بازیافت آب و استفاده مجدد از فاضلاب در آب آشامیدنی

بازیافت آب

از آغاز عصر برنز (حدود 3200 تا 1100 قبل از میلاد)، فاضلاب خانگی  برای آبیاری و آبزی پروری توسط تعدادی از تمدن ها از جمله تمدن هایی که در چین و مشرق زمین، مصر، دره سند، بین النهرین توسعه یافتند، استفاده می شد. در زمان‌های تاریخی (حدود 1000 سال قبل از میلاد تا 330 پس از میلاد)، فاضلاب توسط تمدن یونان و بعد روم، به‌ویژه در مناطق اطراف شهرهای مهم (مانند آتن و رم) برای اهداف آبیاری و کوددهی استفاده می‌شد. در زمان‌های اخیر، کاربرد  پساب برای مصارف کشاورزی ابتدا در شهرهای اروپایی و بعداً در ایالات متحده مورد استفاده قرار گرفت. امروزه پروژه های احیا و استفاده مجدد آب در سراسر جهان در حال برنامه ریزی و اجرا هستند. آب بازیافتی در حال حاضر تقریبا برای هر منظوری از جمله مصارف شرب استفاده می شود. این مقاله  در ادامه مقالات تصفیه فاضلاب شرکت مهندسی نیلفام مروری کوتاه بر تکامل استفاده مجدد از آب همراه با عملکرد فعلی و توصیه‌هایی برای آینده ارائه می‌کند.

استفاده مجدد از آب یک تکنیک یا مفهوم جدید نیست. دانش در مورد تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد همراه با تاریخ بشریت انباشته شده است. کاربرد فاضلاب های انسانی یک عمل قدیمی است که از دوران باستان تا معاصر چندین مرحله توسعه را پشت سر گذاشته است.امروزه، آب بازیافتی تقریباً برای همه مقاصد از جمله استفاده مجدد قابل شرب مورد استفاده قرار می گیرد.

کاربردهای استفاده مجدد از آب

از لحاظ تاریخی، آبیاری کشاورزی بزرگترین استفاده از فاضلاب تصفیه نشده بوده و همچنان ادامه دارد. در اوایل از آبیاری مستقیم استفاده می شد اما با افزایش مقدار فاضلاب، تصفیه فاضلاب برای استفاده در مزاع توسعه یافت. پس از آن، اشکال توسعه یافته تر پکیج های تصفیه فاضلاب برای مقابله با مقادیر روزافزون فاضلاب برای حفاظت از محیط زیست توسعه یافت. با تشدید فرآیندهای تصفیه فاضلاب، کیفیت پساب بهبود یافت که باعث شد آب بازیافتی برای کاربردهای مختلف کشاورزی مناسب باشد. توسعه استانداردهای محدودتر تخلیه پساب منجر به بهبود بیشتر در کیفیت پساب شده است و استفاده از آب بازیافتی را برای کاربردهای مختلف مناسب ساخته است. حفاظت از سلامت که در ابتدا بر کیفیت میکروبیولوژیکی متمرکز بود، به یک دیدگاه گسترده‌تر و جامع‌تر از کیفیت شیمیایی، به ویژه در ارتباط با آلاینده‌های “در حال ظهور” که برای استفاده مجدد قابل شرب اهمیت کلیدی دارند، گسترش یافته است.

مقوله‌ های استفاده مجدد از آب

مقوله‌های استفاده مجدد از آب دسته‌های اصلی استفاده مجدد از آب به شرح زیر است:

• آبیاری کشاورزی
• آبیاری فضای سبز
• بازیافت صنعتی و استفاده مجدد
• مصارف تفریحی و محیطی
• مصارف شهری غیر شرب
• تغذیه آب های زیرزمینی
• استفاده مجدد در آب شرب

آبیاری کشاورزی و فضای سبز از کاربردهای محدود قبلی به آبیاری نامحدود محصولات غذایی که به صورت خام مصرف می‌شوند، گسترش یافته است، زمانی که فاضلاب به درستی تصفیه شود. با بهبود کیفیت آب پساب، یک روند جهانی برای تنوع بخشیدن به شیوه های استفاده مجدد از آب فراتر از آبیاری کشاورزی و مناظر، به استفاده تفریحی و زیست محیطی، استفاده مجدد صنعتی، تغذیه مجدد آب های زیرزمینی و استفاده مجدد قابل شرب گسترش میابد.

