گسترش فناوری استفاده از آب خاکستری؛ راه حلی برای بحران کم آبی

مقدمه

آب منشا حیات و رونق زندگی است. (قرآن کریم، سوره انبیا، آیه۳۰) جمعیت اندک انسان ها در گذشته شاید برای به دست آوردن این ماده حیاتی مشکل چندانی نداشت ولی امروزه با افزایش جمعیت و توسعه صنایع، این ماده حیاتی به وفور و آسانی در اختیار بشر کنونی قرار نمی گیرد. از طرف دیگر منابع آبی به مقدار یکسان در همه نقاط جهان توزیع نشده است؛ لذا در برخی کشورها ازدیاد آب و در برخی کشورها کمبود آن مانعی بر سر راه توسعه اجتماعی، اقتصادی و فرهنگی محسوب می شود.

سازمان ملل متحد روز جهانی آب در  مارس ۲۰۰۵ را شروع یک دهه جدید برای فعالیت در بخش آب عنوان کرد و به همین دلیل سال های ۲۰۰۵ تا ۲۰۱۵ را به عنوان دهه آب با شعار “آب برای زنده ماندن” نامگذاری نمود؛ چون با توجه به رشد میزان مصرف فعلی آب و همچنین کاهش منابع آبی و عدم توفیق در ایجاد منابع آبی جدید، بی شک دهه آینده بحرانی با شدت و تهدید جدیدتری را در جهان شاهد خواهیم بود. کشور ما ایران نیز از این جهت مستثنی نیست و حتی با توجه به شاخص هایی که ما در کشورمان داریم، وضعیت نامطلوب تر و حتی بحرانی تر از آن چیزی است که در دنیا مطرح است.

بر اساس بررسی های به عمل آمده، میانگین آب مصرفی سرانه جهان(صنعتی، کشاورزی، آشامیدنی) در حدود ۵۸۰ متر مکعب برای هر نفر در سال است، متاسفانه این رقم در ایران که با کمبود منابع آب مواجه است، ۱۳۰۰ متر مکعب در سال می باشد. این امر بیانگر اتلاف و اسراف بیش از حد این منابع حیاتی است. مقدار مصرف سرانه آب لوله کشی آشامیدنی در شهرهای ایران، در حدود ۱۴۲ متر مکعب در سال می باشد که از مصرف سرانه برخی از کشورهای اروپایی پرآب،  مانند اتریش(۱۰ متر مکعب در سال) و بلژیک(۱۰۵ متر مکعب در سال) بیشتر است. یکی از دلایل این موضوع می تواند استفاده از آب آشامیدنی تصفیه شده برای شستشوی اتومبیل، حیاط، آبیاری باغچه ها، استحمام، لباسشویی، ظرفشویی و .. باشد؛ در حالی که در اکثر کشورها، آب آشامیدنی از آبی که به سایر مصارف می رسد، جداست.

تاکنون راههای زیادی برای مواجه با پدیده کمبود آب بررسی و پیشنهاد شده است؛ مانند ساخت سدها، تغذیه آبخوانها با فاضلاب و… اما شاید پروژه ها و مطالعات دقیق و کاربردی زیادی در مورد مدیریت مصرف صورت نگرفته است. با توجه به وضعیت آب موجود در کشورها، یکی از راه هایی که مورد استفاده قرار می گیرد و می تواند هم باعث توسعه کشاورزی و هم رفع مشکل کمبود آب شود، استفاده مجدد از آبهای بازیافتی است. آب خاکستری به عنوان یک گزینه مناسب، امروز مورد توجه مدیران شهری و طراحان ساختمان ها قرار گرفته است. آب خاکستری شامل آب استفاده شده در منازل به غیر از توالت ها می باشد که می تواند شامل آب دستشویی، حمام، لباسشویی، ظرفشویی و … باشد. ما در حال حاضر بیش از حد نیاز آب را تا کیفیت شرب تصفیه می کنیم. آب استفاده شده جهت سرویس های بهداشتی، آبیاری فضای سبز و بسیاری مصارف دیگر، کیفیت آب شرب را نیاز ندارند و هزینه بیهوده ای را به تامین کننده و مصرف کننده تحمیل می کنند. پروژه آب خاکستری یکی از روش هایی است که توسط سازمان های بین المللی در جهت کنترل مصرف و مدیریت تقاضا مخصوصا برای جوامع کوچک و روستایی پیشنهاد شده است. لبنان یکی از این کشورها می باشد که به تازگی از این روش برای مبارزه با کم آبی استفاده کرده است.

