استفاده از فاضلاب در کشاورزی: فرصت‌ها، چالشها و راهکارها

نوع مقاله: علمی ترویجی

نویسندگان

عضو هیات علمی موسسه تحقیقات خاک و آب، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی

چکیده

استفاده مجدد از فاضلاب و پساب برای آبیاری و کشاورزی از گذشته‌های دور در دنیا مطرح بوده است. افزایش جمعیت، مهاجرت به شهرها و گسترش شهرنشینی، ارتقاء استانداردهای زندگی، رشد و گسترش صنایع و... سبب گردیده تا حجم فاضلاب زیادی در مناطق محدودی تولید شود که محیط توان پالایش آن را ندارد. این در حالی است که این حجم بالای فاضلاب تولیدی می‌تواند به‌عنوان منبعی برای تأمین آب، مواد و انرژی موردتوجه قرار گیرد. با توجه به پیشرفت فناوری‌های تصفیه فاضلاب در جهان، امکان تصفیه فاضلاب با طیفی وسیع از کیفیت پساب خروجی فراهم می‌باشد. چندان‌که پساب خروجی از کیفیت مناسب برای شرب گرفته تا کیفیت بسیار پائین را دربرمی گیرد. با چنین توانمندی علمی دیگر نمی‌توان تصور عدم استفاده از پساب برای آبیاری در کشاورزی را به کار برد. اما سؤالی که در اینجا پیش می‌آید تناسب کیفیت پساب با نوع کاربرد پساب با توجه به مسائل اقتصادی می‌باشد. این امر نیازمند دسترسی به استانداردها، دستورالعمل‌ها و معیارهای قابل‌اجرا برای هریک از بخش‌های مختلف می‌باشد تا بتوان آن را با رعایت استاندارهای زیست‌محیطی بکار برد. البته استفاده از پساب به عنوان منبع آب پایدار در آبیاری محصولات کشاورزی با رعایت ملاحظات زیست محیطی را بایستی به‌عنوان بخشی از مدیریت پایدار با توجه به وضعیت بحران آب تلقی نمود. سامانه‌ای که مراحل مختلف تولید، جداسازی، جمع‌آوری، انتقال، تصفیه را همراه با ذینفعان هر بخش دربرمی گیرد. در این سامانه مفاهیمی همانند کاهش فاضلاب، استفاده مجدد، بازچرخانی و بازیافت جایگاه ویژه‌ای دارند تا فاضلاب نه به‌عنوان یک پساب دورریختنی بلکه به‌عنوان یک منبع تجدید پذیر تلقی گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Wastewater Reuse in Agriculture: Opportunities, Challenges, and Solutions

نویسندگان [English]

  • hamed rezaee
  • saeed sadat
Academic Staff Member; Soil and Water Research Institute; Agricultural Research, Education, and Extension Organization (AREEO).
چکیده [English]

Wastewater reuse for farm irrigation has a long history around the world. Population growth, influx of rural communities into cities, the ensuing over-urbanization, elevated living standards, and industrialization are among the many factors that have led to the production of escalating volumes of wastewater and industrial effluents beyond the self-purifying capacity of the surrounding limited land areas where they are produced. However, this devastating challenge may be transformed into an opportunity by reusing the wastewater as a source of water, materials, and energy. The recent technological developments in wastewater treatment have offered ample opportunities to obtain effluents of a wide range of qualities for a wide array of uses including drinking water. The availability of such technologies makes it possible to imagine every possibility for wastewater reuse toward agricultural irrigation. The question that remains, however, is whether the effluent quality thus obtained can be economically matched with the quality requirements of a given water reuse. This requires practicable water quality standards, guidelines, and criteria provisioned for different water reuses in compliance with environmental quality standards. Treatment effluent reuse for irrigation should in any case be envisioned as part of an Integrated Sustainable Waste Management System in which the different stages of waste production, separation, collection, transfer, and treatment are accomplished in cooperation with stakeholders. Concepts such as reduced waste production, reuse, and recycle playing special roles in this integrated system should be based on waste viewed as a renewable resource rather than one to dispose of.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Integrated Waste Management
  • Renewable Resource
  • Treated Wastewater
  1. بهبهانی نیا، آ. س، میرباقری. و ا. آزادی. 1390. تأثیر استفاده از پساب و لجن در آبیاری گیاهان بر میزان غلظت فلزات سنگین گیاهان. فصلنامه علمی پژوهشی گیاه و زیست‌بوم، سال 7، شماره 28 ص59-70.
