آب خاکستری چیست و چه ویژگی هایی دارد؟

آب خاکستری چیست؟

آب خاکستری به آب بازیافتی یا فاضلاب های خانگی گفته می شود. آب خاکستری را افراد در خانه ها و سایر مکان ها ایجا می کنند. البته آب خروجی از فاضلاب سرویس بهداشتی جزو آب خاکستری محسوب نمی شود.

حال که آب خاکستری چیست آشنا شده اید، شاید بخواهید ویژگی ها و کاربردهای آن را هم بدانید. در ادامه با ما همراه باشید تا ویژگی ها و کاربردهای آب خاکستری را بررسی کنیم. 

ویژگی های آب خاکستری

ویژگی های آب خاکستری در درجه اول به نوع منبع تامین آب و در مرحله بعد به نوع شبکه توزیع آب و جمع آوری آب خاکستری و نوع فعالیت های انجام شده در منازل بستگی دارد.

ترکیبات موجود در آب خاکستری به عوامل زیر بستگی دارد:

- کیفیت و نوع منبع تامین آب ( آب زیرزمینی یا آب لوله کشی )

- نوع شبکه توزیع آب آشامیدنی

- نوع شبکه جمع آوری آب خاکستری ( به علت شستشواز لوله، فرایندهای شیمیایی و بیولوژیکی در دیواره لوله )

- فعالیت های خانگی ( سبک زندگی، عادت مردم، استفاده از محصولات شیمیایی )

- نوع منبع تولید آب خاکستری ( سینک ظرفشویی، حمام، روشویی و لباسشویی )

- نوع منبع تولید: صنعتی یا خانگی مانند لباسشویی

- موقعیت جغرافیایی

- خصوصیات دموگرافیک و سطح شغلی

- مقدار آب مصرفی جهت تخلیه مواد

علاوه بر این غلظت ترکیبات در هر زمان و مکان به علت تفاوت در مصرف آب و تخلیه ترکیبات توسط آنها متفاوت برآورد شده است. همچنین ممکن است طی انتقال و نگهداری آب خاکستری ته نشینی شیمیایی و بیولوژیکی نیز اتفاق بیفتد و سبب تغییر در کیفیت آن شود. به طور کلی ویژگی های آب خاکستری را به سه دسته ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی تقسیم بندی می کنیم که در ادامه توضیح داده خواهد شد.

ویژگی های فیزیکی آب خاکستری

مهم ترین پارامترهای فیزیکی آب خاکستری شامل دما، رنگ، کدورت و جامدات معلق می باشد. ذرات غذا و روغن های خام حیوانی ناشی از سینک ظرفشویی، ذرات جامد، مو و فیبرهای ناشی از فاضلاب حمام مثال هایی از جامدات موجود در آب خاکستری می باشند. اندازه گیری کدورت و جامدات معلق اطلاعاتی در مورد محتویات ذرات و کلوئیدها که بعدا ممکن است مشکلاتی مانند گرفتگی لوله های انتقال و گرفتگی فیلترهای شنی مورد استفاده در تصفیه را سبب گردد. اگرچه مقدار جامدات معلق موجود در آب خاکستری کمتر از فاضلاب ترکیبی می باشد اما نباید خطر ناشی از جامدات معلق را نادیده گرفت، زیرا ترکیب کلوئید و سورفاکتانت ها ( موجود در دترجنت ) باعث جذب سورفاکتانت در سطح کلوئید شده که در نهایت مشکل پایداری فاز جامد و جلوگیری از تراکم مواد کلوئیدی باعث کاهش کارایی ته نشینی مواد جامد می شود.

- درجه حرارت

درجه حرارت آب خاکستری حدود 38-18 درجه سانتیگراد می باشد، که درجه حرارت بالا به علت استفاده از آب گرم در مصارف بهداشتی می باشد. این درجه حرارت بالا در برخی از موارد عامل رشد میکروبی نامطلوب بوده، همچنین درجه حرارت بالا ممکن است سبب ته نشینی کربنات کلسیم گردد، از این رو انحلال کربنات کلسیم و بعضی از انواع دیگر نمک های معدنی در درجه حرارت بالا کاهش می یابد.

- کدورت

میزان کدورت اندازه گیری شده در آب لباسشویی در طول سیکل کار بسیار متفاوت می باشد. در طول شستشو میزان کدورت بسیار بالاتر از مرحله آبکشی بوده، که به ترتیب 296-32 NTU  و 29-14  NTU می رسد، میزان بالای کدورت در سیکل شستشو مربوط به خانواده هایی با فعالیت زیاد در بیرون از منزل می باشد. برای سایر جریان های آب خاکستری کدورت 240-15/3 NTU است.

