در بسیاری از مناطق جهان، کمبود منابع آب شیرین یکی از چالشهای اصلی محیط زیستی و انسانی است. بازیابی و استفاده مجدد آب های مصرف شده میتواند نقش کلیدی در کاهش فشار بر منابع آب طبیعی داشته باشد. یکی از گزینه های مؤثر در این زمینه بازیابی پساب فاضلاب خاکستری (Greywater) است. در این مقاله ابتدا تعریف دقیق آن سپس مزایا، چالشها و روش های عملی بهره برداری از آن را بررسی می کنیم.
برای خرید پکیج تصفیه فاضلاب به این صفحه مراجعه کنید.
فاضلاب خاکستری چیست؟
فاضلاب خاکستری (Greywater) به آن بخشی از پساب خانگی ( فاضلاب انسانی) گفته میشود که ازمصرف آب در بخش های مختلف خانه نظیر دوشها، دستشوییها، ماشین لباسشویی و سینکها و ابیاری فضای سبز تولید میشود. به شرطی که آب آلوده به پساب توالت (یعنی فضولات انسانی) نباشد.
تفاوت با فاضلاب سیاه
در مقابل، فاضلاب سیاه (Blackwater) شامل آب آلوده به مدفوع، ادرار و مواد بهداشتی توالتی است که بار میکروبی بالا و آلودگی بسیار بیشتری دارد.
در برخی از کشورها سیستم جمع آوری فاضلاب خاکستری در منازل جدا از سیستم جمع آوری فاضلاب سیاه می باشد زیرا معمولا بار آلودگی آن کمتر است و تصفیه و استفاده مجدد آن آسانتر خواهد بود به همین دلیل با جداسازی فاضلاب خاکستری از سیاه با بکارگیری روش های تصفیه ساده تر آنرا مجدد مورد استفاده قرار میدهند.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب صنعتی
منابع ایجاد فاضلاب خاکستری
منابع معمول فاضلاب خاکستری عبارتند از:
- دوش، وان و حمام
- دستشوییها و روشویی
- ماشین لباسشویی
- سینک آشپزخانه (گاهی جزو خاکستری شمرده میشود یا در برخی تقسیمبندیها آن را به عنوان فاضلاب تیرهتر در نظر میگیرند)
- آب باقیمانده از شستوشوی سطوح غیر توالتی، شستشوی خودرو و …
در بعضی کشورها، قوانین محلی ممکن است سینک آشپزخانه را جزو خاکستری یا سیاه دستهبندی کنند، به دلیل چربیها و ذرات غذا در آن.
موارد استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری (چرا استفاده مجدد از آب خاکستری اهمیت دارد؟)
- آبیاری فضای سبز
- فلاش تانک توالتها
- شستشوی خودرو یا محوطه مسکونی
ویژگیها و ترکیبات فاضلاب خاکستری
فاضلاب خاکستری معمولاً دارای مشخصههای زیر است:
- غلظت متوسط مواد آلی (BOD, COD)
- حاوی مواد شیمیایی شویندهها، فسفاتها، نمکها
- غلظت پایینتر میکروارگانیسمها و پاتوژن ها نسبت به فاضلاب سیاه
- احتمال وجود ذرات معلق، چربی و مواد معلق
- نسبت BOD/COD معمولاً در بازهای بین ۰.۳۱ تا ۰.۷۱ برای آب خاکستری گزارش شده است.
- تغییرپذیری زیاد در کیفیت با توجه به منبع و عادات مصرفی افراد
تحقیقات نشان دادهاند که جوامع با سبک مصرف متفاوت، اقلیم متفاوت و استفاده از شویندههای مختلف، کیفیت و کمیت آب خاکستری را به شدت تحت تأثیر قرار میدهند.
چند درصد از آب مصرفی خانگی به فاضلاب خاکستری تبدیل میشود؟
مقادیر گزارششده متغیر است اما معیارهای مرجع و مطالعات بینالمللی یک بازه کلی را نشان میدهند:
- بازه کلی ۵۰–۸۰٪ از پساب خانگی را فاضلاب خاکستری تشکیل میدهد (شامل آب دوش، دستشویی، ماشین لباسشویی و سینکها). این عدد در منابع سازمان جهانی بهداشتWHOو بررسیهای مروری گزارش شده است.
- یک بررسی صورت گرفته (مقالات علمی) اعداد میانگین ~۶۰–۷۰٪ را نیز برای سهم آب خاکستری از کل مصرف خانگی ذکر میکند (مثلاً برآورد ~۶۹٪ در یک مروری). درصد دقیق بستگی به عادات مصرفی، سطح اقتصادی، نوع وسایل/شیرآلات کممصرف و تفکیک سینک آشپزخانه دارد.