  2. بهبهانی نیا، آ. ا، آزادی. و س. صادقیان. 1389. اثر آبیاری با پساب تصفیه‌خانه‌ها بر میزان تجمع فلزات سنگین در برخی از سبزیجات منطقه رودهن. مجله پژوهش‌های به زراعی، جلد 2، شماره2، ص 165-173.
  3. بیگی هرچگانی، ح. ا. و گ. بنی طالبی. 1392. اثر بیست‌وسه سال آبیاری با پساب شهری بر انباشت بعضی فلزات سنگین در خاک انتقال به دانه‌های گندم و ذرت و خطرات بهداشتی مرتبط. نشریه آب‌وخاک، جلد 27، شماره 3، ص 580-570.
  4. توکلی، م. و م. طباطبائی. 1378. آبیاری با فاضلاب تصفیه‌شده. نشریه کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران. شماره 28 ص26-1.
  5. پایگاه آمار و اطلاعات آب و فاضلاب کشور. 1395. گزارش صنعت آب و فاضلاب شهری در یک نگاه. شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور. نشانی اینترنتی: stat.nww.ir/dorsapax/userfiles/stat/kol.pdf.
  6. پرورش، ع. ح، موحدیان عطار. و ل. حیدریان. 1383. بررسی کیفیت شیمیایی و ارزش کودی ورمی کمپوست تهیه‌شده از لجن فاضلاب شهری اصفهان. مجموعه مقالات هفتمین همایش ملی بهداشت محیط. دانشگاه علوم پزشکی شهرکرد.
  7. حجتی، س. ف، نوربخش. و ک. خاوازی. 1385. تأثیر لجن فاضلاب بر شاخص بیومس میکروبی خاک فعالیت آنزیمی و عملکرد گیاه ذرت. مجله علوم خاک و آب جلد 20 شماره 1 ص 84-93.
  8. حسن اقلی، ع. و ع، لیاقت. 1388. تغییرات هدایت الکتریکی زه آب حاصل از اعماق مختلف خاک درنتیجه اجرای عملیات آبیاری با فاضلاب و پساب تصفیه‌شده شهرک اکباتان. مجله آبیاری و زهکشی ایران، جلد 3، شماره 2،ص 12-1.
  9. چوبین، ب. و آ. ملکیان. 1392. رابطه بین تغییر سطح آب زیرزمینی و روند شور شدن آن. بررسی موردی دشت آسپاس استان فارس. مدیریت بیابان، شماره یک، 26-13.
  10. دفتر تحقیقات و معیارهای فنی سازمان برنامه‌وبودجه. 1372. ضوابط فنی بررسی و تصویب طرح‌های تصفیه فاضلاب‌های شهری. نشریه شماره 3-129. انتشارات سازمان برنامه‌وبودجه. تهران.
  11. دفتر نظام فنی اجرایی معاونت نظارت راهبردی و دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا وزارت نیرو.1387. راهنمای طبقه‌بندی کیفیت آب خام، پساب‌ها و آب‌های برگشتی برای مصارف صنعتی و تفرجی. نشریه شماره 462 معاونت نظارت راهبردی.  معاونت نظارت راهبردی http://tec.mporg.ir/.
  12. رباطی، ب. م، شریعتی، و ر. فرشی. 1367. مطالعه بعضی اثرات سوء فاضلاب نهر فیروزآباد در اراضی زراعی جنوب تهران. مجموعه مقالات خاک و آب، سال 4 شماره 1، ص. 1-14.
  13. روحانی شهرکی، ف. ر، مهدوی. و م. رضایی.1384. اثر آبیاری با پساب بر برخی خواص فیزیکی و شیمیایی خاک. فصلنامه علمی-پژوهشی آب و فاضلاب، جلد 16، شماره 1،ص. 23-29.
