سیستم های مناسب بازیافت آب جهت استفاده در معماری مسکونی ایران
محورهای موضوعی : معماری و شهرسازیسحرالسادات لوح موسوی 1 , هوتن ایروانی 2 , محمد کوشافر 3
1 - دانشجوی دکتری رشته معماری، واحد اردستان، دانشگاه آزاد اسلامی، اردستان، ایران.
2 - استادیار گروه معماری، واحد اردستان، دانشگاه آزاد اسلامی، اردستان، ایران. *(مسوول مکاتبات)
3 - عضو هیئت علمی مرکز تحقیقات مطالعات آب دانشگاه آزاد اسلامی واحد اصفهان(خوراسگان)، اصفهان، ایران.
کلید واژه: سیستم های بازیافت آب, صرفه جویی در مصرف, معماری مسکونی, ایران.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف : در این پژوهش به تفسیر و بررسی آب های خاکستری و تهیه اطلاعات از طریق کتابخانه ای پرداخته ایم. با توجه به شرایط بحرانی منابع آبی با مطالعه و بررسی انواع سیستم های تصفیه آب خاکستری با چهار متغیر: عوامل (اقتصادی،محیط زیست،کاربری مسکونی و میزان فضای مورد استفاده) با روش آنتروپی و تاپسیس مورد سنجش قرار می گیرد. روش بررسی : روش تحقیق در این پژوهش از نوع پیمایشی بوده، داده ها از طریق کتابخانه ای ومیدانی جمع آوری شده باتحلیل آماری این نتیجه حاصل شد که بر اساس اولویت تصفیه اولیه فیزیکی با عدد 881/0رتبه اول،تصفیه بیولوژیک باعدد 483/0رتبه دوم و تصفیه ساده با عدد 305/0رتبه سوم راکسب کرده‌اند. یافته ها : برای تصفیه پساب خاکستری سه روش فیزیکی،شیمیایی و بیولوژیکی مورد بررسی قرار گرفته که از این میان ﺣﺪود 62 درﺻﺪآن مربوط به پساب خاکستری خانگی ﻣﯽ باشد. در این پژوهش تصفیه پساب خاکستری مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت با مطالعه مقایسه ای و تطبیق پذیری با معماری مسکونی در ایران بهترین گزینه کاربردی تعیین می گردد. بحث و نتیجه گیری : در این پژوهش با توجه به تحقیقات صورت گرفته و جمع آوری مطالب در خصوص تصفیه آب و بررسی انواع سیستم های تصفیه آب خاکستری با روش تحلیل آماری آنتروپی و تاپسیس نتایج حاصل گردید.
Background and Objective: In this research, we have interpreted and investigated gray water and provided information through a library. Considering the critical conditions of water resources, it is measured by studying and investigating all types of gray water treatment systems with four variables: factors (economic, environmental, residential use and the amount of space used) with entropy and TOPSIS methods. Material and Methodology: The research method in this research is a survey type, the data was collected through a library and field with statistical analysis, the result was obtained that based on the priority of primary physical treatment with a number of 0.881, biological treatment with a number of 0.483, and simple treatment. With a score of 0.305, they have won the third rank. Findings: Three physical, chemical and biological methods have been investigated for the treatment of gray wastewater, of which 62 percent are related to domestic gray wastewater. In this research, gray wastewater treatment is investigated and finally, the best practical option is determined by comparative study and compatibility with residential architecture in Iran. Discussion and Conclusion: In this research, according to the research and collection of materials related to water treatment and examination of gray water treatment systems, the results were obtained using entropy and TOPSIS statistical analysis methods.
1. Kayhanian, M., Chubanoglas, J. (1397). "The potential of water reuse for domestic use Part I - Introduction to water reuse for domestic use" Journal of Water and Wastewater, 29 (4), 22-3. Doi:10.22093/wwj.2018.101905.980. (In Persian)
2. Damkjaer, S. & Taylor, R. 2017. The measurement of water scarcity: Defining a meaningful indicator. Ambio, 15,1-9.
3. Mozaffari (1387). "Economic Evaluation of Wastewater Consumption in Agriculture", 3rd International Conference on Water Resources Management of Iran, Tabriz. (In Persian)
4. Darvishi, Gholamreza et al.(1392). "Study of the need for water recycling and reuse of unconventional water in order to manage water resources", National Conference on Water Recycling, Tehran, 6 and 7 February. (In Persian)
5. Kayhanian, M., Chubanoglas, J. (1397). "The Potential of Water Reuse for Home Use Part III - Opportunities and Challenges" Journal of Water and Wastewater, 29 (4), 74-61. Doi:10.22093/wwj.2018.101905.982. (In Persian)
6. Aghaei, Farrokh, Riahi Samani, Majid, Amin, Mohammad Mehdi (1397). "Gray wastewater treatment, innovative technology in water consumption management, National Conference on Rainwater catchment systems, Tehran, March 1 and 2. (In Persian)
7. Jefferson, B., Palmer, A., Jeffrey, P., Stuetz, R., Judd, S.2004. “Greywater characterization and its impact on the selection and operation of urban reuse”,school of water siences, cranfield university, Bedfordshire, uk,Vol 50, No 2,pp 157-164.
8. Avisatasfieh. 2020. 12 4. https://www.avisatasfie.com/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA/%D8%A2%D8%A8-%D8%AE%D8%A7%DA%A9%D8%B3%D8%AA%D8%B1%DB%8C/.
9. Pooyeshnabz. 2020. 12 4. http://water.wikipg.com/%D8%AA%D8%B5%D9%81%DB%8C%D9%87-%D8%A2%D8%A8-%D8%AE%D8%A7%DA%A9%D8%B3%D8%AA%D8%B1%DB%8C-%D8%B1%D9%88%D8%B4%DB%8C-%D8%A8%D8%B1%D8%A7%DB%8C-%D8%A8%D8%A7%D8%B2%DA%86%D8%B1%D8%AE%D8%A7%D9%86%DB%8C-%D8%A2/.
10. Memarian, Gholam Hossein, Tabarsar, Mohammad Ali(1392). "Architecture species and typology", in the scientific and research journal of the Iranian Scientific Association of Architecture and Urban Planning, autumn and winter, No. 6. (In Persian)
11. Statistics Center of Iran (Selected source statistics of the 1390 census results). (In Persian)
12. Lam C, Leng L, Chen P, Lee P, Hsu S. (2017) Eco-efficiency analysis of non-potable water systems in domestic Buildings, Applied Energy, http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2017. 05.095.
13. Friedler E, Hadari M. (2005) Economic feasibility of on-site greywater reuse in multi-storey buildings, Desalination https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.10.007.
14. [14] Razeghi, Nasser, Mansouri, Roya (1394). " Long-term planning of water reuse, Journal of Water Recycling", Volume 2, Number 1. (In Persian)
15. Sarkar P, Sharma B, Malik U. (2014) Energy generation from grey water in high raised buildings: The case of India, Renewable Energy, http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2014.03.046.
16. Youneslu, Sadegh (1396). Research project guide to the use of gray water for non-drinking purposes. (In Persian)
17. abram.2020.11 5. https://www.abram-co.ir/%D9%81%DB%8C%D9%84%D8%AA%D8%B1-%D8%B4%D9%86%DB%8C-%D8%AA%D8%B5%D9%81%DB%8C%D9%87-%D8%A2%D8%A8/.2020. 11 13.
18. farab-zist.com2020.
