احداث تصفیه خانه های محلی به منظور استفاده از پساب در آبیاری فضای سبز شهری شهر کرج: ارزیابی فنی اقتصادی و زیست محیطی

شکل 1- امتیاز نهایی هریک از مکان‌های انتخاب‌شده جهت احداث تصفیه خانه فاضلاب محلی

3.  الزامات و استانداردهای کیفی و انتخاب فرایند تصفیه خانه ها

در پروژه احداث تصفیه خانه های محلی شهرداری کرج،‌ مهمترین هدف، استفاده از پساب تولیدی در آبیاری فضای سبز شهری در نظر گرفته شد. بر این اساس مصارف آبیاری به دو دسته عمده تقسیم بندی شدند:

الف- مصارف آبیاری کمربند سبز شهری و جنگل کاری حاشیه شهر: با توجه به این امر که استفاده پساب در آبیاری جنگل های حاشیه شهر (همچون جنگل های مناطق باغستان و حصار) از محل تردد و تماس شهروندان بسیار دور می باشد،‌ لذا حساسیت از حساسیت بالایی در کیفیت پساب برخوردار نیستند و تامین استاندارد ملی آبیاری و کشاورزی در این مورد کفایت می نماید

ب- مصارف حاشیه بلوارها و خیابان ها و پارک های محدوده شهر: این مصارف از حساسیت بالایی به واسطه تماس با شهروندان برخوردار بوده و اصول ایمنی استفاده از پساب می بایست در این استفاده در نظر گرفته شود. به دلیل عدم وجود ضوابط واستانداردهای ملی استفاده از پساب در این مصرف با مطالعه گسترده منابع اطلاعاتی، استاندارد استفاده مجدد از پساب در مصارف شهری بدون محدودیت تماس (جدول 2)  در نظر گرفته شد.

از سوی دیگر طی تفاهمات صورت گرفته،‌ در فصول غیر آبیاری، پساب تولیدی تصفیه خانه ها جهت تزریق به منابع آب زیر زمینی و جبران بخشی از برداشت ها در اختیار آب منطقه ای و شرکت آب و فاضلاب استان البرز قرار گیرد که این امر نیز یکی از موارد حائز اهمیت محیط زیستی این طرح به حساب می آید.

جدول 2- کیفیت پساب بازیافتی مورد استفاده در آبیاری فضای سبز خیابان ها و پارک ها [7]

با توجه به تفاوت کیفیت مورد نیاز مصارف پساب در آبیاری محدوده های مختلف (دو مورد الف و ب فوق الذکر)، می بایست فرایندهای مختلفی به منظور تامین حدود مجاز مصرف در نقاط حساس و غیر حساس در نظر گرفته شود. بدین منظور فرایندهای مورد استفاده سازندگان پکیج های تصفیه فاضلاب (فرایندهای MBBR، SBR، MBR، IFAS و EAAS) مورد بررسی قرار گرفت و بر اساس خصوصیات هریک از فرایندها و همچنین با توجه به حساسیت استفاده از فاضلاب تصفیه شده در مصارف شهری، جهت مصرف پساب در آبیاری مناطق غیر حساس (مانند حاشیه اتوبان ها و کمربند سبز شهری) فرایند IFAS، و به منظور آبیاری مناطق حساس همچون پارک ها و بلوارها از فرایند MBR‌ انتخاب گردید.بر این اساس فرایند انتخابی هریک از مناطق به صورت جدول 3 تعیین گردید.

بر این اساس اولین تصفیه خانه فاضلاب محلی در آبان ماه سال 1396 با ظرفیت 1000 متر مکعب در شبانه روز در محدوده حصارک کرج به بهره برداری رسید (شکل 2) و بر اساس پایش های مستمر تاکنون هیچ یک از سنجش های کیفیت پساب خروجی حاکی از عدم تامین استاندارد ملی آبیاری نبوده است. تامین نزدیک به 400 هزار متر مکعب در سال آب پایدار، سبب شده است که هم اکنون در گستره وسیعی از مناطق 5 و 6 معضل تامین آب فضای سبز به شدت کاهش یافته و در حاشیه اتوبان کرج (در محدوده پل حصارک تا سردخانه) توسعه قابل توجه عرصه های فضای سبز صورت پذیرفته است.

