سیستم های فاضلاب ترکیبی؛ مزایا و معایب

مدیریت فاضلاب و آب های سطحی یکی از مهم ترین چالش های مهندسی شهری و زیرساختی در دنیای امروز است. با گسترش شهرنشینی و افزایش تراکم جمعیت، سیستم های فاضلاب باید بتوانند علاوه بر دفع فاضلاب خانگی و صنعتی، آب های ناشی از بارندگی را نیز مدیریت کنند. یکی از روش های قدیمی و رایج در بسیاری از شهرها، سیستم های فاضلاب ترکیبی است؛ سیستمی که در آن فاضلاب بهداشتی و آب های سطحی (مانند آب باران) از طریق یک شبکه مشترک جمع آوری و منتقل می شوند.

این سیستم ها از نظر اقتصادی و اجرایی در زمان احداث مزایای زیادی دارند، اما در عین حال معایب و محدودیت هایی نیز به همراه می آورند. به همین دلیل، بررسی مزایا و معایب سیستم های فاضلاب ترکیبی برای مهندسان، برنامه ریزان شهری و حتی شهروندان اهمیت ویژه ای دارد.

پیشنهاد ویژه: تصفیه فاضلاب 

معرفی سیستم های فاضلاب ترکیبی

سیستم فاضلاب ترکیبی نوعی شبکه زیرساختی است که برای جمع آوری و انتقال همزمان فاضلاب خانگی، صنعتی و آب های سطحی طراحی شده است. در این روش، به جای ایجاد دو شبکه جداگانه (یکی برای فاضلاب بهداشتی و دیگری برای آب باران)، یک شبکه واحد طراحی و اجرا می شود.

این سیستم ها از قرن نوزدهم میلادی در بسیاری از شهرهای اروپا و آمریکا به کار گرفته شدند. دلیل اصلی انتخاب آن ها، کاهش هزینه های ساخت و نگهداری و همچنین سادگی طراحی بود. در شهرهایی که زیرساخت های قدیمی هنوز پابرجا هستند، سیستم های ترکیبی همچنان رایج اند.

نحوه عملکرد و ساختار فاضلاب ترکیبی

عملکرد سیستم فاضلاب ترکیبی بر اساس جمع آوری مشترک انواع فاضلاب و انتقال آن ها به یک مقصد نهایی است. ساختار کلی آن شامل اجزای زیر می شود:

• شبکه جمع آوری:

لوله ها و کانال هایی که فاضلاب خانگی، صنعتی و آب باران را از سطح شهر جمع آوری می کنند.

• خطوط اصلی انتقال:

مسیرهایی که جریان های کوچک تر را به کانال های اصلی هدایت می کنند.

• ایستگاه های پمپاژ (در صورت نیاز):

برای انتقال فاضلاب به ارتفاعات یا غلبه بر شیب منفی زمین.

• تصفیه خانه یا محل تخلیه نهایی:

در حالت ایده آل، فاضلاب ترکیبی به تصفیه خانه منتقل و سپس به محیط تخلیه می شود. اما در برخی شهرها، در هنگام بارندگی شدید بخشی از این جریان بدون تصفیه به رودخانه یا دریاچه ها ریخته می شود.

ویژگی اصلی این سیستم آن است که در شرایط عادی، فاضلاب خانگی و صنعتی همراه با حجم کمی از آب باران بدون مشکل منتقل و تصفیه می شود. اما در شرایط بارندگی شدید، حجم آب واردشده به شبکه به طور ناگهانی افزایش یافته و می تواند موجب سرریز شبکه (Combined Sewer Overflow) شود.

مزایا و دلایل استفاده از سیستم فاضلاب ترکیبی

سیستم های فاضلاب ترکیبی با وجود کاستی هایی که دارند، به دلیل شرایط اقتصادی، تاریخی و اجرایی، همچنان در بسیاری از شهرها مورد استفاده قرار می گیرند. دلایل انتخاب و مزایای این سیستم ها را می توان در چند محور بررسی کرد:

• کاهش هزینه های ساخت و اجرا:

  در زمان احداث، استفاده از یک شبکه ی مشترک به جای دو شبکه ی جداگانه (فاضلاب بهداشتی و آب باران) هزینه ی لوله گذاری، حفاری و زیرساخت را به میزان چشمگیری کاهش می دهد. این مزیت به ویژه در پروژه های قدیمی و در قرن نوزدهم و اوایل قرن بیستم دلیل اصلی رواج این سیستم بود.

