مرجع تخصصی آب و فاضلاب

در ادامه سه طرح متداول برای تصفیه فاضلاب خاکستری (Greywater) ارائه می‌شود. هر طرح را از منظر سرمایه‌گذاری اولیه (CAPEX)، فضای مورد نیاز و نرخ بازگشت سرمایه (ROI) مقایسه شده و پس از آن اجزای هر طرح را با شرح عملکرد و آلاینده‌های حذف‌شونده تشریح می‌گردد.

طرح ۱: فرایند فیزیکی–شیمیایی ساده + راکتور لجن فعال

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  این طرح کمترین سرمایه‌گذاری اولیه را می‌طلبد زیرا تجهیزات پایه (غربال، حوضچه رسوب‌گذاری، حوضچه لخته‌سازی و راکتور لجن فعال) ارزان و در دسترس هستند. با این حال مخازن بزرگ و زمان ماند طولانی راکتور، بیش از ۸۰۰ مترمربع فضا می‌خواهند. نرخ بازگشت سرمایه در کوتاه‌مدت پایین تا متوسط است چون حذف آلاینده‌های آلی و صابون‌ها خوب است اما مصرف برق و مواد شیمیایی نسبتاً بالا می‌ماند و درآمد جانبی مستقیمی ندارد.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد

  1. غربال و آشغال‌گیر (Screening): حذف ذرات درشت (پرز، مو، آشغال) تا از گرفتگی مراحل بعد جلوگیری شود.

  2. حوضچه ته‌نشینی اولیه (Primary Sedimentation): ذرات معلق سنگین (خاک و لجن ناپایدار) ظرف ۳۰–۶۰ دقیقه ته‌نشین می‌شوند؛ حذف ۳۰–۴۰٪ TSS.

  3. لخته‌سازی شیمیایی (Coagulation–Flocculation): افزودن سولفات آلومینیوم یا پلی‌آلومینیوم کلراید باعث اتصال امولسیون صابون و ذرات ریز می‌شود؛ حذف ۵۰–۶۰٪ کدری و بخش عمده چربی‌های ریزِ معلق.

  4. راکتور لجن فعال (Activated Sludge): باکتری‌های هوازی بخش عمده BOD (مواد آلی محلول شامل صابون، چربی، مواد شوینده) را تجزیه می‌کنند؛ کاهش ۷۰–۸۰٪ COD/BOD.

  5. زلال‌سازی ثانویه (Secondary Clarifier): جداسازی لجن فعال و آماده‌سازی پساب با TSS زیر ۲۰–۳۰ mg/L برای تخلیه یا نقطه مصرف غیرحساس.

طرح ۲: راکتور متوالی ناپیوسته (SBR) + فیلتراسیون غشایی (UF) + جذب کربن فعال

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  سرمایه‌گذاری اولیه متوسط رو به بالا دارد زیرا باید راکتور SBR و دستگاه‌های UF و ستون کربن فعال خریداری شود. اما فضای کلی در حدود ۴۵۰–۵۵۰ مترمربع جمع‌وجور است. ROI میان‌مدت عالی است چرا که کیفیت آب خروجی به حد بازچرخش در توالت شست‌وشو یا آبیاری فضای سبز می‌رسد و هزینه تامین آب خام کاهش می‌یابد.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد

  1. راکتور SBR (Sequencing Batch Reactor): در فازهای جداگانه خوراک‌دهی، هوادهی و سکون، تجزیه BOD و بخشی از TSS انجام می‌شود؛ حذف ۷۵–۸۵٪ COD/BOD و آمونیاک (نیتریفیکاسیون جزئی).

  2. فیلتراسیون اولترافیلتراسیون (UF): عبور پساب از غشاهای با منافذ ۰٫۰۱–۰٫۱ میکرون باعث حذف کلیه ذرات معلق ریز، باکتری‌ها و کلوئیدها می‌شود؛ TSS زیر ۵ mg/L.

  3. ستون جذب کربن فعال (GAC): حذف بقایای صابون‌های آروماتیک، داروها و ترکیبات آلی باقی‌مانده (حذف ۶۰–۷۰٪ از آلاینده‌های آلی با وزن مولکولی متوسط) و بهبود طعم و بو.

طرح ۳: بیوراکتور غشایی (MBR) + اکسیداسیون پیشرفته (AOP) + گندزدایی UV

• مقایسه اقتصادی، فضایی و ROI
  پرهزینه‌ترین گزینه با بالاترین CAPEX و OPEX است اما به‌دلیل ادغام هوازی و فیلتراسیون غشایی در یک واحد MBR فضای کمتر از ۳۵۰ مترمربع نیاز دارد. کیفیت آب خروجی “صنعتی‌خالص” و قابل استفاده در مصارف صنعتی غیرخوراکی یا بازچرخش حداکثری است؛ کاهش چشمگیر هزینه تأمین آب و هزینه دفع پساب، ROI بلندمدت بسیار بالایی فراهم می‌کند.

• اجزای اصلی طرح و عملکرد

  1. راکتور غشایی بیولوژیک (MBR): ترکیب هوازی و فیلتراسیون غشایی UF/MF؛ حذف ۹۰–۹۵٪ COD/BOD و کلیه ذرات معلق و باکتری‌ها.

  2. اکسیداسیون پیشرفته (AOP – UV/H₂O₂ یا ازن): تولید رادیکال •OH که باقی‌مانده ترکیبات صابونی مقاوم و میکروآلگ‌ها را به CO₂ و آب تبدیل می‌کند؛ کاهش اضافی ۸۰–۹۰٪ COD باقیمانده.

  3. گندزدایی با UV: حذف نهایی کلیه میکروارگانیسم‌های باقیمانده (مورد اطمینان برای سطح استاندارد‌های بالای بهداشتی)؛ تضمین غیرفعال‌سازی ویروس‌ها و باکتری‌های مقاوم.

