بازچرخانی قاضلاب شهری و استفاده مجدد از آن در فضای سبز شهری- مطالعه موردی شاهین شهر

یکی از اصول کلی در راهبردهای مدیریت پایدار مناطق خشک و نیمه‌خشک ، استفاده از تکنولوژی بازچرخانی پساب است. بدین منظور شهرداری شاهین شهر از سال 1391 اقدام به بازچرخانی پساب فاضلاب شهری و استفاده آن در فضای سبز شهری با رعایت ملاحظات زیست محیطی نموده است. شاهین شهر با ارتفاع حدود 1600 متر از سطح دریا، دارای میانگین بارندگی سالیانه منطقه 2/ 107 میلی­متر و تبخیر و تعرق سالیانه 82/1759 میلی­متر می باشد. طبق رده بندی رژیم های حرارتی و رطوبتی، رژیم حراراتی منطقه ترمیک و رژیم رطوبتی آن اریدیک می­باشد. این فرایند از سال 1391 با خرید 150 لیتر بر ثانیه پساب از آب منطقه ای اصفهان برای آبیاری 340 هکتار فضای سبز موجود در شهر آغاز و پساب تصفیه شده با سیستم لجن فعال برای تکمیل مراحل گند زدایی به ایستگاه کلر زنی شهرداری شاهین شهر وارد می شود. پس از گند زدایی پساب موجود با استفاده از گاز کلر، به منبع هزار متر مکعبی ولیعصر واقع در شمال غربی ایستگاه کلر زنی وارد می شود و پس از اختلاط با آب چاه( به میزان 60 لیتر بر ثانیه) از منبع ولیعصر به وسیله نیروی برق به سمت منبع ده هزار متر معکبی واقع در ارتفاعات مشرف در غرب منبع هزار متر مکعبی ولیعصر پمپاژ می شود.آب در منبع ده هزار متر مکعبی ذخیره و از آنجا به وسیله نیروی ثقلی بدون صرف انرژی در شبکه آبیاری شهر توزیع می گردد. خاطر نشان می گردد در طی این فرایند کارشناسان سازمان سیما، منظر و فضای سبز شهری شهرداری شاهین شهر با مشارکت بخش خصوصی (مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان)،  فرایند تصفیه تکمیلی پساب را با دقت پیگیری و برای اطمینان از سلامت(میکروبی و آلودگی) و کیفیت آب( آنالیز کیفیت شیمیایی و فلزات سنگین) در هرماه دو بار از نمونه پساب در نقاط مختلف نمونه برداری انجام پذیرفته و نتایج برای تفسیر کارشناسی با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست و نشریه 535 معاونت راهبردی دفتر ریاست جمهوری مقایسه خواهد شد.  

