آب شرب در ایران؛ از بحران تا نوآوری
درباره بحران آب در ایران و امکان ارائه راه حل های نوآورانه در گفتگو با دکتر سحر وحدتی فر متخصص حوزه تصفیه آب و فاضلاب و مشاور صنعت فولاد
بخش کشاورزی با مصرف بيش از 80 درصد منابع آب سطحی و زير سطحی کشور، بايد تحت نظارت و کنترل دقيق و بهينه سازی مصرف قرار بگيرند. به عبارت ديگر تمرکز قانون گذاری، مديريت و سرمايه گذاری جهت افزايش راندمان مصرف آب و کاهش مصرف آب بايد به بخش کشاورزی تعلق گيرد. در حاليکه در کشور ما تمام تمرکز بر افزايش راندمان بهره وری آب در صنعت بوده که کمتر از 10 درصد از آب هاي سطحی و زير سطحی را مصرف می کند.
برشي از گفتگو با دکتر سحر وحدتي فر
متخصص حوزه تصفيه آب و فاضلاب و مشاور صنعت فولاد
سپهر ساغری
پژوهشگر
در سال‌هایی که واژه «بحران» تقریبا با نام آب گره خورده است، هنوز تصویر روشنی از آینده آب شرب ایران در ذهن مردم و حتی سیاست‌گذاران شکل نگرفته است. آب که مستقیم ترین پیوند را با سلامت، تغذیه و امنیت غذایی ما دارد، در حالی با تهدید کمیت و کیفیت روبه‌روست که بخش قابل توجهی از آن در کشاورزی و صنعت صرف می شود. در این میان، نگاه علمی و فناورانه به مسئله آب بیش از هر زمان دیگری ضروری به نظر می رسد؛ نگاهی که فراتر از صرفه جویی، به دنبال نوآوری، بازچرخانی و حکمرانی هوشمند آب است. دکتر سحر وحدتی‌فر، متخصص حوزه تصفیه آب و فاضلاب، از چهره هایی است که سال‌ها در مرز میان علم و فناوری برای بهبود کیفیت آب در مقیاس خانگی و صنعتی فعالیت کرده است. در گفت‌وگوی پیشرو، ایشان از واقعیت های کمتر شنیده شده وضعیت آب شرب در ایران می گویند، به راه حل‌های فناورانه اشاره می کنند و مسیرهایی عملی برای مدیریت آب در منزل و صنعت پیشنهاد می دهند.
خانم دکتر وحدتی فر به نظر شما بحران فعلی آب بیشتر ناشی از کمبود منابع است یا ضعف در مدیریت، توزیع و تصفیه؟
سوال بسیار مهمی را مطرح کردید. به طور خلاصه می توان گفت هر دو عامل نقش اساسی دارند، اما اجماع کارشناسان بر این است که “ضعف در مدیریت، توزیع و حکمرانی” سهم بیشتری در تشدید بحران فعلی دارد. ضعف در مدیریت، توزیع و حکمرانی شامل مدیریت ناکارآمد کشاورزی با در نظر داشتن بحران آبی کشور است. اختصاص حدود ۹۰ درصد منابع آب به بخش کشاورزی با روش های آبیاری سنتی (غرقابی) و راندمان آبیاری بسیار پایین، انتخاب الگوی کشت نامناسب (کاشت محصولات آب‌بر در مناطق خشک) بدون توجه به پتانسیل آبی منطقه است. از دیگر بحران های مدیریتی، تمرکز بیش از حد بر پروژه های سازه ای و انتقال آب (مانند سدسازی های بی رویه) به جای مدیریت مصرف و بهره وری و نبود قیمت گذاری واقعی برای آب است که منجر به هدررفت گسترده می شود.
از طرفی فرسودگی شبکه توزیع و ضعف در تصفیه و بازچرخانی و استفاده مجدد از پساب و آب های بازیافتی در صنعت و کشاورزی، از دیگر جنبه های سوء مدیریت است. با توجه به موقعیت جغرافیایی و اقلیم خشک کشور، دومین پارامتر موثر بر بحران فعلی کشور، کمبود منابع آبی (بستر طبیعی و تشدیدکننده های خارجی) است؛ ایران به طور ذاتی در کمربند خشک و نیمه خشک جهان، کاهش چشمگیر متوسط بارندگی و تغییر اقلیم قرار دارد. عدم نظارت بر برداشت های بی رویه از منابع زیرزمینی منجر به افت شدید سطح آب های زیرزمینی، خشک شدن قنات ها و فرونشست زمین در دشت های مهم کشور به عنوان یک فاجعه زیست محیطی غیرقابل بازگشت، شده است.