مقایسه نهایی
طرح ۱ با کمترین هزینه اولیه و تجهیزات ساده، اما فضای زیاد و ROI محدود (به‌دلیل حذف ناقص آلاینده‌های مقاوم و مصرف مواد شیمیایی) همراه است. طرح ۲ با سرمایه‌گذاری متوسط و فضای جمع‌وجورتر، کیفیت آب مناسبی برای بازچرخش فراهم می‌کند و ROI خوبی در میان‌مدت دارد. طرح ۳ گرچه پرهزینه و پیچیده است، اما در فضای بسیار فشرده اجرا می‌شود و با تولید آب صنعتی‌خالص و بازچرخش حداکثری، در بلندمدت بیشترین بازگشت سرمایه را به دست می‌آورد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

تصفیه آب خاکستری و استفاده مجدد – مثال های عملیاتی، هزینه ها، فواید، و بازگشت سرمایه

مقدمه

آب خاکستری (Greywater) به پساب ناشی از فعالیتهای غیرتوالت مانند دوش، سینک، ماشین لباسشویی، و شستشوی محیط اطلاق میشود که حاوی آلاینده های آلی و شیمیایی کمتری نسبت به فاضلاب سیاه (Blackwater) است. استفاده مجدد از آب خاکستری به عنوان راهکاری پایدار، نه تنها مصرف آب شیرین را کاهش میدهد، بلکه فشار بر سیستم های فاضلاب شهری را نیز کم میکند. این مقاله به بررسی نمونه های عملی تصفیه آب خاکستری، هزینه های اجرایی، فواید زیست محیطی-اقتصادی، و محاسبه بازگشت سرمایه (ROI) میپردازد.

۱. مثالهای عملیاتی تصفیه آب خاکستری

مثال ۱: سیستم تصفیه در مجتمع مسکونی (کالیفرنیا، آمریکا)

• مشخصات سیستم:

  • منبع آب خاکستری: دوش و سینک ۱۰۰ خانوار (≈ ۱۵ مترمکعب در روز).

  • فناوری: فیلتراسیون + ضدعفونی UV.

  • هزینه نصب: ۳۵,۰۰۰ دلار.

  • مصارف مجدد: آبیاری فضای سبز و فلاش تانکها.

• نتایج:

  • کاهش ۴۰٪ مصرف آب شیرین.

  • بازگشت سرمایه در ۵ سال (با صرفه جویی ۷,۰۰۰ دلار سالانه).

مثال ۲: پروژه اکو-ویلج (BedZED، انگلستان)

• مشخصات سیستم:

  • فناوری: تالاب مصنوعی + فیلتر کربن فعال.

  • ظرفیت: ۲۰ مترمکعب در روز.

  • هزینه: ۵۰,۰۰۰ دلار.

  • مصارف مجدد: آبیاری پارک ها و شارژ آب های زیرزمینی.

• نتایج:

  • کاهش ۳۰٪ مصرف انرژی برای پمپاژ آب.

  • کاهش ۵۰٪ هزینه آب شهری.

مثال ۳: استادیوم المپیک سیدنی (استرالیا)

• مشخصات سیستم:

  • فناوری: بیوراکتور غشایی (MBR).

  • ظرفیت: ۱۰۰ مترمکعب در روز.

  • هزینه: ۲۵۰,۰۰۰ دلار.

  • مصارف مجدد: آبیاری زمین چمن و سیستم های خنک کننده.

• نتایج:

  • بازیابی ۷۰٪ آب خاکستری.

  • بازگشت سرمایه در ۸ سال (با صرفهجویی ۳۰,۰۰۰ دلار سالانه).

۲. هزینه های اجرایی سیستم های تصفیه آب خاکستری

هزینه ها به عوامل زیر وابسته است:

• مقیاس سیستم (خانگی، تجاری، صنعتی).

• فناوری انتخابی (ساده تا پیشرفته).

• هزینه نیروی کار و نصب.

جدول مقایسه هزینهها (بر اساس ظرفیت ۳۰ مترمکعب در روز):

سیستم هزینه نصب (دلار) هزینه سالانه تعمیرات (دلار)

فیلتر شنی + کلرزنی ۲۰,۰۰۰–۴۰,۰۰۰ ۲,۰۰۰–۵,۰۰۰

MBR (بیوراکتور غشایی) ۷۰,۰۰۰–۱۲۰,۰۰۰ ۱۰,۰۰۰–۱۵,۰۰۰

تالاب مصنوعی ۳۰,۰۰۰–۵۰,۰۰۰ ۱,۰۰۰–۳,۰۰۰

۳. فواید استفاده مجدد از آب خاکستری

الف) زیست محیطی:

• کاهش مصرف آب شیرین (تا ۵۰٪ در مصارف غیرشرب).

• کاهش بار آلودگی ورودی به رودخانه ها و دریاها.

• حفظ منابع آب زیرزمینی.

ب) اقتصادی:

• صرفه جویی در هزینه آب و فاضلاب (تا ۳۰٪ کاهش صورتحساب).

• کاهش نیاز به توسعه زیرساخت های آبی جدید.

• امکان فروش آب تصفیه شده به صنایع (در سیستمهای پیشرفته).

ج) اجتماعی:

• افزایش آگاهی عمومی درباره مدیریت پایدار آب.

• بهبود تصویر سازمان ها و شرکت ها به عنوان بازیگران مسئولیت پذیر.

۴. محاسبه بازگشت سرمایه (ROI)

فرمول کلی:

مثال محاسباتی (سیستم MBR برای یک هتل):

• هزینه نصب: ۱۰۰,۰۰۰ دلار.

• صرفه جویی سالانه: ۲۵,۰۰۰ دلار (کاهش مصرف آب و انرژی).

• هزینه های سالانه: ۱۲,۰۰۰ دلار.

