تصفیه فاضلاب بهداشتی

تصفیه فاضلاب خاکستری

فاضلاب خاکستری یا آب خاکستری (Greywater) آبی است که از شستن ظرف‌ ها، لباس‌ ها، دوش و وان حمام، سینک‌ های دستشویی و ظرفشویی و.... به دست می‌ آید. اگرچه این آب برای استفاده دوباره ممکن است حاوی مواد محلول و غیرمحلول از جمله روغن و چربی، ذرات غذا، مو، نمک‌ ها، مواد شوینده و دترجنت ‌ها و... باشد اما باز هم می‌تواند برای استفاده مجدد مناسب باشد.

تصفیه آب خاکستری

آب خاکستری حدود 60 تا 70 درصد از کل فاضلاب خانگی تولید شده را تشکیل می‌دهد. جدول زیر میزان آب خاکستری ناشی از منابع مختلف در منازل را نشان می‌دهد:

منبع تولید

متوسط (لیتر/روز)

لباسشویی

61

حمام

68

آشپزخانه

16

سایر موارد

40

کل فاضلاب خاکستری

185


مزایای استفاده از آب خاکستری
1. حفاظت از آب تازه و استفاده‌ کمتر از آن و افزایش ذخایر آب در نواحی شهری
2. افزایش میزان استفاده مجدد از فاضلاب
3. امکان توسعه تدریجی سیستم
4. عدم نیاز به سیستم‌ های بزرگتر و پر هزینه جمع آوری فاضلاب‌های مخلوط
5. عدم نیاز به سیستم‌ های پیش‌تصفیه پیشرفته جهت حذف آلاینده ‌ها در مقایسه با فاضلاب 
6. کاهش خطرات مرتبط با نشت یا شکستگی سیستم ‌های جمع‌آوری‌
7. کاهش حجم فاضلاب ورودی به تصفیه خانه ‌های فاضلاب شهری
8. استفاده از انرژی و مواد شیمیایی کمتر
9. کاهش هزینه ‌ها
10. شارژ و تغذیه آب ‌های زیر زمینی
11. کمک به ایجاد فضای سبز

خصوصیات آب خاکستری
ترکیبات و آلاینده‌ های رایج در فاضلاب خاکستری:
• نمک‌ ها
• ذرات غذا و روغن و چربی
• شوینده‌های خانگی (دترجنت ‌ها)، صابون و مواد شیمیایی
• باکتری ‌ها و سایر بیماری هایی که عامل آنها میکروب است
در جدول زیر طبقه‌بندی و خصوصیات برخی از منابع آب خاکستری بر اساس منابع تولید آن نوشته شده است:

ردیف

منبع

خصوصیات

1

ماشین لباسشویی

سفیدکننده- کف- pH بالا- آب داغ- روغن و چربی- فسفات-بور- سورفاکتانت‌ ها- سدیم- آمونیوم و نیتروژن ناشی از صابون‌ها و مواد شوینده-جامدات معلق- کدورت دارای BOD بالا

2

ماشین ظرفشویی

باکتری‌ها- کف- pHبالا- آب داغ- نمک- بو- روغن و چربی- صابون- شوری- سدیم- جامدات معلق- کدورت دارای BOD بالا

3

وان و دوش حمام

باکتری‌ ها- آب داغ- بو- روغن و چربی- صابون- جامدات معلق- کدورت -دارای BOD پایین

4

خنک کننده‌ های تبخیری

نمک

5

سینک آشپزخانه

باکتری‌ ها- آب داغ- بو- روغن و چربی- صابون- جامدات معلق- کدورت- حاوی شوینده‌ ها و پاک کننده‌ ها- اکسیژن خواهی بالا

6

استخرهای شنا

کلر و نمک

 

خصوصیات و ویژگی‌های آب خاکستری

به طور کلی ویژگی‌ های آب خاکستری را به سه دسته فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی تقسیم بندی می‌کنیم:
خصوصیات فیزیکی: مهم ترین پارامترهای فیزیکی آب خاکستری شامل رنگ، دما، کدورت و جامدات معلق می‌باشد. جدول زیر مقادیر معمول این پارامترها در منابع مختلف آب خاکستری را نشان می‌دهد:

جدول1- پارامترهای فیزیکی منابع مختلف آب خاکستری

پارامترهای فیزیکی

ماشین لباسشویی

حمام

سینک ظرفشویی

رنگ (Pt/co Units)

