعات را در زمینه تصفیه فاضلاب و خرید پکیج تصفیه فاضلاب مورد نیاز به شما ارائه دهند.