• سادگی در طراحی و اجرا:

  طراحی یک سیستم ترکیبی نیازمند هماهنگی کمتر بین بخش های مختلف شهری است. از آنجا که تنها یک شبکه اصلی وجود دارد، هماهنگی بین طراحان و پیمانکاران ساده تر می شود.

• کاهش نیاز به فضا:

  در شهرهایی با تراکم بالا، ایجاد دو شبکه جداگانه (بهداشتی و باران) نیازمند فضا و منابع بیشتری است. سیستم ترکیبی این مشکل را با یکپارچه سازی خطوط جمع آوری برطرف می کند.

• مدیریت کارآمد در شرایط عادی:

  در روزهای معمولی و بدون بارش، این سیستم عملکرد مناسبی دارد و فاضلاب های بهداشتی و صنعتی را به طور مؤثر به تصفیه خانه هدایت می کند.

• دلایل تاریخی و موروثی بودن زیرساخت:

  در بسیاری از شهرهای قدیمی، این سیستم ها دهه ها یا حتی قرن ها قبل ساخته شده اند. به همین دلیل، جایگزینی آن ها با سیستم های جداگانه هزینه و زمان بسیار زیادی نیاز دارد و در عمل، نگهداری یا ارتقای همان شبکه ی ترکیبی ساده تر و اقتصادی تر است.

پیشنهاد ویژه: سپتیک تانک پلی اتیلن

کاربرد سیستم فاضلاب ترکیبی در شهرهای بزرگ

سیستم های فاضلاب ترکیبی بیشترین کاربرد را در شهرهای بزرگ و متراکم دارند، جایی که هم هزینه های ساخت بالا است و هم فضای کافی برای ایجاد شبکه های مجزا وجود ندارد.

• نمونه تاریخی در اروپا:

بسیاری از شهرهای اروپایی مانند لندن، پاریس و رم از سیستم های ترکیبی استفاده می کنند. این شبکه ها در قرن نوزدهم ساخته شدند و هنوز بخش بزرگی از زیرساخت شهری را تشکیل می دهند.

• مزیت در تراکم شهری:

در شهرهای بزرگ، حفاری برای دو شبکه ی مجزا علاوه بر هزینه، مشکلات ترافیکی و اجتماعی زیادی ایجاد می کند. سیستم ترکیبی با یک خط جمع آوری، این معضل را کاهش می دهد.

• کاهش هزینه های مدیریت شهری:

برای مدیریت شهری، هزینه های نگهداری و پایش یک شبکه ساده تر از دو شبکه است. به همین دلیل، در برخی کلان شهرها با وجود معایب شناخته شده، هنوز از این روش استفاده می شود.

• مدیریت جریان های حجیم در بارش های متوسط:

شهرهای بزرگ به دلیل داشتن سیستم های وسیع، می توانند در بارش های متوسط، جریان ترکیبی فاضلاب و باران را بدون مشکل به تصفیه خانه منتقل کنند. مشکل اصلی معمولاً در بارش های شدید رخ می دهد.

معایب و محدودیت های سیستم فاضلاب ترکیبی

اگرچه سیستم های فاضلاب ترکیبی در زمان طراحی و اجرا مزایای اقتصادی و ساختاری دارند، اما در عمل با مشکلات متعددی روبه رو هستند. این مشکلات به ویژه در شرایط بارش شدید باران یا توسعه ی سریع شهرها خود را نشان می دهند.

• سرریز در زمان بارندگی شدید (Combined Sewer Overflow) :

  در هنگام بارش های سنگین، حجم زیادی از آب باران وارد سیستم می شود. از آنجا که ظرفیت شبکه محدود است، بخشی از فاضلاب ترکیبی مستقیماً به رودخانه ها یا دریاچه ها تخلیه می شود. این مسئله باعث آلودگی شدید محیط زیست و تهدید سلامت عمومی می گردد.

• آلودگی محیط زیست:

  تخلیه فاضلاب تصفیه نشده به آب های سطحی منجر به انتشار میکروب ها، مواد شیمیایی و فلزات سنگین می شود. این آلودگی ها به چرخه غذایی وارد شده و سلامت انسان و حیوان را به خطر می اندازد.