دغدغه های دینی در کشورهای اسلامی

برای رسیدگی به نگرانی‌های مذهبی در برخی از کشورهای اسلامی، فتوا در عربستان سعودی، عمان و امارات صادر شده است. لازم به ذکر است که در این فتواها ممکن است از فاضلاب برای آبیاری استفاده شود که در نتیجه ناخالصی های موجود در فاضلاب خام حذف می شود. یکی از نمونه های پروژه استفاده مجدد از آب که در یک جامعه اسلامی مورد مطالعه قرار گرفته است، پروژه استفاده مجدد آژانس توسعه بین المللی ایالات متحده در صنعت، کشاورزی و محوطه سازی در اردن است. در این پروژه کشاورزان به استفاده مفید از پساب تصفیه شده در کشاورزی مشغول شده اند. چنین پروژه هایی موفق بوده اند زیرا نه تنها به مسائل فنی و اقتصادی، بلکه به مسائل نهادی و فرهنگی نیز پرداخته اند. این پروژه منجر به توسعه اولین انجمن مصرف کننده آب در اردن برای بهره برداری، نگهداری و مدیریت سیستم های آبیاری مبتنی بر پساب تصفیه شده و معرفی پساب فاضلاب شهری برای اولین بار در این کشور شدند.

سایر منابع آب غیر خانگی برای احیا و استفاده مجدد

از لحاظ تاریخی، فاضلاب که از سیستم های جمع آوری فاضلاب به دست می آید، منبع اصلی آب بازیافتی بوده است. با این حال، رشد جمعیت و شهرنشینی همراه با منابع آب قابل اطمینان محدود نیز به در نظر گرفتن طیف وسیع تری از منابع آب بالقوه برای احیا و استفاده مجدد کمک کرده است. سایر منابع بالقوه فاضلاب برای احیاء و استفاده مجدد در ادامه آورده شده است. به عنوان مثال، در اواخر دهه 1970، یک سیستم کامل بازیافت فاضلاب در محل برای تولید آب آشامیدنی توسعه یافت. تعدادی از این سیستم ها در طول دوره 1976 تا 1982 در مناطق مسکونی در کلرادو (ایالات متحده آمریکا) نصب شدند.

آب سیاه

آب سیاه از توالت ها و یا منابع آشپزخانه (مانند سینک ظرفشویی و ماشین ظرفشویی) منشاء می گیرد.

آب خاکستری

آب خاکستری فاضلاب جمع آوری شده از منابع غیرآب سیاه، مانند سینک حمام، دوش، وان، لباسشویی و سینک لباسشویی.

فاضلاب (محلی)

آب حاصل از ترکیب منابع آب خاکستری و آب سیاه، که به یک سیستم جمع آوری تخلیه نمی شود (به عنوان مثال، فاضلاب از یک محل سکونت با سپتیک تانک یا گودال تراوش تخلیه میشود).

رواناب پشت بام

بارندگی ناشی از باران یا رویدادهای ذوب برف که مستقیماً از سطح سقفی که در معرض دسترسی مکرر عمومی نیست جمع آوری می شود.

بخار آب

میعانات که به مایع تبدیل شده و جمع آوری می شود، رایج ترین منبع در ساختمان ها تهویه مطبوع، تبرید و بخار است.

آب های زیرزمینی کم عمق

 آب های زیرزمینی که در نزدیکی سطح زمین در یک سفره آب محدود قرار دارند و بنابراین در معرض آلودگی ناشی از نفوذ سطح هستند.