اجزای آب خاکستری

آب خاکستری تقریباً ۵۰ تا ۸۰ درصد فاضلاب شهری را تشکیل می دهد. در واقع سه نوع جریان آب خاکستری وجود دارد:

الف) آب خاکستری حمام: تقریبا شامل ۵۵ درصد کل مقدار آب خاکستری است. این آب می تواند حاوی ویروس ها، باکتری ها، مو، صابون، شامپو، خمیر دندان، مژه چشم، کرک و پرز، چربی بدن، روغن و مواد شوینده باشد.

ب) آب خاکستری لباسشویی: تقریبا شامل ۳۴ درصد کل مقدار آب خاکستری می باشد. این آب می تواند حاوی آلودگی هایی نظیر باکتری ها، ویروس ها، کرک و پرز، روغن ها، گریس، مواد شیمیایی، صابون، مواد مغذی و … باشد.

ج) آب خاکستری آشپزخانه: تقریبا ۱۱ درصد کل آب خاکستری را شامل می شود. فاضلاب آشپزخانه به شدت توسط ذرات غذا، روغن پخت و پز، گریس، دترجنت ها و مواد تمیز کننده از قبیل پودر ماشین ظرفشویی آلوده است. دترجنت ها و مواد تمیز کننده دارای خاصیت قلیایی بوده و حاوی مواد شیمیایی که به خاک، گیاهان و آبهای زیرزمینی صدمه می زنند، می باشد. ذرات غذایی جامد و چربی ها به سختی توسط ارگانیزم ها تجزیه می شوند و در نتیجه باعث انسداد در سیستم آبیاری می گردند.

روش های استفاده

سیستمهای استفاده مجدد از آب خاکستری از روش های کم هزینه دستی تا روش های تصفیه ثانویه که توانایی حذف روغن، چربی ها و مواد جامد را دارد، گسترده است:

الف) روش سطحی دستی: ساده ترین روش آبیاری، آبیاری دستی(استفاده از آب خاکستری لباسشویی) می باشد که به صورت دستی با سطل و … درختان و گیاهان، با رعایت شاخص های سلامت و بهداشت، آبیاری می شوند.

ب) سیستم تصفیه اولیه: شامل یک یا چند تانک رسوب گیر که یک صافی، مواد جامد-روغنی را حذف کرده و آب خاکستری را به منظور آبیاری آماده می کند. این سیستم ها کاملا اقتصادی و به صرف می باشند و نگهداری آسان دارند؛ همچنین برای انجام عملیات به برق و مواد شیمیایی نیاز کمی است.

ج) سیستم تصفیه ثانویه: نسبت به سیستم تصفیه اولیه، روغن، چربی و ذرات جامد بیشتری را حذف می کند. در این روش می توان از سیستم آبیاری زیرزمینی و سیستم آبیاری سطحی(حتی بدون لوله) استفاده کرد. این سیستم به دلیل تصفیه پیشرفته بسیار گران است و در ضمن هزینه های نگهداری بیشتری نسبت به سیستم تصفیه اولیه دارد. با این حال مزایای این سیستم، آبیاری سطحی و آسان و کاهش خطرات زیست محیطی و … می باشد.

مزایای استفاده از آب خاکستری

استفاده مجدد از آب خاکستری باعث کاهش مصرف آبهای سطحی و زیر زمینی می شود. برخلاف روش های کوتاه مدت، استفاده از این روش بخش مهمی از مشکل جوامع را حل می کند و در آینده های دور به عنوان یک روش ضروری و غیر قابل تغییر باقی خواهد ماند. در ذیل مزایای استفاده از آب خاکستری ارائه می گردد:

الف) استفاده کمتر از آب سالم: استفاده از آب خاکستری باعث کاهش مصرف آب آشامیدنی، کاهش هزینه ها و افزایش منابع آب برای مصارف کشاورزی می شود.

ب) کاهش فشار به سیستم های تصفیه: تصفیه آب خاکستری به دلیل غلظت کم مواد آلی به مراتب آسان تر از تصفیه فاضلاب است، در نتیجه هزینه های تصفیه کاهش و فرآیند تصفیه در تصفیه خانه های فاضلاب شهری موثرتر خواهد شد.

ج) توانایی ساخت یک واحد تصفیه در یک زمین کوچک: برای تصفیه آب خاکستری، در تصفیه خانه های فاضلاب، مراحل و پروسه های کمتری مورد نیاز است. در نتیجه تصفیه خانه را در یک زمین کوچک نیز می توان ساخت.