• بازگشت سرمایه:

• دوره بازگشت سرمایه: ≈ ۷.۷ سال.

۵. چالشها و راهکارها

• چالش ۱: فضای مورد نیاز برای نصب

  • راهکار: استفاده از سیستمهای فشرده مانند MBR یا فیلترهای عمودی.

• چالش ۲: قوانین محلی

  • راهکار: همکاری با نهادهای نظارتی برای تدوین استانداردهای آب خاکستری.

• چالش ۳: نگهداری سیستم

  • راهکار: آموزش پرسنل و استفاده از فناوری های خودتمیزکننده (مثل غشاهای MBR).

۶. مطالعه موردی: شهر سبز دبی (UAE)

• پروژه: استفاده از آب خاکستری تصفیه شده برای آبیاری ۱۰۰ هکتار فضای سبز.

• سیستم: ترکیب فیلتراسیون چندمرحله ای + اسمز معکوس (RO).

• هزینه: ۲ میلیون دلار.

• نتایج:

  • صرفه جویی ۵۰,۰۰۰ مترمکعب آب در سال.

  • بازگشت سرمایه در ۱۰ سال.

۷. توصیه ها برای پیادهسازی

• برای مناطق شهری: سیستمهای MBR یا فیلتراسیون پیشرفته با فضای کم.

• برای مناطق روستایی: تالابهای مصنوعی یا سیستمهای خورشیدی.

• ساختمان های نوین: ادغام سیستم تصفیه آب خاکستری در طراحی اولیه.

نتیجه گیری

استفاده مجدد از آب خاکستری نهتنها یک ضرورت زیستمحیطی، بلکه یک فرصت اقتصادی است. با انتخاب فناوری مناسب و محاسبه دقیق هزینهها و بازگشت سرمایه، میتوان به کاهش فشار بر منابع آب و دستیابی به توسعه پایدار کمک کرد. پروژههای موفق جهانی نشان میدهند که حتی در مناطق خشک، بازچرخانی آب خاکستری امکانپذیر و سودآور است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

طراحی سیستم تصفیه آب خاکستری برای استخر عمومی با ۱۲۰۰ کاربر روزانه

مقدار آب خاکستری:

• تخمین تولید آب خاکستری: ۳۰ مترمکعب در روز (هر کاربر ≈ ۲۵ لیتر از دوش، سینک و شستشوی محیط).

• دبی پیک: ۵ مترمکعب در ساعت (طراحی برای ۱۲ ساعت فعالیت روزانه).

پیشنهاد ۱: سیستم پایه (فیلتراسیون و ضدعفونی)

کاربرد: آبیاری فضای سبز یا شستشوی محوطه.
مشخصات فنی:
۱. غربالگری (Screening):

• غربال مکانیکی ۵ میلیمتری.

• هزینه: ۲,۰۰۰ دلار.
  ۲. مخزن ذخیره و تعدیل جریان (Equalization Tank):

• حجم: ۱۰ مترمکعب (فولاد ضدزنگ).

• هزینه: ۸,۰۰۰ دلار.
  ۳. فیلتر شنی (Sand Filter):

• ظرفیت: ۵ مترمکعب در ساعت.

• هزینه: ۱۰,۰۰۰ دلار.
  ۴. فیلتر کربن فعال (Activated Carbon Filter):

• ظرفیت: ۵ مترمکعب در ساعت.

• هزینه: ۱۲,۰۰۰ دلار.
  ۵. سیستم ضدعفونی کلر (Chlorination):

• دوزینگ کلر مایع (۵ کیلوگرم در روز).

• هزینه: ۵,۰۰۰ دلار.
  ۶. مخزن ذخیره آب تصفیه شده:

• حجم: ۱۰ مترمکعب.

• هزینه: ۸,۰۰۰ دلار.

هزینه کل تجهیزات و نصب:

• سرمایه گذاری اولیه: ۴۵,۰۰۰ دلار.

• هزینه سالانه تعمیر و نگهداری (O&M): ۵,۰۰۰ دلار (شامل مواد شیمیایی و تعویض فیلترها).

مزایا:

• هزینه پایین اولیه.

• سادگی در نگهداری.
  معایب:

• کیفیت آب محدود به مصارف غیرانسانی.

• مصرف مداوم مواد شیمیایی.

پیشنهاد ۲: سیستم پیشرفته (ممبران بیوراکتور – MBR)

کاربرد: بازچرخانی آب برای فلاش تانکها یا استخر (پس از تنظیم pH).
مشخصات فنی:
۱. پیش تصفیه (Pretreatment):

• غربال ریز ۱ میلیمتری.

• هزینه: ۳,۰۰۰ دلار.
  ۲. بیوراکتور غشایی (MBR):

• ظرفیت: ۳۰ مترمکعب در روز.

• فناوری غشای Hollow Fiber (پارچهٔ ۰.۱ میکرون).

• هزینه: ۵۰,۰۰۰ دلار.
  ۳. سیستم ضدعفونی UV:

• لامپ UV با توان ۱۰۰ وات.

• هزینه: ۱۵,۰۰۰ دلار.
  ۴. مخزن ذخیره سازی:

• حجم: ۱۵ مترمکعب.

• هزینه: ۱۲,۰۰۰ دلار.

هزینه کل تجهیزات و نصب:

• سرمایهگذاری اولیه: ۸۰,۰۰۰ دلار.

• هزینه سالانه تعمیر و نگهداری: ۱۰,۰۰۰ دلار (تعویض غشاها هر ۵ سال ≈ ۲۰,۰۰۰ دلار).

مزایا:

• کیفیت آب نزدیک به استاندارد آب آشامیدنی.

• فضای نصب کوچک.
  معایب:

• هزینه سرمایه گذاری بالا.

• نیاز به نیروی متخصص برای نگهداری.

