مقدار تولید فاضلاب در شبکه‌های مجزا شامل ترکیبی از فاضلاب‌های خانگی، عمومی، اداری، تجاری، صنعتی، نشتاب و آب باران غیرمجاز است که در فاضلابروها جریان می‌یابد. این ترکیب به عنوان فاضلاب شهری شناخته می‌شود. در شرایط غیر بارانی، این مجموعه فاضلاب‌ها به عنوان جریان در هوای خشک و در زمان بارندگی به عنوان جریان در هوای مرطوب نامیده می‌شود.
میزان تولید فاضلاب خانگی
مقدار تولید فاضلاب خانگی در هر جامعه به میزان مصرف آب آن جامعه وابسته است و این مصرف آب تحت تأثیر عوامل مختلفی از جمله شرایط اقلیمی، اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی، آداب و رسوم و سطح بهداشت و زندگی مردم قرار دارد. بیش از 70 درصد فاضلاب شهری از فاضلاب خانگی تشکیل می‌شود و در روزهای غیر بارانی، این نسبت حتی به بیش از 80 درصد می‌رسد.
با استفاده از اطلاعات مربوط به جمعیت و میزان تولید فاضلاب به ازای هر نفر، می‌توان دیی فاضلاب خانگی را محاسبه کرد. با افزایش جمعیت و در نتیجه افزایش مصرف آب، تولید فاضلاب نیز افزایش می‌یابد. به دلیل تفاوت‌های فرهنگی و اجتماعی در جوامع، به ویژه در مناطق شهری و روستایی، سرانه مصرف آب نیز متفاوت است. بررسی‌ها نشان می‌دهد که در کشور ما، معمولاً متوسط سرانه مصرف آب در جوامع شهری بین 150 تا 220 لیتر و در روستاها بین 80 تا 120 لیتر در روز است. لازم به ذکر است که این اعداد به صورت تیپیکال ارائه شده و در برخی شهرها و روستاها ممکن است میزان مصرف آب کمتر یا بیشتر از این محدوده باشد. سرانه تولید فاضلاب به مقدار فاضلابی که هر فرد در روز تولید می‌کند، اشاره دارد. برای محاسبه سرانه تولید فاضلاب بر اساس میزان مصرف آب، ضریبی به نام ضریب تبدیل آب به فاضلاب تعریف می‌شود. این بدان معناست که بخشی از آب مصرفی به فاضلاب تبدیل می‌شود، در حالی که قسمت دیگری از آن در منازل به مصارفی مانند پخت و پز، نوشیدن، آبیاری فضای سبز، تبخیر از طریق وسایل خنک‌کننده و نشتی از سیستم لوله‌کشی داخلی تبدیل به فاضلاب نمی‌شود. مقدار این ضریب بسته به شرایط زندگی، آب و هوا و نوع ساختمان‌ها متفاوت است. از آنجا که معمولاً در اکثر شهرها اطلاعات دقیقی در این زمینه وجود ندارد، بر اساس تجربیات موجود، مقدار عددی این ضریب بین 70 تا 90 درصد و به طور متوسط 80 درصد در طراحی‌ها در نظر گرفته می‌شود.
میزان تولید فاضلاب صنعتی
فاضلاب تولیدی در صنایع به دو قسمت زیر تقسیم بندی می شود:
1)فاضلاب بهداشتی:
این قسمت از فاضلاب صنعتی به بخش‌های اداری و پرسنلی کارخانه مربوط می‌شود و منبع تولید آن، آب مصرفی کارگران و سایر کارکنان است که برای مصارفی مانند آشپزی، شستشو، استفاده از دستشویی، استحمام و دیگر نیازهای بهداشتی به کار می‌رود. از نظر نوع آلودگی، ماهیت این فاضلاب مشابه فاضلاب خانگی است. در برخی صنایع، تنها این نوع فاضلاب تولید می‌شود.