بسمه تعالی
سیستم های مناسب بازیافت آب جهت استفاده در معماری مسکونی ایران
چکیده
رﺷﺪ ﺟﻤﻌﯿﺖ، ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ های ﺻﻨﻌﺘﯽ وﮐﺸﺎورزي از ﯾﮏ ﺳﻮ ﻣﯿﺰان ﻣﺼﺮف آب را اﻓﺰاﯾﺶ داده و از ﺳﻮي دﯾﮕﺮ ﺑﺎﻋﺚ ﺑﻪ وﺟﻮد آﻣﺪن ﭘﺴﺎبﻫﺎي ﺧﺎﻧﮕﯽ، ﺻﻨﻌﺘﯽ وﮐﺸﺎورزي ﻣﯽﮔﺮدد.اﯾﻦ پساب ها ﻣﻨﺠﺮ ﺑﻪ ﺑﺮوز ﻣﺸﮑﻼت زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ ﻓﺮاواﻧﯽ شده وتغییرات اقلیمی از جمله خشکسالی و کمبود آب را به وجود آورده است. متاسفانه کشور ما نیز درگیر این بحران شده است،که با مدیریت صحیح چرخه ی آب در معماری و شهرسازی می توان ضرورت این امر را بررسی نمود. در معماری وطراحی فضاها می توان کاربردهایی را درنظرگرفت که صرفه جویی وبازیافت درساختمان ها منظورگردد. برای تصفیه پساب خاکستری سه روش فیزیکی،شیمیایی و بیولوژیکی مورد بررسی قرار گرفته که از این میان ﺣﺪود 62 درﺻﺪآن مربوط به پساب خاکستری خانگی ﻣﯽ باشد. در این پژوهش تصفیه پساب خاکستری مورد بررسی قرار گرفته و در نهایت با مطالعه مقایسه ای و تطبیق پذیری با معماری مسکونی در ایران بهترین گزینه کاربردی تعیین می گردد. روش تحقیق در این پژوهش از نوع پیمایشی بوده، داده ها از طریق کتابخانه ای ومیدانی جمع آوری شده باتحلیل آماری این نتیجه حاصل شد که بر اساس اولویت تصفیه اولیه فیزیکی با عدد 881/0رتبه اول،تصفیه بیولوژیک باعدد 483/0رتبه دوم و تصفیه ساده با عدد 305/0رتبه سوم راکسب کرده‌اند.
واژگان کلیدی : سیستم های بازیافت آب، صرفه جویی در مصرف، معماری مسکونی، ایران
1-مقدمه
ﺷﺎﯾﺪ ﺑﺘﻮان ﮔﻔﺖ آب ﭘﺲ از ﻫﻮا ﺣﯿﺎﺗﯽﺗﺮﯾﻦ ﻣﺎده ﺑﺮاي اداﻣﻪي زﻧﺪﮔﯽ ﺑﺸﺮ اﺳﺖ. مشکل کمبود آب در ایران در سال های اخیر به خوبی قابل مشاهده است. سرانه متوسط آب تجدید پذیر ایران در سال 2006 کمتر از 1700متر مکعب گزارش شده بود و انتظار می رود این مقدار تا سال 2020 به 1100 متر مکعب کاهش یابد(kayhanian and Tchobanoglos,2016).امروزه به دلیل کمبود آب،منابع جایگزین آب تازه اهمیت خاصی پیدا می کنند.استفاده ی مجدد از آب در مباحث مدیریت پایدار منابع آب،اقتصاد سبز و برنامه ریزی شهری جایگاه ویژه ای یافته است.وقتی سرانه مقدار آب در دسترس به این سطوح برسد،کشور یا منطقه مربوطه دچار تنش،یا فقر آب می شود(Damkjaer and Taylor,2017).بر این اساس در حال حاضر ایران دچار تنش آبی است و در آینده نزدیک در سطح کم آبی قرار خواهد گرفت. استفاده دوباره از آب بازیافتی بخشی از راه حل های اساسی برای بسیاری از مشکلات زیست محیطی است و احتمالا راه حلی اساسی و بدون تغییر در آینده ای نزدیک باقی می ماند. بازیافت آب اصلا ارتباطی با خشکسالی و بحران آب ندارد، بلکه دلیل اصلی بازیافت آب،جلوگیری از بین رفتن منابع آبی است (مظفری 1387).بازیافت آب برخی صنایع به ویژه در مناطق خشک و کم آب، پیشگام استفاده از روش های کار آمد و کم هزینه برای بازیافت، تصفیه و استفاده دوباره از آب بوده اند. بد نیست بدانید در ژاپن که کشوری پر آب به حساب می آید،آب را در حدود 10 مرتبه بازیافت می کنند(غلامرضا درویشی،1392).در این پژوهش به تفسیر و بررسی آب های خاکستری و تهیه اطلاعات از طریق کتابخانه ای پرداخته ایم. با توجه به شرایط بحرانی منابع آبی با مطالعه و بررسی انواع سیستم های تصفیه آب خاکستری با چهار متغیر: عوامل (اقتصادی،محیط زیست،کاربری مسکونی و میزان فضای مورد استفاده) با روش آنتروپی و تاپسیس مورد سنجش قرار می گیرد.روش تحقیق در این پژوهش از نوع پیمایشی می باشد و اطلاعات آن طبق جداول و تحلیل آماری انجام می شود.
بیان مسئله
در حال حاضر، به دلیل کمبود آب و نبود دسترسی به منابع آب سطحی کافی در شهرهای بزرگ، جوامع انسانی برای تامین آب مورد نیاز به برداشت آب های زیرزمینی اتکا می کنند. به همین دلیل در 50 سال گذشته ، ایران حدود 70 درصد منابع آب زیر زمینی را که ذخیره آن میلیون ها سال طول کشیده است، در این مدت کوتاه به صورت بی رویه استفاده کرده است. اگر این اقدام بی رویه مصرف آب کنترل نشود ، عدم تناسب بین تغذیه منابع آب زیر زمینی و برداشت از آن در آینده بیشتر نیز خواهد شد. رعایت نکردن این تناسب، عامل اصلی نشست زمین، پیشروی آب های شور به آب های زیر زمینی و افت هر چه بیشتر سطح ایستابی در سراسر ایران شده است. آب بازیافت شده با تصفیه پیشرفته را می توان به منبع آب زیرزمینی که رو به اتمام است هدایت کرد و نهایتا برای استفاده مجدد از آن برای مصارف خانگی و غیر خانگی استفاده نمود. در گذشته، آب بازیافت شده فقط برای مصارف غیر خانگی در نواحی شهری مورد استفاده قرار می گرفت. ولی به کمک فناوری های پیشرفته و به کارگیری تاسیسات غیرمتمرکز تصفیه فاضلاب، اکنون این امکان فراهم آمده است که از آب بازیافتی برای مصارف خانگی هم استفاده شود(کیهانیان،م،چوبانوگلاس،ج،1397). اﻣﺮوزه ﺑﺎ پیشرفت زﻧﺪﮔﯽ صنعتی مصرف آب رو ﺑﻪ ﻓﺰوﻧﯽ است. ﻫﻢ ﭼﻨﯿﻦ ﻓﻌﺎﻟﯿﺖ های صنعتی منجر به ایجاد پساب می شوند که مشکلات زیست محیطی فراوانی را به وجود می آورد. ﻣﺸﮑﻼت ﺟﺪي ﻧﺎﺷﯽ از ﭘﺴﺎب ها ﺷﺎﻣﻞ آﻟﻮدﮔﯽ آب و ﺧﺎك، ﮐﺎﻫﺶ ﻣﻨﺎﺑﻊ آب، آﻟﻮدﮔﯽ ﻣﻨﺎﺑﻊ و ... ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ (مارشال و همکاران،2007). ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺗﺼﻔﯿﻪ ﭘﺴﺎب، ﺷﻨﺎﺳﺎﯾﯽ ﻧﻮع ﭘﺴﺎب و آﻻﯾﻨﺪه ي ﻣﻮﺟﻮد در آن ﺿﺮوري ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ (هو،2002). پساب های خانگی ﺑﻪ دو دﺳﺘﻪ ﺗﻘﺴﯿﻢ ﻣﯿﺸﻮﻧﺪ: دﺳﺘﻪ اولﺟﺮﯾﺎن پساب ﻧﺎﺷﯽ از آﺷﭙﺰﺧﺎﻧﻪ، ﻟﺒﺎﺳﺸﻮﯾﯽ، ﺣﻤﺎم و دﺳﺘﺸﻮﯾﯽ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ در ﻣﺠﻤﻮع آﻧﻬﺎ را را ﭘﺴﺎب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﻣﯽ ﻧﺎﻣﻨﺪ دﺳﺘﻪ دوم ﺟﺮﯾﺎن ﭘﺴﺎب ﻧﺎﺷﯽ از از ﺗﻮاﻟﺖ ﻫﺎ اﺳﺖ ﮐﻪ ﭘﺴﺎب ﺳﯿﺎه ﻧﺎﻣﯿﺪه ﻣﯽﺷﻮد. ﻣﯿﺰان ﻣﻮاد آﻟﯽ ﻣﻮﺟﻮد در ﭘﺴﺎب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﺑﺴﯿﺎر ﮐﻤﺘﺮ از ﭘﺴﺎب ﺳﯿﺎه ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. ﻣﯿﺰان ﺳﯽ او دي1 در ﭘﺴﺎب ﺳﯿﺎه 1.5 برابر بیشتر از ﭘﺴﺎب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي می باشد(جفر سون و همکاران،2004).
