موضوع مقاله: فاضلاب | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # فاضلاب | مقدمه: شیوه گردآوری و دورریزی آن در هر منطقه، بسته به آگاهی محلی نسبت به محیط زیست فرق می‌کند. | ## بخش 1: فاضلاب | سیستم‌های فاضلاب برای جمع‌آوری آب‌های سطحی یا فاضلاب‌های صنعتی در مجتمع‌های بزرگ صنعتی از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است، چون نفوذ سیالات به عمق خاک می‌تواند ضربهٔ جبران‌ناپذیری را به پایه‌ها و تأسیسات زیرزمینی وارد نماید. فاضلاب شهری معمولاً فاضلاب ترکیبی یا فاضلاب بهداشتی را حمل کرده و آن را در یک تصفیه خانه، تصفیه می‌کند. فاضلاب تولید شده در مناطقی که به سیستم‌های فاضلاب متمرکز دسترسی ندارند بر سیستم‌های فاضلاب در محل تکیه می‌کنند. این فاضلاب‌ها به‌طور معمول یک گندانبار، زه‌کشی تخلیهٔ فاضلاب و یک بخش اختیاری تصفیه در محل دارند. پساب یا گندآب زیر مجموعه‌ای از فاضلاب است که از مدفوع و ادرار تشکیل شده است اما اغلب به معنی هر نوع فاضلابی استفاده می‌شود. فاضلاب، شامل محصولات خانگی، شهری یا زباله‌های مایع صنعتی و بیمارستانی است که معمولاً از طریق یک لوله یا فاضلاب (بهداشتی یا ترکیبی) و گاهی در یک مخزن فاضلاب دفع می‌شود. خوردگی، زنگ‌زدگی و آلودگی خاک از مهم‌ترین دلایل جمع‌آوری آب و فاضلاب‌های صنعتی است. لوله و اتصالات پلی‌اتیلن با خواص ضدخوردگی و مقاومت در برابر انواع مواد شیمیایی راه حل مناسبی برای جمع‌آوری و انتقال سیالات فاضلابی است. سیستم فاضلاب یک زیرساخت شامل لوله‌ها، پمپ‌ها، غربال، کانال‌ها و… است، که برای انتقال فاضلاب از منشأ خود به نقطه‌ای برای تصفیه یا دفع نهایی استفاده می‌شود. به غیر از گندانبار که تصفیه در محل انجام داده می‌شود، انواع دیگری از تصفیهٔ فاضلاب نیز وجود دارد. مجرای فاضلاب، سامانهٔ جابه‌جایی زیرزمینی پساب و فاضلاب برای دفع بهداشتی و ایمن یا تصفیه است. منشأ منشأ فاضلاب می‌تواند موارد زیر باشد (متن‌های داخل پرانتز نشان‌دهنده اجزایی است که به احتمال زیاد جزو آلاینده‌ها هستند): فاضلاب انسانی (مدفوع، دستمال توالت استفاده شده، ادرار یا دیگر مایعاتی که از بدن خارج می‌شوند)، به عنوان آب سیاه شناخته می‌شود، معمولاً از روشویی یا دستشویی خارج می‌شود. چاه توالت تخلیهٔ گندانبار تخلیهٔ کارخانه‌های تصفیه فاضلاب آب مورد استفاده در شستشو (شستشوی شخصی، لباس، کف زمین، ظرف‌ها و غیره) که به عنوان پساب شناخته می‌شود. موارد زیر فهرستی از ترکیباتی است که ممکن است در آن وجود داشته باشند: آب (بیش از ۹۵ درصد) که اغلب هنگام استفاده از سیفون توالت برای حمل زباله به فاضلاب اضافه می‌شود. بیمارگرها شامل باکتری‌ها، ویروس‌ها، پریون‌ها و کرم‌های انگلی باکتری‌های غیر بیماری‌زا ذرات آلی مثل مدفوع، مو، مواد غذایی، استفراغ، الیاف کاغذی، مواد گیاهی، گیاخاک و غیره. مواد محلول آلی مثل ادرار، قندهای