بررسی معیارهای انتخاب شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب نامتعارف در اجتماعات کوچک (مطالعه موردی بندرطاهری استان بوشهر)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 - فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی محیط‌زیست- گرایش آب و فاضلاب، گروه مهندسی محیط‌زیست، دانشکده محیط‌زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران* (مسئول مکاتبات).

2 استاد، دکترای منابع آب، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف.

چکیده

زمینه و هدف: در انتخاب نوع شبکه جمع­آوری فاضلاب توسط یک مهندس طراح، در ابتدا بعد از مطالعه منطقه، بایستی موارد استفاده مشابه و نتایج بدست آمده از نوع شبکه انتخابی، بررسی گردد. در حال حاضر شبکه جمع­آوری­ فاضلاب ثقلی (شبکه متعارف) بطور گسترده­ای در اجتماعات کوچک کشور طراحی و اجراء می­گردد، که هزینه­های زیادی را در بر می­گیرد. لذا شناخت و استفاده از شبکه­های فاضلاب نامتعارف، شامل شبکه­های تحت­فشار، تحت­خلأ، ثقلی با قطر کوچک و ساده­ شده، به­علت هزینه­های کمتر، لازم و ضروری است.
روش بررسی: در این تحقیق اطلاعات از طریق مطالعه کتب و گزارشات شرکت­های مهندسین مشاور و استانداردهای داخلی و خارجی در زمینه شبکه­های جمع­آوری فاضلاب گردآوری و تجزیه و تحلیل گردیده و هر یک از انواع شبکه­های جمع­آوری و موارد استفاده از آن ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته.
یافته­ها: طبق مبانی اطلاعات بدست آمده گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب روستای بندرطاهری استان بوشهر به­عنوان مطالعه موردی توسط نرم افزارهای Arc GIS, Arc Map  Sewer CAD , Auto CAD , طراحی شده و سپس با توجه به فهرست بهاهای مربوطه آنالیز و برآورد اقتصادی می­گردد.
بحث و نتیجه­گیری: نتایج بررسی­ها نشان­دهنده برتری و انتخاب گزینه شبکه جمع­آوری فاضلاب ساده شده با توجه به شرایط خاص منطقه و معیار حداقل هزینه­های اجرایی و بهره­برداری- نگه داری، می­باشد.

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره شانزدهم، شماره چهار، زمستان 93   

 

بررسی معیارهای انتخاب شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در اجتماعات کوچک (مطالعه موردی بندرطاهری استان بوشهر)

 

راضیه خان­سفید[1]

Fattaneh.khansefid@gmail.com

احمد ابریشم­چی[2]*

 

تاریخ دریافت:13/4/92

تاریخ پذیرش: 25/10/92

 

چکیده

زمینه و هدف: در انتخاب نوع شبکه جمع­آوری فاضلاب توسط یک مهندس طراح، در ابتدا بعد از مطالعه منطقه، بایستی موارد استفاده مشابه و نتایج بدست آمده از نوع شبکه انتخابی، بررسی گردد. در حال حاضر شبکه جمع­آوری­ فاضلاب ثقلی (شبکه متعارف) بطور گسترده­ای در اجتماعات کوچک کشور طراحی و اجراء می­گردد، که هزینه­های زیادی را در بر می­گیرد. لذا شناخت و استفاده از شبکه­های فاضلاب نامتعارف، شامل شبکه­های تحت­فشار، تحت­خلأ، ثقلی با قطر کوچک و ساده­ شده، به­علت هزینه­های کمتر، لازم و ضروری است.

روش بررسی: در این تحقیق اطلاعات از طریق مطالعه کتب و گزارشات شرکت­های مهندسین مشاور و استانداردهای داخلی و خارجی در زمینه شبکه­های جمع­آوری فاضلاب گردآوری و تجزیه و تحلیل گردیده و هر یک از انواع شبکه­های جمع­آوری و موارد استفاده از آن ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته.

یافته­ها: طبق مبانی اطلاعات بدست آمده گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب روستای بندرطاهری استان بوشهر به­عنوان مطالعه موردی توسط نرم افزارهای Arc GIS, Arc Map  Sewer CAD , Auto CAD , طراحی شده و سپس با توجه به فهرست بهاهای مربوطه آنالیز و برآورد اقتصادی می­گردد.

بحث و نتیجه­گیری: نتایج بررسی­ها نشان­دهنده برتری و انتخاب گزینه شبکه جمع­آوری فاضلاب ساده شده با توجه به شرایط خاص منطقه و معیار حداقل هزینه­های اجرایی و بهره­برداری- نگه داری، می­باشد.

 

کلمات کلیدی: شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف، سیستم تحت­­فشار (PSS)، سیستم تحت­­خلأ (VSS)، سیستم ثقلی با قطر کوچک (SDGS) و سیستم ساده­شده (SS).

مقدمه

 