شرح تجربه

رشد روزافزون جمعیت، توسعه شهر­ها و صنعت، کمبود اّب یک مساله جدی و دغدغه برنامه­ریزان کشور است. یکی از اصول کلی در راهبردهای مدیریت پایدار و خشک منظرسازی که برنامه ریزان شهری برای موفقیت و گسترش فضای سبز در مناطق خشک و نیمه‌خشک ترسیم کرده‌اند، استفاده از منابع آبی باکیفیت پایین‌تر می‌باشد. کشور ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی در یکی از مناطق خشک جهان واقع شده است. به طوری که نوسانات بارندگی در کشور بسیار زیاد و با رشد روزافزون جمعیت، توسعه شهر­ها و صنعت، کمبود اّب یک مساله جدی و دغدغه برنامه­ریزان کشور است. بدین منظور شهرداری شاهین شهر از سال 1391 اقدام به بازچرخانی پساب فاضلاب شهری و استفاده آن در فضای سبز شهری با رعایت ملاحظات زیست محیطی نموده است. این فرایند از سال 1391 با خرید 150 لیتر بر ثانیه پساب از آب منطقه ای اصفهان برای آبیاری 340 هکتار فضای سبز موجود در شهر آغاز و پساب تصفیه شده با سیستم لجن فعال برای تکمیل مراحل گند زدایی به ایستگاه کلر زنی شهرداری شاهین شهر وارد می شود. بدین منظور در مجاورت تصفیه خانه فاضلاب شاهین شهر و با فاصله حدود 1 کیلومتر از آن بنایی مجهز برای انجام پروژه های تصفیه تکمیلی احداث شد که به ایستگاه کلر زنی نام گذاری شد. در ایستگاه کلر زنی بسته به شرایط کیفی آب به میزان مورد نیاز چند کیلوگرم گاز کلر به آب اضافه می شود. خاطر نشان می شود کلیه ملاحظات ایمنی در محل ایستگاه کلرزنی رعایت وشده و به صورت مداوم در حال رصد و پیگیری توسط واحد ایمنی و بهداشت سازمان سیما، نظر و فضای سبز شاهین شهر قرار دارد. پس از گند زدایی پساب موجود با استفاده از گاز کلر، پساب موجود به منبع هزار متر مکعبی ولیعصر واقع در شمال غربی ایستگاه کلر زنی وارد می شود در آنجا پساب با آب چاه  مخلوط می شود(به میزان 60 لیتر بر ثانیه آب از چاه های فضای سبز استحصال می شود)این امر در پاکی آب و رفع مشکلات شرعی آن برای استفاده در عرصه شهری تاثیر بسزایی دارد. پساب موجود از منبع ولیعصر به وسیله نیروی برق به سمت منبع ده هزار متر معکبی واقع در ارتفاعات مشرف در غرب منبع هزار متر مکعبی ولیعصر پمپاژ می شود.آب در منبع ده هزار متر مکعبی ذخیره و از آنجا به وسیله نیروی ثقلی بدون صرف انرژی در شبکه آبیاری شهر توزیع می گردد. خاطر نشان می گردد در طی این فرایند کارشناسان سازمان سیما، منظر و فضای سبز شهری شهرداری شاهین شهر با مشارکت بخش خصوصی (مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان)،  فرایند تصفیه تکمیلی پساب را با دقت پیگیری و برای اطمینان از سلامت(میکروبی و آلودگی) و کیفیت آب( آنالیز کیفیت شیمیایی و فلزات سنگین) در هرماه دو بار از نمونه پساب در نقاط مختلف ( محل های مصرف در سطح پارکهای شهر) نمونه برداری انجام پذیرفته و نتایج برای تفسیر کارشناسی با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست و نشریه 535 معاونت راهبردی دفتر ریاست جمهوری مقایسه خواهد شد. 

• پروژه بازچرخانی و استفاده از پساب در شهر شاهین شهر در سال 1389 با مطالعات مقدماتی آغاز و در سال 1391 به بهره برداری رسید
• موقعیت منطقه مورد مطالعه زمان و موقعیت جغرافیایی

فضای سبز شاهین شهر در سطح شهر پراکنده می باشد طول جغرافیایی محدوده  مورد مطالعه  از 51 درجه و 30 دقیقه و 0 ثانیه  تا 51   درجه و 37 دقیقه و 30 ثانیه و عرض جغرافیایی آن از 32 درجه . 50 دقیقه و 0 ثانیه تا 32 درجه و 57 دقیقه و 30 ثانیه می باشد. این اراضی در ارتفاع حدود 1600 متری از سطح دریا واقع بوده و تقریبا و بدون شیبو مسطح است. در محدوده پارک های شهر گیاهان غالب علاوه بر چمن و باغچه های گل فصل درختانی نظیر کاج، سرو، نارون، توت، بید وسنجد تلخه می باشد.