  14. رهنما، ح. و س. میراثی. 1395. تحلیل و ارزیابی پارامترهای موثر بر فرونشست زمین. مجله علمی-پژوهشی عمران مدرس، دوره 16، شماره یک، ص 53-45.
  15. شایگان، ج و ع، افشاری. 1383. بررسی وضعیت فاضلاب‌های شهری و صنعتی ایران. آب و فاضلاب، جلد 15 شماره 1، ص58-69.
  16. شرقی، ع. و غ، کیانی. 1389. سالنامه آماری آب کشور87-1386. مرکز چاپ و انتشارات دانشگاه شهد بهشتی، دفتر برنامه‌ریزی کلان آب و آبفا و شرکت مدیریت منابع آب ایران.
  17. شریعتی، م. 1365. فاضلاب منبع عناصر غذایی برای گیاه و مسائل ناشی از آلودگی آن در اراضی کشاورزی. نشریه شماره 688 موسسه تحقیقات خاک و آب.
  18. صالحی، ص. و م. طالبی صومعه سرایی. 1393. تحلیل کیفی موانع اجتماعی-فرهنگی استفاده از آب بازیافتی.بازیافت آب. دوره یک، شماره یک،ص7767.
  19. صفری سنجانی، ع. ا. و ش. حاج رسولیها. 1380. پیامد آبیاری با پساب پالایشگاه فاضلاب شمال اصفهان بر برخی از ویژگی‌های شیمیایی خاک‌های ناحیه برخوار. مجله علوم کشاورزی ایران، جلد 32، شماره 1ص. 88-79.
  20. عابدی کوپایی، ج و ع. بختیاری فر. 1383. تأثیر پساب تصفیه‌شده بر خصوصیات هیدرولیکی انواع قطره‌چکان‌ها در سیستم آبیاری قطره‌ای. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد 8، شماره 3 ص 33-43.
  21. عاطفی، الف. و ع. قائمی. 1390. بررسی تأثیر مدیریتی کیفیت آب آبیاری، پساب تصفیه‌شده و کود NPK بر خصوصیات شیمیایی خاک در کشت کلم بروکلی در آبیاری میکرو. نشریه آب‌وخاک، جلد 26، شماره 5، ص 1127-1119.
  22. فرمانی فرد، م. ه، قمر نیا. م، پیرصاحب. و ن. فتاحی. 1396. تاثیر آبیاری بلند مدت با فاضلاب تصفیه شده کرمانشاه بر برخی خصوصیات فیزیکی خاک. نشریه پژوهش آب در کشاورزی، جلد 31، شماره 31، 508-494.
  23. فیضی، م. خ، شیدایی. و ح. اولیائی. 1392. تأثیر فاضلاب شاهین‌شهر بر ویژگی‌های شیمیایی خاک. چکیده مقالات اولین همایش ملی بحران آب، دانشگاه آزاد اسلامی واحد خوراسگان(اصفهان).
  24. قاسمی، س. ع. ش، دانش. و ا. علیزاده. 1391. امکان‌سنجی استفاده از سیستم آبیاری قطره‌ای در کاربرد پساب تصفیه‌خانه‌های فاضلاب شهری مشهد. نشریه آبیاری و زهکشی، جلد 6، شماره 3، ص162-152.
  25. کریم پور، م. م، افیونی. و ع. اسماعیلی ساری. 1389. اثر لجن فاضلاب بر غلظت جیوه خاک  و گیاه ذرت. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. سال 14، شماره 52، ص 123-115.
  26. کریم زاده، م. ا، علیزاده، و م. محمدی آریا. 1391. اثرات آبیاری با پساب بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک. نشریه آب‌وخاک. جلد 26،شماره 6، ص1553-1547.
  27. کفائی، ر و س، دوبرادران. 1393. مروری بر توزیع و پایش هورمون‌ها در محیط و حذف آن‌ها در سیستمهای تصفیه فاضلاب. دوماهنامه طب جنوب، سال 17، شماره 5، ص 1006-993.
