پژوهش حاضر، بهقلم «مهندس برت والتون» است که معتقدست خرابیهای سیستم های تصفیه فاضلاب خانگی آمریکا قابل رفع هستند. پرواضح است که گندانبارها میتوانند بعنوان یک پیش تصفیهی مناسب برای پالایش جریانات فاضلابی بکار روند. در حقیقت این سیستمها که به عنوان وسیلهای کمهزینه و آسان برای دفع زبالههای توالت در جوامع روستایی بدون فاضلاب تلقی میشوند، به عامل اصلی شکوفههای جلبکهای سمی تبدیل شدهاند. شکوفههای مضری که همانند شنل رنگینکمانی بر روی:
- دریاچهها،
- مردابها و آبگیرها،
- خلیجها و
- سواحل ساحلی،
ساکن مانده و یا میچرخند. کیپ کاد، لانگ آیلند و آب های کوچک در ایالت های دیگر آمریکا، همگی با این معضلات مواجه هستند. بهعنوان منبع اصلی آلودگی برای شیوع بیماری از چاه های آب آشامیدنی مسکونی، سیستم های گندانبار خراب، بیماری را در سراسر کشور آمریکا گسترش دادهاند. علاوه بر بهینه سازی سیستم های تجزیهی فاضلاب و آموزش همگانی نحوهی نگهداری از آنها، روی آوری به بدنههای قدرتمندی از جمله لوله کاروگیت، فایبرگلاس و… نیز برای گندانبارها، شدیداَ در دستور کار ارگانهای محیط زیست ایالات متحده آمریکا قرار گرفته است.
آلودگی آبها توسط گندانبارها در آمریکا
آلودگی زمین و آب توسط عوامل متعددی، وضعیت بدتری به خود میگیرد:
- دانش ناقص در مورد تعداد و مکان سیستم های خراب؛
- زیرساخت های قدیمی که جدیدترین فن آوری حذف نیتروژن را در خود جای نمی دهند؛
- و کاربرد نابرابر شیوه های مدیریت کاهش آلودگی.
علاوه بر این، تغییر شرایط محیطی در نهایت، چالش های جدیدی را ایجاد خواهد کرد. بطور خلاصه سیستمهای تصفیه فاضلاب خانگی که توسط یک پنجم خانوادههای ایالات متحده آمریکا، عمدتاً در نیوانگلند، غرب میانه و مناطق جنوبی (با سطح بستر عمیق) استفاده میشوند، نیاز به ارتقای جدی دارند. جوآن رز، مدیر مرکز ارزیابی ریسک میکروبی دانشگاه ایالتی میشیگان، به رسانه «Circle of Blue» میگوید:
دستگاه های تفیه فاضلاب خانگی برای مدت طولانی موفق عمل کرده اند. اما ما باید برای بهبود عملکرد و شرایط نگهداریشان بهتر عمل کنیم. یکی از این راه ها اینست که ما افراد بیشتری را به عنوان اپراتور عمومی این تجهیزات به کار اضافه کنیم. ازسوی دیگر این سیستمها در حال پیر شدن هستند و آب و هوا نیز در حال تغییر است.
وی همچنین میافزاید که: «ما برای ارزیابی منابع غیرنقطه ای آلودگی، راه طولانی در پیش داریم». مجموعاَ راه حل های متعددی برای بهبود وضعیت انباره های تعفن وجود دارند. اما به تحقیقات، سرمایه گذاری و سیاست های جدید نیاز دارند. در موارد خاص، کارشناسان بهداشت خواستار:
- تغییرات گسترده از واحدهای حیاط خلوت منفرد به سیستمهای محلهای بازیافت آب؛
- و استفاده مجدد از زباله ها،
هستند. مواردی که ارزانتر از توسعه فاضلاب هستند و با کارآمدی موردنیاز قرن بیست و یکم مطابقت دارند.
بهبود شرایط گندانبارها توسط برنامه های دولتی
به طور کلی بمنظور بهبود کارکرد سیستم های سپتیک تانک برای محافظت از سلامت انسان و اکوسیستم، مقامات دولتی کشور آمریکا (و البته هر کشور دیگری) باید سه حوزه اصلی را بهبود بخشند:
1) داده ها؛ 2) نظارت و 3) طراحی. حال این سوال بوجود میآید که هریک از این مولفه ها، چگونه کمک کننده خواهند بود؟!.