50-70

60-100

-

کل جامدات معلق (mg/L)

79-280

48-120

134-1300

کل جامدات محلول (mg/L)

-

126-175

-

کدورت (NTU)

14-296

20-370

-

درجه حرارت (c°)

28-32

18-38

-

 

خصوصیات شیمیایی: ویژگی عمده آب خاکستری در مقابل آب سیاه این است که آب خاکستری حاوی مقدار کمتر مواد آلی و بعضی نوترینت‌ها (نیتروژن، پتاسیم و...) می‌باشد، اما میزان فسفر، فلزات سنگین در هر دو نوع (آب سیاه و خاکستری) تقریبا برابر می‌باشد.

جدول2-پارامترهای معمول موجود در آب خاکستری براساس منابع تولید کننده

پارامترهای شیمیایی

ماشین لباسشویی

حمام

سینک ظرفشویی

pH

9.3-10

5-8.1

6.3-7.4

هدایت الکتریکی

(s/cmµ)

190-1400

82-20000

-

قلیائیت (mg/L)

83-200

24-136

20-340

سختی ( as caco3mg/L)

-

18-52

-

(mg/LBOD5 

48-380

76-300

-

(mg/L BOD7

150

170

100-400

COD (mg/L)

120-725

184-633

26-680

TOC (mg/L)

100-280

15-255

-

اکسیژن محلول (mg/L)

-

0.4-4.6

2.2-5.8

سولفات (mg/L)

-

12-40

-

کلرید (mg/L)

9-88

3.1-18

-

روغن و گریس (mg/L)

8-35

37-38

-

 

 

جدول3- نوترینت‌های موجود در منابع مختلف آب خاکستری

نوترینت‌ها (mg/L)

ماشین لباسشویی

حمام

سینک ظرفشویی

آمونیوم

0.1-3.47

0.1-25

0.2-23

نیترات و نیتریت

0.1-0.31

0.05-0.2

-

نیترات

0.4-0.6

0-4.9

-

فسفر

4-15

4-35

0.4-4.7

TN

6-21

4.6-20

13-60

TP

0.062-57

0.11-2.20

3.1-10

 

خصوصیات بیولوژیکی: به علت جداسازی آب خاکستری و آب سیاه میزان بار میکروبی آب خاکستری کمتر بوده، اما فعالیت‌هایی از قبیل شستشوی لباس‌ های آلوده، حمام و... باعث اضافه شدن مقداری بار آلودگی می‌شود.

جدول4- کیفیت میکروبیولوژی آب خاکستری براساس منبع تولیدی

پارامترها

ماشین لباسشویی

حمام

سینک ظرفشویی

مخلوط با فاضلاب

کلیفرم (تعداد در 100 میلی لیتر)

10-2.4*107

200.5-7*107

>2.4*107

56-8.03*107

کلیفرم مدفوعی (تعداد در 100 میلی لیتر)

0-3.4*105

50-1.4*103

-

10-1.5*105

 

استفاده مجدد از آب خاکستری
مقدار آب خاکستری تولید شده و کیفیت تصفیه آن از عوامل تعیین کننده چگونگی استفاده مجدد از آب خاکستری است. از این آب می‌توان برای مصارف زیر استفاده کرد:
• آبیاری چمن ‌ها، درخت‌ها، باغچه ها، فضای سبز و زمین‌های گلف و...
• استفاده از آن در آب فلاش تانک توالت
• برای شستشو از جمله شستن لباس‌ ها و ماشین و...
• استفاده در سیستم‌ های آتش‌نشانی
• تغذیه آب‌ های زیرزمینی
• تخلیه به رودخانه‌ها و دریاچه‌ های اطراف
• استفاده در صنعت برای خنک کننده‌ها
• تولید و ساخت بتن
• کولر آبی
تقریبا می‌توان گفت این آب برای استفاده در فعالیت‌هایی که با انسان تماس مستقیم ندارند قابل استفاده هستند.