  28. لشکری پور، غ. م، غفوری. و ح. ر، رستمی بارانی. 1387. بررسی علل تشکیل شکاف‌ها و فرونشست زمین در غرب دشت کاشمر. مطالعات زمین‌شناسی، جلد 1، شماره1، ص 95-111.
  29. محمدی، پ. 1380. مروری بر استانداردها و تجارب استفاده از پساب‌ها برای آبیاری. گروه کار اثرات زیست‌محیطی کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.
  30. مرکز آمار ایران. 1395. سال نامه آماری کشور سال 1394. سازمان برنامه و بودجه، مرکز آمار ایران. تهران. ایران.
  31. مرکز آمار ایران. 1395. چکیده  نتایج سرشماری نفوس و مسکن 1395. مرکز آمار ایران. نشانی اینترنتی :http://www.amar.org.ir/portal/0/news/1396/chnsanvms95.pdf
  32. مرکز آمار ایران، 1390. برآورد جمعیت کشور، شهری، روستایی. 1389-1375. نشانی اینترنتی :http://www.amar.org.ir/default_404.aspx
  33. ملاحسینی، م. و ش. دانش. 1386. تأثیر کاربرد توأم آب و پساب بر دبی قطره چکانه در سیستم آبیاری قطره‌ای. مجله آبیاری و زهکشی ایران، جلد 1، شماره 2، 104-95.
  34. مرادمند، م. ح، بیگی هرچگانی. و ع. محمد خانی. 1388. اثر آبیاری با پساب تصفیه‌شده شهری بر توزیع نیکل در خاک و اندام فلفل سبز. چکیده مقالات سومین همایش ملی آب و فاضلاب با رویکرد اصلاح الگوی مصرف. تهران.
  35. مستشاری، م. و ا، بغوری. 1381. بررسی شدت و گسترش آلودگی خاک‌ها به عناصر سنگین و تعیین مقدار آن‌ها در گیاهان آبیاری شده با فاضلاب. گزارش نهایی شماره 81/365 موسسه تحقیقات خاک و آب.
  36. ملاحسینی، ح. 1381. بررسی شدت و گسترش آلودگی خاک‌ها به عناصر سنگین و تعیین مقدار آن‌ها در گیاهان آبیاری شده با فاضلاب. گزارش نهایی موسسه تحقیقات خاک و آب.
  37. مهردادی، ن. 1378. نگرشی بر نقش مشارکت‌های مردمی در استفاده از پساب‌ها برای آبیاری. همایش جنبه‌های زیست‌محیطی استفاده از پساب‌ها در آبیاری  مجموعه مقالات همایش جنبه‌های زیست‌محیطی استفاده از پساب در آبیاری. صفحه94-89.نشریه شماره 28-1378 کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران،
  38. موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران. 1380. خوراک انسان دام، بیشینه رو اداری فلزات سنگین. استاندارد شماره 12968. موسسه استاندارد و تحقیقات صنعتی ایران
  39. مومنی، ع. م. ح، رسولی. م، بای بوردی. و م. ج. ملکوتی. 1383. لزوم حفظ کیفیت و پایش منابع خاک کشور. صفحه 315-288. بنایی، م. ح.  ع، مومنی. م، بای بوردی. م. ج، ملکوتی. خاک‌های ایران تحولات نوین در شناسایی مدیریت و بهره‌برداری. موسسه تحقیقات خاک و آب. انتشارات سنا. تهران.
  40. مومنی، ع. و م. ج، ملکوتی. 1383. وضعیت کشاورزی ایران. صفحه 77. بنایی، م ح، ع. بای­بوردی م. م ج ملکوتی. خاک‌های ایران . تحولات نوین و شناسایی، مدیریت و بهره­برداری. موسسه تحقیقات خاک و آب انتشارات سنا.
  41. مؤمنی، ع. 1389. پراکنش جغرافیایی و سطوح شوری منابع خاک ایران. مجله پژوهش‌های خاک. الف جلد 24، شماره 3 صفحه 215-202.