جدول 3- محل مصرف پساب ، مساحت مورد نیاز و فرایند پیشنهادی تصفیه فاضلاب در محل های منتخب

شکل 3- احداث اولین تصفیه خانه فاضلاب محلی با هدف استفاده مجدد از پساب در آبیاری فضای سبز شهری

4.  تحلیل اقتصادی

اولین گام در ارزیابی و آنالیز اقتصادی یک پروژه شناسایی پارامترهای اثرگذار بر هزینه­های پروژه می­باشد. به طور کلی می­توان هزینه­های یک تصفیه­خانه فاضلاب شهری را در روندنمای ارائه شده در شکل 3 تقسیم‌بندی نمود که این هزینه­ها شامل هزینه­های سرمایه­گذاری جهت احداث و هزینه­های بهره­برداری می­شود. بر اساس مطالعات صورت گرفته و برآوردهای انجام شده و به منظور مقایسه هزینه خرید آب در مقابل هزینه تصفیه فاضلاب و بکارگیری آن، دو تیپ پکیج تصفیه فاضلاب به ظرفیت 1000 متر مکعب در شبانه روز تحلیل اقتصادی گردید و میزان هزینه های تمام شده آن با میزان خرید آب و دوره بازگشت سرمایه گذاری مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس اولین تصفیه خانه محلی فاضلاب شهرداری کرج با هزینه سرمایه گذاری بالغ بر 1.5 میلیارد ریال (با احتساب محوطه سازی و عملیات عمرانی) احداث شد.

بر اساس مطالعات صورت گرفته و آنالیز هزینه ها، در جدول 4 مقایسه ای به منظور برآورد هزینه های سرمایه گذاری احداث سیستم های تصفیه فاضلاب به روش MBR و IFFAS‌ با MBBR ارائه گردیده است. علاوه بر هزینه های احداث، هزینه های راهبری و تعمیر و نگهداری شامل مواد مصرفی، انرژی، پرسنلی و... نیز به هزینه های احداث تصفیه خانه فاضلاب اضافه می گردد. اطلاعات مربوط هزینه های رهبری و نگهداری پکیج های تصفیه فاضلاب محلی در جدول 5 برآورد گردیده است.

شکل 3- عوامل موثر بر هزینه­های یک تصفیه­خانه فاضلاب شهری

جدول 4- سرمایه گذاری احداث تاسیسات تصفیه­خانه فاضلاب (میلیون ریال) به ظرفیت 1000 متر مکعب در شبانه روز

جدول 5- هزینه سالیانه راهبری و نگهداری گزینه های تصفیه فاضلاب ( میلیون ریال)

با توجه به قیمت های برآورد شده و به منظور تعیین قیمت تمام شده هر متر مکعب آب تامین شده آبیاری (با در نظر گیری دوره طرح 15 ساله)، در صورت استفاده از پکیج های تصفیه به روش IFAS، قیمت تمام شده هر متر مکعب آب 2370 ریال سرمایه گذاری و 4450 ریال راهبری و نگه داری و مجموعا 6820 ریال در سال اول اجرا برآورد می گردد. همچنین در صورت استفاده از پکیج های تصفیه به روش MBR، قیمت تمام شده آب 3830 ریال سرمایه گذاری و 6500 ریال راهبری و نگه داری و مجموعا 10330 ریال در سال اول اجرا برآورد می گردد.با توجه به قیمت تامین آب به‌وسیله تانکر که در حدود هر متر مکعب 30000 ریال بوده و قیمت تمام شده خرید تضمینی پساب که در استان البرز در حدود 17000 تا 20000 می باشد، طرح احداث پکیج های محلی صرفه نظر از مزایای زیست محیطی و حفاظت از منابع با کیفیت آب زیر زمینی و بدون در نظر گرفتن رشد چشمگیر آب بها در سال های آتی، از لحاظ اقتصادی به صرفه بوده و پیش‌بینی می گردد دوره بازگشت سرمایه با نرخ بهره معمول کمتر از 10 سال باشد.

5.   نتیجه ­گیری

بر اساس نتایج به دست آمده از بررسی‌های میدانی، موارد زیر در خصوص اولویت مکان‌های منتخب جهت احداث تصفیه‌خانه‌ها حائز اهمیت می‌باشند:

• شش محدوده منطقه جنوب امام‌زاده محمد (ع)، جنب پارک مادر عظیمیه، محدوده پارک مهر، بلوار دانش آموز، اطراف باغ سیب مهرشهر و شهرک بهارستان در اولویت اول جهت احداث تصفیه‌خانه قرار گرفتند. مهمترین خصوصیات مثبت این مناطق نیاز بالای آبی موارد یادشده می‌باشد.
• محدوده دوربرگردان مهرویلا، منطقه حصار و بوستان جهان، در اولویت بعدی احداث پکیج‌های تصفیه فاضلاب می‌باشند. مهمترین عامل تهدیدکننده در محدوده مهرویلا  کمبود زمین در دسترس می‌باشد. همچنین مهمترین عامل تهدیدکننده منطقه حصار دوری از منبع فاضلاب و عامل مشکل‌زای محدوده بوستان جهان نزدیکی آن به محدوده مسکونی شهروندان خواهد بود.
• سه منطقه بلوار شورا (محدوده تخلیه فاضلاب اسلام آباد به رودخانه کرج)، زمین‌های خالی انتهای خیابان شورا و تقاطع خیابان شوری و خیابان قزوین به علت عدم دسترسی مناسب به فاضلاب مورد نیاز، نزدیکی بیش از حد به مناطق مسکونی و عدم وجود زمین مناسب مناطق مناسبی جهت احداث تصفیه‌خانه فاضلاب نمی باشد.