محدودیت ‌های استفاده مجدد از آب خاکستری
برای افزایش سلامتی و کاهش خطرات رعایت نکات زیر توصیه می‌شود:
1. سعی کنید از منابع کم ریسک‌تر مثل آب دوش و وان حمام و آب شستشو استفاده کنید.
2. بهتر است از آب خاکستری برای سبزیجات (به‌خصوص سبزیجاتی که به صورت خام مصرف می‌شوند) استفاده نکنید.
3. اگر یکی از اعضای خانواده از بیماری معده و روده رنج می‌برد از آب خاکستری استفاده نکنید.
4. همیشه به خاطر داشته باشید که نوشیدن آب خاکستری هرگز ایمن و مجاز نیست.
5. به حیوانات خانگی اجازه نوشیدن آب خاکستری را ندهید.
6. از آب خاکستری برای استخرها و آبگیرها استفاده نکنید، باکتری‌ها باعث ایجاد بوی بد و خطرات بهداشتی می‌شوند.
7. هرگز آب خاکستری تصفیه نشده را بیش از یک روز نگه ندارید. استفاده از آب خاکستری در همان روز از ایجاد بوی بد و افزایش باکتری ها جلوگیری می‌کند.
8. دسترسی عمومی به نواحی که با آب خاکستری آبیاری می‌شوند را کم کنید.
9. کودکان را از باغچه‌هایی که توسط آب خاکستری آبیاری شده است دور نگه دارید.
تمام اعضای خانواده را تشویق کنید که حتما قبل از خوردن غذا دست‌ های خود را بشویند.

تصفیه آب خاکستری
لازم به ذکر است وقتی آب خاکستری با آب سیاه مخلوط می‌شود تصفیه فاضلاب خاکستری بسیار دشوار می‌شود؛ زیرا سطح آلودگی آن بالا می‌رود. بنابراین نباید آب خاکستری با آب سیاه ترکیب شود.
برای تعیین یک سیستم تصفیه مناسب پاسخ به سوالات زیر شما را در امر تصمیم‌ گیری کمک می‌کند:
1. چه میزان از آب خاکستری را می‌خواهید تصفیه کنید؟
2. کدام آلاینده‌ ها در این آب حضور دارند؟
3. بعد از تصفیه چه استفاده‌ ای از این آب می‌کنید؟
4. نوع خاک در زمین مجاور و همچنین سطح آب زیرزمینی چگونه است؟
برای تصفیه فاضلاب خاکستری از روش‌ های گوناگونی استفاده می‌شود. روش ‌های تصفیه آب خاکستری را بر اساس نوع فرآیند به سه روش زیر تقسیم می کنیم:‌

1. تصفیه فیزیکی: به‌طور کلی سیستم‌های  تصفیه فیزیکی را می‌توان به دوگروه فیلتراسیون درشت و غشایی تقسیم کرد.

1. فیلتراسیون درشت: شامل فیلترهایی با منافذ بزرگتر از 0.17 میلی‌متر است. مانند فیلترهای نایلونی، فیلترهای پارچه‌ای، فیلترهای ژئوتکسایل و فیلترهای شنی. 
معایب فرآیندهای‌ فیلتراسیون:
1. نیاز به تمیز سازی فیلتر
2. تولید محصولات جانبی ناشی از گندزدایی پساب (چون حاوی مواد آلی و کدورت می‌باشد.)
3. زمان ماند بالا جهت بهره‌برداری که باعث ایجاد شرایط بی‌هوازی می‌شود.
4. پایداری هیدرولیکی و انسداد فیلترها که باعث افزایش مصرف انرژی در فرآیندهای غشایی می‌شود.

2. فیلتراسیون غشایی: شامل میکروفیلترهای ورقه‌ای یا لوله ه‍ای با اندازه منافذ 0.1 تا 0.2 میکرون می‌باشد. راندمان تکنولوژی‌های فیلتراسیون بستگی به اندازه ذرات آلاینده در آب خاکستری و تخلخل فیلترها دارد. در کل هرچه تخلخل فیلترها کمتر باشد، کیفیت پساب بهتر است.
مهم ترین عوامل محدود کننده‌ فرایندهای غشایی، مصرف بالای انرژی و گرفتگی غشاها می‌باشد.
2. سیستم‌های تصفیه شیمیایی: از این روش به صورت محدودتر استفاده می‌شود و مطالعات در این زمینه کمتر بوده است. در زیر دو نمونه از مطالعات صورت گرفته در این مورد ذکر شده‌است:
استفاده از ترکیب توام فرایندهای انعقاد با آلوم، فیلتر شنی و ستون حاوی گرانول کربن فعال جهت تصفیه آب خاکستری خروجی از سیستم لباسشویی و همچنین استفاده از ترکیب الکتروکواگوالاسیون به همراه گندزدایی برای تصفیه آب خاکستری ضعیف.