• هزینه های بالای نگهداری در بلندمدت:

  هرچند هزینه ی احداث سیستم ترکیبی نسبت به دو شبکه ی مجزا کمتر است، اما در بلندمدت هزینه های ناشی از تعمیر، نوسازی و مدیریت بحران های زیست محیطی می تواند چندین برابر شود.

• مشکل در توسعه شهری:

  با افزایش جمعیت و توسعه ی شهرها، فشار بر سیستم های قدیمی بیشتر می شود. شبکه های ترکیبی قدیمی معمولاً ظرفیت کافی برای پاسخ گویی به نیازهای امروز را ندارند.

• خطرات بهداشتی برای ساکنان:

  در صورت نشتی یا سرریز، بوی نامطبوع، رشد حشرات و افزایش احتمال شیوع بیماری های عفونی از مشکلات جدی این سیستم ها هستند.

راهکارهای بهبود سیستم فاضلاب ترکیبی

با وجود معایب ذکرشده، راهکارهایی وجود دارد که می تواند کارایی سیستم های فاضلاب ترکیبی را افزایش دهد و معایب آن ها را کاهش دهد:

• ایجاد مخازن ذخیره اضطراری:

  در زمان بارش شدید، بخشی از فاضلاب ترکیبی می تواند در مخازن موقت ذخیره شود و پس از بارندگی، به تدریج وارد تصفیه خانه شود.

• جداسازی تدریجی شبکه ها:

  در برخی شهرها، به صورت مرحله ای بخشی از آب های سطحی از فاضلاب بهداشتی جدا می شود. این کار هزینه بر است، اما در درازمدت بهترین راه حل محسوب می شود.

• ارتقای تصفیه خانه ها:

  افزایش ظرفیت و به کارگیری فناوری های نوین در تصفیه خانه ها می تواند بخشی از مشکلات ناشی از ورود حجم زیاد فاضلاب ترکیبی را برطرف کند.

• مدیریت آب های سطحی در مبدا:

  استفاده از روش های نوین مانند سقف های سبز، سنگفرش های نفوذپذیر و باغ های بارانی می تواند حجم آب باران واردشده به شبکه را کاهش دهد.

• پایش و نگهداری دوره ای:

  بازرسی منظم، لایروبی کانال ها و تعمیرات پیشگیرانه می تواند از بروز بحران های ناگهانی جلوگیری کند.

پیشنهاد مطالعه: سیستم های فاضلاب ثقلی چیست؟

سخن پایانی

سیستم های فاضلاب ترکیبی محصول دوره ای بودند که اولویت اصلی شهرها، کاهش هزینه و سرعت در احداث زیرساخت ها بود. این سیستم ها هنوز هم در بسیاری از شهرهای جهان فعال اند و مزایایی چون سادگی طراحی و کاهش هزینه اولیه دارند.

اما مشکلات جدی همچون سرریز در زمان بارندگی شدید، آلودگی محیط زیست و هزینه های بلندمدت نگهداری، استفاده از آن ها را محدود کرده است. بهترین رویکرد امروز، استفاده از ترکیبی از بهبود تکنولوژی های موجود و حرکت تدریجی به سمت جداسازی شبکه ها است.

سوالات متداول

۱. چرا هنوز بسیاری از شهرها از سیستم های فاضلاب ترکیبی استفاده می کنند؟

زیرا هزینه احداث یک شبکه مجزا برای آب باران بسیار بالاست و در شهرهای قدیمی، جایگزینی کل سیستم نیازمند سرمایه گذاری عظیم و زمان طولانی است.

۲. آیا امکان رفع مشکل سرریز در سیستم ترکیبی وجود دارد؟

بله. با ایجاد مخازن ذخیره اضطراری و ارتقای تصفیه خانه ها می توان تا حد زیادی از تخلیه فاضلاب تصفیه نشده به محیط جلوگیری کرد.

۳. بهترین جایگزین برای سیستم های فاضلاب ترکیبی چیست؟

بهترین جایگزین، سیستم های جداگانه برای آب باران و فاضلاب بهداشتی است. در این روش، آلودگی کاهش می یابد و فشار بر شبکه اصلی کمتر می شود.

۴. آیا استفاده از سیستم ترکیبی در شهرهای جدید توصیه می شود؟

خیر. در شهرهای جدید و برنامه ریزی شده، معمولاً از سیستم های جداگانه استفاده می شود. سیستم ترکیبی بیشتر در شهرهای قدیمی و تاریخی دیده می شود که تغییر کامل آن ها دشوار است.