پیشنهاد ۳: سیستم سازگار با محیط زیست (تالاب مصنوعی)

کاربرد: آبیاری فضای سبز یا تغذیه آب های زیرزمینی.
مشخصات فنی:
۱. پیش تصفیه:

• غربال و تله چربی (Grease Trap).

• هزینه: ۵,۰۰۰ دلار.
  ۲. تالاب زیرسطحی افقی (HSSF):

• مساحت: ۱۵۰ مترمربع (عمق ۱ متر، با بستر شن و گیاهان مقاوم مانند نی).

• هزینه: ۳۰,۰۰۰ دلار.
  ۳. سیستم UV یا کلرزنی ثانویه:

• هزینه: ۱۰,۰۰۰ دلار.

هزینه کل تجهیزات و نصب:

• سرمایه گذاری اولیه: ۴۵,۰۰۰ دلار.

• هزینه سالانه تعمیر و نگهداری: ۲,۰۰۰ دلار (هرس گیاهان و نظافت).

مزایا:

• مصرف انرژی نزدیک به صفر.

• زیباسازی محیط.
  معایب:

• نیاز به فضای بزرگ.

• زمان راه اندازی طولانی (۳–۶ ماه برای رشد گیاهان).

جمع بندی:

سیستم هزینه اولیه (دلار) هزینه سالانه (دلار) کاربرد

پایه ۴۵,۰۰۰ ۵,۰۰۰ آبیاری/شستشو

پیشرفته (MBR) ۱۰,۰۰۰ ۸۰,۰۰۰ فلاش تانک/استخر

زیست محیطی ۴۵,۰۰۰ ۲,۰۰۰ آبیاری/تغذیه آبهای زیرزمینی

انتخاب نهایی:

• برای صرفه جویی در هزینه و فضای محدود: سیستم پایه.

• برای مصارف انسانی و کیفیت بالا: سیستم MBR.

• برای پروژه های پایدار و محیط زیستی: تالاب مصنوعی.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

استفاده مجدد از فاضلاب و آب خاکستری به عنوان بخش مهمي از مدیریت تقاضای آب در نظر گرفتنه شده و به حفاظت از آب شيرین باکيفيت، کاهش آلودگي محيط زیست و همچين کاهش هزینههای تأمين آب کمک ميکند.
پيشرفتهای اخير در تكنولوژی و تغيير دیدگاهها نسبت به استفاده مجدد از فاضلاب نشان ميدهد که پتانسيل استفاده مجدد از آب خاکستری در کشورهای در حال توسعه وجود دارد. آب خاکستری پسابهای شهری و خانگي توليد شده از مصارفي مانند شستشوی لباس و ظروف، پخت و پز و استحمام است . آبهای خاکستری به دو دسته ی تيره و روشن طبقه بندی ميشوند. پساب حاصل از استحمام، آبهای خاکستری روشن و پساب حاصل از آشپزخانه و لباسشویي آبهای خاکستری تيره ناميده ميشوند .
آبهای خاکستری منبع با ارزشي در صرفه جویي آب محسوب شده و بين 55 تا 35 درصند مصارف خانگی را تشكيل ميدهد. حجم معمولي آب خاکستری از 75 تا 125 ليتر در روز به ازای هر خانه تغيير ميکند و به سبک زنندگي، استانداردهای زندگي، ساختارهای جمعيت سن، جنسيت ، رسوم و عادات، تأسيسات و فراواني آب بستگي دارد .
رایجترین کاربرد استفادهی مجدد از آب خاکستری در مناطق شهری، فلاش تانکهای سرویس بهداشتي است که ميتواند مصرف آب را تا 35 درصد کاهش دهد. کاربردهای دییر آن شامل آبياری فضاهای سبز در پارکها، حياط مدارس، آرامیاهها، کارواش و آتشنشاني است. همچنين اینن آب منيتوانند در صننایع مختلفي ماننند نساجي، شيمي، پلاستيک و ساختمان مورد استفاده قرار گيرد 6 .
آمارها نشان ميدهد که ترکيبات آب بازیافتي شامل 77 درصد آب و 1 درصد مواد معلق، کلوئيدی و جامدات محلول است. اگرچه ترکيبات تشكيل دهدهی آب بازیافتي با توجه به منبع آن و در طنول زمنان تغيير ميکند ولي آب واجزای اصلي تشكيل دهنده اش باقي ميمانند. بسته به اینكه آب بازیافتي پساب از چه منبعي توليد شده باشند دارای غلظتهای متفاوتي از ترکيبات خواهد بود. آلایندههای موجود در آب خاکستری و منابع توليد آنها در جدول 2 ارائه شده است .

جدول2. ترکيبات احتمالي موجود از منابع مختلف در آب خاکستری

به طور کلي دو نو سيسستم جمع آوری و تصفيه پساب وجود دارد:
- سيستمهای خارج از محل که در آن ضایعات پسابها از طریق شبكه ی فاضلاب به تصفيه خانه یا نقطه ی تخليه و دفع این مواد، منتقل ميشوند.
- سيستمهای در محل که ضایعات در یک گودال یا مخزن گنداب سپتيک تانک ، جمع آوری ميشوند. این مخزن ميتواند به صورت دورهای تخليه شود یا اینكه ميتوان یک مخزن ینا گودال جدید در مكان دیگری ایجاد کرد.
برخي از سيستمهای در محل دارای بسترهای آبشویي هستند که باعث ميشوند آبي که بخشي از آن به وسيلهی سپتيک تانک تصفيه شده است، در زمين نفوذ کد سيستمهای قدیمي عامل مهم آلودگي در بعضي مناطق هستند .
سيستمهای در محنل همچنين ميتوانند شامل سيستمهای فاضلاب در مقياس کوچک شنوند که پسابها را به تصفيه خانه های واقع در نزدیكي محل جمع آوری منتقل ميکند .