2) فاضلاب فرآیند:
فاضلابی که در طول مراحل فرآوری، پردازش و تکمیل محصولات صنعتی تولید می‌شود، به عنوان فاضلاب فرآیند شناخته می‌شود. مقدار و کیفیت این نوع فاضلاب‌ها به طور قابل توجهی با فاضلاب خانگی متفاوت است و نوع آلودگی موجود در آن بسته به نوع کارخانه، محصولات تولیدی و مواد اولیه مصرفی، از یک صنعت به صنعت دیگر تغییر می‌کند.
وجود ترکیبات سمی، بخارات و گازهای خورنده، سمی، خفه‌کننده و قابل اشتعال در فاضلاب فرآیند، می‌تواند در صورت تخلیه غیرمجاز به شبکه‌های فاضلاب شهری، آثار مخربی بر روی این شبکه‌ها و تصفیه‌خانه‌های بیولوژیکی فاضلاب به همراه داشته باشد. به همین دلیل، برای کاهش این آثار منفی بر سیستم‌های فاضلاب، تخلیه چنین فاضلاب‌هایی باید تحت نظارت و کنترل دقیق انجام شود و همچنین رعایت معیارها و ضوابط تخلیه الزامی است. در صورت نیاز، انجام پیش‌تصفیه نیز ضروری خواهد بود.
بر اساس قوانین و مقررات جاری در کشور، هر کارخانه‌ای موظف به ایجاد سیستم تصفیه‌خانه فاضلاب مخصوص به خود است. با این حال، در مورد صنایعی که در محدوده شهری قرار دارند و به سیستم جمع‌آوری فاضلاب شهری دسترسی ندارند، به دلایل اقتصادی و استراتژیک، صاحبان این صنایع تمایل زیادی به اتصال به سیستم جمع‌آوری فاضلاب شهری دارند. همچنین، از دیدگاه مسئولان شرکت آب و فاضلاب، ارائه انشعاب فاضلاب به صنایع به عنوان یک منبع درآمد محسوب می‌شود. بنابراین، در طراحی شبکه جمع‌آوری فاضلاب شهری، لازم است مطالعات دقیقی در خصوص شناسایی نوع و تعداد صنایع موجود در محدوده شهر و همچنین کمیت و کیفیت فاضلاب تولیدی آن‌ها انجام شود و در محاسبه دبی فاضلاب، سهم فاضلاب صنعتی مجاز نیز مد نظر قرار گیرد. فاضلاب صنعتی مجاز به فاضلابی اطلاق می‌شود که با یا بدون پیش‌تصفیه، مجاز به تخلیه در فاضلابروهای شهری باشد.
روش های محاسبه میزان فاضلاب صنعتی
برای تعیین مقدار فاضلاب صنعتی در طراحی هیدرولیکی شبکه‌های فاضلاب شهری، سه روش زیر توصیه می‌شود.
1) محاسبه سرانه کل تولید فاضلاب با احتساب فاضلاب صنعتی به وسیله فرمول‌های زیر انجام می‌شود:
سرانه تولید فاضلاب صنعتی به همراه سرانه فاضلاب خانگی و عمومی برابر است با سرانه کل تولید فاضلاب.
برای محاسبه سرانه تولید فاضلاب صنعتی (Lpcd) از فرمول زیر استفاده می‌شود:
(جمعیت شهر / 1000) × کل فاضلاب صنعتی تولیدی (متر مکعب در روز) = سرانه تولید فاضلاب صنعتی.
2) روش جمعیت معادل هیدرولیکی (H.P.E):
در این روش، ابتدا جمعیت معادل هیدرولیکی صنایع با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود. سپس جمعیت عادی شهر به همراه جمعیت معادل هیدرولیکی صنایع برای تعیین تراکم جمعیت کل شهر در نظر گرفته می‌شود. به عبارت دیگر، هر کارخانه به چه میزان معادل ساکنین شهر فاضلاب تولید می‌کند.
