روش های بازیافت آب و فاضلاب و کاربرد آن

آب در فرایند استفاده، آلودگی‌های مختلفی پیدا می‌کند که میزان و نوع این آلایندگی ها به نحوه مصرف آب بستگی دارد. بازیافت آب، حذف آلاینده های موجود در آن است که از طریق تصفیه مؤثر آن صورت می‌گیرد. بازیافت آب، فرصت استفاده مجدد از آب را فراهم می‌کند و می‌تواند کمبود آب را مدیریت کند و به حفظ محیط زیست کمک نماید.

منابع طبیعی آب محدودند و افزایش چشمگیر جمعیت، رشد صنایع و تغییرات اقلیمی موجب کاهش دسترسی به آب تازه شده است. بازیافت آب، منبعی پایدار را برای فعالیت‌های کشاورزی، صنعتی و شهری فراهم می‌کند و نقش مهمی در کاهش مصرف آب‌های زیرزمینی ایفا می‌کند. بازیافت آب، مزایای بی‌شماری از جمله کاهش هزینه‌های انتقال آب تازه، کاهش هزینه‌های دفع فاضلاب، کاهش مصارف آب‌های زیرزمینی و حفظ محیط زیست دارد. در این مقاله به شرح مطالبی می‌پردازیم که توضیح می‌دهد بازیافت آب چیست، چه کاربردی دارد و در جهان امروز به چه جایگاهی رسیده است.

 بازیافت آب چیست؟

به فرایندی که در آن آب‌های مصرف شده که فاضلاب یا پساب نامیده می‌شود، تصفیه شده و برای استفاده مجدد در کاربری‌های مختلف، مناسب سازی می‌شود، بازیافت آب می‌گویند. این فرایند، یکی از برنامه‌های مهم توسعه پایدار و شهرسازی دوستدار محیط زیست محسوب می‌شود و گامی بسیار مهم برای کنترل کمبود آب و حفظ محیط زیست می‌باشد.

اگرچه بازیافت آب، ایده ای نوین به حساب نمی‌آید و از هزاران سال پیش، انسان‌ها با ایجاد حوضچه‌های ساده‌ای، از روش‌هایی همچون ته نشینی ساده برای پاک‌سازی آب استفاده می‌کردند، اما با رشد جمعیت در جهان و توسعه صنایع مختلف، بازیافت آب یا تصفیه فاضلاب، نیازمند روش‌های پیچیده‌تر و توسعه یافته تری شده است. زیرا حذف برخی آلاینده از طریق فرایندهای ساده‌ای همچون فیلترهای ثقلی یا ته نشینی ساده امکان پذیر نبوده و وجود مواد سمی بی‌شمار در فاضلاب‌های صنعتی، سلامت محیط زیست و بهداشت جوامع انسانی را به خطر انداخته است.

تغییرات اقلیمی که خود را با شرایطی همچون افزایش دما یا کاهش بارندگی در بسیاری از نقاط جهان نشان داده است، از دیگر دلایل اهمیت بازیافت آب می‌باشد. زیرا کمبود آب، بیش از پیش زندگی انسان را با چالش روبرو کرده است. به همین دلیل، تصفیه فاضلاب و بازیافت آب از مهم‌ترین راهکاری‌های مدیریت منابع آبی و کاهش وابستگی به منابع تازه آب به شمار می‌آید.

مزایای بازیافت آب

بازیافت آب یکی از برنامه‌های مهم و مؤثر در جهت مدیریت بحران آب و مصرف منابع آبی است که در کنار مزایای زیست محیطی، موجب کاهش هزینه‌ها و افزایش پایداری و توسعه یافتگی می‌شود. در ادامه به معرفی برخی از مزایای بازیافت آب می‌پردازیم:

1. تأمین آب موردنیاز برای صنایع

فعالیت‌های صنعتی غالباً آب زیادی مصرف می‌کنند و نیازمند منابع آب پایدار و با کیفیت هستند. تصفیه فاضلاب و بازیافت آب می‌تواند منابع آب پایدار و باکیفیتی را برای صنایع فراهم نماید. آب بازیافتی در مراحل مختلفی همچون شستشوی تجهیزات و محصولات تولیدی، خنک سازی دستگاه ها، فرایندهای تولید، شستشوی محوطه و غیره می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد و فشار را بر منابع آب تازه کاهش دهد.