میوه‌ها، پروتئین‌های محلول، داروها، مواد مخدر و غیره. مواد محلول معدنی مثل آمونیاک، نمک – جاده، نمک – دریا، سیانید، هیدروژن سولفید، تیوسیانات، تیوسولفات و غیره. مواد جامد بزرگ مثل نوار بهداشتی، پوشک، کاندوم، سوزن، اسباب‌بازی کودکان، جانوران و گیاهان مرده و غیره. داروهای شیمیایی و هورمونی انواع فاضلاب اصولاً فاضلاب‌ها برای تصفیهٔ فاضلاب شهری به سه دستهٔ زیر دسته‌بندی می‌شوند که به ترتیب عبارت‌اند از: فاضلاب خانگی (شهری) فاضلاب صنعتی فاضلاب سطحی (آب‌های سطحی) فاضلاب کشاورزی فاضلاب شهری فاضلاب‌های خانگی عموماً از دستشویی، توالت، حمام، ماشین لباس‌شویی و ظرف‌شویی حاصل می‌شود. لازم است ذکر شود آنچه از آن تحت عنوان فاضلاب خانگی یاد می‌شود حاصل مجموع تمام فاضلاب‌های شهری مانند مغازه‌ها، رستوران و غیره است. رنگ فاضلاب شهری بیان‌گر عمر فاضلاب است به‌طوری‌که فاضلاب تازه دارای رنگ خاکستری و فاضلاب مانده دارای رنگ تیره و سیاه است. فاضلاب صنعتی در تصفیهٔ فاضلاب شهری این فاضلاب‌ها از مراکز صنعتی مانند کارخانه‌ها یا کارگاه‌ها حاصل می‌شوند. این فاضلاب‌ها بسته به نوع بخش صنعتی ممکن است شامل مواد خطرناک مانند سرب، جیوه، مواد اسیدی و…. همچنین به دلیل تماس آب با کودهای شیمیایی عموماً این پساب‌ها آلوده به مواد شیمیایی هستند. فاضلاب سطحی در تصفیهٔ فاضلاب شهری فاضلاب‌های سطحی ناشی از بارندگی، ذوب شدن برف و موارد مشابه است. این فاضلاب‌ها با فاضلاب‌های شهری ترکیب شده و سپس به سمت تصفیه‌خانه هدایت می‌شوند. این فاضلاب‌ها در مسیر خود با زباله‌ها، آلاینده‌های هوا و مواد معدنی زمین در تماس هستند. در جنوب شهر تهران ممکن است این فاضلاب‌ها به دلیل در تماس بودن با آلاینده‌های هوا به‌شدت آلوده باشند شاخص‌های کیفیت فاضلاب هر مادهٔ قابل اکسایش و کاهش در آبراه‌های طبیعی یا فاضلاب‌های صنعتی می‌تواند با فرایندهای بیوشیمیایی (میکروبی) یا شیمیایی اکسید شود. این نوع واکنش‌های بیوشیمیایی که در آزمایشگاه‌ها اندازه‌گیری می‌شوند اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی نامیده می‌شوند (BOD). این مواد شیمیایی مسئول شکستن اکسیدکننده‌های قوی هستند، این واکنش‌های شیمیایی که در آزمایشگاه انجام می‌شوند اکسیژن مورد نیاز شیمیایی نامیده می‌شوند (COD). هر دو آزمایش‌های BOD و COD برای اندازه‌گیری ارتباط اثر کاهش اکسیژن حاصل از آلاینده‌های فاضلابی هستند. تأثیر هر دو آزمایش به‌طور گسترده‌ای در اندازه‌گیری اثر آلاینده‌ها به اثبات رسیده است. آزمایش BOD برای اندازه‌گیری اکسیژن مورد نیاز برای آلاینده‌های زیست‌تجزیه‌پذیر است، درحالی‌که آزمایش COD برای اندازه‌گیری اکسیژن مورد نیاز برای آلاینده‌های اکسیدشونده است. اصطلاح BOD پنج - روزه مقدار اکسیژن مصرف‌شده توسط اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد تشکیل‌دهندهٔ فاضلاب را در دورهٔ ۵ روزه اندازه‌گیری می‌کند. | ## بخش 2: فاضلاب | مقدار کل اکسیژن مصرفی در زمان واکنش‌های بیوشیمیایی که تا پایان آن مصرف می‌شود BOD نهایی نامیده می‌شود. از آن‌جایی که BOD نهایی زمان‌بر است، BOD پنج - روزه به عنوان واحد اندازه‌گیری ارتباط اثرات آلودگی، تقریباً به‌طور جهانی تصویب شده است. همچنین آزمایش‌های COD مختلف زیادی وجود دارند که COD چهار-روزه از همه معمول‌تر است. ممکن است که بتوان این نوع ارتباط را در یک جریان خاص از فاضلاب برای آلاینده‌های خاص تعمیم داد اما این نوع ارتباط برای آلاینده‌های دیگر پساب در یک جریان دیگر از فاضلاب قابل استفاده نخواهد بود. به عنوان مثال آب رویی متشکل از محلول‌های قندهای ساده که می‌توانند از یک شیرینی‌فروشی خارج شوند احتمالاً ترکیبات آلی دارند که خیلی سریع از بین می‌روند. در این صورت، BOD پنج-روزه و BOD نهایی بسیار مشابه خواهند بود و بعد از ۵ روز مواد آلی بسیار کمی وجود خواهد داشت. با این حال، آب روی نهایی یک تصفیه‌خانه که در یک منطقهٔ بزرگ صنعتی کار می‌کند ممکن است تخلیهٔ BOD نهایی بسیار بیشتر از BOD پنج روزه داشته باشد چراکه بیشتر این موادی که به راحتی از بین می‌روند ممکن است طی مراحل تصفیهٔ فاضلاب حذف شده باشند و در بیشتر فرایندهای صنعتی، مولکول‌های آلی خیلی سخت از بین می‌روند. تست‌های آزمایشگاهی برای تعیین میزان بالای اکسیژن مورد نیاز در بسیاری از متون استاندارد، دقیق هستند. در طول بارش‌های شدید ممکن است فاضلاب‌های بهداشتی سرریز کنند و به محیط زیست جاری شوند. فاضلاب‌ها می‌توانند مستقیماً به داخل یک حوضهٔ آبریز بزرگ با تصفیهٔ کم یا بدون تصفیه وارد شوند. مواد شیمیایی حتی در مقدار کم نیز خطراتی جدی ایجاد می‌کنند و در دراز مدت در بافت‌های بدن انسان و جانوران تجمع می‌یابند. تخلیه حجم بالای فاضلاب با BOD زیاد، منجر به مصرف سریع اکسیژن و ایجاد شرایط کم‌اکسیژن (هیپوکسیک) یا بی‌اکسیژن (آنوکسیک) می‌شود. این پدیده باعث مرگ دسته‌جمعی ماهی‌ها و سایر آبزیان شده و رودخانه‌ها و دریاچه‌ها را به محیط‌های بی‌جان تبدیل می‌کند. نیتروژن و فسفر موجود در فاضلاب به عنوان کود عمل کرده و باعث رشد انفجاری و خارج از کنترل جلبک‌ها و گیاهان آبزی می‌شوند (شکوفایی جلبکی یا Algal Bloom). این توده عظیم جلبکی، مانع از رسیدن نور خورشید به گیاهان در اعماق آب شده و فتوسنتز آن‌ها را متوقف می‌کند. پس از مرگ این جلبک‌ها، فرایند تجزیه آن‌ها توسط باکتری‌ها، مقادیر عظیمی از اکسیژن محلول آب را مصرف کرده و منجر به ایجاد «مناطق مرده» (Dead Zones) وسیعی می‌شود که در آن هیچ موجود زنده‌ای قادر به حیات نیست. آلودگی خاک و تأثیر بر کشاورزی: آبیاری مزارع با فاضلاب تصفیه‌نشده، باعث ورود فلزات سنگین، ترکیبات شیمیایی سمی و عوامل بیماری‌زا به خاک می‌شود. این مواد می‌توانند در محصولات کشاورزی تجمع یافته (تجمع زیستی) و از طریق