شبکه­های جمع­آوری فاضلاب اجتماعات کوچک متفاوت از شبکه­های جمع­آوری فاضلاب اجتماعات بزرگ می­باشند و این به ­دلیل درآمد کمتر اهالی ساکن این اجتماعات است که مسئولین را ملزم می­سازد با کاهش هزینه­های اجرایی و بهره­برداری- نگهداری شبکه­های جمع­آوری فاضلاب این اجتماعات، ساکنان آن ها را قادر سازد که از عهده انجام این مهم برآیند (1). تحقیقات و بررسی­های انجام شده، نشان می­دهد که هر یک از سیستم­های شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در اجتماعات کوچک، به طور جداگانه در کشورهای خارج از جمله استرالیا، امریکا، برزیل و ... طراحی و اجرا شده است. لکن بررسی معیارهای انتخاب و مقایسه فنی- اقتصادی تمام این روش­ها صورت نگرفته است، در ایران نیز تنها یک تحقیق با عنوان "ارزیابی فنی و اقتصادی بین شبکه متداول جمع­آوری فاضلاب با روش جدید شبکه جمع­آوری فاضلاب با قطر کوچک- (SDGS) " موجود بوده که به بررسی شبکه جمع­آوری فاضلاب متعارف ثقلی و SDGS دو روستای آسارا و حسنکدار شهرستان کرج پرداخته، همچنین در مقالات متعددی به بررسی ضوابط طراحی شبکه­های جمع­آوری فاضلاب ویژه اجتماعات کوچک و نیز  بهینه سازی سیستم جمع­آوری فاضلاب جایگزین- فاضلابروی ثقلی با قطر کوچک SDGS به شیوه برنامه­ریزی پویا پرداخته شده است، در سال 1387 علی­اکبری و همکاران سه سیستم متعارف، SDGS و SS را در روستاهای زنجیره علیا، سرتنگ زنگوران و سراب ایوان استان ایلام به عنوان مطالعه موردی، بررسی فنی و اقتصادی نموده­اند که منجر به برتری سیستم SDGS گردیده است (2).  با توجه به پیشینه تاریخی ایران در زمینه طرح­های فاضلاب مانند شبکه جمع­آوری فاضلاب تخت جمشید، سیستم دفع فاضلاب مربوط به ارگ بم (3) و تخصیص 70 - 90 درصد از کل هزینه­های یک طرح فاضلاب به شبکه جمع­آوری و انتقال (4)، و همچنین این نکته که در ایران بخش عمده­ای[3] از مناطق شهری فاقد سیستم جمع­آوری فاضلاب است (5) شناخت و موارد استفاده از انواع مختلف شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف به­علت هزینه کمتر این شبکه­ها نسبت به شبکه­های جمع­آوری فاضلاب متعارف، جهت انتخاب و توسعه این نوع شبکه­ها در کشور الزامی است. شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در اجتماعات کوچک عبارت­اند از: شبکه جمع­آوری فاضلاب تحت­فشار (PSS)[4]، شبکه جمع­آوری فاضلاب تحت­خلأ (VSS)[5]، شبکه­ جمع­آوری فاضلاب ثقلی با قطر کوچک (SDGS)[6] و شبکه جمع­آوری فاضلاب ساده ­شده (SS)[7] (6). هدف از انجام این تحقیق شناخت و بررسی موارد استفاده از روش­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در اجتماعات کوچک و معیارهای انتخاب بهینه یکی از آن ها در این گونه از جوامع است. تا بدین طریق مشکل احداث شبکه جمع­آوری فاضلاب در جوامع کوچک که اکنون یکی از معضلات این مناطق است، بررسی و مرتفع گردد. با بررسی و اجرای این تحقیق، کارایی، محاسن، معایب و شرایط بهینه استفاده از شبکه­های مذکور برای جمع­آوری فاضلاب جوامع کوچک مشخص خواهد شد و در نهایت راهکارهای انتخاب روش مناسب شبکه جمع­آوری فاضلاب برای یک منطقه خاص با توجه به شرایط اجتماعی، اقتصادی، اقلیمی، فنی و سایر موارد تأثیرگذار ارائه خواهد شد. از  آنجا که روستای بندرطاهری استان بوشهر دارای وسعتی کم، فاقد شبکه جمع­آوری فاضلاب و همچنین در کنار دریای خلیج فارس واقع شده است به عنوان مطالعه موردی، بررسی شده و بهترین نوع شبکه پس از بررسی­ معیارهای فنی و معیارهای انتخاب این نوع شبکه­ها با تأکید بر حداقل هزینه اجراء و بهره­برداری- نگه داری انتخاب می­گردد تا این شیوه الگویی مناسب جهت پروژه­های مشابه در کشور باشد.  این تحقیق در تاریخ 20/6/91 در دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران- دانشکده محیط زیست و انرژی به پایان رسیده است.

روش تحقیق          
این تحقیق به شیوه کتابخانه­ای بوده و از طریق مطالعه و بررسی کتب، مقالات، گزارشات و اسناد ، استانداردهای داخلی و خارجی در زمینه شبکه­های جمع­آوری فاضلاب در سطوح بین المللی، ملی و محلی به صورت تحلیلی و تطبیقی با توجه به شرایط محیطی کشور، و استفاده از نرم­افزارهای طراحی مربوطه با تدقیق مطالعات و موضوعات روز جهان در این رابطه انجام پذیرفته است. تحقیق پیش­رو  با تمرکز بر دو عامل اساسی، اول شناخت انواع شبکه­های نامتعارف، بررسی معیارهای فنی- مهندسی و طراحی گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف و دوم معیارهای انتخاب شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف با تأکید بر حداقل هزینه اجراء و بهره­برداری- نگه داری انجام گرفته است، در ذیل روش انجام مطالعات به تفضیل بیان شده است.        

معیارهای فنی و طراحی گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب           
پس از گردآوری اطلاعات که از طریق مراجعه به شرکت آب و فاضلاب روستایی استان بوشهر، معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی رئیس­جمهور (سازمان مدیریت و برنامه­ریزی کشور سابق)، سازمان جغرافیایی ارتش، سازمان هواشناسی کشور، مرکز آمار ایران، پیمایش­های محلی در سطح روستای بندرطاهری (مشاهدات و برداشت­های میدانی (پرسشنامه­های مختلف))، شرکت­های مهندسین مشاور مرتبط صورت می­پذیرد و سپس با تلفیق اطلاعات جمع­آوری شده از منابع و مراجع مختلف، رویکردی "کل نگر" در مواجهه با انتخاب گزینه بهینه شبکه جمع­آوری فاضلاب تدوین می­گردد. اطلاعات گردآوری شده، مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته­اند تا امکانات و
محدودیت­های هریک از روش­ها تعیین گردند. در این روند، از پردازش رایانه­ای، اطلاعات حاصل از نرم­افزارهای Arc MAP                         Arc GIS ,  Sewer CAD , Auto CAD , Excel, و آنالیز و برآورد اقتصادی (متره و برآورد) توسط برنامه­های مربوطه بهره گرفته شده است. و در ادامه هر یک از گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در روستای بندرطاهری استان بوشهر طراحی و هزینه کلی طرح (هزینه اجراء، بهره­برداری- نگه داری)، محاسبه می­گردد .