- دادهها:
زیرا مقامات اغلب نقشههای دقیقی از محل قرارگیری سیستمهای مزبور ندارند و یا نمیدانند کجا بودجه عمومی را هدف استفاده قرار دهند. برخی از افراد، عدم مطالعات کافی و جمع نمودن دادههای حیاتی را اینگونه تشبیه میکنند: «چیزی که نمی دانید، میتواند به شما و برنامه های راهبردیتان آسیب برساند!!».
- نظارت:
عدم رعایت اصول نگهداری و توجه ناکافی، دلیل اصلی خرابی این سیستم ها محسوب میشود.
- طراحی:
حرکت به سوی بکارگیری طراحی های نوین و فناوری های جدید، برای حذف آلودگیهای نیتروژنی و کاهش هزینه ها، شدیداَ موردنیاز خواهد بود.
شکاف در داده های جمع آوری شده، غالباَ مربوط به نواحی کوچکتر و محلات میباشد. چنانکه به گفتهی سخنگوی ویرجینیا هیر، اداره سرشماری ایالات متحده تعداد سیستم های تصفیه فاضلاب خانگی را در سطح ملی تخمین می زند. اما پس از سال 1980، جمع آوری داده ها را در سطح شهرستان متوقف کرد. زیرا هیچ آژانس فدرالی، سیستم های تصفیه پساب محلی را تنظیم نکرده و مورد تحلیل قرار نمی دهد. اگر آنها خواهان داده های دقیق هستند، ایالت ها و شهرستان ها باید خودشان آن ها را جمع آوری کنند!!.
بررسی وضعیت گندانبارها در دیگر کشورها
تعداد کمی از کشورها، این کار را بطور کامل انجام می دهند. بعنوان مثال کشور گرجستان که کشوری در حال توسعه است، دارای یک انجمن نظارتی به نام «WelSTROM» میباشد. این مجموعه، یک پایگاه داده GIS است که دیتاهای موردنیاز از گندانبارها و چاههای آب آشامیدنی را جمع آوری میکند؛ تا به شهرستانها در جلوگیری از آلودگی آب کمک نماید. درحال حاضر داده ها برای 22 شهرستان از 159 شهرستان گرجستان، وارد شده است.
نکته: کشور ایران نیز در زمینهی بکارگیری، بهبود و جمع آوری دادههای مربوط به گندانبارها بسیار ضعیف عمل نموده است!
شهرهای پیشرو آمریکا در تحلیل وضعیت گندانبارها
وزارت بهداشت ویرجینیا از مجموعه ای از داده های اقتصادی و جمعیتی برای شناسایی اصطلاحاَ «جزایر فاضلاب بزرگ» یا مناطقی با اندازه های کوچک که دارای معظلات مهمی نظیر:
- عدم اتصال شبکههای فاضلاب عمومی به خانه ها و مراکز مهم اداری، تجاری و درمانی،
- خاک های ضعیف،
- خانه های قدیمی فاقد لولههای انتقال فاضلاب و
- خانوارهای کم درآمد،
هستند، استفاده می کند. این ترکیب از عوامل، اغلب نشان می دهد که انباره های تعفن در کجا متمرکز شده اند؛ و یا در معرض خطر شکست هستند. دانا ریویس، هماهنگ کننده آموزشی دفتر خدمات بهداشت محیطی ویرجینیا، به رسانه «Circle of Blue» میگوید:
«ما در حال بررسی پیامدهای عدالت زیست محیطی هستیم. جایی که مردم به راه حل های بهبود وضعیت و همچنین دیتاهای نگهداری صحیح گندانبارها دسترسی ندارند».
ریویس همچنین میافزاید که که این پروژه که در بهار 2015 آغاز شده است، هنوز در مراحل ابتدایی است و او مطمئن نیست که به کجا منجر خواهد شد. وی امیدوار است که به دولت کمک کند مناطقی را که نیاز به بودجه عمومی دارند، مشخص کند. مشخصاَ مجموعهی یافتهها هرچه که باشد، نشان دهندهی آن خواهد بود که به وضع قوانین جدید نیاز است.