در این تحقیق با هدف شناسایی سیستم های مناسب تصفیه آب خانگی برای کاربری های مسکونی و شناسایی و انتخاب بهترین سیستم برای ساختمان های مسکونی در ایران و فرضیات اینکه برای ساختمان های مسکونی معماری از معدود روش هایی می توان استفاده کرد، که به دنبال جوابگویی به این سوالات هستیم.
1) چه سیستم های تصفیه آب برای معماری مسکونی در ایران قابل استفاده است؟
2) کدام یک از سیستم ها برای معماری مسکونی در ایران مناسب تر است؟
مفهوم آب خاکستری
آب خاکستری یا پساب خاکستری به فاضلاب ایجاد شده توسط افراد در خانه ها یا ساختمان های اداری اطلاق می شود که دربرگیرنده ی تمام جریان ها به استثنای فاضلاب خروجی از سرویس های بهداشتی(پساب سیاه) است. منابع تولید کننده آن عبارتند از سینک ها، دوش ها، حمام ها، ماشین های لباسشویی و ماشین های ظرفشویی. از آنجا که این آب ها نسبت به فاضلاب خانگی دارای پاتوژن های کمتری است، تصفیه و استفاده مجدد از آن در محل برای مصارفی مانند فلاش تانک های توالت، آبیاری، استفاده در آب نماها و هر نوع مصرف دیگری ساده تر و مطمئن خواهد بود.
شکل 1 میزان درصد تولید آب خاکستری (Avisatasfieh 2020)
Figure 1 Percentage of gray water production (Avisatasfieh 2020)
ﺑﺮاي ﺗﺼﻔﯿﻪي ﭘﺴﺎب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﺗﺎﮐﻨﻮن ﺳﻪ روش ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ، ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ و ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ ﻣﻮرد ﺑﺮرﺳﯽ ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺘﻪ اﻧﺪ. ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﺧﻮاص ﭘﺴﺎب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي، اﺳﺘﻔﺎده از از ﯾﮏ روش ﺑﻪ ﺗﻨﻬﺎﯾﯽ ﺑﺮاي ﺗﻄﺒﯿﻖ ﺑﺎ اﺳﺘﺎﻧﺪاردﻫﺎي ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺘﯽ ﻣﻮﺟﻮد ﮐﺎﻓﯽ ﻧﯿﺴﺖ. ﺟﻬﺖ دﺳﺖﯾﺎﺑﯽ ﺑﻪ ﺑﺎﻻﺗﺮﯾﻦ راﻧﺪﻣﺎن، ﻋﻤﻮﻣﺎ در اﺑﺘﺪا از ﯾﮏ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺗﺼﻔﯿﻪ ي ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﭘﯿﺶ ﺗﺼﻔﯿﻪ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽﺷﻮد. در ﻣﺮﺣﻠﻪ ﭘﯿﺶ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﯿﺸﺘﺮ رﺳﻮﺑﺎت ﻣﻮﺟﻮد، ﺟﺎﻣﺪات ﻣﻌﻠﻖ و ﺳﺎﯾﺮ ﻣﻮادي ﮐﻪ ﺑﻪ راﺣﺘﯽ از ﻣﺤﯿﻂ ﺟﺪا ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ ﺑﻪ ﮐﻤﮏ ﻓﯿﻠﺘﺮ ﯾﺎ ﻏﺸﺎء از ﭘﺴﺎب ﺟﺪا ﻣﯽﺷﻮﻧﺪ.ﭘﺲ از انجام مرحله ی پیش تصفیه،با استفاده از مراحل مکمل،فرآیند تصفیه تکمیل می شود.
شکل 2 تولید آب خاکستری (Pooyeshnabz 2020)
Figure 2 Gray water production (Pooyeshnabz 2020)
گونه شناسی و مساحت زیر بنای واحد های معماری مسکونی در ایران
در زبان فارسی واژه گونه یا تیپ را می توان به گروه خاصی با یک ویژگی یا علامت مشخص نسبت داد.شناخت و کاربرد فراوان گونه شناسی در شاخه های مختلف علوم از دیر باز تاکنون ، بیانگر اهمیت به سزای آن است.از اواسط قرن هجدهم در معماری و باستان شناسی از گونه شناسی به عنوان ابزاری برای شناخت و دسته بندی بهره گرفته شد(معماریان،195،1384). مطابق آمار سال 1395 فراوانی واحدهای مسکونی در محدوده بین 50 تا 150 مترمربع بیشینه بوده و در این پژوهش این گونه معماری مورد نظر قرار گرفته است.