معیارهای انتخاب شبکه جمع­آوری فاضلاب با تأکید بر حداقل هزینه اجراء و بهره­برداری- نگه داری           
پس از طراحی گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب با در نظر گرفتن معیارهای انتخاب نوع شبکه که در درجه اول قابلیت اجراء و در نهایت حداقل هزینه کلی طرح (هزینه اجراء، بهره­برداری- نگه داری) می­باشد، اقدام به اولویت­بندی و در انتها انتخاب گزینه بهینه شبکه می­گردد.

 

یافته­ها و نتایج

  • شناخت سیستم­های جمع­آوری فاضلاب به روش نامتعارف

در اواخر دهه 1960 میلادی مشخص شد که هزینه شبکه جمع­آوری فاضلاب ثقلی متعارف در جوامع کوچک و مناطق روستایی هزینه تصفیه و دفع فاضلاب را تحت­الشعاع خود قرار داده و مشخص شد کارهای جمع­آوری فاضلاب بسیار پر ­هزینه است، لذا تلاش بر این شد که شبکه­های جمع­آوری فاضلاب جدیدی با  هزینه کمتر ابداع شود تا بتواند نیازهای جوامع کوچک و روستایی را مرتفع ساخته و بیش از 80% کارایی یک شبکه و تصفیه­خانه متمرکز را در برگیرد (1).

Pشبکه جمع­آوری فاضلاب تحت­فشار(PSS)   Pressure Sewer System            
شبکه جمع­آوری تحت­فشار برای اولین­بار در سال 1956 به وسیله مورتیمرکلیفت در آمریکا مورد استفاده قرار گرفت (1). در این روش فاضلاب خانه­ها ، اماکن عمومی و مراکز تجاری و فاضلاب­های صنعتی در یک مخزن سپتیک جمع­آوری شده و خروجی مخزن توسط یک تلمبه­خانه به خط اصلی جمع­آوری فاضلاب متصل می­شود. در این شبکه ممکن است بجای مخزن سپتیک از آسیابی مخصوص برای تبدیل مواد جامد درشت به مواد جامد ریز استفاده شود. در این شبکه قطر لوله­های فرعی و اصلی کوچکتر از قطر لوله مشابه در شبکه متعارف جمع­آوری فاضلاب است و چون شبکه به صورت تحت ­فشار عمل می­نماید، نیازی به منهول ندارد و فقط در خطوط اصلی به جای منهول از محفظه تنظیف استفاده می­شود (7). سیستم فاضلابرو تحت­فشار دارای دو نوع سیستم پمپاژ پساب سپتیک­تانک (STEP) و سیستم پمپ خردکننده  (GP)تقسیم  می­شوند (6). شکل 1 مثالی از یک سیستم جمع­آوری فاضلاب به روش تحت­فشار را نشان می­دهد.

 

 

 

شکل1- مثالی از یک سیستم جمع­آوری فاضلاب به روش PSS با اتاقک جمع­کننده، سیستم پمپ و لوله (8)

 

 

Pشبکه جمع­آوری فاضلاب تحت­خلأ ( (VSSVacuum Sewer System

سیستم فاضلابروی تحت­خلأ از سال 1970 به بعد مورد استفاده قرار گرفته ‏است (1). در این سیستم فاضلاب از محل تولید (خانه­ها، اماکن عمومی، مراکز تجاری و غیره) ابتدا به یک محفظه وارد می­شود، وقتی سطح فاضلاب در محفظه به حد معینی رسید هوای بالای محفظه تحت فشار واقع شده و ازدیاد فشار باعث می­شود که سیستم فرماندهی شیر خلأ را فعال کرده و آن را باز کند تا فاضلاب را به شبکه جمع­آوری تخلیه نماید. پس از تخلیه محفظه، دوباره شیرهای خلأ بسته شده و این چرخه براساس نحوه تنظیم سیستم تکرار می­شود . فاضلاب توسط خطوط اصلی شبکه تحت­خلأ به مخزن فاضلاب انتقال یافته و سپس توسط پمپ فاضلاب به تصفیه­خانه منتقل می­شود. در این سیستم نیز قطرهای لوله­های فاضلاب کوچک تر از لوله­های مشابه در شبکه متعارف جمع­آوری فاضلاب می­باشد و به منهول نیازی نیست (7). شکل 2 نمایی از یک سیستم جمع­آوری فاضلاب به روش تحت­خلأ را نشان می­دهد.

 

 

 

شکل2- نمایی از یک سیستم شبکه جمع­آوری فاضلاب تحت­خلأ (VSS) (9)

 

 


 

Pشبکه جمع­آوری فاضلاب با قطر کوچک  Small Diameter Gravity Sewer System (SDGS)

ایده استفاده از شبکه فاضلابرو ثقلی با قطر کوچک در اوایل قرن 19 در آمریکا مطرح شد ولی اولین کاربرد عملی آن از سال 1960 در استرالیا شروع شده است. هزینه اجرای این نوع سیستم بین 65-30 درصد کمتر از شبکه فاضلابرو ثقلی متعارف و هزینه نگه داری و بهره­برداری این سیستم نیز پایین­تر می­باشد، در آمریکا دو نوع مختلف از این سیستم­ها مورد استفاده قرار گرفته است، با شیب متغیر و با حداقل شیب (4). در این سیستم فاضلاب از محل تولید (خانه­ها، اماکن عمومی و غیره) ابتدا به یک مخزن سپتیک با زمان ماند حدود یک شبانه روز منتقل می­شود. در این مخزن مواد قابل ته­نشینی فاضلاب از آن جدا می­شود. به این ترتیب امکان رسوب مواد جامد در لوله­های جمع­آوری فاضلاب محدود است و لازم نیست سرعت حرکت فاضلاب در لوله زیاد باشد. درنتیجه قطر و شیب لوله­های جمع­آوری و انتقال فاضلاب در این سیستم در مقایسه با لوله­های مشابه سیستم متعارف جمع­آوری فاضلاب بسیار کوچک است (7). شکل 3 یک سِستم فاضلابروی ثقلی با قطر کوچک را نشان می­دهد.

