فاضلاب

پساب، چرک‌آب یا فاضلاب به بازمانده‌ها و دورریزی‌های عمدتاً مایع محلی، شهری یا صنعتی گفته می‌شود. شیوه گردآوری و دورریزی آن در هر منطقه، بسته به آگاهی محلی نسبت به محیط زیست فرق می‌کند.
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 ضربه جبران‌ناپذیری را به پایه‌ها و تاسسیات زیر زمینی وارد نماید. فاضلاب شهری معمولاً فاضلاب ترکیبی یا فاضلاب بهداشتی را حمل کرده و آن را در یک تصفیه خانه، تصفیه می‌کند. فاضلاب تصفیه شده از طریق نهرهای فاضلاب تخلیه می‌شود. 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 شده‌است 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 اوقات در یک مخزن فاضلاب دفع می‌شود.
خوردگی، زنگ زدگی و آلودگی خاک از مهم‌ترین دلایل جمع‌آوری آب و فاضلاب‌های صنعتی است. لوله و اتصالات پلی اتیلن با خواص ضدخوردگی و مقاومت در برابر انواع مواد شیمیائی راه حل مناسبی برای جمع‌آوری و انتقال سیالات فاضلابی است. سیستم فاضلاب یک زیر ساخت شامل لوله‌ها، پمپ‌ها، غربال و کانال‌ها و... می‌باشد، که برای انتقال فاضلاب از منشأ خود به نقطه‌ای برای تصفیه یا دفع نهایی استفاده می‌شود. به غیر از گندانبار که تصفیه را در محل انجام می‌دهند، انواع دیگری از تصفیه فاضلاب نیز وجود دارد. مجرای فاضلاب، سامانه جا به جایی زیرزمینی پساب و فاضلاب برای دفع بهداشتی و ایمن یا تصفیه است.

فاضلاب شهری

فاضلاب‌های خانگی عموماً از دستشویی، توالت، حمام، ماشین لباس شویی و ظرف شویی حاصل می‌شود.
لازم به ذکر است آنچه از آن تحت عنوان فاضلاب خانگی یاد می‌شود حاصل مجموع تمام فاضلاب‌های شهری مانند مغازه‌ها، رستوران و غیره می‌باشد.
رنگ فاضلاب شهری بیان گر عمر فاضلاب می‌باشد به‌طوری‌که فاضلاب تازه دارای رنگ خاکستری و فاضلاب مانده دارای رنگ تیره و سیاه است .

فاضلاب صنعتی در تصفیه فاضلاب شهری

این فاضلاب‌ها از مراکز صنعتی مانند کارخانه‌ها و یا کارگاه‌ها حاصل می‌شوند.
این فاضلاب‌ها بسته به نوع بخش صنعتی شامل مواد خطرناک می‌باشند مانند سرب، جیوه، مواد اسیدی و… .
لازم به ذکر است که این فاضلاب‌ها هرگز نباید با فاضلاب‌های شهری ترکیب شده.
عموماً تصفیه این فاضلاب‌ها به تخصص و هزینه بالا نیازمند است.

فاضلاب کشاورزی

این فاضلاب عموماً شامل سموم و ضد آفت‌ها می‌باشد.
همچنین به دلیل تماس آب با کودهای شیمیای عموماً این پساب‌ها آلوده به مواد شیمیای می‌باشند.
منشا این فاضلاب زمین‌های کشاورزی و باغات می‌باشند.

فاضلاب سطحی در تصفیه فاضلاب شهری

فاضلاب‌های سطحی ناشی از بارندگی،ذوب شدن برف و موارد مشابه می‌باشند.
این فاضلاب‌ها با فاضلاب‌های شهری ترکیب شده و سپس به سمت تصفیه خانه هدایت می‌شوند.
لازم به توضیح است این فاضلاب‌ها در مسیر خود با آشغال‌ها، آلاینده‌های هوا و مواد معدنی زمین در تماس می‌باشند.
در جنوب شهر تهران ممکن است این فاضلاب‌ها به شدت آلوده باشند به دلیل در تماس بودن با آلاینده‌های هوا.