استفاده مجدد از فاضلاب در آب آشامیدنی

تخمین زده می شود که بیش از 80 درصد از فاضلاب جهان و بیش از 95 درصد در برخی از کشورهای در حال توسعه بدون تصفیه به محیط زیست رها می شود. به طور معمول، فاضلاب تصفیه نشده یا به رودخانه ها یا نهرها تخلیه می شود که در آن رقیق می شود و به پایین دست منتقل می شود یا به داخل سفره های زیرزمینی نفوذ می کند، جایی که ترکیبات موجود در فاضلاب خام می توانند بر منابع آب شیرین تأثیر بگذارند. استفاده پایین دست از یک منبع آب، برای آب آشامیدنی، که در معرض تخلیه فاضلاب بالادست است، به عنوان استفاده مجدد آشامیدنی برنامه ریزی نشده (همچنین به عنوان استفاده مجدد قابل شرب بالفعل شناخته می شود) نامیده می شود. در برخی موارد، آب بازیافتی بخش قابل توجهی از جریان کل در بسیاری از آب های دریافت کننده را نشان می دهد.

در برخی از تصفیه خانه های آب آشامیدنی، به ویژه در شرایط کم جریان، بخش بزرگی (تا 75٪) به عنوان پساب فاضلاب از جوامع بالادست سرچشمه می گیرد. از آنجایی که جمعیت جهان به رشد خود ادامه می دهد و استرس بیشتری بر منابع آب وارد می شود، درک میزان و پیامدهای روابط عمومی برنامه ریزی نشده (عملی) در طراحی تصفیه خانه های آب در حفاظت از سلامت عمومی مهم خواهد بود. علاوه بر تخلیه به رودخانه ها، موارد متعددی ثبت شده است که در آن فاضلاب تصفیه نشده اعمال شده به زمین برای مصارف کشاورزی منجر به تغذیه برنامه ریزی نشده سفره های آب زیرزمینی شده است که از آن آب برای مصرف انسان برداشت می شود.

بهداشت و مسائل زیست محیطی

در حالی که شواهد اپیدمیولوژیک قابل اعتمادی وجود ندارد که استفاده از آب بازیافتی برای هر یک از کاربردهای آن باعث شیوع بیماری در ایالات متحده شده است، انتقال احتمالی بیماری عفونی توسط ارگانیسم های بیماری زا نگرانی اصلی در احیا و استفاده مجدد از آب است. این نگرانی به ویژه در کشورهای در حال توسعه که در آن فاضلاب تصفیه نشده یا تصفیه نشده به طور گسترده استفاده می شود صادق است. علاوه بر این، تولید، توزیع و استفاده از آب بازیافتی که به طور ناکافی تنظیم می شود، ممکن است منجر به اثرات نامطلوب زیست محیطی شود.

نگرانی ها در استفاده مجدد از آب

مسائل بهداشتی و زیست محیطی مرتبط با احیاء و استفاده مجدد از آب به تصفیه فاضلاب، کیفیت آب بازیافتی، ترکیبات شیمیایی و میکروبیولوژیکی که ممکن است در آب بازیافتی وجود داشته باشد، ارزیابی خطرات بهداشتی و درک و پذیرش عمومی مربوط می شود. آب بازیافتی حاصل از فاضلاب شهری از منابع مختلفی از جمله خانوارها، مدارس، ادارات، بیمارستان ها و تأسیسات تجاری و صنعتی تأمین می شود. بنابراین، فاضلاب شهری تصفیه نشده معمولاً حاوی انواع ترکیبات بیولوژیکی و شیمیایی است که ممکن است برای سلامت انسان و محیط زیست خطرناک باشد. در بسیاری از کشورهای در حال توسعه، آبیاری محصولات سبزیجات با فاضلاب تصفیه نشده یا تصفیه نشده منبع اصلی بیماری های روده ای و سایر بیماری های منتقله از طریق آب است. با این حال، در ایالات متحده و سایر کشورهای صنعتی که در آن معیارها و مقررات تصفیه فاضلاب قابل اعتماد و احیاء و استفاده مجدد از آب مرتبط با سلامت، امکان سنجی و مقبولیت استفاده مجدد از آب وجود دارد، وضعیت متفاوت است.