زنجیره غذایی به انسان و حیوانات منتقل شوند. علاوه بر این، این آلاینده‌ها می‌توانند حاصلخیزی خاک را کاهش داده و زمین‌های کشاورزی را برای سال‌ها غیرقابل استفاده کنند. افزایش دمای آب می‌تواند تعادل اکولوژیکی را برهم زند، زیرا گونه‌های آبزی به محدوده دمایی خاصی حساس هستند. آب گرم‌تر، اکسیژن محلول کمتری را در خود نگه می‌دارد و متابولیسم آبزیان خونسرد را به‌طور غیرطبیعی افزایش می‌دهد که این امر منجر به استرس و مرگ آن‌ها می‌شود. بر اساس گزارش سازمان بهداشت جهانی، سالانه میلیون‌ها نفر در اثر بیماری‌های مرتبط با آب و فاضلاب آلوده جان خود را از دست می‌دهند. مهم‌ترین این بیماری‌ها عبارتند از: بیماری‌های باکتریایی: وبا، حصبه (تیفوئید)، اسهال خونی باکتریایی (شیگلوزیس)، عفونت‌های ناشی از E. بیماری‌های ویروسی: هپاتیت A، فلج اطفال (پولیو)، و گاستروانتریت ویروسی (ناشی از روتاویروس و نوروویروس). بیماری‌های انگلی: ژیاردیازیس، کریپتوسپوریدیوزیس (که عامل آن به کلر مقاوم است)، آمیبیازیس، و عفونت‌های ناشی از کرم‌های روده‌ای (هلمینت‌ها) مانند آسکاریس و کرم قلابدار. نقش فاضلاب در چرخه انتقال عوامل بیماری‌زا: خطرات بهداشتی فاضلاب تنها به آلودگی آب محدود نمی‌شود. تالاب‌های فاضلاب و محیط‌های آلوده، محل مناسبی برای تولید مثل حشرات ناقل بیماری مانند پشه‌ها (عامل بیماری‌هایی چون آنسفالیت) و مگس‌ها (ناقل مکانیکی وبا، حصبه و تراخم) هستند. همچنین، این محیط‌ها جوندگانی مانند موش‌ها را جذب می‌کنند که خود ناقل بیماری‌هایی چون طاعون، لپتوسپیروز و سالمونلوزیس هستند. دو روش اصلی موارد زیر هستند: استفاده از زباله‌های آب به عنوان منبع (مثل ساختن تالاب) یا تأکید آن‌ها بر آلودگی (مثل انواع کارخانه‌های تصفیه‌کنندهٔ امروزی). بیشتر فاضلاب‌ها در مقیاس صنعتی پرانرژی در تصفیه خانه‌های فاضلاب (WWTPs) تصفیه می‌شوند که شامل مراحل تصفیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی می‌باشند. به هر حال، استفاده از گندانبار و دیگر امکانات فاضلابی در محل (OSSF)، به صورت گسترده در مناطق روستایی وجود دارند به‌طوری‌که بالای ۲۰ درصد از خانه‌ها را در ایالات متحده ساپورت می‌کنند. مهم‌ترین سیستمل تصفیه هوازی، فرایند لجن فعال است، اساس آن نگهداری و چرخش توده مخلوط تشکیل شده از میکرو ارگانیسم‌هایی است که توانایآی جذب و جذب سطحی مواد آلی درون فاضلاب را دارند. فرایندهای تصفیه بی‌هوازی فاضلاب (UASB , EGSB) به‌طور گسترده‌ای در تصفیه فاضلاب صنعتی و لجن‌های بیولوژیکی استفاده می‌شوند. برای اکثر فاضلاب‌ها روش‌های زیست‌محیطی با استفاده از سیستم‌های نی زار استفاده می‌شود، مثل تالاب‌های ساخته شده. | ## بخش 3: فاضلاب | قسمت سوم تصفیه‌ها استفاده بیشتری دارند و عمومی‌ترین تکنولوژی مورد استفاده، میکروفیلتراسیون یا غشای مصنوعی می‌باشند. بعد از فیلتراسیون غشایی، فاضلاب تصفیه