فرمول محاسبه به صورت زیر است:
سرانه فاضلاب تولیدی / (1000 × جمعیت) = HPE
در نهایت، جمعیت معادل به جمعیت عادی شهر اضافه می‌شود تا جمعیت کل به دست آید.
3) روش موضعی
در صنایعی که حجم فاضلاب تولیدی به قدری زیاد است که تخلیه آن به شبکه فاضلاب شهری در محل، منجر به افزایش قابل توجهی در قطر فاضلابروهای خیابان می‌شود، دبی فاضلاب صنعتی هر یک از صنایع بزرگ به صورت موضعی در همان نقطه تخلیه به شبکه و فاضلابروهای پایین‌دست در طراحی لحاظ می‌گردد. به عنوان مثال، اگر در خیابانی یک کارخانه بزرگ وجود داشته باشد که 5 لیتر در ثانیه فاضلاب تولید می‌کند، در محاسبه قطر فاضلابرو در آن خیابان، علاوه بر حداکثر دبی فاضلاب خانگی و عمومی، مقدار 5 لیتر در ثانیه نیز به عنوان فاضلاب صنعتی در نظر گرفته می‌شود. استفاده از روش‌های اول و دوم برای صنایع کوچک و متوسط که به طور یکنواخت در سطح شهر توزیع شده‌اند و تخلیه فاضلاب آن‌ها تأثیر قابل توجهی بر روی سیستم جمع‌آوری فاضلاب ندارد، پیشنهاد می‌شود. اما برای صنایع بزرگ و عمده که فاضلاب تولیدی آن‌ها به اندازه‌ای است که تأثیرات شوک هیدرولیکی قابل ملاحظه‌ای بر روی سیستم جمع‌آوری در یک فاضلابرو خاص دارد، استفاده از روش سوم توصیه می‌شود.
مقاله مرتبط: محاسبه ظرفیت سپتیک تانک یا مخزن سپتیک
نوسانات مقدار فاضلاب
- نوسانات فاضلاب ناشی از تغییرات در مصرف آب است.
- این نوسانات می‌توانند به صورت فصلی، ماهیانه، هفتگی، روزانه و ساعتی بروز کنند.
- نوسانات ساعتی در طراحی شبکه‌های فاضلاب اهمیت زیادی دارند.
- سرعت جریان فاضلاب باید به اندازه‌ای باشد که از ته‌نشینی مواد جلوگیری کند.
- میزان نشت آب به فاضلاب‌ها تقریباً ثابت باقی می‌ماند.
- آب باران غیرمجاز در زمان بارندگی به حداکثر می‌رسد.
- پیک اول تولید فاضلاب در اوایل صبح اتفاق می‌افتد.
- پیک دوم تولید فاضلاب در اوایل شب مشاهده می‌شود.
- تعداد جمعیت و نوسانات تولید فاضلاب رابطه معکوس دارند.
نشتاب
نشتاب به مجموعه‌ای از آب‌های ورودی به فاضلاب روها اطلاق می‌شود که از طریق اتصالات، شکستگی‌ها و پوسیدگی‌ها، دیواره آدم‌روها و محل اتصال انشعابات منازل به شبکه وارد می‌شود.