د) کاهش استفاده از انرژی و مواد شیمیایی: به دلیل کاهش آب، هزینه های پمپاژ و مواد شیمیایی به کار رفته در تصفیه کاهش می یابد.

س) رشد گیاهان: استفاده از آب خاکستری عمدتا برای آبیاری گیاهان توصیه می شود. مقدار نیتروژن آب خاکستری تقریبا یک دهم آب سیاه(آب توالت) می باشد. نصف بیشتر این نیتروژن ها ارگانیک است که به کمک فرایندهای بیولوژیکی توسط گیاهان جذب می شوند. آب خاکستری همچنین غنی از مواد مغذی، پتاسیم و نیتروژن است که برای رشد گیاهان یک کود خوب می باشد. البته زمانی از آن باید برای آبیاری استفاده شود که گیاه به حد کافی رشد کرده باشد و بتواند آب حاوی ذرات ریز را مصرف کند. درصد خیلی کمی از گیاهان با آب خاکستری سازگار نیستند. برای آبیاری باغات، با آب خاکستری، خاصیت قلیایی آن باید در نظر گرفته شود و درختان و گیاهانی که با آب خاکستری سازگار هستند، انتخاب شوند. استفاده از آب خاکستری برای آبیاری گیاهان سایه دوست و اسیدی توصیه نمی شود. گیاهان ناسازگار با آب خاکستری عبارتند از: بنفشه، حنا، سرخس، یاسمین، شیپوری و پامچال و گیاهانی که آب خاکستری آنها را تقویت می کند عبارتنداز: درخت خرما، زیتون، پسته و سرو.

ش) منبع ثابت و قابل اعتماد: آب خاکستری مورد استفاده در آبیاری یک منبع ثابت و یک سرمایه مطمئن است. به عنوان مثال آب خاکستری تولیدی هر خانه در آریزونا سالانه به طور متوسط ۱۳۵ تا ۱۸۰ مترمکعب می باشد.

م) ویژگی های مثبت اقتصادی: یکی از مسائل برنامه ریزی شهری برای توسعه پایدار، جلوگیری از مهاجرت فزاینده روستاییان به شهرها می باشد که بر اثر خشکسالی و کمبود منابع صورت می گیرد. استفاده از این سیستم در مناطق خشک و فقیرنشین، باعث بهبود وضع زندگی مردم و کاهش مهاجرت روستائیان به شهرها می شود.

ک) ماندگاری زیرساخت ها: در استفاده از آب خاکستری، به دلیل داشتن غلظت کم مواد آلی، لوله های جمع آوری دچار گرفتگی نمی شوند. همچنین به دلیل کاهش تولید سولفید هیدروژن، لوله های جمع آوری آب خاکستری کمتر دچار خوردگی خواهند شد.

ی) نصب آسان: به دلیل تصفیه آسان، وسایل و امکانات و نیروی انسانی محلی، کاملا جوابگوست؛ لذا این سیستم توسط خود افراد نصب، راه اندازی و بهره برداری می شود و تنها آموزشی مقدماتی برای انجام آن لازم است.

ملاحظات زیست محیطی و بهداشتی

غلظت های بالای عوامل بیماری زا شامل باکتری، پروتوزا، ویروس و انگل می توانند برای به خطر انداختن سلامتی، کافی باشند. بنابراین باید پیشبینی هایی را در استفاده مجدد از آب خاکستری در نظر گرفت. این ملاحظات شامل کم کردن تماسهای غیر ضروری انسان با آب خاکستری و یا تصفیه آب خاکستری به منظور حذف و نابودی میکروارگانیسم ها می باشد.

آب خاکستری همچنین حاوی روغن، چربی ها، دترجنت ها، صابون، مواد مغذی، نمکها و ذراتی مثل مو، پرز و غذا می باشد که با به هم چسبیدن، باعث اختلال در سیستم آبیاری می شوند. اگر این آلودگی ها به درستی مدیریت نگردند، به ساختار خاک صدمه وارد می کنند، باعث کند شدن جریان آب زیرزمینی و حتی باعث کاهش رطوبت خاک می شوند.

باید از آبیاری میوه ها و سبزیجات با آب دوباره استفاده شونده، در صورتی که خام از آنها استفاده می شود، خودداری گردد. همچنین سطح فاضلاب در باغ باید با میزان آب، جامدات و مواد مغذی که گیاهان و خاک در باغ می توانند جذب کنند یکی باشد. در غیر این صورت مواد مغذی اضافی می توانند باعث رشد جلبک و بروز مشکلاتی در کیفیت آب شوند.