صنایع یکی از بزرگ‌ترین مصرف‌کنندگان آب هستند. بازیافت آب می‌تواند نیاز این بخش را با هزینه‌ای کمتر و به‌صورت پایدار تأمین کند. آب بازیافتی برای فرآیندهای صنعتی مانند خنک‌سازی، شست‌وشو و تولید محصولات قابل استفاده است، درحالی‌که فشار بر منابع آب شیرین کاهش می‌یابد.

2. تأمین آب برای کشاورزی

بیشترین مصرف آب در جوامع انسانی، مربوط به فعالیت‌های کشاورزی است. بازیافت آب از طریق تصفیه آب‌های کم کیفیت یا فاضلاب، می‌تواند نیاز به برداشت آب از سفره‌های زیرزمینی را کاهش دهد و به مدیریت بهتر منابع آبی کمک کند. بازیافت آب، به عنوان راهکاری پایدار در مناطق کم آب به منظور مدیریت فعالیت‌های کشاورزی شناخته می‌شود.

3. کاهش آلودگی محیط زیست

بازیافت آب مانع از ورود فاضلاب‌های تصفیه نشده به طبیعت می‌شود و خطرات زیست محیطی را کاهش می‌دهد.

4. کاهش هزینه‌ها

انتقال آب‌های تازه، مدیریت و کنترل سدها، شیرین سازی آب دریا و غیره، از راه‌های تأمین آب تازه محسوب می‌شوند که می‌تواند هزینه‌های سنگینی را به خود اختصاص دهد. بازیافت آب از طریق تصفیه آب‌های مصرف شده، غالباً هزینه‌های کمتری دارد، زیرا برای مثال نیاز به اجرای شبکه‌های انتقال آب ندارد. همچنین هزینه‌های جمع آوری و دفع فاضلاب را به حداقل می‌رساند. این مزیت به‌ویژه در صنایع و مناطق شهری پرجمعیت اهمیت دارد.

5. پایداری منابع آبی

نیازهای تأمین آب، فشار بالایی را بر منابع آبی مرسوم مانند آب‌های سطحی و زیرزمینی وارد می‌کند. بازیافت آب می‌تواند به پایداری منابع آبی، توسعه پایدار و مدیریت بحران آب کمک نماید.

منابع آب بازیافتی شامل چه مواردی است؟

آب بازیافتی، آبی است که از تصفیه آب‌های مصرف شده یا فاضلاب حاصل می‌شود تا برای استفاده مجدد در کاربری‌های مختلف مناسب باشد. طیف گسترده ای از منابع بازیافت آب وجود دارد که در ادامه به معرفی آن می‌پردازیم.

1. فاضلاب شهری

از مهم‌ترین منابع بازیافت آب محسوب می‌شود و ناشی از مصرف آب در فعالیت‌های روزمره همچون استحمام، شست و شو و استفاده از سرویس های بهداشتی می‌باشد. فاضلاب شهری که تقریباً کیفیتی مانند فاضلاب بهداشتی (انسانی) دارد، پس از جمع آوری، از طریق فرایندهای مختلفی همچون تصفیه بیولوژیکی، شیمیایی یا فیزیکی، برای مصارف غیرشرب قابل استفاده می‌شود.

2. فاضلاب صنعتی

فاضلاب تولیدی ناشی از فعالیت‌های صنعتی است که غالباً آلودگی‌های گسترده‌تر و پیچیده‌تری نسبت به فاضلاب بهداشتی دارد. به منظور تصفیه فاضلاب صنعتی و بازیافت آب از روش‌های مختلفی که عموماً شامل فرایندهای پیشرفته شیمیایی و بیولوژیکی هستند، استفاده می‌شود. آب بازیافتی، در کاربری‌های مختلفی مانند خنک سازی و شستشوی تجهیزات، قابل استفاده خواهد بود.