3-2- ابعاد تکولوژیکی تصفیه آب خاکستری
تصفيه آب بازیافتي و همچين آب خاکستری شامل فرایندهای فيزیكي، شيميایي، بيولوژیكي ینا ترکيبي از این فرایندهاست. تصفيه ی آب خاکستری شنامل 3 مرحله ی پيش تصفيه، تصفيه اصلي و پس تصفيه است. برای مرحله ی پيش تصفيه، از روشهایي مثل سپتيک تانک، فيلتر بگ و فيلتراسيون با استفاده از جداسازی جامد و مایع برای کاهش ميزان ذرات و چربني استفاده ميشنود. مرحلنهی پنستصفيه نينز همنراه بنا فراینند گنندزدایي بنرای رسيدن به استانداردهای ميكروبيولوژیكي و رفع بوی نامطبو مورد استفاده قرار ميگيرد .

3-2-1- فرایندهای فیزیکی
فرایندهای فيزیكي، مواد و آلایندهها را با استفاده از نيروهای طبيعي مثل گرانش و موانع فيزیكي مانند فيلترها ،غشاءها و یا اشعهی فرابنفش، حاف ميکند. تصفيه فيزیكني آب خاکستری شنامل فيلتراسيون خناک و ماسه درشنت و فيلتراسيون غشایي است و عمدتا به همراه یک مرحلهی گندزدایي ضدعفوني انجام ميشود. فيلتر درشنت به تنهایي اثنر کمي بر حاف آلایندههای موجود در آب خاکستری دارد. استفاده از فراینندهای غشنایي به دلينل کيفينت بنالای پساب خروجي بعد از تصفيه و حاف مؤثر ميكروآلایندههای آلي از قبيل آفتکشها، داروها و محصولات مراقبت شخصني ،در حال افزایش است. سيستمهای غشایي به عنوان سيستمهایي با مصرف انرژی بالا و سطوح بالای عملكرد شناخته ميشوند .
بریكس 1773 سيستم تصفيه آب خاکستری با غشای UF آلترافيلتراسيون را گزارش داد که با استفاده از این
سيستم، مقادیر COD و BOD به ترتيب از 451 و 294 ميليگرم بر ليتر به 119 و 53 ميليگرم بر ليتر کاهش یافت. لي و همكاران 2553 کارایي سيستم تصفيه آب خاکستری که از یک مدول اسپيرال وند استفاده ميکند را بررسي کردنند.
مطالعه ایشان نشان داد که سيستم فيلتراسيون غشایي UF، ميتواند مقدار TOC را از 161 ميليگرم بر ليتر به 6/23 ميليگرم بر ليتر کاهش دهد. غشای UF به طور ميانیين 4/33 درصد از آلاینده ها را حاف نموده و منواد محلنول مثنل آمونيناک و فسفر نيز ميتوانند از آن عبور کند.
اندازه منافا غشاء ،نقش مهمي در کارایي تصفيه دارد. به عنوان مثال ،یک سيستم تصفيه آب خاکستری با غشای نانو فيلتراسيون ميتواند 73 درصد مواد آلي و همچين غشای اسمز معكوس RO ميتواند تا 73 درصند مقدار BOD را حاف کد. با این حال، اغلب مصرف انرژی بالاتر و جمع شدن رسوب در غشاء، عوامل کليندی محندودکنندهی قابلينت اقتصادی فرایندهای غشایي هستند.
بيوراکتور غشایي MBR فرایندی فيزیكي- بيولوژیكي است که دارای دو ننو غشناء بنا انندازه منافا 1/5 و 53/5 ميكرومتر است. اگرچه اندازه منافا غشاء در این سيستمها بزرگتر از اندازه ویروسها 25 نانومتر است امنا این غشاءها موجب حاف مؤثر ميكروارگانيسمها ميشوند. بنابراین مواد آلي باقي مانده در آب خاکستری تصفيه شنده توسط فيلتراسيون غشایي اغلب باع افزایش رشد ميكروارگانيسمها در سيستم ذخينرهسازی و انتقال ميشود. عنلاوه بر این ،رسوب در غشاء با توجه به هزینه های عملياتي و نگهداری آن ميتواند کاربرد وسيع فنآوری های غشایي برای تصفيه آب خاکستری را محدود کند.
در مطالعات صورت گرفته توسط ایتایاما و همكاران 2554 ، مقادیر TN ،SS ،BOD ،COD و TP در آب خاکستری سينک آشپزخانه با استفاده از یک فيلتر خاک شيبدار کاهش یافت اجزای اصلي این خاک آلومينا و سيليس هيدراته است . سيستم تصفيه خاک ميتواند بخشي از آلایندههای آلي، کل فسفر و نيتروژن را حاف کد. فيلتر خناک به کار رفته در مطالعه ایشان، ترکيبي از فيلتراسيون تصفيه و تجزیه زیستي است .
جونكينو کيم و همكاران 2557 تحقيقاتي روی تصفيه آب خاکستری به وسيله ی ميكروفيلتراسيون و اکسيداسيون با نمونه گيری از 195 آپارتمان و همچين با در نظر گرفتن تغييرات فصلي انجام دادند. نو ماژول غشایي در این روش، فيبر توخالي مشبک و اندازهی حفرهها 4/5 ميكرومتر بنود. سيستم گندزدایي نيز اجرا شد. نتایج مطالعات صورت گرفته نشان داد که سيستم اکسایش به همراه ميكروفيلتراسيون غشایي، کارایي جداسازی کدورت، رننگ، ذرات جامد و COD را داشته و استفاده از سيستم گندزدایي نيز پيشنهاد گردید .
مطالعات ذکر شده دربارهی فرایندهای فيزیكي تصفيه آب خاکستری نشنان ميدهد که فيلتراسيون درشت و فيلتراسيون خاک به تنهایي نميتوانند پارامترهای فيزیكي، شيميایي و بيولنوژیكي را به مقادیر منورد نياز در دستورالعمل استفاده مجدد، کاهش دهد. غشای ميكروفيلتراسيون و آلترافيلتراسيون، تعداد کمي از مواد آلي حل نشده را صاف ميکند. مواد آلي باقي مانده در آب خاکستری تصفيه شده توسط فيلتراسيون غشنایي اغلب باعث افزایش رشدميكروارگانيسمها در سيستم ذخيره سازی و انتقال ميشود. بنابراین فرایندهای فيزیكي از قبيل فيلتراسيون غشایي و فيلتراسيون خاک ميتوانند به عنوان پس تصفيه مورد استفاده قرار گيرند. در کل، فرایندهای فيزیكي به تنهایي برای تصفيه آب خاکستری و استفاده مجدد از آن کافي نيستند.