کشوری مانند عربستان با بارش سالانه بسیار کمتر از ایران، نه تنها با بحران آب دست و پنجه نرم نمی کند، بلکه در برخی بخش ها صادرکننده محصولات کشاورزی است. این موفقیت عمدتا مرهون مدیریت فوق العاده، استفاده از فناوری های پیشرفته آبیاری، تصفیه و بازچرخانی حداکثری آب است. بنابراین، اگرچه تغییر اقلیم و خشکسالی وضعیت را پیچیده تر کرده اما راه برون رفت از این بحران نه در لایروبی دریاها و پروژه های عظیم انتقال آب که در اصلاح ساختار حکمرانی آب، تغییر الگوی کشت، نوسازی شبکه ها، قیمت گذاری منطقی و فرهنگ سازی برای مصرف بهینه، نهفته است.
به نظر شما کدام مورد مهم ترین نقطه ضعف شبکه تصفیه و توزیع کشور است؟ منبع، تصفیه خانه یا لوله‌کشی شهری؟
مهم ترین نقطه ضعف در شبکه توزیع، هدررفت فیزیکی باورنکردنی آب است. بر اساس آمار رسمی، بین ۲۵ تا ۳۰ درصد از هدررفت آبی که در شبکه توزیع شهری و روستایی وارد می شود، به دلیل فرسودگی لوله ها، اتصالات، مخازن، عدم نوسازی و نگهداری پیشگیرانه و فشار نامناسب شبکه است اما به اعتقاد بنده عدم توسعه بازچرخانی آب، نقطه ضعف اصلی استراتژیک در بخش تصفیه است. در نتیجه (پساب تصفیه شده) با مقدار کافی و با کیفیت مطلوب، برای استفاده مجدد در کشاورزی و صنعت بازیافت نمی‌شود. این در حالی است که کشورهای خشک، پساب را یک “منبع ارزشمند” می دانند. متاسفانه دولت ها معمولا ترجیح می دهند پول را در پروژه های بزرگ و قابل رؤیت مانند سدسازی خرج کنند[1] نه در پروژه هایی مهمتر مانند تعویض لوله ها یا ارتقای تصفیه خانه ها.
از فناوری های تصفیه خانگی و دستگاه های هوشمند گرفته تا سیستم های بازچرخانی آب خاکستری؛ کدام ایده ها در ایران بیشترین پتانسیل بومی سازی را دارند؟
در تحلیل پتانسیل بومی سازی ایده ها، می توان آن ها را در سه سطح دسته بندی کرد:
دسته اول: ایده هایی با پتانسیل خیلی بالا بوده که نیاز به فناوری بسیار پیچیده ندارند، همچنین مقرون به صرفه هستند و فرهنگ استفاده از آن ها را می توان به راحتی ترویج کرد. بهترین و قابل دسترس ترین ایده برای بومی سازی انبوه در کوتاه مدت، “کولرهای آبی هوشمند” و “سنسورهای نشت یاب خانگی” هستند.
دسته دوم: ایده هایی با پتانسیل متوسط به بالا بوده و نیازمند سرمایه گذاری و پشتیبانی بیشتر مانند سیستم های بازچرخانی آب خاکستری در سطح ساختمان است.
دسته سوم: ایده هایی با پتانسیل کلان اما پیچیده بوده که نیازمند اراده و سرمایه گذاری دولتی است اما اجرای آن ها پرهزینه و زمان بر است. این ایده ها مانند شبکه های توزیع آب هوشمند (Smart Water Grid) با نصب سنسورهای فشار و دبی در سراسر شبکه توزیع برای شناسایی دقیق و سریع نقاط نشتی و کنترل هوشمند فشار آب در ساعات مختلف شبانه روز است. اجازه بدهید ابتدا در خصوص بازچرخانی آب خاکستری توضیح بدهم. آب خاکستری به پساب حاصل از فعالیت های خانگی مانند شستشوی لباس، استحمام (دوش و وان) و سینک روشویی اطلاق می شود. این آب حاوی مواد شیمیایی، چربی و آلودگی های سبک است، اما فاقد آلودگی های خطرناک مدفوع و ادرار (که در آب سیاه وجود دارد) است. بازچرخانی آب خاکستری یعنی جمع آوری، تصفیه و استفاده مجدد از این آب برای مصارف غیرشرب مانند:
- فلاش تانک توالت
- آبیاری فضای سبز
- شستشوی محوطه و خودرو
بازچرخانی آب خاکستری یکی از راهکارهای مهم مدیریت پایدار آب است که در بسیاری از کشورهای پیشرفته و حتی برخی کشورهای در حال توسعه به طور جدی دنبال می شود. رویکرد کشورها به این موضوع بسته به شرایط اقلیمی، فرهنگی و قوانین آن ها متفاوت است. می توان این کشورها را در چند دسته کلی جای داد:
- کشورهای پیشرو و الزام‌آور (عمدتا خشک و توسعه‌یافته): این کشورها مانند ژاپن به دلیل کمبود شدید آب، قوانین سختگیرانه و الزام آوری را تصویب کرده اند.
- کشورهای اروپایی (تمرکز بر استاندارد و ایمنی): این کشورها به دلیل برخورداری از منابع آبی نسبتا بهتر، بیشتر بر جنبه های استانداردسازی، ایمنی و سلامت عمومی تمرکز دارند.
- کشورهای در حال توسعه با اقلیم خشک: این کشورها مانند هند، مکزیک و برزیل به تدریج و با کمک سازمان های بین‌المللی، استفاده از این سیستم ها را آغاز کرده اند.
در ایران با توجه به بحران حاضر ضرورت دارد که با رویکردی اجباری، سیستم های “آب بازیافتی خانگی” به طور گسترده در ساختمان های نوساز نصب شوند. به این ترتیب در ساختمان ها، لوله کشی جداگانه برای آب شرب و آب بازیافتی (برای فلاش تانک) نصب می گردد. ضروری است دولت با ارائه وام و تسهیلات، مردم را به نصب این سیستم ها تشویق کند. با توجه به الزامات و مشخصات فرهنگی در کشور، باید استانداردهای سختگیرانه ای برای کیفیت آب بازیافتی تعیین گردد. مقررات دقیقی برای سطح تصفیه مورد نیاز بر اساس نوع مصرف (آبیاری سطحی یا زیرسطحی، فلاش تانک) تعیین گردد.
خانم دکتر در صنعت به ویژه صنایع آب بری چون فولاد چگونه می توان مصرف آب را کاهش داد بدون آنکه کیفیت تولید آسیب ببیند؟
صنایع فولادی به عنوان یکی از مصرف‌کنندگان بزرگ آب، می توانند با راهکارهای فناورانه شامل بهینه سازی فرآیند مانند استقرار کوره های قوس الکتریکی به جای کوره های بلند و پیاده سازی فرآیندهای احیای مستقیم، مصرف آب خود را به طور چشمگیری کاهش دهند. جالب توجه است که کشور ما در صنعت فولاد بسیار پیشرفته بوده و این فناوری ها در ایران کاملا به روز استفاده می شوند. سایر فناوری های کاهش مصرف آب در فولاد شامل موارد زیر است:
- سیستم های بازیابی و بازچرخانی آب مانند: نصب سیستم های مدار بسته خنک کننده، استفاده از فناوری تخلیه مایع صفر[2]، بازیابی آب از پساب های صنعتی
- بهینه‌سازی سیستم های خنک‌کننده مانند جایگزینی برج های خنک کننده تر با سیستم های خشک، استفاده از خنک‌کننده های هوایی، بهینه سازی عملکرد برج های خنک کننده موجود شامل برج های خنک کننده با پکینگ پیشرفته، سیستم های کنترل خودکار[3]، افزودنی های کاهش تبخیر
- تغییرات فرآیندی و مدیریت آب در واحدهای مختلف؛ بهینه سازی مصرف در ناحیه نورد و فولادسازی و …. با استفاده از ممیزی کردن مصرف آب و اولویت بندی مصارف با کیفیت های مختلف آب.
- استفاده از منابع آبی غیرمتداول و اقتصاد چرخشی آب مانند استفاده از خروجی تصفیه فاضلاب شهری به عنوان آب خام در صنعت فولاد: این رویکرد اخیرا در فولادسازی های متعددی در شهرهای عموما خشک انجام شده است. همچنین استفاده از پساب تصفیه شده فاضلاب بهداشتی کارخانه ها برای مصارف آبیاری و غیره از مثال های مرتبط با این بخش است.
- فناوری های نوین مانند استفاده از هوش مصنوعی برای بهینه سازی مصرف، نانوفیلتراسیون برای بازیابی، سیستم ها غشایی پیشرفته، اسمز معکوس با بازدهی بالا [4] و همچنین فناوری بسیار نوین سیستم های اسمز مستقیم با راندمان بالا و حداقل مصرف انرژی
برخی از این سیستم های ذکر شده به علت قوانین سخت گیرانه محیط زیست و همچنین بحران آبی موجود در کشور و فشار موجود بر صنعت، به وجود آمده است. همچنین اقدامات شایانی در صنعت فولاد ایران از این منظر آغازشده است؛ به طور مثال استفاده از ایرکولرها با توجه به شرایط آب و هوایی کارخانجات فولادسازی با سطح بالایی از اتوماسیون در حال احداث و بهره برداری هستند.
اگر بخواهید سه اقدام عملی برای آینده آب ایران به ترتیب در سطح دولت، صنعت و در زندگی روزمره مردم پیشنهاد دهید، چه خواهید گفت؟
اگر بخواهم سه اقدام اساسی را پیشنهاد کنم می بایست نظر شما را به مقاله ای که اینجانب و همکارانم با عنوان “رویکردی نوین در سیاست های سرمایه گذاری بمنظور مدیریت و ارتقای بهره وری آب”[5] در سومین کنفرانس ملی نقش صنعت، معدن و جامعه در گسترش حکمرانی سبز ارائه کردیم، جلب کنم. در این مقاله با استناد به آمار رسمی در بخش کشاورزی و همچنین صنعت پتروشیمی و فولادسازی به عنوان صنایع مادر، نتیجه گیری شده است که بخش کشاورزی با مصرف بیش از ۸۰ درصد منابع آب سطحی و زیر سطحی کشور، باید تحت نظارت و کنترل دقیق و بهینه سازی مصرف قرار بگیرند. به عبارت دیگر تمرکز قانون گذاری، مدیریت و سرمایه گذاری جهت افزایش راندمان مصرف آب و کاهش مصرف آب باید به بخش کشاورزی تعلق گیرد. در حالیکه در کشور ما تمام تمرکز بر افزایش راندمان بهره وری آب در صنعت بوده که کمتر از ۱۰ درصد از آب های سطحی و زیر سطحی را مصرف می کند. اقدام دیگر که به شدت توصیه می گردد رونق دادن به بازیافت و بازچرخانی آب در بخش های کشاورزی و صنعت است. سرمایه گذاری ها جهت بهبود مصرف فرآیندهای صنایع مختلف به منظور کاهش مصرف شاید خیلی هزینه بر باشد ولی گسترش بازچرخانی پساب و استفاده مجدد مفهومی کم هزینه و بسیار کلیدی است که دسترسی به آن با دانش بومی کشور میسر است.
همچنین در کشور ما تنوع صنایع آب بر و کشت محصولات آب بر تحت هیچ نظارتی نبوده و تمامی این مسائل نقص مدیریتی در کشور نه در سال های اخیر، بلکه در دهه های گذشته است. گسترش صنایع آب بر مانند فولاد در نقاط خشک و بحرانی به لحاظ آب، نشان دهنده سیاست های اشتباه طی سالیان دراز است. در حالیکه صنایعی مانند پتروشیمی همیشه در جنوب متمرکز بوده و علی رغم مصرف بالای آب، مستقل از آب های سطحی و زیر سطحی کشور به واسطه فناوری ها، به روز هستند. نکته دیگری که توصیه می گردد جداسازی شبکه آب بهداشتی و آشامیدنی در ایران است. همانطور که مستحضرید در هیچ کجای جهان این دو شبکه آب یکی با ارزش افزوده بسیار بالا و دیگری با ارزش پایین تر، در یک شبکه نبوده ولی متاسفانه ایران به این مسئله هیچ توجهی نداشته است.