3. آب باران و رواناب سطحی

یکی دیگر از منابع آب‌های بازیافتی، رواناب های سطحی و آب باران است. به دلیل آلودگی‌های کمتر، بیشتر به وسیله روش‌های فیزیکی تصفیه می‌شود و در کاربری هایی مانند آبیاری فضای سبز، شستشوی محوطه و معابر و فعالیت‌های کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

4. آب خاکستری

آب خاکستری، فاضلابی است که از شستشو و استحمام تولید می‌شود و یکی از منابع مهم آب بازیافتی در ساختمان هاست. آب خاکستری غالباً آلودگی کمتری نسبت به فاضلاب بهداشتی دارد و پس از تصفیه، قابل استفاده در مواردی همچون آب موردنیاز فلاش تانک، آبیاری فضای سبز و غیره می‌باشد.

کاربردهای بازیافت آب چیست؟

بازیافت آب که به عنوان یکی از مهم‌ترین راهکاری‌های پایداری می‌باشد، کاربردهای مختلفی در جنبه های گوناگون زندگی انسان‌ها دارد. بازیافت آب، علاوه بر کاهش مصرف آب‌های تازه، موجب صرفه جویی در هزینه‌ها و محافظت از محیط زیست می‌شود.

در ادامه به معرفی کاربردهای بازیافت آب می‌پردازیم:

• آبیاری کشاورزی: مهم‌ترین کاربرد آب بازیافتی، استفاده از آن در فعالیت‌های کشاورزی و آبیاری می‌باشد. آب بازیافت شده، قابلیت استفاده در مزارع کشاورزی، باغات، فضای سبز و باغچه ها را دارد. در مناطقی که با بحران کمبود آب مواجه اند، آب بازیافتی یکی از راهکارهای مقابله با بحران آب، کاهش برداشت آب‌های زیرزمینی و ادامه فعالیت‌های کشاورزی می‌باشد.
• صنایع: یکی دیگر از موارد کاربرد آب بازیافتی، استفاده از آن در صنایع می‌باشد. صنایع به دلیل نیاز بالا به مصرف آب، موجب برداشت بیشتر آب از سفره‌های زیرزمینی از یک سو و از سوی دیگر، آلودگی محیط زیست به دلیل عدم تصفیه و رهاسازی فاضلاب از سوی دیگر میباشند. تصفیه فاضلاب‌های صنعتی و بازیافت آب، منبع آب پایداری را برای فعالیت‌های صنعتی مانند خنک سازی، شستشو، آب موردنیاز در فعالیت‌های صنعتی و غیره در اختیار میگذارد.
• مصارف آب شهری: آب‌های بازیافتی در شهرها، می‌تواند در مصارف مختلف مانند آبیاری پارک خا، فضاهای سبز شهری و همچنین شستشوی معابر و کنترل گرد و غبار مورد استفاده قرار گیرد.
• استفاده در نیروگاه ها: خنک سازی در نیروگاه های تولید برق، نیاز به حجم بسیار زیاد آب دارد. آب بازیافتی می‌تواند در این فرایند مورد استفاده قرار گیرد و نیاز به منابع آب تازه را کاهش دهد.
• کاربردهای زیست محیطی: آب بازیافتی به منظور احیای سفره‌های زیرزمینی ( ا ز طریق تزریق مصنوعی)، بازسازی تالاب ها و حفظ زیست گاه های طبیعی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مقاله پیشنهادی: بازچرخانی و استفاده مجدد آب

روش‌ های بازیافت آب

بازیافت آب، از طریق روش ها و فرایندهای مختلفی صورت مگیرد که وابسته به میزان آلودگی، نوع آلودگی و کاربرد نهایی آب می‌باشد. در ادامه به معرفی روش‌های متداول بازیافت می‌پردازیم:

1. ته نشینی ثقلی و فیلتراسیون

از روش‌های فیزیکی تصفیه به شمار می‌آید که در خلال آن، ذرات معلق و قابل ته نشینی از آب جدا می‌شوند. در ابتدا از طریق حوضچه‌های مناسب، ذرات معلق به وسیله نیروی ثقل، ته نشین می‌شوند و سپس با عبور از آب از تجهیزاتی مانند فیلتر شنی، ذرات کوچکتر از بدنه آب خارج می‌شوند.