 

 

 

شکل 3- سیستم فاضلابروی ثقلی با قطر کوچک (SDGS) (10)

 

 

Pشبکه جمع­آوری فاضلاب به روش ساده­شده(SS)   Simplified Sewer System
این سیستم در اوایل دهه 1980 به وسیله شرکت آب و فاضلاب کرن در شمال شرق برزیل به صورت یک شبکه مشترک مورد استفاده قرار گرفت و در حال حاضر به صورت گسترده­ای در برزیل و مناطقی از آمریکای لاتین و آفریقا و آسیا مورد استفاده قرار می گیرد. شبکه ساده­شده جمع­آوری فاضلاب عبارتست از یک سیستم جمع­آوری که برای دریافت کل فاضلاب خانگی بدون رسوبات داخل مخازن جداکننده جامدات (سپتیک تانک) طراحی می­شود و مشابه شبکه جمع­آوری فاضلاب متعارف است اما بدون مشخصه­های محافظه­کارانه آن. فاضلابروهای با قطر کم که در گرادیان­های کم عمق قرار دارند، برای انتقال فاضلاب و غالباً داخل بلوک­های مسکونی قرار می­گیرند، شکل 4 طرح­های کلی معمولی شبکه جمع‏آوری ساده‏شده برای مناطق مسکونی برنامه‏ریزی‏نشده و برنامه‏ریزی شده را نشان می­دهد (11).

 

 

شکل 4- طرح­های کلی معمولی شبکه جمع‏آوری ساده‏شده

 برای مناطق مسکونی برنامه‏ریزی‏نشده و برنامه‏ریزی شده (11)

 

  • مزایا، معایب شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف از مهم ترین مزایای شبکه­های نامتعارف می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

-        استفاده از لوله­های پلاستیکی با قطر کم

-        کاهش فشار مالی به جامعه و انشعاب گیرنده به­علت ارزانی و سهولت نصب لوله­های پلاستیکی با قطر کم و در عمق کم

-        امکان نصب آن ها در اطراف برکه­ها، دریاچه­ها، درختان، منازل و دیگر موانع، که این امر باعث صرفه­جــویی مالــی و تخریب کمتر محیط­زیست می­گردد

-        حذف و یا به حداقل رساندن نفوذ آب زیرزمینی و نفوذ آب باران به شبکه

-        عدم نیاز به شیب بندی لوله­ها و ساخت منهول

-        احتمال تماس کارگران با گاز H2S کاهش می‏یابد.

ازمهم ترین معایب شبکه­های نامتعارف می­توان به موارد زیر اشاره کرد:

-         نیاز به تجهیزات برقی- مکانیکی و سایر ملزومات (احداث سپتیک تانک و ...)

-         هزینه­های بهره­برداری و نگه داری بالا

-         افزایش مشکلات و افزایش نیاز به نگه داری شبکه و هزینه های تعمیر

-         نیاز به کادر متخصص بهره­بردار، آموزش و مشارکت مردمی (1).

  • موارد کاربرد شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف

ü        شبکه جمع­آوری فاضلاب تحت­فشار (PSS)   Pressure Sewer System               
این نوع شبکه در مناطق سنگلاخی، مناطق با سطح بالای آب­های زیرزمینی، مناطق دارای پستی و بلندی زیاد، مناطقی با منازل پراکنده، مناطقی با زمین کاملاً مسطح و مناطق دارای منازل زیرزمینی گود کاربرد دارد (8).

ü    شبکه جمع­آوری فاضلاب تحت­خلأ ( (VSSVacuum Sewer System   
این نوع شبکه در زمین­های مسطح، مناطق با سطح بالای آب زیرزمینی، مناطق دارای خاک های سست و زمین­های سنگلاخی و مناطق تپه ماهوری با تغییرات بسیار کم رقوم ارتفاعی، توسعه شهر در مناطق روستایی کاربرد دارد (9).

ü    شبکه جمع­آوری فاضلاب با قطر کوچک  (Small Diameter Gravity Sewer System (SDGS

این نوع شبکه در اجتماعات کوچک، منازل پراکنده در کنار دریا، جاده­ها و نظایر آن کاربرد دارد (11). همچنین در محل هایی که به علت نامناسب بودن بافت و ساختمان خاک، بالابودن سطح آب زیرزمینی و کم بودن شیب زمین احداث شبکه­های جمع­آوری فاضلاب هزینه بیشتری دارد، مناسب هستند. شایان ذکر است که شبکه
جمع­آوری فاضلاب ته نشین شده برای مناطقی که قبلاً مخزن سپتیک داشته ولی به­علت گرفتگی خلل و فرج خاک و یا بالارفتن مقدار مصرف آب ادامه دفع فاضلاب خروجی از مخزن سپتیک در خاک ممکن نیست، بسیار مناسب می باشد (12).

ü        شبکه جمع­آوری فاضلاب به روش ساده­شده(SS)    Simplified Sewer System
این نوع شبکه در مناطق شهری با تراکم جمعیتی بالا و کم درآمد، مناطق روستایی و شهری با درآمد  بالا اصولاً در برزیل، در مناطقی که استفاده از سپتیک­تانک برای دفع فاضلاب آن ها امکان­پذیر نباشد کاربرد دارد (13).

  • معیارهای طراحی سیستم­های نامتعارف شبکه جمع­آوری فاضلاب            
    هنگام طراحی سیستم جمع­آوری فاضلاب برای یک اجتماع کوچک باید عوامل زیر بررسی و اطلاعات لازم در مورد آن ها طراحی شود.       
    الف- ارزیابی ویژگی­های منطقه (توپوگرافی، عمق و ضخامت خاک، سطح آب زیرزمینی، عمق ناحیه یخبندان) 
    ب- کمیت و کیفیت فاضلاب        
    ج- جمعیت و ویژگی­های رشد آن

پس از مشخص کردن این عوامل، طراح می­تواند میزان جریان طراحی و هیدرولیک سیستم را مشخص کند (6).