بطورکلی برای برآورد در یک شهر/منطقه خاص، معمولاً میتوان فرض حدود ۵۰%–۷۰٪ از فاضلاب خانگی را خاکستری در نظر گرفت.
بیشتر بخوانید: تصفیه فاضلاب انسانی
مزایا و اهمیت استفاده از فاضلاب خاکستری
استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری مزایای متنوعی دارد:
- کاهش مصرف آب شهری — در برخی پروژهها تخمین زده شده تا ۲۰%–۳۰٪ کاهش مصرف آب امکانپذیر است.
- کاهش حجم فاضلاب ورودی به شبکه فاضلاب و تصفیهخانههای شهری
- کاهش هزینههای انتقال و تصفیه آب
- فراهم کردن منبع آب برای مصارف غیرشرب مانند آبیاری فضای سبز، شستوشوی بیرونی، شستوشوی معابر
- پایداری بیشتر سیستم آب در شرایط کمآبی شهری
- امکان افزایش مقاومت سیستمهای آب شهری در مقابل تغییرات اقلیمی و استرس آب
- بهرهبرداری از مواد مغذی موجود در آب خاکستری برای رشد گیاهان (به شرطی که کنترل کیفیت مناسب انجام شود)
چالشها و مخاطرات
با اینکه پتانسیل زیادی در استفاده مجدد و بازیابی از آب خاکستری وجود دارد، اما چالشهایی نیز وجود دارند:
- مخاطرات بهداشتی: اگر روش تصفیه مناسب انتخاب نگردد، ممکن است عوامل بیماریزا در پساب تصفیه شده باقی بمانند.
- نوسان کیفیت آب خاکستری (کیفیت متفاوت در زمانها و فصول مختلف)
- مشکلات بوی نامطبوع اگر پساب تصفیه شده بیش از نیاز مصرفی باشد و برای مدت طولانی ذخیره شود
- رسوبگذاری، گرفتگی لولهها و افزایش هزینه نگهداری
- محدودیتهای قانونی و مقررات، بعضی کشورها استفاده داخلی گسترده را مجاز نمیشمارند.
- نیاز به طراحی دقیق شبکه لولهکشی جداگانه
- عدم پذیرش اجتماعی و نگرانی شهروندان در مورد سلامت
روش های تصفیه فاضلاب خاکستری
در این بخش به روشهای اصلی تصفیه فاضلاب خاکستری میپردازیم. اغلب از ترکیب چند روش برای تأمین کیفیت مناسب استفاده میشود.
روش های فیزیکی
- تصفیه مقدماتی با فیلترهای شنی یا ماسهای
- صافسازی (sedimentation)
- فیلتراسیون با فیلترهای کارتریجی
- حذف ذرات معلق
روش های شیمیایی
- انعقاد و لختهسازی
- کلرزنی یا استفاده از گندزدایی شیمیایی
روش های بیولوژیکی
- پکیج های تصفیه فاضلاب براساس بیوفیلمها مثل IFAS
- بکارگیری میکروارگانیسمها و فرآیندهای تجزیه هوازی و بیهوازی برای تجزیه مواد آلی
روش های ترکیبی و پیشرفته
- غشاسازی (Membrane Bioreactor)
- ترکیب روشهای بیولوژیکی و شیمیایی
- استفاده از نور ماوراء بنفش (UV)
- سیستمهای هوشمند و کنترل کیفیت خودکار
- سیستمهای طبیعتگرا (طراحی به روش طبیعی)
معیارها و استانداردها برای استفاده مجدد فاضلاب خاکستری
برای اینکه فاضلاب خاکستری قابل استفاده مجدد باشد، باید معیارهای مشخصی در آن رعایت شود. این استانداردها میتوانند در سطح بینالمللی، ملی یا محلی تعریف شوند. برخی از نکات کلیدی در تعیین این استانداردها عبارتند از:
- غلظت میکروبی و میزان مجاز آن در پساب تصفیه شده (وجود باکتریهای شاخص، میکروارگانیسمهای احتمالی)
- مقدار ماده آلی (BOD۵ , COD) و مواد معلق خروجی
- پارامترهایی مانند شوری، pH، مواد شوینده (دترجنت ها)
- حداقل استاندارد گندزدایی
- زمان ذخیرهسازی محدود (نباید بیش از مدت معینی ذخیره شود چون ممکن است نفوذ میکروبی افزایش یابد)
- محدودیت مصرف برای مصارف غیرشرب (مثلاً آبیاری گیاهان غیر خوراکی، شستوشو)
برخی کشورها مقررات سختی برای استفاده داخل ساختمان دارند و فقط استفاده بیرونی یا آبیاری را مجاز میدانند . مطالعه آژانس حفاظت محیط زیست آمریکا (EPA) در زمینه ارزیابی ریسک میکروبی نشان میدهد که مدلهای کمیسازی ریسک میکروبی (QMRA) برای تعیین سطح ایمنی استفاده آب خاکستری حیاتی هستند.