3-2-2- فرایندهای شیمیایی
فرایندهای شيميایي با افزودن مواد شيميایي برای تبدیل آلاینده ها به همراه واکشهای شيميایي مختلف، عمل جداسازی را انجام ميدهد. تصفيه ی آب خاکستری با فرایندهای شيميایي پيچيده تر از فرایندهای فيزیكي است و این مسئله، بهره برداری از فرایندهای شيميایي را با مشكل مواجه ميکند.از این رو تا حد امكان سعي ميشود تنا کمتر از روشهای شيميایي در سيستم تصفيه استفاده شود. همچين در برخي موارد هزینه خرید و نگهداری مواد شيميایي مورد نياز بزرگترین مانع در استفاده از فرایندهای شيميایي است . فرایندهای شيميایي اغلب برای گندزدایي و حذف فلزات سنگين مورد استفاده قرار ميگيرند. تصفيه اوليه ی شيميایي با استفاده از نمک های یا پليالكتروليتي ميتواند BOD و مواد جامد را حذف کند اما لجن توليد شده اغلب به سختي تصفيه و دفع ميشود .انعقاد و لخته سازی، اکسيداسيون فوتوکاتاليستي، تبادل یون و کربن فعال دانهای از جمله روشهای شيميایي مورد استفاده در تصفيه ی آب خاکستری هستند.
لي و همكاران 2555 یک سيستم تصفيه آب خاکستری شنيميایي ترکيبي پيشنهاد دادنند که در آن انعقاد الكتریكي با یک مرحله گندزدایي همراه است .در اینن سيستم مقدار BOD ،COD، کدورت و SS در آب خاکستری کاهش یافت. همچين هيچ باکتری کليفرمي در آب خاکستری اصلاح شده با این سيستم یافت نشد. در مطالعات صورت گرفته توسط پيدو و همكاران 2553 ، فرایندهای انعقاد و فرایند رزین تبادل یون مغناطيسي بنرای تصفيه آب خاکستری دوش حمام مورد استفاده قرار گرفت. در شرایط بهينه، انعقاد با نمک آلومينينوم مقادیر TN ،BOD ،COD، کدورت و فسفات را کاهش داد. فرایند اکسيداسيون پيشرفته بر اساس اکسيداسيون فوتوکاتاليستي با تيتانيوم دی اکسيد و اشعه فرابنفش، فرایند شيميایي دییری است که برای تصفيه آب خاکستری مورد استفاده قرار گرفت و 75 درصند مواد آلي را حاف کرد.
کایو و همكاران 2515 مراحل تصفيه آبهای خاکستری را با فيلتراسيون بستر شني، جذب سطحي کربن فعال و ضدعفوني با کلر ارزیابي کردند. نمونه ها از پساب های خانگي بودند. بستر شني، جداسازی مطلوبي از TSS و کدورت انجام داد به طوری که مقدار COD به اندازه 35 درصد کاهش یافت. غربال مواد آلني به وسيله جناب سطحي کربن فعال دانهای نيز بسيار مطلوب بود 5 .
باریسكي و همكاران 2514 در زمينه تصفيه آبهای خاکستری به وسيله آه VI تحقيقاتي انجام داد. نمونه از یک منطقه عمومي مسكوني در ترکيه از 23 آپارتمنان و 19 خانه جمع آوری شد. آهن VI به وسيلهی روش الكتروشيمي در یک راکتور پلكسيگلس مستطيلي با ابعاد 15´14´22 سانتيمتر ساخته شنده بنود. یک صنفحه الكترود آهني با درجه خلوص بالا به منظور توليد نيرو ساخته شد. الكتروليت با استفاده از مخلوط کن مغاطيسي و الكتروليز 5/1 ساعت شرو به کار کرد. غلظت آهن با استفاده از اسپكتروفتومتر UV/VIS DR5000 در pH های متفاوت آزمایش شدند. ابتدا روی 455 دور در هر دقيقه تنظيم شد و سپس برای 25 دقيقه در 45 دور در هر دقيقه لخته شده و 65 دقيقه یاضافي برای تهشيني باقي ماند. ميزان نمک آه 9/46-9/11 ميليگرم بر ليتر بود. آب تصفيه شده از طریق سلولز ممبران فيلتر سراسري استات 45/5 ميكرومتری برای اندازهگيری فيلتر شد. اثبات شد که جداسازی مهم COD و BOD شكل ميگيرد ولي اثرات سوء بر جداسازی TOC داشت. استفاده از سورفكتات بنا محتویات تجزیه ، جداسازی بهترپاتوژنهارا در pH پایين نشان داد. نتایج نشان داد که پساب تصفيه شده با این روش برای مصارف آبياری و صنعت قابل استفاده است .
فرایندهای شيميایي تصفيه آب خاکستری در مقایسه با فرایندهای فيزیكي ميتوانند منواد آلي و کدورت را در آب خاکستری به درجهی خاصي کاهش دهد ولي این برای رسيدن به استانداردهای استفاده مجدد مخصوصا در آبهای خاکستری تيره کافي نيست. فرایندهای شيميایي از قبيل انعقاد به همراه فيلتراسيون و یا مرحله گندزدایي ميتوانند جامدات معلق، مواد آلي و سورفكتانتها را در آب خاکستری روشن ،به سطح قابل قبولي برای استفاده مجدد از آب شهری کاهش دهد. پساب ناشي از فرایندهای شيميایي ميتواند توسط یک مرحلنه فيلتراسيون ماسه صاف شده یا بنا استفاده از یک مرحله ی فيلتراسيون غشایي تصفيه شود. روشهای شيميایي به طور خاص برای تصفيه آب خاکستری روشن بسيار مناسب است زیرا تغييرات در قدرت و جریان آب خاکستری، عملكرد تصفيه آنها را تحت تأثير قرار نميدهد.