شکل 3 واحدهای مسکونی ایران برحسب مساحت زیربنا در سال 1395 منبع مرکز آمار ایران
Figure 3 Iran residential units in terms of infrastructure area in 2016 Source of Statistics Center of Iran
2-سابقه تحقیق
لام و همکاران(2017) در مقاله ای با عنوان«تجزیه و تحلیل اقتصادی بهره وری از آب غیر شرب در ساختمان های بومی»،تجزیه و تحلیل بهره وری اقتصادی ایی ایی ای 2 با ادغام ارزیابی چرخه عمر ال سی ای3 و تجزیه و تحلیل اقتصادی برای ارزیابی سیستم های مختلف آب را ارائه داده اند.چهار برنامه مدیریت آب که شامل: 1)سیستم آبرسانی شرب،2)سیستم آبرسانی آب دریا،3)سیستم آبرسانی آب های خاکستری با استفاده از بیوراکتور غشایی هوازی ام بی آر 4و 4)سیستم آبرسانی آب های خاکستری تطابق یافته با ای اف ام بی آر5،است،در نمونه موردی در هنگ کنگ بررسی شده است.نتایج به دست آمده از ایی ایی ای نشان می دهد که برنامه استفاده مجدد از آب،بهترین برنامه از نظر بهره وری اقتصادی برای بازیافت انرژی،بازیافت منابع آبی و کاهش بار تصفیه فاضلاب است.این مطالعه نشان داده است که چارچوب ایی ایی ای برای راهنمایی مدیریت آب به سمت پایداری ابزار بسیار موثری است و پایه ای برای تحقیقات آینده در مورد کاربرد سیستم بازیافت آب های خاکستری در مقیاس بزرگ است.نتایج ایی ایی ای نشان می دهد که استفاده مجدد از آب خاکستری بی هوازی بیشترین کارایی اقتصادی را دارد.فردلر و هاداری(2005)در مقاله ای با عنوان«امکان سنجی اقتصادی استفاده مجدد از آب های خاکستری در محل واقع در ساختمان های چند طبقه» توجیه اقتصادی استفاده مجدد از آب های خاکستری در بخش شهری را بررسی می کند.بدین منظور سیستم های مبتنی بر آر بی سی و ام بی آر به عنوان سیستم های مدل تحلیل اقتصادی انتخاب شدند.با توجه به قیمت آب که 16/1 دلار آمریکا بر متر مکعب است و هزینه فاضلاب 3/0 دلار آمریکا بر متر مکعب است،سیستم استفاده مجدد از سیستم مبتنی بر آر بی سی6 زمانی که تعداد ساختمان ها به هفت طبقه(بیست و هشت آپارتمان)رسید،از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر است،در حال که سیستم مبتنی بر ام بی آر در محل ثابت کرده است که از لحاظ اقتصادی غیر واقعی است و تنها زمانی توجیه اقتصادی دارد که تعداد ساختمان سی و هفت طبقه باشد.با این وجود،گروه سیستم مبتنی بر ام بی آر که شامل چندین ساختمان با هم می شود،زمانی که تعداد گروه ساختمان ها شامل چهار ساختمان باشد(هر طبقه بالا)امکان پذیر است.رازقی و منصوری(1394)در مقاله ای با عنوان«برنامه ریزی دراز مدت استفاده دوباره از آب» شرایط فعلی و آینده را بررسی می کنند و تسهیلات و امکانات استفاده مجدد از آب را مورد بررسی قرار می دهند.با توجه به این مقاله افزایش جمعیت در کشور و به فرض نائل شدن به آن و بر اساس جمعیت صد و پنجاه و پنج میلیون نفر در ده سال آینده،می توان تحلیل کرد برای توسعه همه جانبه بر اساس اطلاعات و داده های در دسترس سالیانه به سرانه آب حدود دو هزار متر مکعب نیاز است که برای جمعیت مورد اشاره حدود دویست میلیارد متر مکعب در سال خواهد بود.اما در حال حاضر میزان آب تجدیدپذیر در کشور حدود صد و بیست میلیارد متر مکعب است که نشانگر کمبود آبی حدود هشتاد میلیارد متر مکعب برای توسعه کشور است.با فرض جمع آوری و تصفیه فاضلاب های اجتماعات شهری،سالیانه حدود شش میلیارد متر مکعب آب نامتعارف و جود خواهد داشت که حدود 7-8 درصد کمبود پیش گفته است.اما میزان آب نامتعارف تاًمین کننده حدود 70% از نیاز اجتماعات شهری خواهد بود.پس در صورت تصفیه فاضلاب شهری و استفاده دوباره از آن در جوامع،ممکن است مشکل کمبود آب کمرنگ شود.سارکار و همکاران(2014)در مقاله ای با عنوان«تولید انرژی از آب های خاکستری در ساختمان های بلند مرتبه : نمونه موردی هندوستان»،امکان تهیه انرژی از آب خاکستری،زمانی که از ساختمان های بلند مرتبه به پایین می ریزند را بررسی می کنند.این مقاله استفاده از یک توربین گازی میکررو یا پیکو که در طبقه پایین یک ساختمان با ارتفاع زیاد نصب شده است را پیشنهاد می کند که از انرژی ریختن آب های خاکستری از طبقات بالا برای تولید برق استفاده می شود.انرژی الکتریکی تولید شده از توربین می تواند بعدتر به روش های مختلفی مورد استفاده قرار بگیرد.نمونه مقیاس شده همین سیستم،توسعه یافته و آزمایش شده است.همچنین طرح پیشنهادی سیستم فاضلاب گرانشی در ساختمان های بلند مرتبه برای تولید برق از آب به منظور امکان سنجی در بازارهای هند بررسی می شود.محاسبه ها نشان می دهند که سیستم پیشنهادی برای بسیاری از شهرهای اصلی هند امری ضروری است.همچنین در این مطالعه در مورد تجزیه و تحلیل مزایای هزینه سیستم پیشنهادی برای حمایت از ادعاهای خود برای تجاری سازی احتمالی این تکنولوژی بحث می شود.این روش یک روش تولید انرژی دوست دار محیط زیست،تجدیدپذیر و پاک است.اجرای مناسب این سیستم پیشنهادی می تواند نقش مهمی در حل مشکل برق در زندگی شهری ایفا کند.
معرفی عوامل پژوهش
در این پژوهش هدف رتبهبندی 6 روش تصفیه براساس 4 معیار میباشد که معیارها و گزینهها در جدول 2 آورده شده است.
جدول 2معرفی عوامل پژوهش
Table 2 Introduction of research factors
ردیف | نام معیار | نام گزینه |
|---|---|---|
1 | اقتصادی | تصفیه ساده |
2 | محیط زیست | تصفیه فیزیکی |
3 | کاربری مسکونی | تصفیه اولیه فیزیکی |
4 | میزان فضای مورد استفاده | تصفیه نهایی فیزیکی |
5 |
| تصفیه شیمیایی |
6 |
| تصفیه بیولوژیکی |
نتایج روش آنتروپی
در این بخش برای محاسبه وزن 4 معیار از روش آنتروپی شانون استفاده میشود.
تشکیل ماتریس تصمیم
اولین گام در روش آنتروپی تشکیل ماتریس تصمیم است ماتریس تصمیم این روش شامل معیارها و گزینههای پژوهش است یعنی ماتریسی که ستونهای آن را 6 گزینه و سطرهای آن را 4 معیار تشکیل میدهند. و هر سلول ارزیابی هر گزینه نسبت به هر معیار است که بر اساس طیف 1 تا 5 توسط 10 خبره تکمیل شده است. سپس دادهها با روش میانگین حسابی ادغام شدهاند و تحت عنوان ماتریس تصمیم در جدول 3 آورده شده است.
جدول3 ماتریس تصمیم آنتروپی شانون
Table 3 Shannon's entropy decision matrix
| اقتصادی | محیط زیست | کاربری مسکونی | میزان فضای مورد استفاده |
تصفیه ساده | 2 | 4/3 | 4/4 | 7/3 |
تصفیه فیزیکی | 4/1 | 4/3 | 2/3 | 3 |
تصفیه اولیه فیزیکی | 4/4 | 4/3 | 3/3 | 3 |
تصفیه نهایی فیزیکی | 4/1 | 3/2 | 7/1 | 9/1 |
تصفیه شیمیایی | 6/1 | 1/4 | 4/4 | 7/3 |
تصفیه بیولوژیکی | 7/2 | 3 | 6/4 | 6/3 |
نرمال سازی ماتریس تصمیم
برای نرمال سازی بر اساس رابطه 1، کافیست عدد هر ستون را تقسیم بر مجموع آن ستون کرد. نتایج در جدول 4 آورده شده است. به عنوان مثال برای سلول a11 که تقاطع معیار "اقتصادی" و گزینه "تصفیه ساده" است محاسبات به صورت زیر میباشد.
جدول 4 ماتریس نرمال آنتروپی شانون
Table 4 Shannon normal entropy matrix
| اقتصادی | محیط زیست | کاربری مسکونی | میزان فضای مورد استفاده |
تصفیه ساده | 148/0 | 173/0 | 204/0 | 196/0 |
تصفیه فیزیکی | 104/0 | 173/0 | 148/0 | 159/0 |
تصفیه اولیه فیزیکی | 326/0 | 173/0 | 153/0 | 159/0 |
تصفیه نهایی فیزیکی | 104/0 | 117/0 | 079/0 | 101/0 |
تصفیه شیمیایی | 119/0 | 209/0 | 204/0 | 196/0 |
تصفیه بیولوژیکی | 200/0 | 153/0 | 213/0 | 190/0 |
محاسبه آنتروپی و وزن هر شاخص
در این گام ابتدا بر اساس رابطه 2، آنتروپی هر شاخص را محاسبه میکنیم. سپس بر اساس رابطه 3 میزان انحراف هر شاخص محاسبه شده و سپس توسط رابطه 4 وزن نهایی (W) معیارها محاسبه میشود.
به عنوان مثال E1 به صورت زیر محاسبه میشود.
آنتروپی هر شاخص (d) برای معیار اول به صورت زیر محاسبه میشود:
d1=1-0.945=0.055
مقدار وزن معیارها (w) نیز به طریق زیر محاسبه میشود به بیان دیگر وزن هر معیار از تقسیم d آن معیار بر مجموع کل dها بدست میآید.