البته همهی 21.5 میلیون سیستم گندانبار خانگی کشور آمریکا، دچار مشکل نمی شوند. بسیاری از آنها به درستی نگهداری می شوند و سهم کمی در آلودگی آب محلی دارند. مشکل اینجاست که مسئولان نمی دانند کجا باید بین خوب و بد، مرز بکشند. مقادیر کمی از فاضلابها، زمانی که توسط چند سیستم تخلیه می شوند، آلودگی ناچیزی عرضه میکنند. با افزایش تعداد سیستم های گندانبار خراب در یک منطقه، آلودگیهای درز یافته به بیرون به یک مشکل جدی تبدیل می شوند.
وضعیت گندانبارها در کلرادو آمریکا
ترزا کانر، افسر توسعه پروژه مؤسسه راه حلهای آب دانشگاه ایالتی کلرادو، عنوان میدارد که «گندانبارها میتوانند به خوبی کار کنند؛ اگر که مراقبت و درمان مناسبی به آنها بدهیم. درحقیقت اگر آنها را در زمین بگذاریم و به سادگی نادیده بگیریم، مشکل آلودگی حتمی خواهد بود. ایالت کلرادو نیز از جمله ایالاتی در آمریکاست که با مشکلات زیست محیطی ناشی از نشت و یا عدم کارکرد مطلوب گندانبارهای معیوب، دست و پنجه نرم میکند.
کارشناسان این منطقه البته در کنار نگهداری صحیح، بر بازنگری اساسی در طراحی گندانبارها تأکید دارند. چنانکه با بکارگیری فناوریهای نوینتر، گندزدایی در این تجهیزات به حداکثر میزان ممکن برسد. یک گندانبار پایهی معیوب، شامل:
- یک مخزن برای به دام انداختن زباله های جامد و جداسازی لایههای چربی و لجن
- و البته لوله های سوراخ شده برای نفوذ مایع (جریان فاضلابی) به خاک،
است!!. معمولاَ بدینگونه است که میکروب های خاک، باکتری ها و مواد مغذی مضر را قبل از نفوذ به آب های زیرزمینی، نهرها یا دریاچه ها تجزیه می کنند. اما قطعاَ همیشه بطور کامل این مسئله به وقوع نمیپیوندد و آلودگیهای متعددی به خاکها و منابع آب وارد میشود. یعنی نیتروژنها به سختی حذف می شوند. و یا با گذشت زمان، ظرفیت تصفیه خاک با افزایش مواد آلی کاهش می یابد. مسئلهای که هم طبیعت و هم انسانها و دیگر موجودات زنده را در معرض بیماریهای وخیمی قرار میدهد.
معضلات گندانبارها در جورجیا و لانگ آیلند
دنی جانسون، مدیر منطقه برنامه ریزی آب مترو شمال جورجیا نیز که 15 شهرستان و 5 میلیون نفر در منطقه آتلانتا را پوشش می دهد، میگوید:
هزینه پیش تصفیه فاضلابها بالاست و بازپرداخت خاصی برای خانههای شخصی ندارد. این انتظار وجود داشت که گندانبارها را در بخشهای فرعی حذف کنیم. ولی چنین اتفاق نیفتاد. صاحبان خانه ها می گویند: «من نمی توانم هزینههای پیش تصفیه را پرداخت کنم»؛ و بنابراین این کار انجام نمی شود.
استفادهی بهینه از فاضلاب ها، همواره یک راه حل جذاب میباشد؛ هرچند که گران است. بعنوان مثال شهرستان سافولک در لانگ آیلند، 383 میلیون دلار از منابع فدرال برای اتصال تنها 10000 خانه در تخریبشدهترین حوزههای آبخیز به فاضلاب هزینه میکند. این در حالیست که بیش از 1 میلیون نفر در لانگ آیلند که یکی از متراکمترین مناطق مسکونی و یکی از بیشترین نقاط تولید فاضلاب در کشور است، از انباره های تعفن استفاده میکنند.
مشکل آنجاییست که اکثر این سیستمهای قدیمی، یا دارای فناوری سنتی (پالایش یکسوم از آلودگیهای ابتدایی فاضلاب) هستند و یا دارای وضعیتی معیوب و از کار افتاده میباشند. تجهیزاتی که یا عمر مفیدشان به پایان رسیده؛ و یا در نگهداریشان، دقت کافی به خرج داده نشدهاست!!. بسیاری از مناطق حومه شهر لانگ آیلند، به دلیل هزینههای زیاد از گسترش پالایش فاضلاب جلوگیری می کنند.