- جامدات معلق

میزان جامدات معلق در آب خاکستری چیزی حدود 330-17 میلی گرم در لیتر برآورد شده است که بالاترین مقدار آن مربوط به آشپزخانه و لباسشویی می باشد. فاضلاب لباسشویی ممکن است شامل شن و ماسه جدا شده از لباس ها و زئولیت به علت مصرف شوینده ها باشد، همچنین فاضلاب ناشی از سینک ظرفشویی حاوی شن و ماسه  در اثر شستشوی میوه، کفش و ... می باشد، با این وجود میزان جامدات معلق در سیستم های سنتی فاضلاب خانگی 120-45 میلی گرم در لیتر ذکر شده است. میزان کل جامدات 2410-113 میلی گرم در لیتر برآورد شده است که مربوط به آشپزخانه ( سینک ظرفشویی و ماشین ظرفشویی ) می باشد.

ویژگی های شیمیایی و بیولوژیکی آب خاکستری

ویژگی عمده آب خاکستری در مقابل آب سیاه این است که آب خاکستری حاوی مقدار کمتر مواد آلی و بعضی از نوترینت ها ( نیتروژن، پتاسیم و ... ) می باشد، اما میزان فسفر، فلزات سنگین و ترکیبات گزنوبیوتیک در هر دو نوع ( آب سیاه و خاکستری ) تقریبا برابر می باشد. عمده ترین منبع تولید کننده این آلاینده ها صابون، شامپو، شوینده ها و ... می باشد.

کیفیت آب خاکستری چگونه است؟

از لحاظ کیفیت، آب خاکستری حاوی ترکیبات شیمیایی از قبیل صابون، انواع شوینده ها و دترجنت ها، چربی و روغن، نمک های فلزی، رنگ های شیمیایی و انواع پاتوژن های باکتریایی می باشد. آلکیل بنزن سولفونات های خطی یکی از متداول ترین دترجنت های آنیونی هستند که تقریبا در 80 درصد شوینده های خانگی کاربرد دارند و به میزان فراوان در آب خاکستری یافت می شوند. چربی و روغن نیز یکی از آلاینده های موجود در آب خاکستری می باشد که در صورت استفاده مجدد از آب خاکستری بدون تصفیه مناسب، چربی و روغن می توانند مانع از عبور مواد آلی و آب به داخل منافذ خاک شوند و همچنین از انتقال اکسیژن هوا به داخل منابع آب جلوگیری می کنند. آب خاکستری خروجی از ماشین لباسشویی قلیایی بوده و دارای pH حدود 10-8 می باشد، در حالی که سایر منابع آب های خاکستری دارای pH کمتر ( 8/7-5 ) می باشند. لازم به ذکر است که میزان pH آب خاکستری به طور عمده به pH و قلیائیت منبع آب بستگی دارد، همچنین میزان بالای pH مشاهده شده در لباسشویی اهمیت توجه به محصولات شیمیایی را نیاز دارد.

جهت آشنایی با آب قلیایی کلیک کنید. 

- پارامترهای معمول

پارامترهای BOD5 و COD نشان دهنده خطر کاهش اکسیژن به علت تجزیه مواد آلی در طول انتقال و ذخیره آن و در نتیجه تولید سولفید و ایجاد بوی بد می باشد. در بعضی مطالعات به این نکته اشاره شده که COD موجود در آب خاکستری از مواد شیمیایی مصرفی در منازل ناشی می شود در نتیجه میزان آن در آب خاکستری و فاضلاب مخلوط خانگی ممکن است برابر باشد.

در کل میانگین COD آب خاکستری 700-100 میلی گرم در لیتر و BOD5 برابر 360-90 میلی گرم در لیتر می باشد. بیشتر COD ناشی از محصولات شیمیایی مورد استفاده درون خانه در وسایلی نظیر لباسشویی تولید می شوند، بنابراین انتظار می رود که میزان COD فاضلاب خانگی تقریبا برابر با آب خاکستری باشد. کمیت اکسیژن محلول در آب خاکستری نیز توسط محققین بررسی گردیده است، که مقدار آن در محدوده های 5/8-2/2 و 4/6-0/4 میلی گرم در لیتر به ثبت رسیده است.