در محاسبه حداکثر دبی موجود در فاضلاب روها، باید به موارد زیر توجه شود:
- سطح آب‌های زیرزمینی
- عمر شبکه
- جنس آدم‌روها
- کیفیت اجرای لوله‌گذاری
- تراکم جمعیت
- طول شبکه
- قطر لوله‌های فاضلابرو
- جنس لوله‌های فاضلابرو
- مساحت تحت پوشش شبکه
- شرایط خاک
حداقل عمق لوله های جمع آوری فاضلاب
عمق لوله‌ها باید به گونه‌ای باشد که فاضلاب زیرزمین‌ها به‌طور ثقلی جمع‌آوری شود. برای ساختمان‌هایی که بیش از یک طبقه زیرزمین دارند، استفاده از پمپاژ الزامی است. تحقیقات انجام شده در تهران نشان می‌دهد که حداقل عمق لازم برای جمع‌آوری فاضلاب زیرزمین‌ها 2.65 متر است. در شهرهایی که زیرزمین مسکونی وجود ندارد، عمق سایر تأسیسات شهری مانند لوله‌های آب ملاک عمل قرار می‌گیرد. لوله‌های فاضلاب باید حداقل 0.5 متر پایین‌تر از لوله آب و با فاصله‌ای حداقل 3 متر از یکدیگر قرار گیرند. به‌طور کلی، در صورت عدم وجود زیرزمین مسکونی، حداقل عمق 1.8 تا 2 متر در نظر گرفته می‌شود. اگر رعایت فاصله افقی 3 متر ممکن نباشد، باید فاصله عمودی 0.5 متر رعایت شود. در کوچه‌های پرپیچ و خم، با توجه به عمق سایر تأسیسات شهری، حداقل عمق 1.5 متر نیز در نظر گرفته می‌شود.
حداقل شیب فاضلاب روها
شیبی که در سال اول بهره‌برداری، سرعت حداقل یا سرعت خودشوئی را تأمین کند، به قطر فاضلابرو وابسته است. با افزایش قطر فاضلابرو، حداقل شیب مورد نیاز کاهش می‌یابد. همچنین، درصد پرشدگی نیز در تعیین حداقل شیب فاضلابروها تأثیرگذار است. بنابراین، در یک قطر مشخص، حداقل شیب با توجه به درصد پرشدگی متفاوت خواهد بود. افزایش ضریب زبری لوله نیز منجر به افزایش حداقل شیب می‌شود و بالعکس.
برای فاضلابروها با اقطار بزرگ، معمولاً شیبی معادل 0.8 در هزار یا 8 در 10000 پیشنهاد می‌شود. اما در عمل، اجرای چنین شیب دقیقی بسیار دشوار و در برخی موارد غیرممکن است. به همین دلیل، توصیه می‌شود که حداقل شیب اجرایی در لوله‌های بزرگ کمتر از 1 در هزار متر در نظر گرفته نشود.
حداکثرشیب فاضلاب روها
حداکثر شیب فاضلابروها به شیبی اطلاق می‌شود که در زمان حداکثر جریان سالیانه، سرعت فاضلاب از حد مجاز فراتر نرود. بنابراین، حداکثر شیب لازم برای فاضلابروها به قطر لوله، دبی فاضلاب و درصد پرشدگی آن وابسته است.
حداقل قطر فاضلابروها
تعریف حداقل قطر فاضلابرو به منظور جلوگیری از انسداد آن به واسطه ورود اجسام بزرگ است. انتخاب این حداقل قطر به دبی فاضلاب و جمعیت تحت پوشش وابسته نیست. تجربیات نشان داده‌اند که احتمال گرفتگی لوله‌ها در قطر حداقل 200 میلی‌متر بسیار کم است. همچنین، کوچک‌ترین قطر قابل استفاده برای فاضلابرو باید بزرگ‌تر از قطر انشعاب آب منازل باشد. شایان ذکر است که قطر متداول انشعاب آب منازل 150 میلی‌متر است.
سخن پایانی
در این مقاله به بررسی میزان فاضلاب، ویژگی‌های فاضلاب شهری و صنعتی و نوسانات مقدار آن پرداخته شده است. شرکت ارکا گستر رسام با 20 سال تجربه و تیمی از متخصصان مجرب، در تلاش است تا مشکلات زیست‌محیطی و پساب‌های آلوده را حل کند. برای کسب اطلاعات بیشتر و مشاوره در زمینه تصفیه فاضلاب، می‌توانید با کارشناسان ما تماس بگیرید.