 

جدول 1- معیارهای طراحی سیستم فاضلابروی تحت­فشار(PSS) - نوع STEP (6)

پارامتر

واحد

گستره

مقدار معمول

قطر لوله­های فرعی

in

2- 25/1

5/1

mm

50-30

40

قطر لوله­های اصلی

in

8-4

6

mm

200-100

150

عمق ترانشه*

in

36-24

30

cm

90-60

75

فواصل شیرهای شستشو

ft

1000-400

500

m

300-120

150

میزان جریان

gal/min

9- 6

7

Lit/min

34-23

27

   * در منطقه سرد عمق یخبندان (در غیر این صورت عایق یا سیستم گرم کردن لوله استفاده می­شود)

                           

جدول2- معیارهای طراحی سیستم فاضلابروی تحت­فشار (PSS) - نوع GP(6)

پارامتر

واحد

گستره

مقدار معمول

توان

Kw

7/3- 75/0

5/1

فشار لوله خروجی

Lb/in2

40-30

35

Kg/m2

28123-21092

24607

میزان جریان خروجی

gpm

25- 5

12

Lit/min

64/94-93/18

43/45

قطر لوله از پمپ تا لوله اصلی

in

2-1

25/1

mm

50- 25

30

قطر لوله اصلی

in

12-2

8

mm

300-50

200

 

 

 

 

3- معیارهای طراحی سیستم فاضلابروی تحت­خلأ (VSS) (6)

پارامتر

واحد

گستره

مقدار معمول

ارتفاع سطح فاضلاب در شیر تخلیه خلأ

cm

100- 5/7

75

نسبت هوا به مایع

-

10-1

2

خلأ ایجاد شده در سیستم جمع­آوری

mH2O

75-30

40

عمق ترانشه

cm

150-90

120

منازل تحت­پوشش هر چاهک جمع­آورنده

-

4-1

2

قطر خط لوله فرعی سرویس

cm

10- 5

5/7

mm

100-50

75

قطر خط لوله اصلی

cm

25-10

15

mm

250-100

150

زمان کارکرد پمپ خلأ

h/d

5-3

4

                

جدول 4- معیارهای طراحی سیستم فاضلابروی ثقلی با قطر کوچک (SDGS) (6)

پارامتر

واحد

گستره

مقدار معمول

قطر لوله­های فرعی

in

2-4

3

mm

50-100

75

قطر لوله­های اصلی

in

4-8

6

mm

100-200

150

عمق ترانشه

in

24-36

30

cm

60-90

75

فواصل شیرهای شستشو

ft

1000-400

500

m

300-120

150

میزان جریان هر انشعاب

gal/min

1-1/0

4/0

Lit/min

79/3-38/0

51/1

           


جدول 5- ملاحظات طراحی شبکه جمع­آوری فاضلاب ساده ­شده (SS) (14)

پارامتر

محدوده

نیروی کششی

حداقل N/m2 1

نسبت بین عمق جریان به قطر فاضلابرو

75-20 درصد

حداقل قطر

 mm100- 75

حداقل عمق فاضلابرو

در پیاده­رو cm 65 در خیابان cm 150- 95

نوع لوله­های مورد استفاده

PVC

حداقل شیب

تا قطر mm 100، 80 :1-40 :1 و با قطر mm150، 1:150

      

جدول 6- مقایسه معیارهای مهم طراحی سیستم­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب(4) و (14)

شبکه فاضلابرو
ساده­شده
(SS)

شبکه فاضلابرو
تحت­فشار(PSS)

شبکه فاضلابرو ثقلی با قطر کوچک (SDGS)

شبکه فاضلابرو

مکشی(VSS)

پارامتر

 

 

 

نوع شبکه      

با
سپتیک­تانک

(STEP)

با پمپ خردکننده

(GP)

         

ضریب حداکثر

 

کاربرد ندارد

کاربرد ندارد

کاربرد ندارد

 

ضریب حداقل

50

75

75

100

75

حداقل قطر(mm)

ندارد*

3/0

9/0-6/0

45/0

5/5-6/4

سرعت شستشو ( m/s)

 

 

 

 

 

 

 

 

                          * براساس حداقل تأمین تنش برشی 1 پاسکال

 

 

 

 

 

مطالعه موردی       

 

روستای بندر طاهری روستای بندرطاهری (سیراف) با وسعت 289 هکتار در دهستان طاهری از شهرستان کنگان از استان بوشهر قرار گرفته و فاصله آن از مرکز کنگان حدود 42 کیلومتر است، ارتفاع روستای بندرطاهری از سطح دریا حدود 5 تا 10 متر است، بندرطاهری بر روی کوهپایه­های زاگرس و واریزه­های حاصل از ارتفاعات در دامنه­ها تجمع یافته است (15). ارتفاعات حاشیه بندرطاهری با شیبی ملایم به سمت خلیج فارس گسترده شده­اند. شیب عمومی روستای بندرطاهری از سمت شمال به جنوب است، اقلیم این منطقه خشک ساحلی گرم و عمق سطح آب های زیرزمینی در حد فاصل 12-2 متر می­باشد (16). با توجه به مطالب فوق به نظر می­رسـد استفـاده از شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف برای این منطقه مناسب باشد. لذا معیارهای کلی طراحی گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف روستای بندرطاهری در جدول 7 بررسی و اولویت ­بندی می­گردد.

