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 (فاضلاب مدفوعی که به آن آب سیاه می گویند) است. منابع تولید کننده آن عبارنتد 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 غیرشرب دیگری ساده تر و مطمئن تر خواهد بود.
فرآیند استفاده مجدد از آب خاکستری در شبکه آب شهری مزایای قابل توجهی را هم برای شبکه تامین آب از طریق کاهش تقاضا برای آب تمیز و هم برای شبکه فاضلاب از طریق کاهش حجم فاضلاب تولیدی که نیازمند به انتقال و تصفیه می باشند، ایجاد می نماید.
کیفیت
در اغلب مواقع آب خاکستری دارای مقادیر کمی فضولات می باشد که ممکن است در هنگام استحمام یا شستن البسه وارد آن شود، لذا این آب عاری از پاتوژن ها نخواهد بود. از آنجا که معمولا این آب ها گرم هستند و حاوی مقادیری مواد آلی و مغذی و هم چنین پاتوژن ها می باشد، ممکن است در هنگام ذخیره سازی کیفیت خود را به سرعت از دست بدهد. هم چنین ذخیره نمودن آن منجر به تولید بوی نامطبوع می گردد.
کمیت
بالغ بر ۶۵ درصد فاضلاب تولید شده توسط خانه هایی که دارای فلاش تانک های معمول هستند، آب خاکستری می باشد و این می تواند منبع مناسبی برای استفاده مجدد باشد چرا که رابطه ی مستقیمی میان آب خاکستری تولید شده و آب مورد نیاز برای استفاده در فلاش تانک ها وجود دارد.
فرآیند تصفیه
تصفیه و جداسازی آب خاکستری تحت مفهوم جداسازی از منبع قرار دارد و یکی از اصلی ترین روش ها در بهداشت محیط زیست است. یکی از مهم ترین فواید جداسازی آب خاکستری از فاضلاب سرویس های بهداشتی کاهش میزان پاتوژن ها در آب خاکستری و ساده نمودن فرآیند تصفیه و استفاده مجدد از آن می باشد.
زمانی که این آب با فاضلاب سرویس بهداشتی مخلوط می شود، به آن فاضلاب شهری یا آب سیاه می گویند و باید در تصفیه خانه های فاضلاب یا توسط تجهیزاتی مانند سپتیک تانک در محل تصفیه شود. اما زمانی که آب خاکستری از فاضلاب شهری جدا شود روش های متنوعی برای تصفیه و استفاده مجدد از آن وجود خواهد داشت.
به دلیل پایین تر بودن میزان آلودگی در اغلب آب های خاکستری نسبت به آب سیاه تصفیه و بازگشت مجدد آنها به سیستم امری به مراتب ساده تر و ارزان تر می باشد. با استفاده از سیستم لوله کشی جداگانه برای آب سیاه و آب خاکستری می توان پس از جمع آوری آب خاکستری خانگی آن را به خانه، باغ یا محل کار خود بازگرداننده و یا در صورت تمایل آن را برای استفاده های آتی ذخیره نمود.
در صورتی که اقدام به ذخیره آن نمودید بایستی در کوتاهترین زمان ممکن از استفاده کنید، در غیر این صورت به دلیل وجود مواد آلی در آن، شروع به فاسد شدن و گندیدن خواهد نمود. آبی که به این صورت به سیستم بازگردانده شده است هرگز برای آشامیدن مناسب نبوده اما با انجام چند مرحله تصفیه می توان از آن برای شستشو یا تامین آب فلاش تانک ها استفاده نمود.
فرآیندهای تصفیه مورد استفاده در مورد آب خاکستری اصولی یکسان با فرآیندهای تصفیه فاضلاب دارند با این تفاوت که در مقیاسی کوچکتر (به صورت غیر متمرکز) مورد استفاده قرار می گیرند:
– سیستم های بیولوژیکی مانند تالاب های مصنوعی (Constructed Wetlands) یا دیوارهای سبز (Living walls) و بیوراکتورها یا سیستم های فشرده تری مانند بیوراکتورهای ممبرانی که نوعی فرآیند لجن فعال هستند و در تصفیه فاضلاب نیز کاربرد دارند.