بحث و نتیجه گیری

ایران کشوری خشک و کم آب است که با توجه به رشد جمعیت و منابع محدود آب، باید راهکارهای مناسبی برای استفاده بهینه از منابع، اجرا کند؛ بنابراین روش های نوین استفاده صحیح و حتی استفاده مجدد از آب، می تواند برای توسعه مناطق کم آب کشور مدنظر قرار گیرد. با استفاده از تجربیات دیگر کشورها، از جمله کشورهای خاورمیانه(که آنها نیز مانند کشور ایران، با مشکل کمبود آب مواجه هستند)، استفاده از آب خاکستری می تواند برای رفع مشکلات کم آبی، کارآمد واقع شود. در مناطقی از ایران به خصوص قسمت های شرقی، مرکزی و جنوب، که هر چند سال با خشکسالی مواجه میشوند، جمع آوری آب خاکستری خانه ها و استفاده مجدد از آن در آبیاری باغات، باعث می شود که خسارت مالی ناشی از خشکسالی، حداقل گردد. همچنین در روستاهایی که از منابع آب مطمئن، اما محدود زیرزمینی استفاده می کنند، جمع آوری آب خاکستری و استفاده مجدد از آن، به توسعه کشاورزی منجر خواهد شد و وضع اقتصادی خانوار بهبود خواهد یافت. به عنوان نمونه در روستاهای نامتراکم می توان آب خاکستری را در هر خانه با استفاده از ۴ بشکه پلاستیکی به آسانی تصفیه کرد.

همان طور که در مقاله اشاره شد، تصفیه آب خاکستری بسیار ارزان تر و راحت تر از تصفیه کل فاضلاب خانگی است. لذا در شهرهای کوچک که ساخت یک تصفیه خانه فاضلاب شهری اقتصادی نیست، می توان فقط به جمع آوری و تصفیه آب خاکستری اکتفا کرد. اگر شهر در منطقه خشک و کم آب باشد، استفاده از آب خاکستری به منظور آبیاری فضاهای سبز شهری، درختان منازل و… توجیه بیشتری می یابد. در شهرهای بزرگ و متراکم که هزینه تملک زمین برای ساخت یک تصفیه خانه فاضلاب شهری بالاست، با جمع آوری آب خاکستری و تصفیه آب در یک مکان کوچک، می توان بر این مشکل غلبه کرد.

همان طور که ذکر گردید می توان از آب خاکستری بعد از یک تصفیه مقدماتی، در باغبانی و زراعت و شستشو و … استفاده کرد، اما یکی از دغدغه ها وجود مواد شیمیایی مضر است. یک راه حل می تواند کاهش یا عدم مصرف مواد شیمیایی یا استفاده از مواد سازگار با محیط زیست باشد. به عنوان مثال می توان استفاده از مواد شیمیایی پاک کننده مثل سفید کننده توالت را به حداقل رساند.

منابع

۱- جعفرقلی بیک، عاطفه. شالی امینی، و. (۱۳۹۱). آب های خاکستری و روش های بازیافت و استفاده بهینه از آن در ایران. اولین همایش ملی تصفیه آب و پسابهای صنعتی. ماهشهر. دانشگاه آزاد اسلامی

۲- جعفری نامور، سعید. سیادت فر، م. (۱۳۹۰). مدیریت بحران آب در روستاها با تاکیدی بر اقتصاد

۳- رحیمی، ابوبکر. (۱۳۸۷). اصول و عملیات آبیاری عمومی. اول. تهران: انتشارات علم کشاورزی ایران.

۴- رستمی، مجید. محمدی، ه. (۱۳۸۹). مدیریت منابع آب خاکستری در راستای اهداف کشاورزی پایدار. اولین همایش ملی کشاورزی پایدار و تولید محصول سالم. اصفهان. مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی اصفهان

۵- زهرایی، مجید. ماروسی، م. (۱۳۸۹). استفاده مجدد از آب های خاکستری

۶- شهریارپناه، رضا. (۱۳۹۰). آب خاکستری راهکاری مناسب جهت کاهش مصرف آب آشامیدنی. همایش ملی اصلاح الگوی تولید و مصرف، کرمان، موسسه آموزش عالی کرمان

۷- صدرالساداتی، سید علی. اسلامی، م. (۱۳۸۸). اهداف و تجارب استفاده از سیستم آب خاکستری در لبنان. سومین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست. تهران. انجمن مهندسی محیط زیست ایران