 

 

 

 

شکل 5-  نمایی از ساحل ماسه­ای روستایبندرطاهری استان بوشهر  (16)

 

 

      نقشه 1- موقعیت جغرافیایی روستای بندرطاهری در استان بوشهر با استفاده از نرم افزار Google Earth

 

جدول 7- اولویت­بندی گزینه­های شبکه جمع­آوری فاضلاب نامتعارف روستای بندرطاهری استان بوشهر

معیار

میزان

سیستم

 پیشنهادی

توضیحات

تراکم جمعیت

135 نفر در هکتار

SS یا

 SDGD

تراکم جمعیت 75 تا 250 نفر در هکتار و تراکم متوسط منظور می­شود

شیب منطقه

زیاد

SS

شیب 10 تا 50 در هزار، شیب زیاد منظور شده است

عرض معابر

در برخی مناطق نامناسب

SS

جهت عبور ماشین­آلات احداث

 و تخلیه لجن مخازن سپتیک

جمعیت

24228 نفر

SS

بیش از 5000 نفر جمعیت زیاد منظور شده است

جمعیت فصلی روستا

کم

SS

-

وضعیت سیستم
آبرسانی

مطلوب

SS

در طی پیمایش و اطلاعات اخذ شده از
شرکت آب و فاضلاب روستایی بوشهر

جنس معابر سنگی یا سطح آب زیرزمینی بالا

برخی مناطق معابر سنگی و برخی مناطق آب زیرزمینی بالا

SS

-

 

 

 

همان طور که ملاحظه می­گردد، گزینه SS از اولویت بیشتری نسبت به SDGS برخوردار است. علیرغم این توصیه، انتخاب
گزینه مناسب شبکه فاضلاب روستای بندرطاهری با توجه به مبانی و مفروضات در جدول 8 بعد از طراحی و بررسی معیارهای فنی گزینه­های مختلف توسط برنامهSewer CAD   و متره و برآورد آن ها بیان می­گردد.

 

 

 

 

 

 

 

 

جدول8- مبانی و مفروضات شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در روستای بندرطاهری (17)

مبانی و مفروضات

سیستم ساده­شده
(SS)

سیستم ثقلی با قطر کوچک (SDGS)

سیستم تحت­فشار(PSS)

سیستمتحت­خلأ
(VSS)

ابتدای
طرح

انتهای

 طرح

ابتدای
 طرح

انتهای
 طرح

ابتدای
طرح

انتهای
 طرح

ابتدای
طرح

انتهای 

طرح

دوره طرح

1390

1415

1390

1415

1390

1415

1390

1415

جمعیت (نفر)

9512

24228

9512

24228

9512

24228

9512

24228

ضریب بهره­برداری

65 درصد

100 درصد

65 درصد

100 درصد

65 درصد

100 درصد

65 درصد

100 درصد

جمعیت تحت­پوشش (نفر)

6183

24228

6183

24228

6183

24228

6183

24228

سرانه فاضلاب (لیتر در روز)

98

98

98

98

ضریب حداکثر جریان

-

Kmax = 1.50 +1
 ( 2.50/Qave)0.50

-

-

حداکثر میزان جریان

-

2 Qmax = 0.035*N+0.03

Q = 1.9 N * + 75.60

Q = 1.9 N * + 75.60

ضریب حداکثر جریان

50/1

60/31

-

-

سرانه نشتاب (لیتر در روز)

32

28

36

31

0

0

سرعت شستشو (متر بر ثانیه)

50/0

50/1

کمتر از 30/0

50/5 – 50/4

حداقل شیب (در هزار)

تأمین تنش برشی 1 پاسکال

-

-

20/0 درصد

حداقل عمق کارگذاری (متر)

قطر لوله (برحسب متر)  +1

قطر لوله (برحسب متر)  +1

75 سانتیمتر

20/1 متر

حداقل ارتفاع فاضلاب در لوله

2/0 قطر لوله

-

100 درصد به جز در موارد استثنایی

-

حداکثر ارتفاع فاضلاب در لوله

80/0 قطر لوله

برابر قطر لوله

100 درصد

-

حداقل قطر لوله

170 میلیمتر

125

50 میلیمتر

50 میلیمتر

N*:  تعداد EDU (واحد منزل معادل) تحت پوشش.
1 : ضریب حداکثر دبی­های متوسط روزانه بیش از 40/0 لیتر بر ثانیه
2: حداکثر دبی­های متوسط روزانه کمتر از 40/0 لیتر بر ثانیه و تعداد خانوار کمتر از 45
3: ضریب حداکثر دبی­های متوسط روزانه کمتر از 40/0 لیتر بر ثانیه و تعداد خانوار بیشتر از 45

 

 

پس از طراحی گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب روستای بندرطاهری، نتایج زیر از نظر فنی و اقتصادی بدست آمد. نمودارهای 1 و 2 به ترتیب مقایسه حداقل و حداکثر قطر لوله­ها و درصد عمق کارگذاری لوله­ها را در گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلابروستای بندرطاهری نشان می­دهد. در انتها گزینه­های مختلف با در نظر گرفتن معیارهای انتخاب گزینه بهینه که همانا قابلیت اجراء و حداقل هزینه کل (هزینه­های اجرایی و بهره­برداری- نگه داری) می­باشد، اولویت­بندی شده و گزینه بهینه انتخاب می­گردد.

 

 

 

 

 

نمودار 1- مقایسه حداقل و حداکثر قطر لوله­ها در گزینه­های مختلف شبکه فاضلاب روستای بندرطاهری

 

 

نمودار 2- مقایسه درصد عمق کارگذاری لوله­ها در گزینه­های مختلف شبکه جمع­آوری فاضلاب روستای بندرطاهری

 

 

نمودار 3- مقایسه هزینه­های اجرایی، هزینه­های بهره­برداری- نگه داری و هزینه کل شبکه­های جمع­آوری فاضلاب روستای  بندرطاهری در گزینه­های مختلف در سال 1391[8]



جدول 9- اولویت­بندی گزینه­ها و انتخاب بهترین گزینه شبکه جمع­آوری فاضلاب روستای بندرطاهری از نظر هزینه کل

شرح

اولویت

شبکه ساده ­شده - SS

1

شبکه ترکیبی SS-SDGS

2

شبکه تحت­فشار - PSS

3

شبکه SDGS

4

شبکه متعارف

5

شبکه تحت­خلأ - VSS

6

 