جدول 5وزن نهایی معیارها
Table 5 Final weight of criteria
| اقتصادی | محیط زیست | کاربری مسکونی | میزان فضای مورد استفاده |
آنتروپی شاخص )Ej( | 945/0 | 992/0 | 975/0 | 988/0 |
انحراف هر شاخص)dj( | 055/0 | 008/0 | 025/0 | 012/0 |
وزن معیار )Wj( | 551/0 | 079/0 | 246/0 | 123/0 |
با توجه به نتایج روش آنتروپی شانون، وزن معیارها محاسبه شد که در شکل 4 آورده شده است. بر این اساس معیار اقتصادی با وزن 551/0رتبه اول را کسب کرده است. کاربری مسکونی با وزن 246/0 رتبه دوم، میزان فضای مورد استفاده با وزن 123/0رتبه سوم و محیط زیست با وزن 079/0رتبه چهارم را کسب کرده است.
شکل 4 وزن معیارها
Figure 4 Weight criteria
نتایج روش تاپسیس
در این بخش از روش تاپسیس برای رتبهبندی گزینههای پژوهش که در اینجا 6 گزینه میباشد استفاده میگردد مراحل روش تاپسیس در ادامه آورده شده است.
تشکیل ماتریس تصمیم
اولین گام در روش تاپسیس تشکیل ماتریس تصمیم میباشد ماتریس تصمیم این روش همان ماتریس تصمیم روش آنتروپی میباشد که در جدول 5 آورده شده است.
نرمالسازی ماتریس تصمیم
در این گام با استفاده از رابطه 5 ماتریس تصمیم را نرمال میکنیم. به بیان دیگر برای نرمالسازی کافیست هر درایه ماتریس تصمیم اولیه را بر جذر مربعات درایههای ستونش تقسیم کرد. که در جدول 6 آورده شده است به عنوان مثال برای سلول a11 که تقاطع معیار "اقتصادی" و گزینه "تصفیه ساده" است محاسبات به صورت زیر میباشد.
جدول 6 ماتریس تصمیم نرمال تاپسیس
Table 6 Normal TOPSIS decision matrix
| اقتصادی | محیط زیست | کاربری مسکونی | میزان فضای مورد استفاده |
تصفیه ساده | 328/0 | 419/0 | 480/0 | 470/0 |
تصفیه فیزیکی | 230/0 | 419/0 | 349/0 | 381/0 |
تصفیه اولیه فیزیکی | 722/0 | 419/0 | 360/0 | 381/0 |
تصفیه نهایی فیزیکی | 230/0 | 284/0 | 186/0 | 241/0 |
تصفیه شیمیایی | 263/0 | 506/0 | 480/0 | 470/0 |
تصفیه بیولوژیکی | 443/0 | 370/0 | 502/0 | 457/0 |
وزن دار کردن ماتریس نرمال
در این گام باید وزن 4 معیار پژوهش که در شکل 1 آورده شده است را در ماتریس نرمال ضرب کنیم. ماتریس نرمال وزندار در جدول 7 آورده شده است:
جدول 7 ماتریس نرمال وزندار تاپسیس
Table 7 Topsis weighted normal matrix
| اقتصادی | محیط زیست | کاربری مسکونی | میزان فضای مورد استفاده |
تصفیه ساده | 181/0 | 033/0 | 118/0 | 058/0 |
تصفیه فیزیکی | 127/0 | 033/0 | 086/0 | 047/0 |
تصفیه اولیه فیزیکی | 398/0 | 033/0 | 089/0 | 047/0 |
تصفیه نهایی فیزیکی | 127/0 | 022/0 | 046/0 | 030/0 |
تصفیه شیمیایی | 145/0 | 040/0 | 118/0 | 058/0 |
تصفیه بیولوژیکی | 244/0 | 029/0 | 124/0 | 056/0 |
تعیین ایدهآلهای مثبت و منفی
در این گام باید برای هر معیار ایدهآلهای مثبت (A+) و منفی (A-) را تعیین نمود. ایدهآل مثبت برابر با بزرگترین درایه ستون معیار و ایدهآل منفی برابر با کوچکترین درایه ستون معیار است. ایده آلهای مثبت و منفی در جدول 8 آورده شده است.
جدول 8 ایدهآلهای مثبت و منفی
Table 8 Positive and Negative Ideals
| اقتصادی | محیط زیست | کاربری مسکونی | میزان فضای مورد استفاده |
ایده آل مثبت | 398/0 | 040/0 | 124/0 | 058/0 |
ایده آل منفی | 127/0 | 022/0 | 046/0 | 030/0 |
تعیین فاصله گزینهها از ایدهآلها
در این گام باید فاصله هر گزینه از ایده آل مثبت (D+) و ایده آل منفی (D-) را با استفاده از رابطه 6 و
7 محاسبه کرد. نتایج در جدول 8 ستون دوم و سوم آورده شده است. به عنوان مثال برای گزینه اول محاسبات D+ و D- به صورت زیر میباشد:
محاسبه شاخص شباهت و رتبه بندی گزینه ها
در این گام با استفاده از رابطه 8شاخص شباهت (Cl) را محاسبه مینماییم و بر اساس آن گزینهها را رتبهبندی میکنیم. هر چقدر شاخص شباهت یک گزینه بزرگتر باشد نشان دهنده رتبه بهتر آن گزینه است. شاخص شباهت (امتیاز نهایی) در جدول 9 ستون سوم آورده شده است. همچنین در این جدول رتبه گزینهها آورده شده است. به عنوان مثال برای گزینه 1 محاسبات CL به صورت زیر میباشد:
جدول 9 رتبهبندی نهایی گزینهها
Table 9 Final ranking of options
| فاصله تا ایدهآل مثبت (D+) | فاصله تا ایدهآل منفی (D-) | امتیاز نهایی (CL) | رتبه |
تصفیه ساده | 217/0 | 096/0 | 305/0 | 3 |
تصفیه فیزیکی | 274/0 | 045/0 | 141/0 | 5 |
تصفیه اولیه فیزیکی | 037/0 | 276/0 | 881/0 | 1 |
تصفیه نهایی فیزیکی | 284/0 | 000/0 | 000/0 | 6 |
تصفیه شیمیایی | 253/0 | 082/0 | 244/0 | 4 |
تصفیه بیولوژیکی | 154/0 | 144/0 | 483/0 | 2 |
شکل 5 رتبهبندی نهایی گزینهها
Figure 5 Final ranking of options
با توجه به نتایج، تصفیه اولیه فیزیکی رتبه اول را کسب کرده است. تصفیه بیولوژیکی رتبه دوم و تصفیه ساده رتبه سوم را کسب کرده است.
3-سیستم های تصفیه آب خاکستری
1-سیستم تصفیه ساده شامل فیلتراسیون درشت دانه و گندزدایی
2-سیستم تصفیه فیزیکی شامل فیلتراسیون،رسوب گیری و ته نشینی
3-سیستم تصفیه شیمیایی شامل فوتوکاتالیست،الکتروکوگولاسیون،انعقاد
4-سیستم تصفیه بیولوژیکی شامل فیلترهای بیولوژیکی،هوادهی،کنتاکتورهای بیولوژی و بیوراکتورهای غشائی
شکل 6 دیاگرام کلی سیستم تصفیه آب خاکستری
Figure 6 General diagram of the gray water treatment system
پروژه پژوهشی راهنمای استفاده از آب خاکستری،صادق یونسلو(1396)
Gray Water Use Guide Research Project, Sadegh Younesloo (2017)
3-1سیستم تصفیه ساده
این فن آوری ساده که برای کاربرد مجدد آب خاکستری مورد استفاده قرار می گیرد،معمولا سیستم دو مرحله ای غیر متمرکز بر اساس فیلترهای درشت یا رسوب گیری(ته نشینی)می باشد که به حذف مواد جامد به علاوه ضد عفونی می پردازد.معمولا فیلترهای درشت حاوی یک صافی فلزی هستند.قوانین و استانداردها اجازه استفاده مجدد از آب را برای آبیاری سطحی می دهد.در نتیجه این سیستم ها در سطح هائی با مقیاس کوچک مثلا ساختمان های تک واحده مورد استفاده قرار می گیرد علاوه بر این سیستم تصفیه ساده معمولا برای تصفیه آب خاکستری حمام و روشوئی مورد استفاده قرار می گیرد و به دلیل تصفیه محدود،در بخش فلاش تانک سرویس های بهداشتی و آبیاری باغ ها کاربرد دارند.دوره برگشت سرمایه این سیستم ها با قیمت سال 1395 بالای 15 سال می باشد.بر اساس مطالعات انجام شده در دنیا میانگین حذفCOD ، مواد جامد معلق و کدورت در این سیستم ها به ترتیب برابر با 49،56،70 درصد می باشد(صادق یونسلو،1396).