شاخص‌های کیفیت فاضلاب

هر ماده قابل اکسایش و کاهش در آبراه‌های طبیعی یا فاضلاب‌های صنعتی می‌توانند با فرایندهای بیوشیمیایی (میکروبی) یا شیمیایی اکسید شود. در نتیجه میزان اکسیژن در آب کاهش خواهد یافت. اساساً، واکنش اکسیداسیون بیوشیمیایی به شرح زیر است:
Oxidizable material + bacteria + nutrient + O2 → CO2 + H2O + oxidized inorganics such as NO3- or SO4—
مصرف اکسیژن با کاهش مواد شیمیایی از جمله سولفید و نیتریت به شرح زیر است:
Oxidizable material +--S-- + 2 O2 → SO4-
Oxidizable material +NO2- + ½ O2 → NO3-
از آنجایی که همه آبراه‌های طبیعی شامل باکتری و مواد مغذی هستند، تقریباً هر نوع ترکیب زائدی که وارد این آبراه‌ها می‌شوند واکنش‌های بیوشیمیایی را آغاز می‌کنند (همان‌گونه که در بالا گفته شد). 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 رسیده‌است. آزمایش BOD برای اندازه‌گیری اکسیژن مورد نیاز برای آلاینده‌های زیست‌فروسایی است، درحالی‌که آزمایش COD برای اندازه‌گیری اکسیژن موردنیاز برای آلاینده‌های اکسیدشونده است.
اصطلاح BOD پنج - روزه مقدار اکسیژن مصرف‌شده توسط اکسیداسیون بیوشیمیایی مواد تشکیل‌دهندهٔ فاضلاب را در دورهٔ ۵ روزه اندازه‌گیری می‌کند. مقدار کل اکسیژن مصرفی در زمان واکنش‌های بیوشیمیایی که تا پایان آن مصرف می‌شود BOD نهایی نامیده می‌شود. از آنجایی که BOD نهایی زمان بر است، BOD پنج - روزه به عنوان واحد اندازه‌گیری ارتباط اثرات آلودگی، تقریباً به‌طور جهانی تصویب شده‌است.
همچنین آزمایش‌های COD مختلف زیادی وجود دارند که COD چهار-روزه از همه معمول‌تر است.
هیچ ارتباط کلی بین BOD پنج‌روزه و BOD نهایی وجود ندارد. همچنین هیچ ارتباط کلی بین BOD و COD نیز وجود ندارد. ممکن است که بتوان این نوع ارتباط را در یک جریانی خاص از فاضلاب برای آلاینده‌های خاص تعمیم داد اما این نوع ارتباط برای آلاینده‌های دیگر پساب در یک جریان دیگر از فاضلاب قابل استفاده نخواهند بود. چرا که ترکیبات هر جریان فاضلابی متفاوت است. به عنوان مثال آب رویی متشکل از محلول‌های قندهای ساده که می‌توانند از یک شیرینی پزی 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 تصفیه خانه که در یک منطقه بزرگ صنعتی کار می‌کند ممکن است تخلیه BOD نهایی بسیار بیشتر از BOD پنج روزه داشته باشد چراکه بیشتر این موادی که به راحتی از بین می‌روند ممکن است در 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 موردنیاز در بسیاری از متون استاندارد دقیق هستند. نسخهٔ آمریکایی آن "روش‌های استاندارد برای آزمایش‌های آب و فاضلاب" است.

دفع فاضلاب

در بعضی از مناطق شهری، فاضلاب‌های بهداشتی و فاضلابی که از خیابان‌ها به دلیل بارش باران یا طوفان‌ها جاری می‌شود جداگانه منتقل می‌شوند. دسترسی به هر کدام از این‌ها از یک منهول امکان‌پذیر است. در طول بارش‌های شدید ممکن است فاضلاب‌های بهداشتی سرریز کنند و به محیط زیست جاری شوند. این مورد می‌تواند تهدید جدی برای بهداشت عمومی و محیط زیست باشد.
فاضلاب‌ها می‌توانند مستقیماً به داخل یک حوزه آبریز بزرگ با تصفیهٔ کم یا بدون تصفیه وارد شوند. فاضلاب بدون تصفیه می‌تواند تأثیر جدی روی کیفیت محیط زیست و سلامت مردم بگذارد. بیمارگرها می‌توانند باعث بسیاری از بیماری‌ها شوند. مواد شیمیایی حتی در مقدار کم نیز خطراتی جدی ایجاد می‌کنند و در دراز مدت در بافت‌های بدن انسان و حیوانات تجمع می‌یابند.