بحث و نتیجه­گیری
نتایج حاصله از بررسی­های انجام شده بر روی معیارهای انتخاب نوع شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در این تحقیق (قابلیت اجراء و حداقل هزینه کل (هزینه­های اجرایی و بهره­برداری- نگه داری))، پس از شناخت، موارد کاربرد و معیارهای طراحی شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف، نشان­ دهنده آن است که در طرح فاضلاب روستای بندرطاهری سیستم ساده ­شده (SS) بهترین سیستم جمع­آوری فاضلاب از نظر قابلیت اجراء و حداقل هزینه می­باشد. همچنین همان طور که ملاحظه می­شود اکثر سیستم­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف در اولویت بالاتری نسبت به سیستم جمع­آوری فاضلاب متعارف بوده که بیانگر مناسب بودن این نوع سیستم­ها در اجتماعات کوچک است. به طورکلی پیشنهاداتی که برای انتخاب نوع شبکه­های جمع­آوری فاضلاب در اجتماعات می­توان در نظر گرفت به قرار زیر است:     
- شناخت و موارد کاربرد شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف، بسیاری از مهندسان کشور شناخت کاملی از انواع شبکه­های
جمع­آوری فاضلاب نامتعارف و معیارهای فنی طراحی آن ها نداشته و همچنین در کشورمان استانداردهای طراحی مدون برای این نوع از گزینه­ها تاکنون وجود نداشته است، که این تحقیق می­تواند مسئولین را مجاب به تدوین استانداردهای معیارهای طراحی شبکه­های نامتعارف نماید.  
- قبل از تصمیم­گیری و انتخاب نوع شبکه جمع­آوری فاضلاب یک منطقه، ابتدا مطالعات جامع و کاملی با توجه به شرایط منطقه بر روی قابلیت اجرایی بودن انواع شبکه­ها با تأکید بر حداقل هزینه کلی صورت گیرد، چرا که طبق تحقیق حاضر، هزینه کلی شبکه­های جمع­آوری فاضلاب نامتعارف بسیار کمتر از هزینه­های شبکه متعارف است.        
- پروفسور دانکن مارا معتقد است که سیستم­های خاص جمع­آوری فاضلاب اجتماعات کوچک را می­توان - با توجه به کم هزینه بودن- برای اجتماعات بزرگ نیز لحاظ کرد. لذا با توجه به هزینه زیاد جمع­آوری فاضلاب در اجتماعات بزرگ، این نکته قابل تأمل است. در پایان لازم به یادآوری است که نتایج حاصل در پژوهش حاضر را می­توان جهت پروژه­های مشابه در سراسر کشور استفاده نمود.  


تشکر و قدردانی   
نویسندگان این مقاله از زحمات بیدریغ مرحوم دکتر سیدمحمود برقعی که در انجام این تحقیق یاری رسانیده، تشکر و قدردانی می نمایند. همچنین از همکاری صمیمانه مدیر عامل محترم شرکت مهندسین مشاور فرپاک جناب آقای مهندس شفیعی کمال تشکر را دارند.

 

منابع

  1. Kreissl, J., Behrend, G.R., Burden, D.G., Corwin, B., Deal, G.D., Hamman, D.K.,  Linahan, D.V., Lombardo, P., Mowry, J.C., Naret, R., Stump, P.L., Walski, Th.M. and Wanna, M. (2008).  Alternative Sewer Systems, WEF   Manual of Practice No. FD -12 Second Edition, MCGraw-Hill Companies, Inc., USA. New York. 
  2. خان­سفید، راضیه، (1391). مقایسه و بهینه­سازی فنی- اقتصادی بین شبکه­های جمع­آوری فاضلاب به روش متعارف و نامتعارف (تحت­فشار، تحت­خلأ، SDGS،SS ) برای جوامع کوچک شهری و روستایی- مطالعهموردی روستاهای استان بوشهر، پایان­نامه کارشناسی ارشد مهندسی محیط­­زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشکده محیط­زیست و انرژی، صفحات 71-75.
  3. کرمی، م. ا، پورلک، م، (1387). "ارزیابی تأسیسات آب و فاضلاب از دیدگاه تعمیرات و نگه داری بهره­ ور جامع (TPM)"، دومین همایش آب و فاضلاب با رویکرد بهره­برداری، تهران- ایران.
  4. Mara. D. (1996). Low-Cost Sewerage. Chi Chester: John wiley & Sons Ltd, USA. New York.
  5. افشار، محمدهادی، ستوده، محمدهادی، (1385). کاربرد برنامه­ریزی غیرخطی در بهینه ­سازی طراحی شبکه­های فاضلاب، فصلنامه علمی و پژوهشی شریف، شماره 35، 25-26 .
  6. موسوی، سید غلامرضا، (مؤلف و مترجم) (1387). «شبکه­های جمع­آوری فاضلاب (اصول، طراحی، ساخت) ». چاپ اول، تهران: انتشارات حفیظ، 187، 189، 192، 197، 198، 221، 233.
  7. عظیمی، علی­اکبر، (1378) . تعیین راهکارهای دفع بهداشتی فاضلاب روستایی، انتشارات وزارت جهادسازندگی- معاونت عمران و صنایع روستایی (اداره کل آب و فاضلاب روستایی) ، صفحات 20 - 25 .
  8. British Standards Institution (1997). Pressure Sewerage Systems outside building. BS EN 1671, London: BSI.
  9. British Standards Institution (1997). Vacuum Sewerage Systems outside building. BS EN
    1091, London: BSI.
  10. EPA (1991). Manual Alternative Wastewater Collection Systems. Report No. EPA/625/1-91/024. Washington, DC: Environmental Protection Agency.
  11. مارا، دانکن. (نویسنده) صراف­پور، رضا (مترجم) (1378). «بهسازی شهری با روش­های ارزان » . چاپ اول، تهران: انتشارات تیمورزاده، 96، 110 - 112.
  12. تائبی، ام، (1376). "سیستم­های جمع­آوری فاضلاب نامتداول- گزینه­های مناسب برای بسیاری از جوامع"، سمینار سومین همایش بررسی مشکلات مبتلا به صنعت آب و فاضلاب کشور، تهران- ایران.
  13. Mara, D. and Broome, J. (2008). Sewerage: a return to basics to benefit the poor. Ice., England.
  14. ذالنوری، ا، رشیدی مهرآبادی، ع، آسفی، ح، (1387). "بررسی ضوابط طراحی شبکه­های جمع­آوری فاضلاب ویژه اجتماعات کوچک"، دومین همایش آب و فاضلاب با رویکرد بهره­برداری،تهران- ایران.
  15. شیخوزاده، موسی، (1386) . سالنامه آماری استان بوشهر سال 1385، انتشارات معاونت برنامه­ریزی استانداری استان بوشهر، نشریه شماره401، صفحات 3 - 10.
  16. شرکت مهندسین مشاور فرپاک، (1385). طرح فاضلاب روستاهای دویره، احمدی و بندرطاهری، گزارش مطالعات مرحله اول، صفحات 12، 24- 28.
  17. شرکت مهندسین مشاور فرپاک، (1389). طرح فاضلاب روستاهای دویره، احمدی و بندرطاهری، گزارش مطالعات مرحله دوم، 5، 20 – 45.