روندهای نوظهور در استفاده مجدد از آب

تخمین زده می شود که تا سال 2050 جمعیت جهان به میزان 2 میلیارد نفر دیگر افزایش یابد.این رشد جمعیت همراه با صنعتی شدن و شهرنشینی منجر به افزایش تقاضا برای آب خواهد شد و پیامدهای جدی بر محیط زیست خواهد داشت. تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب نقش حیاتی در برنامه ریزی شهری آینده خواهد داشت. اگرچه رویکردهای مختلفی برای مقابله با رشد جمعیت در آینده وجود خواهد داشت، اما سه روند اصلی در رابطه با استفاده مجدد از آب برجسته است:

 (الف) استفاده مجدد از آب آشامیدنی

 (ب) مدیریت یکپارچه فاضلاب

 (ج) مدیریت آب یکپارچه

مسائل و چالش های آینده

در دهه آینده، تعدادی از مسائل و چالش ها باید حل شود تا احیا و استفاده مجدد آب بهینه شود. مسائل مهم عبارتند از (الف) چگونگی پیوند تاسیسات پیشرفته تصفیه فاضلاب با تاسیسات نمک‌زدایی آب دریا، (ب) توسعه تکنیک‌ها و روش‌های موثرتر شامل ارزیابی ریسک برای ارزیابی اثرات سلامت انسان و محیط زیست اجزای فاضلاب، و (ج) توسعه مقررات مناسب احیای آب و استفاده مجدد، قابل اعمال در بسیاری از موقعیت های مختلف، که هم به ترویج استفاده مجدد و هم به تنظیم آن کمک می کند. علاوه بر این، بر اساس مطالعات اخیر مشخص شد که مصرف کنندگان آب بازیافتی عمدتاً به کیفیت و نه به منشا آب علاقه مند هستند.

نتیجه گیری

با شروع از سنت تاریخی دفع زمین و آبیاری، استفاده مجدد از آب به کاربردهای بی شماری تبدیل شده است که استفاده مجدد از فاضلاب برای آب آشامیدنی یکی از آخرین مرزها است. همانند دوران تاریخی، شیوه مدرن استفاده مجدد از آب از طریق مشاهده، ضرورت و فرصت تکامل یافته است. توسعه کلان شهرها مفهوم سنتی و استفاده از یک واحد برای تمام فاضلاب ها را غیرقابل دفاع کرده است. همچنین، محدودیت استفاده مجدد از برنامه های کاربردی. تمرکززدایی یک ضرورت است که اجتناب ناپذیر است. با این حال، با تمرکززدایی فرصت های بیشتری برای استفاده مجدد از آب محلی به وجود خواهد آمد. فناوری‌های جدیدی که اکنون در حال اجرا هستند و همچنین آن‌هایی که در حال توسعه هستند، روز جدیدی را در تصفیه فاضلاب معمولی و پیشرفته آغاز خواهند کرد. ترکیب آب تصفیه شده پیشرفته با آب شیرین شده گزینه جذابی در کلان شهرها خواهد بود. پیشرفت های علمی جدید منجر به درک بهتری از اهمیت معیارهای موجود در آب و فاضلاب و اهمیت آنها برای سلامت انسان خواهد شد. مقررات جدیدی برای انعکاس این درک بیولوژیکی و شیمیایی افزایش یافته مورد نیاز خواهد بود. برای رویارویی موثر با چالش‌های مدیریت منابع آب و استفاده مجدد از آب، شهرها باید مفهوم یک آب را بپذیرند.

جهت کسب اطلاعات بیشتر و خرید پکیج های تصفیه فاضلاب می توانید با کارشناسان گروه مهندسی کاشفان نیلفام تماس حاصل فرمایید