فیزیوگرافی و زمین شناسی

اراضی شاهین شهر بر روی دشت آبرفتی واقع شده و شامل رسوبات کواترنری  متعلق به دوران چهارم زمین شناسی اعم از رسوبات تازه ،تراس های جدید و تراس های قدیمی می شود. منشا خاک های این شهر از کوه های غرب آن مثل سلاح، کوه خان ،کوه محمود آباد، کوه سفید و کوه های واقع در شمال شهر مثل کوه جعفر آباد و کوه گره می باشد .این کوه ها مربوط به دوران دوم زمین شناسی دوره کرتاسه پایینی شامل تشکیلات آهکی خاکستری آمونیت دار و اور بیتولین دارو در قسمت هاییکنگلومرای قرمز و ماسه سنگ با لایه ای از دو لومیتی زرد رنگ و دوره تریاس بالایی شامل شیل های خاکستری تیره با میان لایه های آهکی عدسی شکل و ماسه سنگ وسازنده نایبند می باشد .

رژیم های حرارتی و رطوبتی خاک

دمای خاک یکی از عوامل  موثر در رشد گیاه و نیز موثر در تشکیل خاک است . تغییرات درجه حرارت روزانه هوا تا عمق 50 سانتی متری خاک تاثیر دارد و در اعماق پایین تری بی  اثر است .  میانگین دمای خاک در عمق 50 سانتی متری با افزودن 1 درجه سانتی گراد به میانگین دمای سالیانه هوا بر آورد می گردد. مطابق آمار ایستگاه هوا شناسی منطقه ، میانگین دمای سالیانه هوا در منطقه 6/ 15 درجه سانتی گراد است .میانگین دمای سالیانه هوای خاک در عمق 50 سانتی متری برابر 6/16 درجه سانتی گراد می باشد. از آنجا که این میانگین بین 15 درجه و 22 درجه سانتی گراد قرار دارد و اختلاف بین میانگین دمای در عمق 50 سانتی متری در فصل تابستان و زمستان بیش از 5 درجه سانی گراد است ، رژیم حرارتی خاک های منطقه ترمیک می باشد (کلید طبقه بندی خاک1[1]، 2003 )

رژیم رطوبتی خاک باتوجه به رطوبت بخش کنترل رطوبتی در طول سال تعیین می شود .مرز فوقانی این بخش عمقی از خاک است که 5/2 سانتی متر آب بارندگی پس از 24 ساعت در آن نفوذ می کند و مرز پایینی آن عمق از خاک است که 5/7 سانتی متر آب پس از 48 ساعت آنرا مرطوب می نماید . از انجا که آمار رطوبت در این بخش خاک موجود نیست پتاسیل تبخیر و تعرق محاسبه و بیلان آبی اقلیمی تعیین گردیده  است . طبق تعریف هنگامیکه که دمای خاک در عمق 50 سانتی متری در بیش از نصف سال از 5 درجه سانتی گراد بیشتر باشد بخش کنترل رطوبتی خاک خشک می باشد و هنگامی که درجه حرارت خاک در عمق 50 سانتی متری در 90 روز متوالی بیش از  8 درجه سانتی گراد باشد کنترل رطوبتی خاک مرطوب نمی شود ،رژیم رطوبتی خاک اریدک است (کلید طبقه بندی خاک، 2010).با توجه به آمار بارندگی ،میانگین درجه حرارت و پتاسیل تبخیر و تعرق محاسبه شده در منطقه طرح و با استناد به نقشه رژیم رطوبتی خاک های ایران ،تهیه شده توسط موسسه تحقیقات آب و خاک ایران ،رژیم رطوبتی خاک های منطقه اریدیک می باشد.