- نوترینت های موجود در آب خاکستری

غلظت نیتروژن کل در آب خاکستری کمتر از فاضلاب خانگی برآورد گردیده است، میزان آن در آب خاکستری برابر با 74-0/6 میلی گرم در لیتر و در فاضلاب خانگی برابر با 80-20 میلی گرم در لیتر می باشد. منبع اصلی نیتروژن در فاضلاب خانگی ادرار بوده که در آب خاکستری وجود ندارد. آب خاکستری ایجاد شده در آشپزخانه مهمترین تولید کننده نیتروژن ( 74-40 میلی گرم در لیتر ) می باشد. میزان غلظت آمونیوم آب خاکستری در محدوده 25-0/05 میلی گرم در لیتر و در آب سیاه 50-12 میلی گرم در لیتر می باشد. کمترین مقدار نیتروژن مربوط به حمام و لباسشویی می باشد. عمده ترین منبع تولید کننده فسفر در آب خاکستری شوینده های مصرفی در لباسشویی می باشد، با این وجود در برخی از کشورها تولید و مصرف چنین شوینده هایی ممنوع اعلام شده است. در کشورهایی که شوینده های حاوی فسفر مصرف می شود، غلظت فسفر در فاضلاب تولیدی آنها بین 23-6 میلی گرم در لیتر بر اساس فسفر کل برآورد شده است، در حالی که غلظت آن در کشورهایی که از شوینده های حاوی فسفر استفاده نمی کنند، بین 14-4 میلی گرم در لیتر به ثبت رسیده است. در نتیجه می توان گفت که فسفر استفاده نمی کنند، در آب خاکستری لباسشویی بالاتر از حمام می باشد، که این غلظت ها به ترتیب برابر با 57-0/1 میلی گرم در لیتر برای لباسشویی و 2-0/1 میلی گرم در لیتر برای حمام می باشد.

- غلظت عناصر جزئی موجود در آب خاکستری

غلظت فلزات و سایر اجزا موجود در آب خاکستری به طور عمده به غلظت و کیفیت آب مصرفی بستگی دارد. از مصرف محصولاتی که حاوی بور می باشد، باید اجتناب گردد زیرا برای گیاهان حتی در میزان کم، سمی می باشد. آب خاکستری تولید شده در لباسشویی دارای مقدار زیادی سدیم در مقایسه با سایر اجزا آب خاکستری می باشد، بالا بودن یون سدیم در آب خاکستری ناشی از ماشین لباسشویی می تواند ناشی از سدیم موجود در سورفاکتانت های آنیونی موجود در پودرهای لباسشویی باشد.

- فلزات سنگین موجود در آب خاکستری

وجود مقدار کمی از فلزات سنگین در آب خاکستری گزارش شده است، با این حال مقدار قابل ملاحظه ای از روی در آب خاکستری ثبت شده است. آب خاکستری لباسشویی حاوی 0/34-0/09 میلی گرم در لیتر روی، در حالی که فاضلاب حمام حاوی 6/3-0/2 میلی گرم در لیتر از روی می باشد. این در حالی است که سایر محققین میزان روی را کمتر از 1/8-0/01 میلی گرم در لیتر برآورد نموده اند. بالا بودن روی در آب خاکستری حمام می تواند، ناشی از استفاده قرص کلر به منظور گندزدایی باشد، این قرص اسیدی بوده و باعث شستن روی از لوله ها می شود. لوله های پلاستیکی و فلزی ترکیبات مختلفی از قبیل گزنوبیوتیک ها و فلزات سنگین را به درون آب خاکستری و آب آشامیدنی وارد می کنند.

بر این اساس محتویات موجود در آب خاکستری به سه منبع بستگی دارد:

1- مواد شیمیایی موجود در آب مصرفی

2- جنس لوله انتقال دهنده آب

3- کیفیت منبع تامین کننده آب

- سورفاکتانت ها

محقین دریافته اند که بیشترین ترکیبات آلی موجود در تصفیه خانه ها اسیدهای چرب با زنجیره بلند و استرها می باشند، که منبع اصلی این ترکیبات صابون و روغن های خوراکی می باشند. دومین گروه بزرگ محصولات شوینده و پاک کننده ها شامل پلی اتیلن گلیکول، پلی پروپیلن گلیکول، آلکیل فنول و ... می باشند که از شوینده ها نشات می گیرند. مطالعات نشان می دهد که دو دسیل بنزن سولفونات ( معمول ترین سورفاکتانت موجود در شوینده ها ) نیاز به دوره زمانی دو روزه به منظور تجزیه بیولوژیکی داشته، در حالی که ایزومرهای شاخه ای دو دسیل بنزن سولفونات حتی بعد از گذشت یک هفته تماس با باکتری ها نیز قابل تجزیه بیولوژیکی نمی باشد. بسیاری از صابون ها و شامپوها در صورت حضور مقدار کم برای گیاهان مضر نمی باشند. شوینده های حاوی فسفر نیز می توانند برای گیاهان مثمر ثمر باشند، زیرا نوترینت ها برای رشد گیاهان ضروری هستند، اما بعضی از این دترجنت ها نیز مانند سدیم تری پلی فسفات حاوی مقداری سدیم در ترکیب خود می باشند. همچنین در برخی از ایالت ها مصرف شوینده های حاوی فسفر به علت آلوده کردن منابع آب و ایجاد پدیده شکوفایی جلبکی ممنوع اعلام شده است. بعضی از شوینده ها به علت کمبود میزان فسفات در آنها و عدم ایجاد شکوفایی جلبکی در آب ها دوستدار محیط زیست نامیده می شوند، اما این بدان معنا نمی باشد که برای انسان ها و گیاهان نیز ایجاد مشکل نمی کنند. دو جزء معمول در شوینده های مصنوعی و صابون ها سدیم و بور می باشند. میزان بالای سدیم و سایر نمک ها نگرانی ویژه ای مخصوصا در مناطق خشک که خاک تمایل به داشتن مقدار زیاد نمک دارد، ایجاد می کند. نمک ها باعث افزایش قلیائیت خاک، تنزل بنیان خاک و آسیب رساندن به گیاهان می شوند. به منظور کاهش میزان نمک در خاک باید مصرف شوینده ها و صابون های ساخته شده از سدیم را کاهش داد. استفاده از صابون های پودری و شوینده ها مخصوصا در مواردی که بیش از میزان نرمال سدیم دارند، باید ممانعت به عمل آید، زیرا آنها حاوی پرکننده می باشند که معمولا میزان سدیم آنها بالاست، درعوض می توان از صابون های مایع و دترجنت هایی استفاده نمود که میزان پرکننده اولیه آنها آب می باشد.

بعضی محققین استفاده از صابون های با پایه پتاسیم را پیشنهاد می کنند، زیرا پتاسیم نوترینت مورد نیاز گیاهان بوده و مشکلات مشابه با سدیم ایجاد نمی کند. صابون های مایع قدیمی از پتاسیم با پایه قلیا ساخته شده اند در حالی که صابون های سنتی سخت از سدیم با پایه قلیا ساخته شده اند.

- ترکیبات آلی زنوبیوتیک

ترکیبات زنوبیوتیک موجود در آب خاکستری ترکیبی ناهمگون از محصولات شیمیایی مصرفی در منازل از قبیل دترجنت ها، صابون، شامپو، ادکلن، مواد نگهدارنده، رنگ مو و ... می باشند. در جدول زیر ترکیبات زنوبیوتیک براساس نقش آنها در محصولات شیمیایی در 14 گروه لیست گردیده است، البته بعضی از ترکیبات می توانند در بیش از یک گروه قرار گیرند اما برای مشخص بودن نقش آنها در یک گروه آمده اند.

ترکیبات زنوبیوتیک موجود در آب خاکستری

مهم ترین ترکیبات ارائه شده، سورفاکتانت های مورد استفاده در دترجنت ها و ترکیبات بهداشتی مانند سورفاکتانت های یونی، غیریونی و آمفوتریک می باشند. سایر گروه های مهم شامل خوشبوکننده ها، حلال ها و نگهدارنده هستند. حلال ها برای انحلال ترکیبات آلی، خوشبوکننده و سایر ترکیبات شیمیایی با پایه آب استفاده می گردند. نگهدارنده ها نیز به بسیاری از ترکیبات شیمیایی خانگی به منظور جلوگیری از رشد میکروبی اضافه می گردند. بعضی از ترکیبات نیز در هیچ کدام از گروه ها قرار نمی گیرند، بنابراین در گروه جداگانه ای با عنوان گروه های متفرقه قرار می گیرند.

- تولید محصولات جانبی

محصولات جانبی زمانی که ترکیبات مختلف موجود در آب خاکستری با یکدیگر واکنش می دهند، ایجاد می شوند. اکسیداسیون و فعالیت میکروبیولوژیکی ممکن است باعث تولید محصولات تجزیه ای گردد که دارای خواص دیگری نسبت به ترکیبات موجود است. به طور مثال شوینده حاوی پودر کلر در ماشین هی ظرفشویی ممکن است باعث افزایش ترکیبات آلی هالوژنی قابل جذب شوند. ترکیبات آلی هالوژنی قابل جذب شامل ترکیبات هالوژنه حاوی: کلر، برم و ید به جز فلوئور که توسط کربن فعال قابل جذب می باشد. ترکیبات هالوژنه آلی قابل جذب به علت دارا بودن نیمه عمر زیاد ایجاد نگرانی می نمایند. بعضی از این مولکول ها در غلظت زیاد سمی می باشند، همچنین این ترکیبات به علت تجمع در بافت موجودات زنده موجود در محیط های آبی و رودخانه، باعث ورود به زنجیره غذایی می شوند. از این رو ترکیبات هالوژنه آلی در پایش کیفیت پساب خروجی از تصفیه خانه به منظور رسیدن به محدودیت تخلیه مهم می باشند.