نکته: گندانبارها توسط قانون آب پاک فدرال، تنظیم نمی شوند. استانها و ایالتها مسئول نوشتن قوانینی هستند که بر مکانیابی، نصب و نگهداری آنها نظارت دارند. کریگ مینز، دانشمند مهندسی که این سیستمها را توسط مرکز خدمات زیست محیطی ملی (NESC) مطالعه می کند، معتقد است:
«این تقسیم مسئولیت، منجر به انبوهی از برنامه های نظارتی با قدرت ناهموار می شود!!».
مشکلات قوانین آزادسازی نیتروژن در آمریکا
آزادسازی نیتروژن توسط گندانبارهای معیوب، میتواند منجر به معظلات بزرگی شود. براساس نظرسنجی NESC در سال 2012، 25 ایالت آمریکا، آزادسازی نیتروژن را تنظیم میکنند. نکته اینجاست که فقط چهار مورد از ایالت ها در سراسر کشور، قوانین جامع و کاملی دارند. برای بقیه، قوانین فقط در مناطق حساس زیست محیطی اعمال می شود.
جالب است بدانید که نیتروژن های آزادشده از فاضلاب ها که در خاک به نیترات تبدیل می شود، شکوفه های جلبکی را تغذیه می کنند؛ که اکوسیستم های ساحلی را ویران می کند. اگر در دوزهای بالا مصرف شود، نیترات ها به اختلالات خونی در نوزادان کمک می کنند. سپتیک تانک های پایه، تنها 10 درصد نیتروژن موجود در فاضلاب را حذف خواهند کرد.
آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده آمریکا، راهنمایی های مدیریتی را برای مقامات محلی ارائه می دهد. در سال 2003، آژانس EPA مجموعهای از دستورالعملهای داوطلبانه برای نظارت بر گندانبارها را منتشر کرد که پنج مدل مدیریتی اساسی را که سازمانهای محلی میتوانند اتخاذ کنند، شناسایی کرد. مدل ها یک طیف را تشکیل می دهند. در یک مدل پیشنهادی نسبتاَ افراطی، اتکای کامل به صاحب خانه برای تعمیر و نگهداری این سیستمها است. ازسوی دیگر، انتقال مالکیت گندانبارهای فردی به مقامات محلی است. بطوریکه پس از آن مسئولیت نگهداری را بطور کامل بر عهده می گیرند.
کشورهایی که به دلیل آلودگی مواد مغذی، دارای آبراهه های بحرانی هستند؛ اقداماتی را برای کاهش میزان نیتروژن حاصل از سیستمهای تصفیه فاضلاب خانگی انجام می دهند. بهعنوان مثال، مریلند قانون کاهش نیتروژن خلیج چساپیک را در سال 2009 تصویب کرد که مستلزم:
- نصب بهترین فناوری حذف نیتروژن موجود در ساختمانهای جدید؛
- و بکارگیری سیستمهای نوین در هنگام تعویض سیستمهای قدیمی،
است. سایر ایالتها نیز میتوانند از این روند مثمرثمر پیروی کنند.
حل مشکلات نیتروژن گندانبارها در اورلئان آمریکا
شهر اورلئان در کیپ کاد، در حال آزمایش یک سیستم اجتماعی برای حل مشکل مقادیر نیتروژن خود است. این شهر از فناوری به نام «موانع واکنشپذیر نفوذپذیر» استفاده میکند. فناوری نامبرده مبتنی بر صفحههایی پر از تراشههای چوب است که در سطوح شیبدار گندانبارها وارد میشوند. به فیلتر هوا در زمین فکر کنید که قادرست نیتروژن را جذب کند.