3-2سیستم تصفیه فیزیکی
تصفیه فیزیکی شامل فیلتراسیون،رسوب گیری و ته نشینی است که برای تصفیه پساب خانگی کاربرد دارد.تصفیه فیزیکی حاوی بخش اولیه و ثانویه است و به اندازه نفوذ آنها بستگی دارد.فیلتراسیون معمولا به عنوان روش پیش تصفیه مورد استفاده قرار می گیرد.اگر فیلتر شنی و ماسه ای به عنوان تنها مرحله تصفیه استفاده شود،فیلترهای درشت آب خاکستری همانند تصفیه ساده عمل می کنند.سیستم های فیزیکی به دو زیر مجموعه فیلترهای شن و ماسه و غشائی تقسیم می شوند.با توجه به اینکه فیلترهای غشائی بسیار گران هستند از شن و ماسه بعنوان فیلتراسیون استفاده می شود و در فرآیند های تصفیه فیزیکی به خاطر اندازه های نقوذی موثر هستند.بر اساس بررسی های انجام شده،بهره وری فیلتراسیون،بستگی به توزیع ذرات،مواد آلاینده آب خاکستری و نفوذ پذیری فیلترها دارد.به طور کلی هر چقدر که نفوذ پذیری فیلترها کمتر باشد،کیفیت پساب آب خاکستری بهتر خواهد بود و پس مانده های مواد جامد و مواد ارگانیک را قبل از ضدعفونی بهتر حذف می کنند(صادق یونسلو،1396).
شکل 7 دستگاه تصفیه با فیلتر شنی (abram 2020)
Figure 7 Sand filter purifier (abram 2020)
شکل 8 دیاگرام سیستم تصفیه فیزیکی آب خاکستری اجرا شده در دنیا
Figure 8 Diagram of the physical gray water treatment system implemented in the world
پژوهشی راهنمای استفاده از آب خاکستری،صادق یونسلو(1396)
Research guide for the use of gray water, Sadegh Younesloo (1396)
3-2-1 تصفیه اولیه
اولین گام برای تصفیه فیزیکی آب خاکستری، حذف مواد شناور ته نشینی مواد جامد معلق در آن است.این سیستم ها ﻣﻌﻤﻮﻻً ﺷﺎﻣﻞ ﯾﮏ ﯾﺎ ﭼﻨﺪ ﻣﺨﺰن رﺳﻮب گیر است که یک صافی، ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ و روﻏﻨﯽ را ﺣﺬف ﮐﺮده و آب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي را برای ﻣﺮاﺣﻞ ﺑﻌﺪي آﻣﺎده ﻣﯽ ﮐﻨﺪ .در اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ، ﺑﻪ دﻟﯿﻞ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺳﺒﮏ و ﻣﻼﺣﻈﺎت زیست ﻣﺤﯿﻄﯽ از ﺳﯿﺴﺘﻢ آبیاری زﯾﺮ ﺳﻄﺤﯽ اﺳﺘﻔﺎده میشود.درﺳﯿﺴﺘﻢ آﺑﯿﺎري زﯾﺮﺳﻄﺤﯽ ﺷﺒﮑﻪ آبیاری ﺑﺼﻮرت ﻣﺪﻓﻮن و در ﻋﻤﻖ ﺣﺪاﻗﻞ 10 سانتی متری از ﺳﻄﺢ ﺧﺎك ﯾﺎ ﻣﺎﻟﭻ ﺻﻮرت ﻣﯽﭘﺬﯾﺮد .درﺗﺼﻔﯿﻪ اوﻟﯿﻪ 30 درﺻﺪ از اﮐﺴﯿﮋن ﺑﯿﻮ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ ﮐﺮﺑﻦ دار از ﭘﺴﺎب ﺣﺬف می شود. اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢﻫﺎ ﭘﺴﺎب دوش ﯾﺎ وان ﺣﻤﺎم را ﮔﺮﻓﺘﻪ و ﺗﺼﻔﯿﻪ اولیه ای اﻧﺠﺎم می دﻫﻨﺪ. ﺑﺪﯾﻦ ﺻﻮرت ﮐﻪ کف ها و ﻣﻮاد معلق روي ﺳﻄﺢ آب را زدوده و ﺑﻪ ذرات رﯾﺰ اﺟﺎزه ﺗﻪ ﻧﺸﯿﻦ ﺷﺪن درﺗﺎﻧﮑﺮ را می دﻫﻨﺪ(صادق یونسلو،1396).
3-2-2 تصفیه ثانویه
ﺳﯿﺴﺘﻢهای ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺛﺎﻧﻮﯾﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺗﺼﻔﯿﻪ اوﻟﯿﻪ،روغن،چربی و ذرات جامد بیشتری را حذف میﮐﻨﻨﺪ در اﯾﻦ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﺑﺎﮐﺘﺮي ﻫﺎ از ﻣﻮاد ارﮔﺎﻧﯿﮏ اﺳﺘﻔﺎده میﮐﻨﻨﺪ و ﺑﺎﻋﺚ ﮔﺮد هم آوري ﺑﺎﮐﺘﺮي و اﮐﺴﯿﮋن میﺷﻮد .ازا ﯾﻦ ﭘﺴﺎب ﻣﯽ ﺗﻮان ﺑﺮاي آﺑﯿﺎري زیر سطحی و ﻓﻼش ﺗﺎﻧﮏ اﺳﺘﻔﺎده ﮐﺮد .در اﯾﻦ روش میﺗﻮان از ﺳﯿﺴﺘﻢ آﺑﯿﺎري زﯾﺮﺳﻄﺤﯽ و ﺳﯿﺴﺘﻢ آﺑﯿﺎري ﺳﻄﺤﯽ( ﺣﺘﯽ ﺑﺪون ﻟﻮﻟﻪ) اﺳﺘﻔﺎده ﮐﺮد.این سیستم به دلیل تصفیه پیشرفته،بسیار ﮔﺮان ﺑﻮده و در ﺿﻤﻦ ﻫﺰﯾﻨﻪ ﻫﺎي ﻧﮕﻬﺪاري ﺑﯿﺸﺘﺮي ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﺗﺼﻔﯿﻪ اوﻟﯿﻪ دارد .ﺑﺎ اﯾﻦ ﺣﺎل ﻣﺰاﯾﺎي اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ، آﺑﯿﺎري ﺳﻄﺤﯽ و آﺳﺎن، ﻓﺮاﻫﻢ ﮐﺮدن آب آﺑﯿﺎري در زﻣﺎن ﮐﻤﺒﻮد ﯾﺎ ﻧﺒﻮد آب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﻻزم،برگشت ﺧﻮدﮐﺎر آب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﺑﻪ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻓﺎﺿﻼب در ﻣﻮاﻗﻊ ﺿﺮوري و ﮐﺎﻫﺶ ﺧﻄﺮات زﯾﺴﺖ ﻣﺤﯿﻄﯽ و... می باشد.این سیستم تصفیه، مواد جامد ﺷﻨﺎور و ﺗﻪ ﻧﺸﯿﻦ ﺷﺪه و ﺣﺪود 90 درﺻﺪ اﮐﺴﯿﮋن ﻣﺼﺮﻓﯽ و ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ ﻣﻌﻠﻖ را از بین می برد. در ﺑﺮﺧﯽ ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎ از ﯾﮏ ﻓﯿﻠﺘﺮ ﺑﺮاي ﺣﺬف ﺑﺎﻗﯽ ﻣﺎنده ﭘﺴﺎب ﺧﺎﻧﮕﯽ ﻗﺒﻞ از ذﺧﯿﺮ ﺳﺎزي اﺳﺘﻔﺎده ﺷﺪه و ﺳﭙﺲ ﻣﻮاد ﺿﺪ ﻋﻔﻮﻧﯽ ﮐﻨﻨﺪه ﺑﺮاي ﺟﻠﻮﮔﯿﺮي از رﺷﺪ ﺑﺎﮐﺘﺮي درﻃﻮل ذﺧﯿﺮه ﺳﺎزي ﺑﻪ آب اﺿﺎﻓﻪ می شود.