  42. نامجویان، م. 1386. مروری بر مطالعات آمایش سرزمین. دفتر زیربنایی مرکز پژوهش‌های علمی شورای اسلامی. شماره مسلسل 8828. تهران.
  43. نجفی، پ. س، موسوی. و م. فیضی. 1386. اثر کاربرد فاضلاب تصفیه‌شده شهری بر عملکرد و کیفیت گندم. مجله علوم خاک و آب، جلد 21، شماره 2، ص 227-238.
  44. نجفی، پ. س، موسوی. و م. فیضی. 1384. بررسی اثرات کاربرد پساب فاضلاب تصفیه‌شده شهری در روش‌های مختلف آبیاری سیب‌زمینی. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال 12،شماره یک، ص 61-70.
  45. Anderson, J. 2003. The environmental benefits of water recycling and reuse. Water Science and Technology: Water Supply, 3(4): 1–10.
  46. Angelakis, A.N., and S.A. Snyder. 2015. Wastewater treatment and reuse: Past, Present, and Future. Water 7: 4887-4895.
  47. Amerasinghe, P., Bhadwaj, R.M., Scott, C., Jella, K. and F. Marshall. 2013. Urban wastewater and agricultural reuse challenges in India, IWMI Research report.
  48. Capodaglio, A.C. 2017. Integrated decentralized wastewater management for resource recovery in rural and peri-urban areas. Resources, 6(2):1-20.
  49. Chang, A.C., Pan, G., Page, A.L. and T. Asano. 2002. Developing human health related chemical guideline for reclaimed wastewater and sewage sludge applications in Agriculture. World Health Organization.
  50. Elmitwalli, T.A., Al-Sarawey, A. and M.F. El-Sherbing. 2008. Egyptian effluent standards for treated sewage: evaluation and recommendations: p41-51.In: Al-Baz, I., Otterphol, R. and C, Wendland. Efficient management of wastewater its treatment and reuse in water scarce countries. Springer. Germeny.
  51. Epstein, E. 2002. Land application of sewage sludge and biosolids. Lewis publishers, London, UK.
  52. Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO). 1976. A framework for land evaluation. Rome, FAO.
  53. FAO. 1993. Guidelines for land use planning. FAO, Rome. Italy.
  54. FAO. 2017. The future of food and agriculture: trends and agriculture. FAO. Rome, Italy.
  55. Faruqui N.I., Scot C.A. and L. Raschid-Sally. 2007. Confronting the realities of wastewater use in irrigated agriculture: lessons learned, p.173-187. In: Scott C.A., Faruqui N.I. and L, Raschid Sally.Wastewater use in irrigated agriculture coordinating the livelihood and environmental realities. CAB International.
  56. Fatta D., Arslan Alaton I., Gokcay C., Rusan M., Mountadar M. and A. Papadopoulos. 2005. Wastewater reuse: problems and challenges in Cyprus, Turkey, Jordan and Morocco .European Water: 11/12: 63-69.
  57. Hussain, I. Raschid, L. Hanjra, M.A. Marikar, F. and W. van der Hoek. 2002. Wastewater use inagriculture: review of impacts and methodological issues in valuing impacts. Working Paper 37. Colombo, Sri Lanka: International Water Management Institute.
  58. Jimenez, B. and T. Asano. 2008. Water reclamation and reuse around the world. p: 3-26. In: B. Jimenez and T. Asano (eds.) Water reuse an international survey of current practice, issues and needs. IWA publishing U.K.
  59. Jönsson, H. 2002. Urine separating sewage systems: environmental effects and resource usage. Water Science and Technology, vol 46, 33-340.
  60. Klundert, A. 1999. Integrated sustainable waste management: the selection of appropriate technologies and the design of sustainable systems is not (only) a technical issue. The CEDARE/IETC Inter-regional workshop on technologies for sustainable waste management, held 13-15 July 1999 in Alexandria, Egypt.
  61. Kretschmer, N., Ribbe, L. and H. Gaese. 2002. Wastewater reuse for agriculture. In: Technology resource management and development scientific contribution for sustainable development, 2: 37-64.