از سوی دیگر با توجه به تفاوت حساسیت مناطقی که پساب تصفیه خانه های محلی در آنها به عنوان آب آبیاری مورد استفاده قرار می گیرد و لزوم در نظر گیری حدود کیفی بالاتر برای مصارف حساس تر،‌ پکیج های تصفیه به روش MBR برای آبیاری پارک ها و خیابان ها و فرایند های MBBR‌ و IFAS‌ برای مناطق با حساسیت نسبی در نظر گرفته خواهند شد. همچنین در راستای حفاظت از منابع آب زیر زمینی، در فصول آبیاری پساب پکیج های مذکور به سفره های آب زیر زمینی تزریق خواهد شد.

تجربه موفق احداث اولین تصفیه خانه محلی فاضلاب در کلان شهر کرج، علاوه بر تامین پایدار آب مورد نیاز فضای سبز، امکان کاهش بار بر شبکه جمع آوری و انتقال فاضلاب و همچنین تصفیه خانه فاضلاب شهر کرج را در پی داشته است. این تاثیر با افزایش تعداد این تصفیه خانه ها به صورت قابل توجهی مشهود خواهد بود. طراحی دقیق و منطبق بر اصول محیط زیستی، انتخاب پیمانکار مجرب و ذی صلاح و نظارت دقیق در مراحل خرید تجهیزات، احداث، راه اندازی و بهره برداری از این تصفیه خانه، سبب شده است که این طرح ضمن جلب رضایت شهروندان، به احداث طرح های جدید تصفیه خانه های محلی سرعت قابل توجهی ببخشد. 

در نهایت با توجه به تحلیل های اقتصادی صورت گرفته،‌ هزینه های آب تمام شده احداث تصفیه خانه فاضلاب و هزینه های راهبری و نگهداری آنها نسبت به هزینه آب تمام شده خرید آب و حمل آن توسط تانکر و همچنین هزینه خرید تضمینی پساب از تصفیه خانه های فاضلاب متمرکز شهرِ به صورت چشمگیری پایین تر بوده و طی ده سال اول کلیه بازگشت سرمایه گذاری صورت می پذیرد. از سوی دیگر صرفه های محیط زیستی این طرح از جمله حفظ آب در حوضه آبریز، عدم آلودگی منابع آب با فاضلاب های شهری، حفاظت کمی منابع آب سطحی و زیر زمینی بسیار حائز اهمیت بوده و حتی در صورت عدم وجود صرفه اقتصادی می توانست توجیه کننده طرح باشد. امروزه مدیریت جامع منابع آب یکی از مهمترین راهکارهای غلبه بر چالش های حاصله از تنش آبی بوده و امید است با همکاری و هم افزایی سازمان ها و ارگان های دولتی و خصوصی شاهد توسعه هرچه بیشتر راهکارهای خلاقانه در حفاظت کیفی و کمی منابع آب باشیم.

6.   مراجع

1. رحیمی، ح.، خالدی، ه. (1379). "بحران آب در جهان و ایران و راه های مقابله با آن"، اولین کنفرانس ملی بررسی راهکارهای مقابله با کم آبی و خشکسالی، کرمان،941-951.
2. نایب، ح. (1392)، " انتخاب فرایند بهینۀ تصفیۀ فاضلاب شهری در اقلیم‌های مختلف کشور به روش تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP)،" دانشگاه تهران، تهران
3. ناصری، س.، صادقی، ط.، واعظی، ف. و ندافی، ک. (1391)، " بررسی کیفیت پساب تصفیه خانه فاضلاب اردبیل به منظور استفاده مجدد در کشاورزی،" مجله سلامت و بهداشت، دوره سوم، شماره سوم، 73-80.
4. ثقفی، س.، مهردادی، ن.، نبی بید هندی، غ.، فلاح نژاد م. و گلبابایی کوتنایی ف. (1391)، "بررسی مقایسه‌ای کاربری پساب خروجی تصفیه‌خانه‌های فاضلاب صنعتی با رویکرد مصرف انرژی،" مجله بازیافت آب، دوره 2، شماره 1، 7-15.
5. بوستانی،آ.، انصاری،ح. (1389)." بررسی فرایند اجرایی استفاده از پساب در شهر مشهد"، چهارمین همایش و نمایشگاه تخصصی مهندسی محیط زیست، 393-399.
6.  Kihila, J.,  Mtei, K. M.,  Njau, K. N. (2014). " Wastewater treatment for reuse in urban agriculture; the case of Moshi Municipality, Tanzania", Physics and Chemistry of the Earth, Parts A/B/C.,  72–75, 104–110.
7. 7. USEPA. Guidelines for water reuse, 600/R-12/618, Washington, DC. (2012).
8. Moving Bed Biofilm Reactor
9. Sequencing batch reactor
10. Integrated Fixed-Film Activated Sludge