2. تصفیه بیولوژیکی

جزء فرایندها تصفیه ثانویه یا زیستی می‌باشد که در آن، با کمک میکروارگانیسم ها و ایجاد شرایط مناسب، مواد آلی موجود در فاضلاب تجزیه می‌شود. فرایندهای مورد استفاده، شامل لجن فعال و رآکتورهای بیولوژیکی است و غالباً در تصفیه فاضلاب‌های شهری و صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

3. فیلتراسیون غشایی

استفاده از فیلتراسیون غشایی، به منظور حذف ذرات بسیار کوچک و محلول صورت می‌گیرد و در آن از غشاء های نیمه تراوا استفاده می‌شود. از جمله روش‌های متداول استفاده از فیلتراسیون غشایی میتوان به فناوری اسمز معکوس (RO) و نانوفیلتراسیون (NF) اشاره کرد. این تجهیزات برای تولید آب بازیافتی با کیفیت بالا مانند آب آشامیدنی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

4. ضدعفونی با مواد شیمیایی یا اشعه ماورای بنفش (UV)

از مراحل نهایی تصفیه پیشرفته  آب و فاضلاب است که در آن با استفاده از روش‌های شیمیایی یا اشعه UV ، میکروارگانیسم های بیماری زا حذف می‌شوند.

5. تقطیر حرارتی

یکی از فناوری های مورد استفاده جهت تصفیه پیشرفته آب و فاضلاب است که در آن با حرارن دادن به آب و جمع آوری مایع تبخیر شده، به تولید آب بازیافتی میپردازند.

چگونه روش بازیافت آب مناسب را باید انتخاب کنیم؟

انتخاب روش مناسب به منظور بازیافت آب، به عوامل مختلفی بستگی دارد. دقت به این عوامل می‌تواند ما را در انتخاب روش بازیافت مناسب آب کمک کند. در ادامه به معرفی برخی از این عوامل می‌پردازیم.

1. نوع منبع آب بازیافتی: نوع منبع آب بازیافتی که تعیین کننده کیفیت آب مصرف شده یا فاضلاب است، در تعیین روش مناسب تصفیه نقش به سزایی دارد. برای مثال اب باران، آلودگی کمتری نسبت به برخی فاضلاب‌های صنعتی دارد و روش تصفیه محدود تری موردنیاز است.
2. تعیین نوع مصرف آب بازیافتی: تعیین نوع مصرف اب بازیافتی یا کاربرد آن، می‌تواند سطح تصفیه را مشخص کند. برای مثال، بازیافت آب برای مصارف کشاورزی نیازمند استفاده از روش‌های بیولوژیکی بوده، درحالی‌که بازیافت آب برای برخی مصارف صنعتی می‌تواند، استفاده از روش‌های تصفیه پیچیده‌تر را الزامی کند.
3. بودجه: هزینه اولیه و هزینه‌های نگهداری و بهره برداری از تاسیسات تصفیه و بازیافت آب، از عوامل تعیین کننده روش مناسب برای بازیافت آب می‌باشد.

آینده آب بازیافتی در ایران

ایران، در منطقه ای از جهان واقع شده است که به مناطق خشک و نیمه خشک شناخته می‌شود و یکی از مشکلات عمده آن، بحران جدی آب است. در دهه های گذشته، افزایش جمعیت، تغییرات اقلیمی که با افزایش دما و کاهش بارش ها همراه بوده است و استفاده بی رویه و غیر اصولی از آب‌های زیرزمینی، بحران آب را به یکی از چالش های مهم ملی و امنیتی تبدیل کرده است. در چنین وضعیتی، توجه به تصفیه فاضلاب و بازیافت آب می‌تواند تاثیر قابل ملاحظه ای بر کاهش و مدیریت بحران مذکور داشته باشد.

پیشنهاد می‌کنیم از مقاله بحران کم آبی دیدن کنید.