ویژگی های اقلیمی

میانگین بارندگی سالیانه منطقه 2/ 107 میلی متر و ماه های پر باران سال آذر، دی ،بهمن، اسفند و فروردین بوده ،حداکثر دمای روزانه در ماه تیر ماه بوده و برابر 5/ 40 درجه سانتی گراد و حداقل دمای روزانه در دی ماه واقع و برابر 3/11 –  درجه سانتی گراد می باشد . تبخیر و تعرق سالیانه 82/1759میلی متر می باشد . اقلیم منطقه براساس طبقه بندی دومارتن خشک و از نظر آمبرژه خشک سرد می باشد.(کلید طبقه بندی2003)

• تبیین مسائل و چالش‌های پروژه
• مطلوبیت پساب برای آبیاری با توجه به مقدار و میزان املاح موجود در آن تعیین می شود، بنابر این آبیاری با پساب های با کیفیت نامناسب باعث بروز مشکلاتی برای خاک و گیاه خواهد شد از جمله این مشکلات می توان به شوری، عدم نفوذپذیری، سمیت و وجود کلر اشاره نمود( افیونی و همکاران 1363، حاج رسولیها 1364)
• در استفاده از پساب توجه خاص به مسائل بهداشتی مانند کلی فرم ها، فکال کلی فرم ها و تخم انگل از اهمیت بالایی برخوردار بوده و از عوامل محدودیت زا در استفاده از پساب محسوب می شوند( معاونت برنامه ریزی و نظارت رئیس جمهور، 1389). بنابر این استفاده از پساب در کنار محاسنی که دارد نیازمند پایش و کنترل زیست محیطی می باشد(بینوا پور و همکاران، 1386)
• مراحل اجرا

محل اجرای پروژه شهرداری شاهین شهر می باشد. شاهین شهر یکی از شهرستان های استان اصفهان واقع در شمال شهر اصفهان می باشد

• فرآیندها و روش اجرا

روش اجرا به صورت مختصر به شرح ذیل می باشد:

1. تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه به روش لجن فعال
2. تصفیه تکمیلی پساب با استفاده از گاز کلر
3. رفع مشکلات شرعی و اختلاط آن با آب چاه برای رعایت ملاحظات شرعی
4. ذخیره پساب در منبع ده هزار متر مکعبی در ارتفاعات شهر(تامین آب شهر تا 48 ساعت از ذخیره موجود در منبع) و توزیع آب در شبکه آبیاری فضای سبز به وسیله نیروی ثقلی و بدون صرف انرژی
5. بررسی مداوم کیفیت آب از نقطه نظر آلودگی و میکروبی و همچنین تاثیرات آن بر شرایط خاک و گیاه

تجارب جهانی مرتبط

پساب تصفیه فاضلاب جزء آب شیرین اما آلوده محسوب میشود که بسته به درجه تصفیه و استاندارد ملی و بین المللی با توجه به بحران کمی و کیفی آب میتوان جهت مصارف مختلف ازقبیل
آبیاری محصولات کشاورزی و گلخانه ای ، تغذیه مجدد آب زیرزمینی ، مصارف صنعتی جهت آب خنک سازی ، دیگ بخار و آب فرایند صنعتی ، استفاده های تفریحی در دریاچه های مصنوعی جهت قایقرانی و شنا ، پرورش آبزیان ، شرب حیوانات اهلی و وحشی ، استفاده شهری غیرآشامیدنی نظیر آب نما شهری ، آتش نشانی ، سیفون توالت و تهویه هوا و همچنین استفاده آشامیدنی غیر مستقیم و مستقیم استفاده نمود . با توجه به بحران کمبود آب و هزینه بهبود منابع آب و تصفیه آن در کشور های اروپایی از پساب تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی جهت مصارف مختلف شهری و غیرشهری استفاده می نمایند ، که نوع استفاده مجدد بستگی به کمیت وکیفیت فاضلاب خام ، درجه تصفیه مورد نیاز، هزینه تصفیه و نوع مقررات واستاندارد زیست محیطی دارد .