3. سیستم‌ های تصفیه بیولوژیکی: سیستم‌ های تصفیه بیولوژیکی بر خلاف سیستم‌های تصفیه فیزیکی و شیمیایی، اغلب در مقیاس بزرگ و در مناطق بزرگ ‌تر کاربرد دارد.
متداول‌ ترین فرآیند بیولوژیکی غشایی (MBR)، وتلندهای مصنوعی (LCW)، راکتورهای بیولوژیکی چرخان (RBC) و راکتورهای ناپیوسته متوالی (SBR) است.

اطلاعات مورد نیاز
اطلاعات مورد نیاز برای شناسایی ویژگی‌های کمی و کیفی آب خاکستری جهت انتخاب یک سیستم تصفیه مناسب شامل موارد زیر هستند:
1. میزان جریان آب خاکستری روزانه
2. حداکثر یا پیک جریان آب خاکستری در ساعات شبانه روز
3. میانگین و میزان نوسانات COD آب خاکستری
4. میانگین مقادیر BOD5 و نسبت BOD/COD  در آب خاکستری
5. میزان جامدات معلق و درصد جامدات قابل ته‌نشینی 
6. دمای محیط و دمای آب خاکستری
7. pH

انتخاب یک روش بهینه جهت تصفیه آب خاکستری
برای انتخاب یک روش بهینه جهت تصفیه آب خاکستری فاکتورهای زیادی تاثیرگذار هستند. از مهمترین فاکتورها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:
1. خصوصیات و ویژگی‌های آب خاکستری و کیفیت پساب مورد انتظار جهت استفاده مجدد با اهداف مختلف
2. روش اجرا و بهره‌برداری از سیستم مورد استفاده
3. هزینه‌های بهره‌برداری و نگهداری و میزان مصرف انرژی سیستم مورد استفاده
 

استانداردهای موجود

جدول5- استاندارهای کیفیت پساب تصفیه شده آب خاکستری برای استفاده مجدد(EPA و WHO)

 

پارامترها

استانداردهای EPA

استانداردهایWHO

برای استفاده نامحدود

برای استفاده محدود

آبیاری نامحدود

آبیاری محدود

کیفیت آشامیدنی

کدورت

2

-

-

-

≤5

BOD5(mg/L)

10

30

-

-

-

جامدات معلق (mg/L)

-

30

-

-

-

ازت (mg/L)

-

-

-

-

50

فسفر (mg/L)

-

-

-

-

-

pH

6-9

6-9

-

-

6.5-8.5

کلیفرم (تعداد در 100 میلی لیتر)

-

-

103

105

-

کلیفرم مدفوعی (تعداد در 100 میلی لیتر)

صفر

200

-

-

-

تعداد تخم انگل‌ها (تعداد در لیتر)

-

-

1.1

1.1

-

 

استفاده نامحدود: شامل استفاده شهری، آبیاری محصولات خام و استفاده تفریحی
استفاده محدود: آبیاری محصولات غیر غذایی، محصولات غذایی فرآوری شده، استفاده در ساختمان سازی و جهت خنک سازی در صنعت

جدول6- استانداردهای کیفیت پساب تصفیه شده آب خاکستری در کشورهای مختلف جهت کاربردهای متفاوت

پارامترها

استانداردهای کشور چین

استانداردهای کشور ژاپن

کشور اردن

استفاده در فلش تانک‌ها

شستشو

آبیاری

استفاده در فلش تانک‌ها

آبیاری فضای سبز

تغذیه آب‌های زیرزمینی

کدورت

<5

<5

<20

-

-

2

BOD5(mg/L)

<10

<6

<20

20

20

15

جامدات معلق(mg/L)

-

-

-

-

-

50

ازت (mg/L)

<10

<10

<20

-

-

30

فسفر(mg/L)

-

-

-

-

-

15

pH

6-9

6-9

6-9

5.8-8.6

-

6-9

کلیفرم(تعداد در 100 میلی لیتر)

100

-

-

1000

5

-

کلیفرم مدفوعی(تعداد در 100 میلی لیتر)

10

3

3

-

-

2.2

اشرشیا کلی (تعداد در 100 میلی لیتر)

0.3

0.3

0.3

-

-

2.3

تعداد محصول : 0