ﺑﻪ ﺻﻮرت ﮐﻠﯽ روﺷﻬﺎي ﻣﺘﻨﻮﻋﯽ ﺑﺮاي ﺗﺼﻔﯿﻪ ي ﭘﺴﺎب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي اﺑﺪاع ﺷﺪه اﺳﺖ اﻣﺎ ﺑﻪ ﺳﺨﺘﯽ ﻣﯽ ﺗﻮان ﺑﻪ ﯾﮏ روش ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ ﺑﻪ ﺗﻨﻬﺎﯾﯽ ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﮔﺰﯾﻨﻪ ي اﺻﻠﯽ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﭘﺴﺎب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﺑﺮاي ﺗﺼﻔﯿﻪ و اﺳﺘﻔﺎده ﻣﺠﺪد از آن ﺗﮑﯿﻪ ﻧﻤﻮد.از روﺷﻬﺎي ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ ﺑﯿﺸﺘر ﺑﻪ ﻋﻨﻮان ﻣﺮﺣﻠﻪ ي ﺗﺼﻔﯿﻪ ي اﺑﺘﺪاﯾﯽ و ﻓﺮاﻫﻢ ﻧﻤﻮدن ﺷﺮاﯾﻂ ﺑﺮاي ﺗﺼﻔﯿﻪ ي ﻧﻬﺎﯾﯽ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﯽ ﺷﻮد(صادق یونسلو،1396).
3-3سیستم تصفیه شیمیایی
ﺳﯿﺴﺘﻢ ﻫﺎي ﺗﺼﻔﯿﻪ شیمیایی آب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﺷﺎﻣﻞ فیلتراسیون (ﺣﺬف ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ معلق و آلودگی های میکروبی) وﻓﻮﻟﻮﮐﻮﻻﺳﯿﻮن ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ ﮐﻪ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﺣﺬف بیشتر آﻻﯾﻨﺪه ﻫﺎ وﺗﺨﺮﯾﺐ ﻣﻮاد و اورگانیسم های ﭘﺎﺗﻮژﻧﯿﮏ مورد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار میﮔﯿﺮد اﻣﺎ ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ را ﺣﺬف نمیﮐﻨﺪ .ﺣﺬف ﭘﺎﺗﻮژنﻫﺎي ﻣﻮﺟﻮد درآب مهمﺗﺮﯾﻦ دﻏﺪﻏﻪ ﺑﻬﺪاﺷﺖ ﻋﻤﻮﻣﯽ ﺗﺼﻔﯿﻪ آب است. سیستمﻫﺎي ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ ﺑﺮاي ﺳﺎﺧﺘﻤﺎ ﻫﺎي ﺗﮏ واﺣﺪه ﺑﺎ ﻣﻘﯿﺎس ﮐﻮﭼﮏ ﺑﺴﯿﺎر ﻣﻨﺎﺳﺐ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ.
ﻣﺰاﯾﺎي ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺷﯿﻤﯿﺎﺋﯽ اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ درﻓﻀﺎي داﺧﻠﯽ ﻣﺠﺰا ﺑﻪ سیستم ﻫﺎي ﺗﻬﻮﯾﻪ ﻣﺘﺼﻞ می شوند وکمترین اﺛﺮ را روي ﻣﺤﯿﻂ زﯾﺴﺖ دارﻧﺪ. ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺷﯿﻤﯿﺎﯾﯽ کدورت آب، ﻣﻮاد آﻟﯽ و آﻟﻮدﮔﯽ ﻣﯿﮑﺮوﺑﯽ را از ﺑﯿﻦ می برد.معایب اﯾﻦ ﻧﻮع ﺗﺼﻔﯿﻪ اﯾﻦ اﺳﺖ ﮐﻪ ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ را از ﺑﯿﻦ نمیﺑﺮد و ﻣﻌﻤﻮﻻً ﻫﺰﯾﻨﻪ آن ﺑﺎلا ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ(صادق یونسلو،1396).
شکل 9 دیاگرام سیستم تصفیه شیمیایی آب خاکستری
Figure 9 Diagram of gray water chemical treatment system
پژوهشی راهنمای استفاده از آب خاکستری،صادق یونسلو(1396)
Research guide for the use of gray water, Sadegh Younesloo (1396)
شکل 10تصفیه شیمیایی
Figure 10 Chemical treatment
(farab-zist.com 2020)
4-3سیستم تصفیه بیولوژیکی
اﯾﻦ ﺳﯿﺴﺘﻢ عمدتا ﺑﻪ ﺣﺬف ﻣﻮاد ﻣﺤﻠﻮل و ﻣﻮاد ارﮔﺎﻧﯿﮏ ﮐﻠﻮﺋﯿﺪي از آب می ﭘﺮدازد ﺗﺎ ﻣﯿﺰان ﻣﻮاد ﻣﻐﺬي و ﻣﻮاد ارﮔﺎﻧﯿﮏ را ﮐﺎﻫﺶ دهد.تصفیه بیولوژیکی ﺑﻪ ﺗﻨﻬﺎﺋﯽ ﺑﺮاي ﺗﻮﻟﯿﺪ ﭘﺴﺎب ﺧﺎﻧﮕﯽ ﺑﺮاي اﺳﺘﻔﺎده ﻣﺠﺪد ﮐﺎﻓﯽ ﻧﯿﺴﺖ. ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ ﺑﺎﯾﺪ ﺑﺎ فرآﯾﻨﺪﻫﺎي ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ﻧﮕﻬﺪاري از زﯾﺴﺖ ﺗﻮده هاي ﻓﻌﺎل ﻫﻤﺮاه ﺑﺎﺷﺪ و از ﻧﻔﻮذ ﻣﻮاد ﺟﺎﻣﺪ ﺑﻪ ﭘﺴﺎب ﺧﺎﻧﮕﯽ ﺟﻠﻮﮔﯿﺮي کند. فرآیند ﺗﺼﻔﯿﻪ بیولوژیکی ﻣﻘﺪم ﺑﺮ ﺗﺼﻔﯿﻪ ﻓﯿﺰﯾﮑﯽ ﻧﻈﯿﺮ رسوبﮔﯿﺮي، ﺿﺪﻋﻔﻮﻧﯽ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ.ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ آب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي ﻫﻤﺮاه با یک ﺿﺪ عفونی ﮐﻨﻨﺪه ﺧﻮب و مطمئن میﺗﻮاﻧﺪ اﺳﺘﻔﺎده ﻣﻮﺛﺮ از آب ﺧﺎﮐﺴﺘﺮي را ﺗﻀﻤﯿﻦ کند و ﻫﯿﭻ ﮔﻮﻧﻪ ﺧﻄﺮي ﺑﺮاي ﻣﺼﺮف ﮐﻨﻨﺪه ﻧﺪاﺷﺘﻪ ﺑﺎﺷﺪ .ﻃﺮح های بیولوژیکی سیستم های ﻣﺘﺤﺮﮐﯽ ﻫﺴﺘﻨﺪ ﮐﻪ در ساختمانﻫﺎي ﭼﻨﺪ ﻃﺒﻘﻪ و مجتمعﻫﺎ و اﺳﺘﺎدﯾﻮم ﻫﺎي ورزﺷﯽ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار می گیرند. ﻣﺪت زﻣﺎن ﺗﺼﻔﯿﻪ ﺑﯿﻮﻟﻮژﯾﮑﯽ بین 8 ساعت تا 2 روز می تواند متغیر باشد(صادق یونسلو،1396).