نتایج

کشور ایران به دلیل موقعیت جغرافیایی در یکی از مناطق خشک جهان واقع شده است. به طوری که نوسانات بارندگی در کشور بسیار زیاد و با رشد روزافزون جمعیت، توسعه شهر­ها و صنعت، کمبود اّب یک مساله جدی و دغدغه برنامه­ریزان کشور است( رحیمی، 1394). شاهین شهر به دلیل نزدیکی به مراکز آلاینده صنعتی نظیر پالایشگاه و نیروگاه و شهرک های صنعتای و ... دارای آب و هوای آلوده می باشد از این رو توسعه فضای سبز برای کاهش آلودگی فضای سبز و ایجاد منظری زیبا و چشم نواز برای شهروندان امری ضروری است. از این رو شهرداری شاهین شهر با اتکال بر دانش کارشناسان متخصص خود و طراحی فضای سبز مبتنی بر گیاهان سازگار با کم آبی و اقلیم کویری شهر اقدام به 340 هکتار فضای سبز  و سرانه 5/19 متر مربع فضای سبز به ازای هر شهروند نموده است که بسیار فراتر از استانداردهای ملی و قابل قیاس با استانداردهای جهانی است. نگهداری از این میزان فضای سبز در صورت عدم بازچرخانی پساب عملا با شرایط بحران آبی غیر ممکن می بود

نتیجه‌گیری و جمع‌بندی

در نتیجه استفاده از پساب طی سالهای متوالی در شاهین شهر به انجام رسیده و کارشناسان در حال بررسی های علمی در ارتباط با روابط خاک، آب و گیاه می باشند

تقدیر و تشکر

از حمایت های بی دریغ و همه جانبه شهردار محترم شاهین شهر جناب آقای مهندس عشقی و اعضای شورای اسلامی شهر شاهین شهر صمیمانه تقدیر و تشکر می نماییم

منابع و مراجع

1. طباطبائی، سیدحسن؛ نجفی، پیام؛ طاهری سودجانی، هاجر؛ (1392) "بررسی خصوصیات پساب شهری و صنعتی ذوب آهن و مقایسه آن با خصوصیات آب­های زیرزمینی منطقه به منظور آبیاری فضای سبز"، اولین همایش ملی چالش­های منابع آب و کشاورزی، انجمن آبیاری و زهکشی ایران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان- اصفهان.
2. فیضی، م . 1380. مقایسه تاثیر مصرف پساب فاضلاب بر روی خاک در شمال اصفهان. گزارش نهایی طرح، مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان اصفهان
3. مرادمند، م. و ح. بیگی هرچگانی. 1388. اثر آبیاری با پساب تصفیه شده شهری بر توزیع سرب و نیکل در خاک. پژوهش آب ایران 3(5) :70-63
4. ملا حسینی،ح.، م. هراتی.، غ. اکبری و ن، حریری . 1384. تجمع فلزات سنگین تحت آبیاری با فاضلاب. مجموعه مقالات نهمین کنگره علوم خاک ایران
5.  هاشمی نیا م، کوچکی ع. 1376. بهره برداری از آبهای شور در کشاورزی پایدار چاپ اول، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد. 236 صفحه.
6. Omotayo Ayeni. (2014) “Assessment of Heavy Metals in Wastewater Obtained from an Industrial Area in Ibadan”, Nigeria, Original scientific paper
7. صفا ف. 1393. بررسی امکان استفاده از فاضلاب شهر کرمان برای مصارف کشاورزی، نشریه پژوهش آب در کشاورزی، جلد.
8. عسکری ع. 1396. برسی امکان استفاده از پساب شهری در کشاورزی مطالعه موردی شهرکرد، نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک، جلد 28.
9. نجفی پ.1394. تاثیر دراز مدت روش های مختلف آبیاری با پساب بر برخی خصوصیات شیمیایی خاک، (نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی). جلد 29
10. . FAO. 1985. Water Water quality for agriculture, FAO IRRIGATION AND DRAINAGE PAPER, Reprinted 1989, 1994
11. Christen E.W., Quayle W.C., Marcoux M.A., Arienzo M., and Jaya Wardane. N.S.2010. Winery Water
12. key to Soil Toxonom