ویژگی های میکروبیولوژیکی آب خاکستری

به علت جداسازی آب خاکستری و آب سیاه میزان بار میکروبی آب خاکستری کمتر بوده، اما فعالیت هایی از قبیل شستشوی لباس های آلوده، حمام و ... باعث اضافه شدن مقداری بار آلودگی می شود، همچنین باکتری های معده ای و روده ای مانند سالمونلا و کامپیلوباکتر با انتقال توسط دست یا دستکاری مواد غذایی ( کلیه فعالیت هایی که به نوعی دست ها با مواد غذایی تماس پیدا می کنند از قبیل آماده سازی، ذخیره سازی، تولید، توزیع و بسته بندی مواد غذایی ) در آشپزخانه وارد آب خاکستری می گردند.

- میکروارگانیسم ها

احتمال حضور چهار دسته میکروارگانیسم ها شامل باکتری ها، ویروس ها، کرم ها و پروتوزوئرها در آب خاکستری وجود دارد. ارگانیسم های بیماری زا در ارتباط با آب خاکستری شامل: اشریشیاکلی، سالمونلا، شیگلا، لژونلا و ویروس های روده ای می باشند که کلی فرم های مدفوعی و استرپتوکوک های مدفوعی ارگانیسم های شاخص برای مشخص کردن حضور این پاتوژن ها می باشند. این در حالی است که کلی فرم های مدفوعی ارتباط مسقیم با آلودگی مدفوعی داشته ولی استرپتوکوک های مدفوعی به عنوان شاخص مکمل درنظر گرفته می شوند، زیرا در برابر استرس های محیطی مقاوم تر و تمایل کمتری به رشد مجدد دارند.

ویروس های پاتوژن، باکتری ها، پروتوزئرها و انگل های خارج شده از بدن فرد آلوده ممکن است از طریق تماس با فاضلاب به سایر افراد نیز منتقل گردند، این میکروارگانیسم ها می توانند از طریق شستشوی سبزیجات خام و گوشت نپخته، شستشوی دست بعد از توالت، شستشوی نوزادان و ... به آب خاکستری وارد گردند. اشرشیاکلی به عنوان شاخص آلودگی مدفوعی شناخته شده است که می تواند اطلاعات مفیدی در مورد آلودگی آب خاکستری به ما بدهد، همچنین بعضی از ویروس ها مانند انترو ویروس نیز از طریق آب با آلودگی مدفوعی قابل انتشار است. اگر آب خاکستری برای آبیاری یا نفوذ به داخل زمین مورد استفاده مجدد قرار گیرد، انگل ها یا پروتوزوئرها و کرم ها به علت اندازه بزرگشان و حذف آنها توسط فیلترها برای آب زیرزمینی مشکل آفرین نخواهند بود اما حضور باکتری ها و ویروس ها ممکن است سبب آلودگی آب های زیرزمینی گردد. ارگانیسم هایی که در برابر گندزدایی نسبتا مقاوم هستند، می توانند زمان طولانی تری را در سیستم زنده بمانند، همچنین ژیاردیا و کلستریدیوم پرفرینژنز که به صورت اسپور منتشر می گردند، نیز زمان بیشتری دوام می آورند. اسپورها می توانند به عنوان شاخص تجمعی آلودگی مدفوعی استفاده گردند. بسیاری از گونه کرم ها توان آلوده کردن انسان را دارند اما نمی توانند در بدن میزبان تکثیر داشته باشند. سه گروه عفونت های ادراری نیز شامل: شیستوزومیازیس ( شیستوزوما هماتوبیوم )، تیفوئید ( سالمونلا تیفی ) و لپتوسپیروزیس ( لپتوسپیرا ) می باشند.

کاربرد آب خاکستری

از آب خاکستری در موارد مختلفی می توان استفاده کرد. برخی از موارد استفاده آب خاکستری به شرح زیر هستند :

• آبیاری گیاهان و فضای سبز و پارک ها
• شستشوی محوطه ها و پارکینگ ها
• آب مورد نیاز کارخانه ها
• پر کردن فلاش تانک ها
• شستشوی ماشین ها
• و ...

مطالب مرتبط :

شیرابه چیست؟