– سیستم های مکانیکی (فیلتر شنی و سیستم های مبتنی بر اشعه UV)
در تالاب های مصنوعی، گیاهان از آلاینده های موجود در فاضلاب خاکستری مانند ذرات باقی مانده مواد غذایی به عنوان مواد مغذی برای رشد خود استفاده می کنند. هرچند پسماندهای نمک و صابون می توانند برای گیاهان و باکتری ها سمی باشند اما می توان توسط تالاب های مصنوعی و گیاهان آبی مانند علف های آبی و گیاهان خانواده سمار آنها را جذب و غلظتشان را کاهش داد.
استفاده مجدد
مزایا
استفاده از آب خاکستری باعث کاهش نیاز به استفاده از منابع آبی موجود و کم کردن فشار بر روی سیستم های تصفیه فاضلاب می گردد. هم چنین بازیابی آب های خاکستری (خانگی) موجب کاهش حجم فاضلاب های ورودی به جریان های آب مانند رودخانه ها شده که این امر از لحاظ زیست محیطی بسیار حائز اهمیت می باشد.
در مواقع خشکسالی به خصوص در مناطق شهری، بازچرخانی آب خاکستری برای مصارفی مانند آبیاری یا سرویس های بهداشتی کمک شایانی به دستیابی به اهداف توسعه پایدار زیست محیطی خواهد نمود.
مزایای بالقوه ی زیست محیطی بازیابی آب خاکستری عبارتند از :
– کاهش میزان برداشت آب از رودخانه ها و سفره های زیرزمینی
– کاهش نیاز به استفاده از تصفیه خانه ها و سپتیک تانک ها
– کاهش مصرف انرژی و آلودگی های شیمیایی ناشی از فرآیند تصفیه
– شارژ آب های زیرزمینی
– احیای مواد مغذی
در مناطقی مانند خاورمیانه و جنوب غربی ایالات متحده که منابع آبی در دسترس بسیار محدود و نرخ رشد جمعیت بالا است، نیاز به استفاده و جایگزینی فناوری های جدید برای حفظ منابع آبی بسیار مهم و ضروری می باشد.
سلامت
استفاده از آب خاکستری برای آبیاری، راه حلی سالم و بی خطر می باشد. در یک مطالعه اپیدمیولوژیک که در سال ۲۰۱۵ انجام گرفت، هیچ گونه بار اضافی ای از بیماری برای افرادی که از آن برای آبیاری در مناطق خشک استفاده می کردند، یافت نشد. سلامت استفاده مجدد از آب خاکستری به عنوان آب شرب نیز مورد مطالعات فراوانی قرار گرفته است. چند نوع مولیبدن آلی مانند بنزن با غلظت قابل توجهی یافت شد اما اکثر آلاینده ها دارای غلظت پایین بودند.
آبیاری
بیشتر آب های خاکستری دارای ترکیباتی از آب سیاه مانند پاتوژن ها می باشند. از آب خاکستری باید تا حد ممکن پایین و نزدیک سطح زمین (مانند خطوط آبیاری قطره ای روی سطح خاک، زیر مالچ) استفاده نمود و از اسپری نمودن آن خودداری کرد چرا که خطر استنشاق آن وجود دارد.
در سیستم های آب خاکستری توجه به مواد سمی ای مانند سفیدکننده ها، نمک حمام، رنگ های مصنوعی، شوینده های بر پایه کلر، بازها و اسیدهای قوی، حلال ها، محصولات حاوی بور (Boron) که مقادیر زیاد آنها برای گیاهان بسیار مضر است، مهم و ضروری می باشد. اغلب مواد پاک کننده حاوی نمک های سدیم که می توانند باعث قلیاییت بیش از حد خاک گردند، موجب جلوگیری از جوانه زدن بذرها و تخریب ساختار خاک با پراکنده کردن رس موجود در خاک می شوند.