درهمین رابطه مهندس مایک دومنیکا (Mike Domenica) در مجموعهی تحقیقاتی « Water Resources Associates » که به مطالعات آزمایشی کمک می کند، اظهار دارد که: «این صفحهها می توانند صدها فوت کشیده شوند؛ نیتروژن را از بلوک های خانهها به دام بیاندازند و ارزان تر از درمان متمرکز سنتی فاضلابها هستند. دومنیکا در ادامه میگوید: «در مقایسه با یک سیستم فاضلاب سنتی، آنها کسری از هزینه هستند». اورلئان یکی از پنج شهر کیپ کاد است که در یک مطالعه با بودجه EPA در مورد فناوری حذف نیتروژن، شرکت می کند. اهداف مطالعات آزمایشی موردنظر:
- ارزیابی هزینه و
- اثربخشی این موانع (تراشههای چوب)،
میباشد.
در سالیان گذشته، استفاده از گزینه «سیستم های غیرمتمرکز یا خوشه ای» نیز بارها مطرح شده است. اینها یک مرحله متوسط، در مقیاس بین واحدهای خانگی و یک مرکز تصفیه فاضلاب مرکزی هستند. بهگفتهی والری نلسون، مدیر مجموعهی «Water Alliance» (یک سازمان غیرانتفاعی که بر روی مدلهای جایگزین فاضلاب کار میکند)، سیستمهای خوشهای برای محلهها «بدون فکر» هستند. بدین معنی که برخی اجازه می دهند آبها صرفاَ برای آبیاری چمنها و باغ های گل بازیافت شود.
برخی دیگر نیز ضایعات گندانبار را برای تولید بیوگاز یا تهیهی کود (با هزینه کمتر انرژی) بازیابی می کنند. بطورکلی مصرف انرژی در این مخازن بسیار پایین است. زیرا عمدهی تجزیهی بیولوژیکی در این سیستم ها توسط باکتریهای هتوتروف صورت میپذیرد.
حذف چربی قبل از ورود پساب به گندانبارها
تولید روغن، چربی و گریسها در فاضلاب بسیاری از واحدهای:
- رستورانی (آشپزخانه های صنعتی، FAST FOOD، فود کورت، کترینگها و…)
- صنعتی سبک و سنگین (واحدهای ریخته گری، تراشکاری، تولید خودرو و…)
- مسکونی. (ناشی از پخت و پز و مصارف دیگر)
- هتلها (شست و شوهای مداوم واحدهای لاندری و مطبخ های هتلها)
- درمانی (بیمارستان های دارای آشپزخانه و بخش های بستری بیماران که نیاز به سرویس دهی غذایی دارند)
و غیره، به وفور یافت میشود. بهره گیری از دستگاه چربی گیر، کمک میکند تا فرآیند پیش تصفیهی فاضلابها با دقت و سرعت بیشتری انجام گیرد. ضمن اینکه سیستم های تصفیه فاضلاب خانگی نیز با فشار کمتری روبرو شده و دیرتر مستهلک میگردند. خارجسازی چربیها و روغنهای دریافتشده در چربی گیرها، معمولاَ توسط لولههای خروجی تعبیهشده صورت میپذیريد. بنابراین بطور جدی میتوان به استفاده از چربی گیرها برای بهبود کارایی گندانبارها و کاهش فشار به آنها فکر نمود. (مسلماَ میتوانیم شاهد کم شدن میزان خرابی انباره های تعفن نیز باشیم)
بسیاری از نقاط کشور آمریکا با معضل اختلاف سطح مکانهای دفع و انتقال فاضلاب مواجه هستند. مشکلی که به سادگی و با راه اندازی انواع ایستگاه پمپاژ فاضلاب، قابل برطرف شدن میباشد. این تجهیزات، با بهره گیری از پمپهای فشار قوی، جریانات فاضلابی را از سطوح پایین دستی به نقاط مرتفعتر پمپاژ میکنند.
عدم هماهنگی ساخت و سازها و سیستم های فاضلابی
پرواضح است که یکی از مهمترین شکافها در زمینهی بهینه سازی تصفیه فاضلابها، عدم هماهنگی بین ساخت و سازهای جدید و بکارگیری سیستم های فاضلابی است.
لورل استندلی، مدیر شرکت Clear Current (یکی از شرکتهای مشاور آلودگی آب)، میگوید: «بین نگرانیهای بهداشت محیطی و صنعت ساختوساز، گسست عمیقی وجود دارد. صادقانه بگویم، این یک شکست سیاست است. ما گروهی نداریم که با یکدیگر صحبت کنند و کنترل فشارهای توسعه، دشوار است. پالایش فاضلاب پرهزینه است و توسعه دهندگان، هزینه اولیهی نصب لوله ها را بر نمیتابند. درحقیقت با افزایش هزینههای سیستمهای فاضلابی، بر خرجکردهای ابتدایی خانهها افزوده میشود. فلذا فروش خانه را برای توسعه دهنده، سخت تر می کند». استندلی در ادامه اشاره میکند که: «در پایان، آنها معمولاَ گندانبارها را به تنهایی انتخاب میکنند».