نقش آب بازیافتی در آینده ایران

تصفیه فاضلاب‌های شهری، صنعتی و خاکستری و امکان استفاده مجدد از آب‌های آلوده، از طریق پیشرفت تکنولوژی و توسعه روش‌های تصفیه و بازیافت آب امکان پذیر است. به خصوص در کاربری‌های همچون آبیاری کشاورزی که بیشترین مصرف آب در کشور ایران را به خود اختصاص داده است، می‌تواند مانع از برداشت بی رویه آب‌های زیرزمینی شود. همچنین قانونگذاری در خصوص تصفیه فاضلاب و بازیافت آب می‌تواند، منابع آب پایدار و مناسبی را در اختیار صنایع مختلف یا مصارف شهری قرار دهد که علاوه بر کاهش فشارهای کمبود آب، به حفظ محیط زیست منجر خواهد شد.

یکی از چالش‌های پیش‌روی ایران در این زمینه، تأمین سرمایه لازم برای استفاده از تکنولوژی های تصفیه و بازیافت آب است. اصلاح زیرساخت ها و استفاده از فناوری های روز، نیازمند صرف هزینه‌های قابل توجهی خواهد بود که در سال های گذشته با افزایش فشار تنش آبی، رشد آگاهی عمومی، تعریف قوانین سخت گیرانه در حوزه های گوناگون و حمایت های دولتی از پروژه های مرتبط با تصفیه و بازیافت فاضلاب، تا حدی تسهیل یافته است. بازیافت آب، یکی از راهکارهای مهم توسعه پایدار است که باید در برنامه‌های ملی به طور جدی مورد توجه قرار گیرد.

بازیافت آب در جهان

توجه به اصول توسعه پایدار، در سال های گذشته از سوی بسیاری از کشورهای جهان مورد توجه بوده است و تصفیه فاضلاب و بازیافت آب که یکی از مهم‌ترین ارکان توسعه پایدار است، در قالب قوانین و دستورالعمل ها در برنامه‌های ملی به اجرا درآمده است.

✔ ایالات متحده آمریکا

در کالیفرنیا، به‌ویژه در مناطق خشک، پروژه‌های متعددی برای بازیافت آب اجرا شده است. این ایالت با استفاده از فناوری‌های پیشرفته، فاضلاب را تصفیه و در مصارفی مانند آبیاری فضای سبز و کشاورزی مورد استفاده قرار می‌دهد.

✔ استرالیا

با توجه به کمبود منابع آبی، کشور استرالیا سرمایه‌گذاری‌های قابل‌توجهی در زمینه بازیافت آب انجام داده است. شهرهایی مانند آدلاید از سیستم‌های پیشرفته تصفیه فاضلاب برای تأمین نیازهای شهری و صنعتی بهره می‌برند.

✔ سنگاپور

سنگاپور با اجرای برنامه “NEWater”، توانسته است بخش قابل‌توجهی از نیاز آبی خود را از طریق بازیافت فاضلاب تأمین کند. این کشور با استفاده از فناوری‌های نوین، آب‌های بازیافتی را تا کیفیت آشامیدنی تصفیه می‌کند.

✔ سرزمین های اشغالی

دولت اسرائیل، با بهره‌گیری از فناوری‌های پیشرفته، حدود ۸۵٪ از فاضلاب‌های شهری خود را بازیافت می‌کند که عمدتاً در بخش کشاورزی مورد استفاده قرار می‌گیرد

سخن پایانی

با توجه به تغییرات اقلیمی، کمبود آب و اهمیت حفظ محیط زیست، بازیافت آب و تصفیه فاضلاب نقش حیاتی در مدیریت پایدار منابع آبی ایفا می‌کند. این فرآیندها با کاهش وابستگی به منابع آب شیرین، حفاظت از اکوسیستم‌ها و کاهش آلودگی محیط زیست، موجب افزایش تاب آوری جوامع انسانی در برابر تغییرات اقلیمی می‌شوند. به‌عنوان مثال، استفاده از آب بازیافتی در کشاورزی می‌تواند نیاز به منابع آب تازه را کاهش داده و به حفظ تعادل اکولوژیکی کمک کند.همچنین، تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از آن در مصارف صنعتی و شهری، می‌تواند به کاهش آلودگی و حفاظت از منابع آبی کمک کند.