شکل 11 دیاگرام سیستم تصفیه بیولوژیکی آب خاکستری
Figure 11 Gray of biological water treatment system
پژوهشی راهنمای استفاده از آب خاکستری،صادق یونسلو(1396)
Research guide for the use of gray water, Sadegh Younesloo (1396)
شکل 12 تصفیه بیولوژیکی
Figure 12 Biological treatment
(farab-zist.com 2020)
4-در جدول زیر تنوع سیستم تصفیه آب خاکستری همراه با معایب،محاسن و استفاده از اجزای آن به صورت منظم دسته بندی شده است.
جدول 10 مزایا و معایب انواع سیستم های تصفیه آب خاکستری (منبع نگارندگان)
Table 10 Advantages and Disadvantages of Gray Water Treatment Systems (Author Source)
5-نتیجه گیری
در این پژوهش با توجه به تحقیقات صورت گرفته و جمع آوری مطالب در خصوص تصفیه آب و بررسی انواع سیستم های تصفیه آب های خاکستری با چهار متغیر روبرو هستیم که متغیرهای اصلی عبارتند از اقتصادی، محیط زیست، کاربری مسکونی معماری و میزان فضای مورد استفاده که با روش تحلیل آماری آنتروپی و تاپسیس نتایج زیر حاصل گردیده است.
با محاسبه وزن معیارها که در شکل ۳ نشان داده شده است، معیار اقتصادی با وزن 551/0 رتبه اول است،کاربری مسکونی معماری با وزن 246/0 رتبه دوم،میزان فضای مورد استفاده با وزن 123/0 رتبه سوم و محیط‌زیست با وزن 079/0 رتبه چهارم را کسب نموده اند.بر اساس محتوای شکل ۴ رتبه نهایی سیستم های تصفیه آب های خاکستری به این نتیجه می‌رسیم که تصفیه اولیه فیزیکی با عدد 881/0 رتبه اول ، تصفیه بیولوژیک با عدد 483/0 رتبه دوم و تصفیه ساده با عدد 305/0 رتبه سوم را کسب کرده‌اند.
پی نوشت
1)COD
2)EEA
3)LCA
4)MBR
5)AFMBR
6)RBC
منابع
[1]Kayhanian, M., Chubanoglas, J. (1397). "The potential of water reuse for domestic use Part I - Introduction to water reuse for domestic use" Journal of Water and Wastewater, 29 (4), 22-3.
Doi:10.22093/wwj.2018.101905.980(Persian)
[2]Damkjaer, S. & Taylor, R. 2017. The measurement of water scarcity: Defining a meaningful indicator. Ambio, 15,1-9.
[3]Mozaffari(1387). "Economic Evaluation of Wastewater Consumption in Agriculture", 3rd International Conference on Water Resources Management of Iran, Tabriz. (Persian)
[4]Darvishi, Gholamreza et al.(1392). "Study of the need for water recycling and reuse of unconventional water in order to manage water resources", National Conference on Water Recycling, Tehran, 6 and 7 February. (Persian)
[5] Kayhanian, M., Chubanoglas, J. (1397). "The Potential of Water Reuse for Home Use Part III - Opportunities and Challenges" Journal of Water and Wastewater, 29 (4), 74-61.
Doi:10.22093/wwj.2018.101905.982(Persian)
[6] Aghaei, Farrokh, Riahi Samani, Majid, Amin, Mohammad Mehdi (1397). "Gray wastewater treatment, innovative technology in water consumption management, National Conference on Rainwater catchment systems, Tehran, March 1 and 2. (Persian)
[7]Jefferson, B., Palmer, A., Jeffrey, P., Stuetz, R., Judd, S.2004. “Greywater characterization and its impact on the selection and operation of urban reuse”,school of water siences, cranfield university, Bedfordshire, uk,Vol 50,No 2,pp 157-164.
[8] Memarian, Gholam Hossein, Tabarsar, Mohammad Ali(1392). "Architecture species and typology", in the scientific and research journal of the Iranian Scientific Association of Architecture and Urban Planning, autumn and winter, No. 6. (Persian)
[9] Statistics Center of Iran (Selected source statistics of the 1390 census results). (Persian)
[10] Lam C, Leng L, Chen P, Lee P, Hsu S. (2017) Eco-efficiency analysis of non-potable water systems in domestic Buildings, Applied Energy, http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2017. 05.095.
[11] Friedler E, Hadari M. (2005) Economic feasibility of on-site greywater reuse in multi-storey buildings, Desalination https://doi.org/10.1016/j.desal.2005.10.007.
[12] Razeghi, Nasser, Mansouri, Roya (1394). " Long-term planning of water reuse, Journal of Water Recycling", Volume 2, Number 1. (Persian)
[13] Sarkar P, Sharma B, Malik U. (2014) Energy generation from grey water in high raised buildings: The case of India, Renewable Energy, http://dx.doi.org/10.1016/j.renene.2014.03.046.
[14] Youneslu, Sadegh(1396). Research project guide to the use of gray water for non-drinking purposes. (Persian)
References
2020. 11 13.
abram. 2020. 11 5. https://www.abram-co.ir/%D9%81%DB%8C%D9%84%D8%AA%D8%B1-%D8%B4%D9%86%DB%8C-%D8%AA%D8%B5%D9%81%DB%8C%D9%87-%D8%A2%D8%A8/.
Avisatasfieh. 2020. 12 4. https://www.avisatasfie.com/%D9%85%D9%82%D8%A7%D9%84%D8%A7%D8%AA/%D8%A2%D8%A8-%D8%AE%D8%A7%DA%A9%D8%B3%D8%AA%D8%B1%DB%8C/.
2020. farab-zist.com.
Pooyeshnabz. 2020. 12 4. http://water.wikipg.com/%D8%AA%D8%B5%D9%81%DB%8C%D9%87-%D8%A2%D8%A8-%D8%AE%D8%A7%DA%A9%D8%B3%D8%AA%D8%B1%DB%8C-%D8%B1%D9%88%D8%B4%DB%8C-%D8%A8%D8%B1%D8%A7%DB%8C-%D8%A8%D8%A7%D8%B2%DA%86%D8%B1%D8%AE%D8%A7%D9%86%DB%8C-%D8%A2/.
Appropriate water recycling systems for use in residential architecture in Iran
Abstract
Population growth, industrial and agricultural activities have increased water consumption, on the one hand, and on the other hand, lead to the creation of domestic wastewaters. These wastewaters have caused numerous environmental problems and climate changes, including drought and water shortage. Unfortunately, Iran is also involved in this crisis. The solutions to this issue can be explored by appropriate water circulation management in architecture and urbanism. Functions can be considered in architecture and designing spaces to use the saving and recycling in the buildings. Three physical, chemical, and biological methods were investigated to refine the gray wastewater, out of which 62% is related to the domestic gray wastewater. Gray wastewater refinement was studied in the current study. Eventually, the best functional option is determined using comparative study and adaptability with the residential architecture of Iran. The research method is of the survey method, and data were collected using library and field study. According to the statistical analysis, it is concluded that based on the priority, the primary physical refinement ranked first wit 0.881, biological refinement ranked second with 0.483, and simple refinement ranked third with 0.305
Keywords: Water recycling systems, consumption savings, residential architecture, Iran