 

 



[1]- فارغ التحصیل کارشناسی ارشد مهندسی محیط­زیست- گرایش آب و فاضلاب، گروه مهندسی محیط­زیست، دانشکده محیط­زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران* (مسئول مکاتبات).

[2]- استاد، دکترای منابع آب، گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف.

1- البته با توجه به اینکه از سال 1385 تاکنون (سال 1391)، مدت 10 سال و اندی گذشته است، تعداد زیادی از مناطق شهری کشور دارای سیستم جمع­آوری فاضلاب شده­اند، ولیکن بسیاری از مناطق کشور هنوز فاقد شبکه جمع­آوری و انتقال فاضلاب هستند. 

[4]- Pressure Sewer System                   

[5]-Vacuum Sewer System                                   

[6]- Small Diameter Gravity Sewer System

5- Simplified Sewer System

1-       این برآورد بر اساس فهرست بهای شبکه جمع­آوری و انتقال فاضلاب و ابنیه سال 1388 و همچنین استفاده از ضریب تعدیل این سال (سال 1388) به سال 1391 تهیه شده است.

  1. Kreissl, J., Behrend, G.R., Burden, D.G., Corwin, B., Deal, G.D., Hamman, D.K.,  Linahan, D.V., Lombardo, P., Mowry, J.C., Naret, R., Stump, P.L., Walski, Th.M. and Wanna, M. (2008).  Alternative Sewer Systems, WEF   Manual of Practice No. FD -12 Second Edition, MCGraw-Hill Companies, Inc., USA. New York. 
  2. خان­سفید، راضیه، (1391). مقایسه و بهینه­سازی فنی- اقتصادی بین شبکه­های جمع­آوری فاضلاب به روش متعارف و نامتعارف (تحت­فشار، تحت­خلأ، SDGS،SS ) برای جوامع کوچک شهری و روستایی- مطالعهموردی روستاهای استان بوشهر، پایان­نامه کارشناسی ارشد مهندسی محیط­­زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، دانشکده محیط­زیست و انرژی، صفحات 71-75.
  3. کرمی، م. ا، پورلک، م، (1387). "ارزیابی تأسیسات آب و فاضلاب از دیدگاه تعمیرات و نگه داری بهره­ ور جامع (TPM)"، دومین همایش آب و فاضلاب با رویکرد بهره­برداری، تهران- ایران.
  4. Mara. D. (1996). Low-Cost Sewerage. Chi Chester: John wiley & Sons Ltd, USA. New York.
  5. افشار، محمدهادی، ستوده، محمدهادی، (1385). کاربرد برنامه­ریزی غیرخطی در بهینه ­سازی طراحی شبکه­های فاضلاب، فصلنامه علمی و پژوهشی شریف، شماره 35، 25-26 .
  6. موسوی، سید غلامرضا، (مؤلف و مترجم) (1387). «شبکه­های جمع­آوری فاضلاب (اصول، طراحی، ساخت) ». چاپ اول، تهران: انتشارات حفیظ، 187، 189، 192، 197، 198، 221، 233.
  7. عظیمی، علی­اکبر، (1378) . تعیین راهکارهای دفع بهداشتی فاضلاب روستایی، انتشارات وزارت جهادسازندگی- معاونت عمران و صنایع روستایی (اداره کل آب و فاضلاب روستایی) ، صفحات 20 - 25 .
  8. British Standards Institution (1997). Pressure Sewerage Systems outside building. BS EN 1671, London: BSI.
  9. British Standards Institution (1997). Vacuum Sewerage Systems outside building. BS EN
    1091, London: BSI.
  10. EPA (1991). Manual Alternative Wastewater Collection Systems. Report No. EPA/625/1-91/024. Washington, DC: Environmental Protection Agency.
  11. مارا، دانکن. (نویسنده) صراف­پور، رضا (مترجم) (1378). «بهسازی شهری با روش­های ارزان » . چاپ اول، تهران: انتشارات تیمورزاده، 96، 110 - 112.
  12. تائبی، ام، (1376). "سیستم­های جمع­آوری فاضلاب نامتداول- گزینه­های مناسب برای بسیاری از جوامع"، سمینار سومین همایش بررسی مشکلات مبتلا به صنعت آب و فاضلاب کشور، تهران- ایران.
  13. Mara, D. and Broome, J. (2008). Sewerage: a return to basics to benefit the poor. Ice., England.
  14. ذالنوری، ا، رشیدی مهرآبادی، ع، آسفی، ح، (1387). "بررسی ضوابط طراحی شبکه­های جمع­آوری فاضلاب ویژه اجتماعات کوچک"، دومین همایش آب و فاضلاب با رویکرد بهره­برداری،تهران- ایران.
  15. شیخوزاده، موسی، (1386) . سالنامه آماری استان بوشهر سال 1385، انتشارات معاونت برنامه­ریزی استانداری استان بوشهر، نشریه شماره401، صفحات 3 - 10.
  16. شرکت مهندسین مشاور فرپاک، (1385). طرح فاضلاب روستاهای دویره، احمدی و بندرطاهری، گزارش مطالعات مرحله اول، صفحات 12، 24- 28.
  17. شرکت مهندسین مشاور فرپاک، (1389). طرح فاضلاب روستاهای دویره، احمدی و بندرطاهری، گزارش مطالعات مرحله دوم، 5، 20 – 45.