البته میتوان به نصب سیستمهای تصفیه فاضلاب با تکنولوژیهای نوین تر نیز اقدام نمود. گزینه های متعددی در دسترس است؛ از واحدهایی که به یک خانواده خدمات میدهند، تا سیستم های اجتماعی. درواقع آنها در دسترس هستند. ولی رایج نیستند و بسیاری از افراد نیز بدون سوبسیتهای دولتی به سراع سیستمهای پالایش فاضلاب بهتر نمیروند. بهعنوان مثال، فلوریدا دارای 3 میلیون گندانبار است؛ اما تنها 17000 عدد از آنها دارای فناوری پیشرفته حذف آلودگی از جریانات فاضلابی میباشند!!.
هزینهها، البته باز هم همانند یک مانع جدی هستند. چراکه ساکنان باید هزینههای بیشتری برای سیستم های کارآمدتر پرداخت کنند. آنها همچنین پیچیده تر و گران تر برای نگهداری هستند. یکی از راه حلها، پرداخت یارانه از سوی دولتهاست. مثلاَ مریلند آمریکا از کاربران فاضلاب و سپتیک، هزینه دریافت می کند و بخش قابل توجهی از آن را برای نصب تجهیزات حذف نیتروژن در انباره های تعفن، اختصاص می دهد. صندوق بازسازی خلیج برای 6550 گندانبار، بودجهی ارتقا دهندگی فراهم نموده است.
پساب گندانبارها چه میشود؟
پس از انجام فرآیندهای پالایش و تجزیه کنندگی توسط گندانبارها بر روی جریانات ابتدایی و کثیف فاضلابها، پساب شفاف ایجاد شده از طریق لولههای خروجی به چاه های جذبی منتقل می شود. ذکر دو نکته در همین رابطه الزامیست:
- لوله خروجی به چاه های جذبی، دارای شیب سربالایی است. (تا از تلاطم و هیجان پساب کاسته شده و به صورت مناسبتری به چاه های جذبی منتقل شود)
- دلیل انتقال پساب های نسبتاَ شفاف به چاه های جذبی، وجود حدود 30% از آلودگی در این آبهاست. زیرا گندانبارها نمیتوانند تمامی آلودگیهای فاضلابها را از بین ببرند و از همین رو نمیتوان از پسابها مستقیماَ در کشاورزی، آبیاری های شهری و… استفاده نمود.
جریانات پساب از چاه های جذبی، گاهاَ به تصفیه خانه های شهری و گاهاَ به سمت ایستگاههای پالایش نهایی هدایت میشوند. وجود انواع پکیج تصفیه فاضلاب قدرتمند در ایستگاههای پالایش نهایی، کمک میکند تا تمامی آلودگیهای پسابها گرفته شود. در نتیجه بتوان از آنها در امور کشاورزی، آبیاری بوستانها و پارکهای شهری و… بهره گرفت. اسکافمن یکی از تصمیم گیرندگان موضوع سیستم های فاضلابی در واشنگتن آمریکا، توضیح میدهد: «افراد پیشرو بیشتری در تلاش هستند تا بفهمند چگونه به چالشهای دیگر (مواد مغذی، انرژی و بازیابی منابع) از طریق پالایش فاضلابها پاسخ دهند. چنین تفکر سودمندی میتواند سیستم های:
- آب آشامیدنی،
- فاضلاب و
- زهکشی طوفان (جمع آوری آبهای سطحی و نزولات جوی)،
را در یک سیستم دایره ای متحد کند. این ایدهها توسط شرکتهای آب کشور که در حال پیگیری پروژههای استفاده مجدد از آب و تبدیل زباله به انرژی هستند، مورد استقبال قرار میگیرند. گندانبارهای کشور نیز در ردیف بعدی اهمیت برای بازیافت انرژی و پساب، جای دارند.