توصیه های عملی برای اجرای سیستم آب خاکستری
اگر بخواهید در ساختمان یا منطقهای سیستم فاضلاب خاکستری راهاندازی کنید، توجه به موارد زیر ضروری است:
- در طراحی اولیه، لولهکشی جداگانه برای جمعآوری آب خاکستری را در نظر بگیرید.
- فیلترها و واحدهای پیشتصفیه را در مسیر قرار دهید.
- سیستم ذخیرهسازی موقت طراحی شود (با امکان گردش و استفاده سریع)
- از مواد شوینده کمسدیم، فاقد کلر و سازگار با گیاهان استفاده کنید.
- نظافت دورهای تأسیسات باید مورد توجه قرار گیرد.(فیلترها، لولهها).
- نظارت و کنترل کیفیت آب به صورت دورهای (نمونهبرداری و آزمایش میکروبی و شیمیایی)
- توجه به مقررات محلی و اخذ مجوز لازم
- آموزش و ااطلاع رسانی کاربران و پذیرش جامعه به منظور کاهش شک و تردیدها
- در نظر گرفتن راهکارهای جایگزین برای مواقعی که سیستم خراب شود
مقایسه هزینه های تصفیه فاضلاب بهداشتی
این جدول مقایسهای، تفاوت هزینههای تصفیه فاضلاب خاکستری، سیاه و شهری را بر اساس منابع علمی بینالمللی (WHO, EPA, UCLA) نشان میدهد.
| نوع فاضلاب | هزینه سرمایهگذاری (CAPEX) | هزینه بهرهبرداری (O&M) | هزینه تصفیه هر مترمکعب | صرفهجویی در مصرف آب | بازگشت سرمایه (ROI) |
| فاضلاب خاکستری (Greywater) | ۱,۰۰۰ تا ۲۰,۰۰۰ دلار (سیستم خانگی یا نیمهمتمرکز) | حدود
۰٫۳ تا ۰٫۵ دلار / m³ |
میانگین ۰٫۴ دلار / m³ | تا ۳۰٪ صرفهجویی در مصرف آب | ۳ تا ۵ سال |
| فاضلاب سیاه (Blackwater) | چند ده هزار دلار برای هر واحد جمعآوری و تصفیه | حدود ۱ تا ۲ دلار / m³ | میانگین ۱٫۲ دلار / m³ | صرفهجویی محدود | بیش از ۱۰ سال |
| فاضلاب شهری (متمرکز) | میلیونها دلار برای تصفیهخانه مرکزی | ۰٫۱ تا ۱٫۵ دلار / m³ | میانگین ۰٫۸ دلار / m³ | بازچرخانی کلان در مقیاس شهری | ۷ تا ۱۰ سال |
نتایج نشان میدهد که تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری در مقیاس خانگی و نیمهمتمرکز، نسبت به فاضلاب سیاه و سیستمهای شهری، اقتصادیتر و سازگارتر با محیط زیست است. میانگین هزینه تصفیه هر مترمکعب فاضلاب خاکستری حدود ۰٫۴ دلار است که در مقایسه با سیستمهای شهری (۰٫۸ دلار) و فاضلاب سیاه (۱٫۲ دلار)، مقرونبهصرفهتر محسوب میشود.
نتیجه گیری
فاضلاب خاکستری یک منبع پنهان ولی ارزشمند برای بهرهبرداری مجدد در شرایط کمآبی و فشار بر منابع آب است. اگر به درستی طراحی و کنترل شود، میتواند سهم قابل توجهی در کاهش مصرف آب شیرین داشته باشد. با وجود چالشهایی مانند کنترل میکروبی، مقررات محدود و نوسان کیفیت، فناوریها و مطالعات جدید نشان میدهند که راهحلهای عملی و مقرونبهصرفه وجود دارد. اجرای صحیح و نظارت دقیق کلید موفقیت در استفاده پایدار از فاضلاب خاکستری است.