3-2-3- فرایندهای بیولوژیکی
ميكروارگانيسمها و باکتریها نقش اصلي را در تصفيه فرایندهای بيولوژیكي به عهده دارند، زیرا آنها با استفاده از مكانيزمهای دروني خود مواد آلي موجود در فاضلاب را جاب کرده و از آن برای توليد انرژی استفاده ميکند. از آنجا که سهم عمدهای از آلایندههای موجود در پسابها را مواد آلي تشكيل ميدهد، امروزه استفاده از روشهای بيولنوژیكي به طور گستردهای متداول شده است. این روشها ميتوانند با صرف هزینه کمتر نسبت به دییر فرایندها، طيف گستردهای از آلاینده ها را تصفيه کند . فرایندهای بيولنوژیكي در تصفيه فاضلاب، فرایند رسوب که به طورطبيعي در رودخانه ها، دریاچه ها و دیگر جریانها اتفاق ميافتد را باز توليد ميکند. این فرایندها در تصفيه خانه های فاضلاب، جنایي که راکتورهای بيولوژیكي برای افزایش رسوب بيوشيميایي تحت شرایط کنترل شده طراحي و ساخته شده اند و در نتيجه افزایش حذف آلایندهها و تثبيت لجن، مورد استفاده قرار ميگيرند. فرایندهای بيولوژیكي موجنود در بيوراکتورها ميتوانند هوازی یا بيهوازی باشند. حفظ شرایط هوازی درون راکتور به انرژی زیادی نياز دارد و همچين در این شنرایط ضایعات آلي به سوخت زیستي لجن و دی اکسيد کربن تبدیل ميشوند. با این حال از تشكيل متان که بيشتر از دی اکسيد کربن منجر به گرم شدن آب و هوا ميشود، جلوگيری ميکند. فرایندهای تصفيه بيهوازی عموما به انرژی کمتری نياز داشته و توليد لجن کمتری دارند. در فرایندهای هوازی متان نيز توليد ميشود که ميتوان آن را محبوس کرده و به عننوان منبع انرژی مورد استفاده قرار داد. فرایندهای بيولوژیكي تصفيه آب خاکستری شامل صفحات بيولوژیكي چرخان RBC ، راکتور ناپيوسته متوالي
SBR ، بستر بيهوازی لجنن UASB ، تنالاب مصننوعي CW و بينو راکتنور غشنایي MBR ميباشند. فراینندهای بيولوژیكي اغلب به دنبال یک مرحله پيشتصفيه فيزیكي از قبيل ته شيني، استفاده از سپتيک تانک یا آشغالیير مي آیند. به غير از فرایند MBR، اکثر فرایندهای بيولوژیكي با یک مرحله فيلتراسيون برای مثال فيلتراسيون ماسه و یا مرحله ی گندزدایي به کار ميروند 5 .
نولد 1777 روی فرایند تصفيه آب خاکستری به روش RBC مطالعه نمود که شامل یک مخزن رسوب و سپس یک RBC چهار مرحلهای و یک مرحله نهایي گندزدایي UV فرا بنفش است. پس از مرحله گندزدایي اشعه فرا بننفش،کيفيت پساب باکتریولوژیک عمدتا با استانداردهای استفاده مجندد آب مطابقت دارد. فریندلر و همكاران 2555 روی سيستم تصفيه آب خاکستری روشن که ترکيبي از روشRBC ، فيلتراسيون ماسه و کلریناسيون کلرزني است، مطالعه کردند. مرحله ی RBC، به وسيلهی یک آشغالیير ریز برای حاف جامدات درشت و موهای ضخيمتر از 1 ميليمتر و بعد ازآن مرحلهی تهشيني در یک حوضچه تهشيني برای جداسازی لجن از پساب است. در این روش مقادیر TSS، کدورت، BOD ،COD و باکتریهای کوليفرم کاهش یافتند. مرحلهی فيلتراسيون ماسه به عنوان یک صافي عمل ميکند که منجر به کاهش مقادیر TSS، کدورت، COD و BOD شد ولي ميزان باکتریهای کوليفرم به طرز شگفت انگیزی افزایش یافت که نشان ميدهد بعد از فيلتراسيون ماسه باید مرحله ی گندزدایي صورت گيرد تا ميزان کوليفرم ها کاهش یابد.
فرایند راکتور متوالي ناپيوسته SBR برای تصفيه آب خاکستری تيره توسط فرناندز و همكاران 2553 ایجاد شد. زمان نگهداری لجن و زمان نگهداری هيدروليكي به ترتيب 15 روز و 9/11 ساعت بود. بعد از آن هم SBR دگیری برای تصفيه آب خاکستری تيره پيشنهاد شد. در این مدت زمان نگهداری لجن به 393 روز افزایش یافت و زمان نگهداری هيدروليكي به 7/5 ساعت کاهش یافت. مقادیر TN ،TP ،COD و آمونياک هم کاهش یافت .