شده غیرقابل تشخیص از آب طبیعی قابل نوشیدن (بدون مواد معدنی) باشد. نیترات با روش‌های طبیعی در تالاب از فاضلاب خارج می‌شود اما همچنان نیتروژن دهی میکروبی وجود دارد، مقدار کمی متانول توسط باکتری‌های کربنی اضافه می‌شود. تصفیه خانه‌های اوزونی نیز محبوبیت رو به رشدی دارند و از ژنراتور اوزون استفاده می‌کنند به این صورت که آلودگی‌های آب را مثل حباب‌های اوزونی از مخزن خارج می‌کنند اما انرژی فشرده می‌شود. پالایشگاه‌های نفت، کارخانه‌های شیمیایی و پتروشیمی در محل خود امکاناتی دارند تا فاضلابشان را تصفیه کنند؛ بنابراین، غلظت آلاینده‌ها در فاضلاب تصفیه‌شدهٔ آن‌ها مطابق با مقررات محلی یا ملی در مورد دفع فاضلاب در کارخانه‌ها یا داخل رودخانه، دریاچه یا اقیانوس می‌باشد. تالاب‌های ساخته‌شده موارد استفاده زیادی دارند چراکه کیفیت بالا داشته و تصفیه را در همان مکان انجام می‌دهند. دیگر فرایندهای صنعتی که فاضلاب زیادی تولید می‌کنند صنعت کاغذ و خمیرکاغذ می‌باشد که نگرانی‌های زیست‌محیطی را ایجاد کرده‌اند، در نتیجه، آب مورداستفاده‌شان در کارخانه قبل از دفع پاکسازی می‌شود. استفاده مجدد فاضلاب تصفیه شده می‌تواند دوباره به عنوان آب آشامیدنی، در صنعت (برج خنک‌کننده)، شارژ مجدد سفره‌های آب، در کشاورزی و توان بخشی اکوسیستم طبیعی (زمین‌های باتلاقی فلوریدا)، استفاده شود. تولید انرژی در تصفیه خانه‌ها «تبدیل پسماند به انرژی» (Waste to Energy یا WTE) اصطلاحی است که به فرایندهایی اشاره دارد که در آن پسماند به منبعی پاک از انرژی برای پخت‌وپز، گرمایش، روشنایی و تأمین نیروی وسایل نقلیه تبدیل می‌شود. تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، منبعی جایگزین برای انرژی پاک فراهم می‌کنند که می‌تواند در تأمین انرژی منازل و مراکز تجاری مورد استفاده قرار گیرد. بیوگازی که از تجزیه مواد آلی در طی فرایند تصفیه فاضلاب به دست می‌آید، قابلیت استفاده در وسایل نقلیه را دارد و می‌تواند جایگزین بنزین، گازوئیل و نفت شود. با این حال، تولید بیوگاز در مقیاس کافی برای جایگزینی کامل سوخت‌های فسیلی همچنان چالشی بزرگ است. افزون بر این، بیشتر تصفیه‌خانه‌های فاضلاب ظرفیت کافی برای تولید یا تبدیل پسماند به انرژی را در اختیار ندارند. به عنوان نمونه، تنها ۴۰ تا ۵۰ درصد از تصفیه‌خانه‌های فعلی در اروپا توانایی تبدیل پسماند به انرژی برای مصارف خانگی و تجاری را دارند. میزان انرژی حاصل از این فرایند نیز بسته به عوامل مختلفی چون فناوری و روش مورد استفاده، ترکیب فاضلاب و مقیاس تأسیسات متغیر است. در حالی که نگرانی‌ها دربارهٔ تغییرات اقلیمی افزایش یافته است، دانشمندان در تلاش‌اند رویکردهای نوآورانه‌تری برای تولید انرژی توسعه دهند. برای نمونه، تولید برق همچنان چالشی مهم برای کسانی است که نگران آثار تغییرات اقلیمی و تخریب محیط زیست هستند. با وجود آنکه برق منبعی پاک