  62. Lahnsteiner, J. and G. Lempert. 2007. Water management in Windhock, Namibia Water Science and Technology, 55(1):441-448.
  63. Lazarova, V., and A. Bahri. 2005. Water reuse for irrigation: agriculture, landscapes, and turf grass. CRC Press, Boca Raton, USA.
  64. Libe, J. and R. Adakanian. 2013. Proceedings of the UN-Water project on the safe use of wastewater in agriculture. UNW-DPC. Bonn, Germany.
  65. Qin, L., Zhenli, L. He, and P. J. Stoffella. 2012. Land application of biosolids in the USA: a review. Applied and Environmental Soil Science, 2012:10.1155/2012/201462, Available at: https://www.hindawi.com/journals/aess/2012/201462.
  66. Mouhanni, H., Bendou A. and S. Er-Raki. 2011. Disinfection of treated wastewater and its reuse in the irrigation of golf grass: The case of plant M’zar Agadir-Morocco. Water, 3: 1128-1138.
  67. Schaht, K. Gonster, S. Juschke, E. Chen, Y. Tarchitzky, J., Al-Bakri, J. Al-Karablieh, E. and B. Marschner. 2011. Evaluation of soil sensitivity towards the irrigation with treated wastewater in the Jordan River region. Water, 3:1092-1111.
  68. Salgot, M. 2008. Water reclamation recycling and reuse, implementation issues. Dsaination, 21:190-198.
  69. SIDA. 2000.  Water and wastewater management in large to medium-sized urban centers, 2000.
  70. Soil Science Society of America. 1995. Statement on soil quality. Agronomy News, June, 1995.
  71. United Nations, Department of Economic and Social Affairs, Population Division. 2017. World population prospects: The 2017 revision, key findings and advance tables. ESA/P/WP/248.
  72. United Nations. 2014. Water for life decades, water and sustainable development.Available at: http://www.un.org/waterforlifedecade/water-and-sustainable-development.html.
  73. United Nations. 2012. The future we want United Nation's conference on sustainable development. Rio+20.UN.
  74. United States Environmental protection Agency. 2012. Guideline for water reuse. USAID.
  75. United Nations. 1958. Water for industrial use. Economic and Social Council, Report E/3058ST/ECA/50, United Nations, New York.
  76. Verhey, W. H. 1998. The FAO-UNEP approach land use planning. Review. FAO/UNEP Workshop on integrated planning and management of land resources. Proceedings.16-30.
  77. Wescot, D. W. 1997. Quality control of wastewater for irrigated crop production (Water report).FAO, Rome, Italy.
  78. World Health Organization. 2006. WHO guidline for the safe use of wastewater excreta and greywater, vol II wastewater use in agriculture.World Health Organization.France.
  79. WWAP (United Nations World Water Assessment Programme). 2017. The United Nations world water development report 2017. Wastewater: The Untapped Resource. Paris, UNESCO.
  80. Wilson, D. C., Velis, C.A. and M. Rodic. 2012. Integrated sustainable waste management in developing countries. Waste and Resource Management, 166(WR2):52-68.
  81. 57.                        Galloway, D.L. and T.J. Burbey. 2011. Review: regional land subsidence accompanying groundwater extraction. Hydrology Journal, 19 (8):1459-1486.
  82. 58.                        Gu, Y. Li, Y. Li, X. Pengzhou L., Wang H., Zoe R.P.,  Xin W. Jiang W. and L. Fengting, 2017. The feasibility and challenges of energy self-sufficient wastewater treatment plants, Applied Energy. 204 (C): 1463-1475.
  83. 59.                        Guest, J. S., Skerlos, S.J. Barnard, J.L. Beck, M. B. Daigger, G.T. Hilger, H. Jackson, S.J. Karvazy, K. Kelly, L. Macpherson, L. Mihelcic, J.R. Pramanik, A. Raskin, L.Van Loosdrecht, M.C.M. Yeh, D. and N.Y.G. Love. 2008. A new planning and design paradigm to achieve sustainable resource recovery from wastewater. Environmental Science and Technology, 43:6126-6130.