برای تقویت و کاهش PH خاک هایی که توسط این سیستم ها آبیاری می شوند می توان از گچ (سولفات کلسیم) استفاده نمود. استفاده از تمیزکننده های حاوی آمونیاک بلامانع است چرا که گیاهان می توانند از آن برای استحصال نیتروژن بهره ببرند. نتایج مطالعه ای در سال ۲۰۱۰ نشان داد که آبیاری با آب خاکستری تاثیری بر سلامت کلی گیاه نداشته و افزایش سدیم تا حدود زیادی وابسته به میزان حرکت عمودی آب خاکستری در خاک است.
در برخی موارد آب خاکستری مستقیما از سینک به باغ وارد می شود و تصفیه های مورد نیاز توسط خاک و ریشه ی گیاهان روی آن صورت می گیرد.
در مواردی که هدف از بازیابی آب خاکستری استفاده برای آبیاری می باشد، توصیه می شود که برای حفاظت از سلامت گیاهان از صابون ها و محصولات آرایشی بهداشتی غیر سمی و کم سدیم استفاده گردد.
استفاده مجدد از آب خاکستری در مصارف خانگی
از آب خاکستری بازیابی شده از دوش و حمام می توان در فلاش تانک های سرویس های بهداشتی استفاده نمود، کمااینکه این کار در بسیاری از نقاط اروپا و استرالیا صورت گرفته و در ایالات متحده نیز به صورت قانونی واحد تصویب گشته است.
استفاده از این سیستم باعث کاهش ۳۰ درصدی مصرف آب خانگی می شود. خطر آلودگی بیولوژیکی با رعایت موارد زیر از بین خواهد رفت :
– استفاده از مخزن پاک سازی برای حذف ذرات و اجسام شناور
– استفاده از یک مکانیزم کنترل هوشمند تا در صورت ذخیره طولانی مدت آب خاکستری و از دست رفتن کیفیت مورد نیاز، آن را تخلیه کند، این مورد تمامی مشکلات فیلتراسیون و تصفیه شیمیایی را برطرف می نماید.
استفاده مجدد از آب خاکستری بدون انجام تصفیه در مواردی که نیاز به آب خوراکی نمی باشد (باغ ها و آبیاری زمین، فلاش تانک ها) بلامانع است. هم چنین ممکن است در مواردی که آب خاکستری (مانند آب باران) هنوز نسبتا تمیز بوده و با مواد شیمیایی غیرقابل تجزیه مانند صابون های غیرطبیعی آلوده نشده است نیز قابل استفاده باشد (در نتیجه استفاده از شوینده های طبیعی در این موارد جایگزین مناسبی می باشند).
استفاده از آبی که بیش از ۲۴ ساعت در سیستم فیلتراسیون آب خاکستری قرار داشته است به هیچ وجه توصیه نمی شود، چراکه پس از گذشت این مدت باکتری هایی تشکیل می شوند که در کیفیت آب مصرفی تاثیرگذار خواهند بود.
احیاء گرما
در حال حاضر دستگاه هایی وجود دارند که گرمای حاصل از آب های خاکستری خانگی و صنعتی را توسط فرآیندهایی تحت عنوان بازیابی گرمای زهکشی، بازیابی گرمای آب خاکستری یا بازیابی گرمای آب گرم، بازیابی می کنند. به جای آنکه جریان مستقیما وارد یک دستگاه گرم کن آب شود، آب سرد ورودی ابتدا درون یک مبدل حرارتی توسط جریان آب خاکستری خروجی حاصل از فعالیت هایی مانند شستن ظروف یا استحمام پیش گرم خواهد شد. دستگاه های معمولی خانگی که دریافت کننده ی آب خاکستری حاصل از استحمام می باشند، توانایی بازیابی تا ۶۰ درصد گرمای حاصل از این آب ها را داشته که در غیر این صورت هدر خواهد شد.
مقایسه ظاهری آب پاک، آب خاکستری و آب سیاه
چند نمونه سیستم بازیابی آب خاکستری