برای مصرف محسوب می‌شود، اما تولید آن همواره پایدار یا عاری از آلودگی نبوده است. بخش زیادی از برق جهان همچنان با استفاده از سوخت‌های فسیلی مانند زغال‌سنگ و گازوئیل تولید می‌شود. نوآوری در حوزه بیومتان می‌تواند به پایداری و کارایی بیشتر این گاز برای کاربردهای گسترده صنعتی کمک کند. پکیج تصفیه فاضلاب بهداشتی که با بدنه معمولاً فولادی (با جنس پلاستیک فشرده یا کامپوزیت) ساخته می‌شود، یک مجموعه از قبل ساخته شده می‌باشد که بعد از انتقال به محل استفاده، سریعاً آماده استفاده می‌شود. یکی از پراهمیت‌ترین تجهیزات تصفیه فاضلاب که می‌تواند فاضلاب تولید شده در محلهای روستایی و مسکونی یا جوامع کوچک انسانی و شهری استفاده شود پکیج‌های تصفیه فاضلاب بهداشتی می‌باشد. یکی از موارد پر مصرف در تصفیه فاضلاب، چربی‌گیری آن است، این عمل که توسط چربی گیر انجام می‌شود، یکی از مهم‌ترین موارد در تصفیه فاضلاب بهداشتی است. استفاده از فاضلاب تصفیه نشده در کشاورزی حدود ۹۰ درصد فاضلاب تولید شده در سطح جهان تصفیه نشده باقی می‌ماند و باعث آلودگی گستردهٔ آب به‌خصوص در کشورهای کم‌درآمد می‌شود. خطرات بهداشتی آبیاری با آب آلوده خطرات بهداشتی قابل توجهی در استفاده از این نوع آب وجود دارد. در کشورهای کم‌درآمد، اغلب سطح بالایی از پاتوژن در فضولات وجود دارد، درحالی‌که در کشورهای در حال توسعه که صنعت از مقررات زیست‌محیطی پیشی می‌گیرد خطرات ناشی از مواد شیمیایی آلی و غیرآلی در حال افزایش است. سازمان بهداشت جهانی، در همکاری با سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد (FAO) و برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد (UNEP) دستورالعمل‌هایی را برای استفادهٔ ایمن از فاضلاب‌ها نوشته است. مؤسسهٔ بین‌المللی مدیریت آب که در هند، پاکستان، ویتنام، غنا، اتیوپی، مکزیک و دیگر کشورها در حال کار است پروژه‌های مختلفی را با هدف بررسی و کاهش خطرات ناشی از آبیاری فاضلابی انجام می‌دهد. آن‌ها خواستار یک رویکرد چند مانعی برای استفاده از فاضلاب و تشویق کشاورزان برای اتخاذ رفتارهای با خطر کمتر، هستند. این رویکردها شامل متوقف کردن آبیاری، چند روز قبل از برداشت محصول به منظور از بین رفتن پاتوژن‌ها در برابر نور خورشید، جلوگیری از آلوده شدن سبزیجات برگی که به‌طور خام مصرف می‌شوند با دقت در آب دادن به آن‌ها، ضدعفونی کردن سبزیجات یا خشک کردن لجن مدفوع انسانی پیش از استفاده به عنوان کود، می‌باشند. قانون‌گذاری اتحادیهٔ اروپا دستور شورای EEC/271/91 در مورد تصفیهٔ فاضلاب شهری در تاریخ ۲۱ مه ۱۹۹۱ توسط دستور کمیسیون EC/15/98 اصلاح و به‌روزرسانی شده است. تصمیم کمیسیون EEC/481/93 دستورالعملی را که کشورهای عضو باید در کمیسیون دولت اجرا کنند را تعریف می‌کند. | ## جمع‌بندی | ایالات متحده قانون آب پاک اولین قانون فدرال در ایالت متحده برای حاکمیت بر آلودگی آب است.