تصفیه

روش‌های بسیاری برای تصفیه فاضلاب از انواع مواد تشکیل دهنده آن وجود دارد. دو روش اصلی موارد زیر می‌باشند: 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 سیستم تصفیه هوازی، فرایند لجن فعال است، اساس آن نگهداری و چرخش توده مخلوط تشکیل شده از میکرو ارگانیسم‌هایی است که توانایی 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. بعضی فاضلاب‌ها خطرات بالایی برای استفاده دوباره آب دارند. برای اکثر فاضلاب‌ها روش‌های زیست محیطی با استفاده از سیستم‌های نی زار استفاده می‌شود، مثل تالاب‌های ساخته شده. 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.
دفع فاضلاب از یک کارخانهٔ صنعتی سخت و هزینه‌بر می‌باشد. 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.

استفاده از فاضلاب تصفیه نشده در کشاورزی

حدود ۹۰ درصد فاضلاب تولید شده در سطح جهان تصفیه نشده باقی می‌ماند و باعث آلودگی گسترده آب بخصوص در کشورهای کم درآمد می‌شود. استفاده از فاضلاب تصفیه نشده برای آبیاری زمین‌های کشاورزی رو به افزایش است. شهرها، محصولات تازهٔ پرسود خود را برای جذب کشاورزان به فروشگاه‌ها عرضه می‌کنند. درحالی که بخش کشاورزی برای افزایش منابع آبی خود با صنعت و شهروندان در رقابت است اغلب هیچ جایگزینی برای کشاورزان وجود ندارد که از آب آلوده شده با فاضلاب شهری مستقیماً برای آبیاری محصولات خود استفاده نکنند.

خطرات بهداشتی آبیاری با آب آلوده

خطرات بهداشتی قابل توجهی در استفاده از این نوع آب وجود دارد. فاضلاب‌های شهری می‌توانند شامل مخلوطی از آلودگی‌های بیولوژیکی و شیمیایی باشند. در کشورهای کم درآمد، اغلب سطح بالایی از پاتوژن در فضولات وجود دارد، در حالیکه در کشورهای در حال توسعه جایی که صنعت از مقررات زیست‌محیطی پیشی می‌گیرد خطرات ناشی از مواد شیمیایی آلی و غیرآلی در حال افزایش است. سازمان بهداشت جهانی، در همکای با سازمان غذا و کشاورزی سازمان ملل متحد (FAO) و برنامه محیط زیست سازمان ملل متحد (UNEP) دستورالعمل‌هایی را برای استفاده ایمن از فاضلاب‌ها نوشته است.
مؤسسه 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 درو به منظور از بین رفتن پاتوژن‌ها در برابر نور خورشید، جلوگیری از آلوده شدن برگ‌هایی که به‌طور خام مصرف می‌شوند بادقت در آب دادن به آنها، ضدعفونی کردن سبزیجات یا خشک کردن لجن مدفوع انسانی پیش از استفاده به عنوان کود، می‌باشند.

اتحادیه اروپا

دستور شورای EEC/271/91 در مورد تصفیه فاضلاب شهری در تاریخ ۲۱ می ۱۹۹۱ توسط دستور کمیسیون EC/15/98 اصلاح و به‌روزرسانی شده‌است. تصمیم کمیسیون EEC/481/93 دستورالعملی را که کشورهای عضو باید در کمیسیون دولت اجرا کنند را تعریف می‌کند.

ایالات متحده

قانون آب پاک اولین قانون فدرال در ایالت متحده برای حاکمیت بر آلودگی آب است.