در مطالعات انجام شده توسط هلالشه و همكاران 2559 دربارهی روش مناسب تصفيه آب خاکستری در مناطق روستایي اردن و با توجه به غلظت بالای مقادیر BOD ،COD و TSS در اینن مناطق، راکتنور هيبریند UASB به عنوان بهترین روش تصفيه آب خاکستری با استفاده از سيستم تصفيه در محل، برای خانه ها که ميتوان ند برای آبياری در ختان مورد استفاده قرار گیرد معرفي شد. حجم مورد نياز راکتور 263/5 متر مكعب با محدوده مساحت 133/5 متر مربع برای هر خانه با میانگین ساکنان به تعداد 15 نفر در نظر گرفته شد. این سيستم به عنوان روشي کم هزینه و انعطاف پایر در عملكرد و نگهداری ، برای این مناطق معرفي شده است ليا ابوگامني و همكاران 2515 سيستمهای هوازی و بيهوازی را بنرای آبياری آزمایش کردند. منبع آب از یک خوابگاه با 155 دانشجو در اردن گرفته شد. حذف COD توسط واحدهای بيهوازی در تابستان و زمستان به ترتیب 45 درصد و 37 درصد و نيز واحدهای هوازی در تابستان و زمستان 53 درصند و 64 درصند بود. پایداری لجن در راکتورهای هوازی و بيهوازی به ترتيب 35 درصد و 75 درصند بر پایه ی COD بود. کيفيت خروجي هوازی به جز پاتوژنها، موافق با استانداردهای آبياری برای آب تصفيه شده بود.
عزیزی و همكاران 2513 ، ارزیابي بر پایهی سه مرحله ی بيولوژی به نام های مرحله ی لجن فعال CASP ، راکتورهای بيوفيلمي با بستر متحرک MBBR و راکتورهای بيوفيلمي با بستر متراکم PBBR را انجام داد. نتایج بدست آمده کاهش 39 درصدی COD، 72 درصدی BOD، 32 درصدی TSS، در ینک HRT دو ساعته در PBBR را نشنان داد. این مطالعه نشان داد که راکتور بيوفيلم متراکم در تصفيه کارایي بهتری دارد . در فرایندهای بيولوژیكي تصفيه آب خاکستری، فرایندهای بيولوژیكي هوازی ميتوانند کدورت و مواد آلي را
به خوبي حاف کند. فرایندهای بيهوازی به دليل اینكه نميتوانند مواد آلي و سورفكتانت ها را به خوبي خذف کند، برای بازیافت آب خاکستری مناسب نيستند. فرایندهای بيولوژیكي هوازی مثل تالابهای مصنوعي ميتوانند با حاف مواد آلي زیست تخریب پذیر به عملكرد رضایت بخشي برسد. بعد از فرایندهای تصفيه آب خاکستری بيولوژیكي هوازی، بيشتر مواد آلي زیست تخریب پذیر حذف ميشوند در نتيجه از رشد مجدد ميكروارگانيسمها و مشكلات بوی آنها جلوگيری شده و باعث ميشود تا آب خاکستری تصفيه شده برای ذخيره ی طولاني مدت پایدارتر باشد. از این رو فرایندهای بيولوژیكي برای تصفيه آب خاکستری تيره و روشن پيشنهاد شده است. با این حال، حذف ضعيف ميكروارگانيسمها، مواد جامد معلق و کدر بودن مشاهده شد که نيازمند فيلتراسيون نهایي و یا مرحله گندزدایي برای رسيدن به استاندارد پيشنهادی استفاده مجددشهری است. سيستم مبتني بر فرایند RBC زماني که اندازه ساختمان به هفت طبقه تبدیل شود، از لحاذ اقتصادی امكانپذیر خواهد بود .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آب خاکستري به فاضلاب تولیدي خانگی از روشویی، حمام، ماشین لباسشویی و آشپزخانه ها اطلاق میگردد که در مبدأ از فاضلاب توالت تفکیک شده باشد. در یک طبقه بندي میتوان فاضلاب ناشی از حمام و روشویی ها را آب خاکستري روشن و فاضلاب ناشی از آشپزخانه و ماشین لباسشویی ها را آب خاکستري تیره نام نهاد. طی سالیان اخیر مطالعات گسترده اي بر روي سیستم هاي تصفیه آب خاکستري صورت پذیرفته است و تلاش براي ایجاد روش هاي سریع تر و نوین تر براي تصفیه انواع آبهاي خاکستري صورت گرفته است.
براي درك اهمیت بازیافت آب خاکستري، حجم فاضلابی که هر فرد بطور متوسط در روز تولید میکند بیش از 55 درصد از حجم فاضلاب خانگی را آب خاکستري تشکیل میدهد، بنابراین ذخیره و بازیافت این منبع آب باعث بهینه سازي و کاهش مصرف آب شیرین شده و حجم فاضلاب را هم کم میکند. با توجه به رشد شهرنشینی، بازیافت پساب هاي قابل استفاده، هزینه تامین منابع آب را به میزان چشمگیري کاهش میدهد. از دیگر مزایاي استفاده از آب خاکستري میتوان به کاهش مصرف آب، امکان آبیاري گیاهان در هنگام خشکسالی و کاهش مواد آلاینده در آبراه ها و در صورت انجام فرآیندهای بیشتر امکان استفاده مجدد آن برای انسان اشاره کرد. به همین علت بازیافت آب خاکستري در کشوري مانند ایران که با بحران منابع آب بخصوص آب زیرزمینی روبرو است، میتواند اقدامی موثر به حساب آید.
آب خاکستري پس از تصفیه، میتواند بسته به نوع و میزان تصفیه اعمال شده، براي مصارف شرب و غیر شرب، آبیاري سطحی و زیرزمینی، لباسشویی و سرویس بهداشتی، حمام، استخرها، شستشوی معابر و غیره مورد استفاده مجدد قرار گیرد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب