سيستم‌هاي جمع‌آوري و دفع فاضلاب
سيستم‌هاي جمع‌آوري فاضلاب
انواع فاضلاب
فاضلاب خانگي

فاضلاب خانگي خالص عبارت است از فاضلاب دستگاه‌هاي بهداشتي خانه‌ها مانند توالت‌ها، دستشويي‌ها، حمام‌ها، ماشين‌هاي لباسشوي و ظرفشويي، پساب آسپزخانه‌ها و يا فاضلاب حاصل از شستشوشي قسمت‌هاي گوناگون خانه. معمولاً خواص اين فاضلاب‌ها در سطح يك كشور يكسان است، ولي غلظت آن به مقدار مصرف سرانه آب در شهرها بستگي دارد.
در شبكه‌ فاضلاب‌هاي شهري، آنچه كه فاضلاب خانگي ناميده علاوه بر فاضلاب خانگي خالص داراي مقدار فاضلاب حاصل از مغازه‌ها، فروشگاه‌ها، تعميرگاه‌ها و رستوران‌ها نيز است كه اجباراً‌ از سطح شهر بطور پراكنده وارد كانال‌هاي فاضلاب مي‌شوند.
فاضلاب‌هاي صنعتي

خواص فاضلاب‌هاي صنعتي و پساب كارخانه‌ها كاملاً بستگي به نوع فرآورده‌ كارخانه دارد. با توجه به اين موضوع، مهم‌ترين تفاوت‌هاي فاضلاب صنعتي و فاضلاب خانگي عبارتند از:
الف) امكان وجود مواد و تركيبات شيميايي سمي در فاضلاب‌هاي صنعتي بيشتر است.
ب‌) فاضلاب صنعتي، خاصيت خورندگي و درجه اسيدي بيشتري دارد.
ت‌) امكان وجود موجودات زنده در فاضلاب صنعتي كمتر است.

تنها بخشي از فاضلاب‌هاي صنعتي وجود دارد كه در اكثر كارخانه‌ها داراي خاصيتي كم و بيش يكسان است. اين فاضلاب‌، حاصل از تشكيلات خنك كننده كارخانه‌هاست. ميزان آلودگي اين فاضلاب به تعداد دفعات استفاده از آب در قسمت‌هاي خنك كننده بستگي دارد. معمولاً آلودگي فاضلاب اين بخش كمتر از آلودگي فاضلاب ساير قسمت‌هاي كارخانه است و بيشتر آلودگي آن نيز به علت وجود مواد نفتي و روغني است.

فاضلاب‌هاي سطحي
فاضلاب‌هاي صنعتي ناشي از بارندگي، ذوب يخ‌ها و برف‌هاي نقاط بلند است. اين فاضلاب‌ها به علت جاري شدن در سطح زمين و تماس با آشغال‌هاي روي زمين و شستشوي سطح خيابان‌ها و پشت‌بام‌ها آلوده شده و همچنين مقداري مواد آلي و معدني به آنها اضافه مي‌شود. لذا، در شروع بارندگي درجه آلودگي فاضلاب‌هاي سطحي زياد و پس از پاك شدن سطح بارش از مقدار آلي آن كاسته مي‌شود.

مقدار فاضلاب
مقدار فاضلاب‌هاي خانگي
مقدار فاضلاب‌هاي خانگي بستگي زيادي به مقدار مصرف سرانه آب در شهر دارد، اما عواملي از قبيل آب دادن به باغچه‌ها و تبخير سبب مي‌شوند كه مقدار فاضلاب كمتر از مقدار مصرف آب باشد. از سوي ديگر، نشت آب‌هاي زيرزميني به لوله‌هاي فاضلاب و مخلوط شدن غيرمجاز قسمتي از آب باران با فاضلاب خانگي در شبكه‌هاي مجزا، سبب افزايش مقدار فاضلاب خانگي مي‌شود.
به منظور محاسبه مقدار فاضلاب‌هاي خانگي، توجه به موارد زير ضروري است:
مصرف سرانه آب

مقدار مصرف سرانه آب با توجه به بزرگي و كوچكي شهر و بسته به سطح زندگي ساكنان آن، متفاوت است. ميانگين مصرف سرانه آب در ايران به علت بالا رفتن سطح زندگي مردم و گسترش شبكه‌هاي آبرساني، داراي رشد ساليانه‌اي معادل ۵/۰ تا ۲ درصد است.
نسبت تبديل آب مصرفي به فاضلاب
اين عدد نشان دهنده درصدي از آب مصرفي است كه تبديل به فاضلاب شده و وارد لوله‌هاي آن مي‌گردد. مقداري از آب شبكه لوله‌كشي به مصرف آبياري فضاهاي سبز و شستشوي خيابان‌ها رسيده و قسمتي از آن نيز به صورت تبخير در آب‌نماها و در دستگاه‌هاي خنك كننده مانند كولرها مصرف مي‌شود. اين مقدار ۱۲ الي ۱۷ درصد كل آب مصرفي تخمين زده مي‌شود.

مقدار تلفات آب در كشورهاي صنعتي بين ۸ الي ۱۳ درصد ميانگين مصرف سرانه است كه اين مقدار در ايران به ۵۰ درصد مي‌رسد.
بايد توجه داشت كه در شهرهاي ايران، ۵۰ تا ۷۰ درصد و گاهي تا ۴۰ درصد ميانگين آب مصرفي به فاضلاب تبديل مي‌شود.
آميخته شدن آب باران با فاضلاب خانگي
در اثر اتصال غيرمجاز ناودان‌هاي آب باران به شبكه فاضلاب خانگي و نيز از راه دريچه‌هاي آدم‌رو در كف خيابان‌ها، مقداري از آب باران وارد شبكه فاضلاب خانگي در سيستم شبكه‌هاي مجزا مي‌گردد. مقدار اين آب بسته به تعداد سوراخ‌هاي موجود در دريچه‌هاي نامبرده و شدت بارندگي براي هر دريچه از ۱/۰ تا ۳ ليتر در ثانيه تغيير مي‌كند. مقدار كل آب باراني كه در سطح شهر وارد شبكه فاضلاب خانگي مي‌شود، بسته به سطح فرهنگ مردم و شكل ساختماني شبكه بين ۱۰ تا ۳۰ درصد تخمين زده مي‌شود.
مقدار فاضلاب‌هاي صنعتي
فاضلاب‌هاي صنعتي را مي‌توان به دو گروه تقسيم نمود:
فاضلاب‌ كارگاه‌هاي كوچك
مقدار فاضلاب‌هايي مانند فاضلاب تعميرگاه‌هاي اتومبيل، آهنگري‌ها، نجاري‌ها، آرايشگاه‌ها، آتليه‌هاي عكاسي و مانند اين‌ها، در طرح شبكه فاضلاب شهري، جداگانه به حساب نمي‌آيد، بلكه معمولاً همراه با فاضلاب سرانه مردم درنظر گرفته مي‌شود.

فاضلاب كارخانه‌ها و كارگاه‌هاي بزرگ
مقدار فاضلاب صنايع بزرگ را با توجه به مقدار مصرف آب در آنها و كاهش مقدار آن در فرآورده‌هاي صنعتي تعيين مي‌كنند. نوع سيستم خنك كننده كارخانه و امكان كاربرد مكرر آب در تشكيلات خنك‌سازي، در تعيين مقدار فاضلاب تاثير بسياري دارد.
مقدار فاضلاب‌هاي سطحي
فاضلاب‌هاي سطحي به علت بارش باران تشكيل مي‌شوند. آب باران پس از رسيدن به زمين و جاري شدن به سمت كانال‌هاي فاضلاب تحت تاثير عواملي قرار مي‌گيرد كه با توجه به آنها در محاسبه مقدار فاضلاب سطحي ضروري است. اين عوامل عبارتند از:
الف) مقدار نفوذ آب در زمين: قسمتي از آب باران پس از رسيدن به زمين در آن نفوذ كرده و به سفره‌هاي آب‌هاي زيرزميني مي‌پيوندند.

ب) مقدار تبخير: قسمت ديگري از آب باران پس از رسيدن جبه زمين دوباره به صورت بخار به جو برمي‌گردد. عواملي از قبيل درجه نفوذپذيري زمين (درجه تراوايي زمين)، پستي و بلندي و شيب زمين، درجه گرما و درجه رطوبت محيط و بالاخره ميزان و شدت وزش باد در محل، در شدت و ضعف دو پديده فوق تاثير دارند.

حتي عاملي مانند حركت ابرها كه باعث جابجا شدن مناطق بارش و نهايتاً تغيير در ميزان آب حوزه‌هاي آبريز مي‌شود، مي‌تواند بر مقدار فاضلاب سطحي تاثير داشته باشد.
مطالعات تجربي نشان مي‌دهد كه هرچه زمان بارش و درجه فراواني بارندگي بيشتر باشد، شدن بارندگي كمتر است. به عبارت ديگر، باران‌هايي كه شدت زيادي دارند، احتمال بارندگي آنها كمتر است.
خواص فاضلاب‌ها
رنگ فاضلاب‌ها
رنگ فاضلاب‌ها نشان دهنده عمر آن است. فاضلاب تازه، رنگ خاكستري دارد. پس از مدتي كه فاضلاب كهنه شد، رنگ آن تيره و سياه مي‌شود.
بوي فاضلاب
گازهاي حاصل از متلاشي شدن و تجزيه مواد آلي موجود در فاضلاب، ايجاد بو و تعفن مي‌كنند. بوي فاضلاب تازه قابل تحمل‌تر از بوي فاضلاب كهنه است. بوي فاضلاب كهنه، بيشتر ناشي از گاز هيدروژن سولفوره است كه در اثر فعاليت باكتري‌هاي بي‌هوازي و در نتيجه احياي سولفات‌ها به سولفيت‌ها ايجاد مي‌شود. چناچه به فاضلاب هوا و اكسيژن كافي برسد، باكتري‌هاي بي‌هوازي از فعاليت باز ايستاده و به جاي آنها باكتري‌هاي هوازي، مواد آلي فاضلاب را تجزيه مي‌كنند. در نتيجه، فاضلاب بي‌بو مي‌شود.

درجه اسيدي
فاضلاب‌هاي تازه معمولاً حالت خنثي و يا متعادل به قليايي دارند و تنها در اثر ماندن و گنديدگي، گازهاي اسيدي توليد مي‌كنند.
گرماي فاضلاب
درجه گرماي فاضلاب معمولاً بيشتر از درجه‌ي گرماي آب در همان محيط است. دماي فاضلاب در سردترين روزهاي زمستان غالباً از ۱۰ درجه سانتيگراد كمتر نمي‌شود. در روزهاي معمولي دماي فاضلاب در حدود ۲۰ درجه سانتيگراد است.
شبكه جمع‌آوري فاضلاب
شبكه‌هاي جمع‌آوري فاضلاب به دو دسته فاضلاب‌روها (لوله‌ها و كانال‌ها) و ساختمان‌هاي ويژه شبكه (منهول يا آدم‌روها، دهانه‌هاي ريزش، دهانه‌هاي ورود و سرريزهاي آب باران، دهانه‌هاي ريزش برف و ….) تقسيم مي‌شود.
فاضلاب‌روها

لوله ها يا كانال‌هايي هستند كه فاضلاب را از محل توليد جمع‌آوري كرده و به محل دفع نهايي هدايت مي‌كنند. اين محل‌ها ممكن است چاه، اگو، تصفيه‌‌خانه فاضلاب و يا سپتيك‌تانك باشد.
لوله‌هاي فاضلاب‌رو
مواد ساختماني لوله‌هاي فاضلاب‌روها موارد زير هستند:
سيمان آزبست
اين فاضلاب‌روها از تركيب آزبست و سيمان ساخته مي‌شوند. مخلوط آزبست سيمان را به دور يك استوانه استيل تحت فشار، به صورت فشرده و همگن حالت مي‌دهند. اين فاضلاب‌روها معمولاً تا قطر ۹۰ سانتيمتر تهيه مي‌شوند.

اين لوله‌ها از نظر وزني سبك بوده و حمل و نقل آنها به سهولت انجام مي‌شود. سطح داخلي آنها كاملاً صاف و هموار و داراي حداقل مقاومت در برابر جريان فاضلاب است. اين لوله‌ها به راحتي بريده و قطع شده و در برابر فرسايش در اثر خاك مقاوم هستند. لوله‌هاي آزبست سيمان بيشتر در فاضلاب‌روي خانه‌ها استفاده مي‌شود. به علت عدم تحمل بارهاي خيلي سنگين براي انتقال عمودي آب باران از پشت‌بام‌ها نيز مناسب هستند.
اتصالات در اين لوله‌ها از نوع آزبست سيماني يا چدني انتخاب مي‌شود.
لوله‌هاي سفالي لعابدار
اين لوله‌ها براي هدايت فاضلاب بسيار مناسبند. همچنين، داراي مقاومت بسيار زياد در برابر مواد و اسيدهاي خورنده فاضلاب، نفوذپذيري بسيار در كم برابر آب، سطح صاف و مقاومت استاتيكي خوب هستند. اندود لعابي در اين لوله‌ها، از درجه زبري ديواره لوله و ضريب نفوذپذيري آن كاسته و به مقاومت آن در برابر خوردگي افزوده است.
عيب اين لوله‌ها، شكنندگي و سنگيني آنها در حمل و نقل و از همه مهمتر، اينكه كارخانه سازنده‌اي در ايران ندارد. اتصالات اين لوله‌ها به وسيله بوشن و واشر لاستيكي مي‌باشد.
لوله‌هاي پلي‌اتيلن

اين لوله‌ها با ديواره‌اي صاف، در برابر فاضلاب‌هاي خانگي و گازهاي خورنده ناشي از تعفن فاضلاب بسيار مقاومند. لوله‌هاي پلي‌اتيلن جزء لوله‌هاي انعطاف‌پذير و لذا مقاومت استاتيكي كم هستند.
كارگذاري و پيوند اين لوله‌ها بسيار ساده، ارزان و سريع و با كمك جوش حرارتي انجام مي‌شود.
لوله‌هاي پي‌وي‌سي
اين لوله‌ها از نظر مقاومت در برابر خورندگي فاضلاب، مانند لوله‌هاي پلي‌اتيلني هستند، ولي به علت گراني ماده اوليه ‌آن معمولاً نازك ساخته مي‌شوند. بنابراين مقاومت كافي در برابر بارهاي وارده از زمين را ندارند. همچنين، مقاومت اين لوله‌ها در برابر حوادث و جريان گرم بسيار كم و نوع سخت اين لوله‌ها بسيار شكننده است.

اتصال در اين لوله‌ها به كمك پيوندهاي نر و ماده و يا به كمك چسب‌هاي ويژه‌اي كه لوله را در محل پيوند حمل كرده و به هو جوش مي‌دهند، صورت مي‌گيرد.

لوله‌هاي چدني
لوله‌هاي چدني براي هدايت فاضلاب نسبتاً خوبند، ولي به علت گران بودن براي انتقال جريان فاضلاب بدون فشار در شهرها به هيچ‌وجه مقرون به صرفه نيستند. بنابراين، كاربرد اين لوله‌ها در شبكه دروني ساختمان‌ها به علت دارا بودن مقاومت استاتيكي زياد مناسب‌تر است.
در شبكه‌هاي فاضلاب شهري تنها در حالت‌هايي كه انتقال فاضلاب به صورت جريان تحت فشار موردنظر است، از لوله‌هاي چدني استفاده مي‌شود. اين لوله‌ها در برابر خورندگي فاضلاب و فشار بارهاي استاتيكي مقاومت خوبي دارند.
اتصالات در اين لوله‌ها سرب، كنف، فلانچي، بوشن و واشر است كه از اين لحاظ ارزان و اقتصادي است.

لوله‌هاي فولادي
اين نوع فاضلاب‌روها در جاهايي كه سبك‌ بودن، نداشتن منفذ و سوراخ و مقاومت كافي در برابر فشارهاي بالا اهميت خاص داشته باشد، استفاده مي‌شوند. قابليت انعطاف‌پذيري و تحمل ضربه‌ها و ارتعاشات از ديگر مزاياي اين نوع لوله‌هاست. بيشترين كاربرد لوله‌هاي فولادي در تاسيسات پمپاژ و تلمبه‌خانه‌هاي فاضلاب است. همچنين اين لوله‌ها براي عبور فاضلاب از زير رودخانه، پل و يا جايي كه شيب لوله‌ها بيش از ۱۲ درصد است، مناسبند.

لوله‌هاي گالوانيزه در مقابل نيروهاي فشاري، كششي، استاتيكي و ديناميكي مقاوم هستند.
جداره‌ي داخلي لوله‌هاي فولادي صاف و در نتيجه افت انرژي در آنها كم است. لوله‌هاي فولادي سياه بيشتر در داخل ساختمان‌ها و براي انتقال فاضلاب تحت فشار مورد استفاده قرار مي‌گيرند.
لوله‌هاي بتني و بتن فولادي
ارزان‌ترين نوع لوله‌هاي فاضلاب، لوله‌هاي بتني و بتن فولادي هستند. مزيت آنها ساخت آسان و كاربرد مناسب و اقتصادي و بويژه در قطرهاي بزرگ‌تر از ۶۰ سانتيمتر است. عيب‌ اصلي اين لوله‌ها كمي مقاومت آنها در برابر خورندگي شيميايي فاضلاب‌هاست. از عيوب ديگر آنها مي‌توان به سنگيني در حمل و نقل، شكنندگي، كوتاه بودن قطعات و در نتيجه افزايش تعداد پيوندها اشاره كرد.
پيوند لوله‌هاي بتني و بتن فولادي به صورت نر و ماده و با استفاده از حلقه‌هاي لاستيكي يا بتني كه محل پيوند را از سمت بيرون مي‌پوشانند (مانشون) انجام مي‌گيرد.
شكل فاضلاب‌روها
فاضلاب‌روي جعبه‌اي يا مستطيل شكل
اين نوع فاضلاب‌روها بطور كامل از جنس سيمان بوده و براي نفوذپذير شدن، ديواره‌هاي جانبي آنها را با مواد قيري مي‌پوشانند.

از اين فاضلاب‌روها براي خطوط فاضلاب با ظرفيت كم استفاده نمي‌شود، بلكه آنها را به عنوان فاضلاب‌روي انتهايي شبكه كه تمام فاضلاب در آن جريان دارد، به كار مي‌برند. اين فاضلابروها نسبت به مقاطع دايره‌اي و تخم‌مرغي شكل، داراي سرعت جريان بيشتر و براي انتقال سيلاب با ظرفيت بالا مناسب هستند (شكل A).

شكل A فاضلاب‌روي جعبه‌اي يا مستطيلي

فاضلاب‌روي دايره‌اي شكل
از مزاياي اين نوع فاضلاب‌روها، آساني در ساخت، ارزاني و سهولت در اتصالات است. جريان در مقطع دايره‌اي شكل كمترين سطح‌ تر شده را دارد كه نتيجه آن، افزايش شعاع هيدروليكي و كاهش افت فشار انرژي است. حمل و نقل اين نوع فاضلابروها به دليل سبكي وزن، راحت‌تر است. عيب اصلي سطح مقطع دايره‌اي شكل،‌آن است كه وقتي (نسبت دبي مينيمم به دبي ماكزيمم) عدد كوچكي است، جريان ارتفاع كافي براي حمل مواد جامد معلق ندارد و در نتيجه اين مواد ته‌نشين شده و به تدريج سطح مقطع جريان را كاهش مي‌دهند (شكل B).

شكل B: فاضلاب‌روي دايره‌اي شكل

فاضلاب‌روي تخم‌مرغي شكل
در اين نوع مقطع وقتي (نسبت دبي مينيمم به دبي ماكزيمم) عدد كوچكي است، جريان ارتفاع كلي براي حمل مواد جامد را دارد. امتياز برجسته اين نوع فاضلاب‌رو‌ها نسبت به فاضلاب‌رو‌هاي دايره‌اي شكل هم ظرفيت، اين است كه جريان فاضلاب داراي سرعت بيشتري نسبت به سطح مقطع دايره‌اي دارد.
از معايب اين مقطع مي‌توان به مشكل ساخت، گراني، سنگيني در حمل و نقل، اتصالات بسيار مشكل، ارتفاع بيشتر خاكبرداري و در نتيجه هزينه نصب بيشتر اشاره كرد (شكل C).

شكل C فاضلاب‌رو‌ي تخم‌مرغي شكل

فاضلاب‌رو‌ي تخم‌مرغي شكل وارون
اين نوع فاضلاب‌رو‌ها معاييمانند فاضلاب‌رو‌هاي تخم‌مرغي شكل دارند. در لوله‌هاي دايره‌اي وقتي (نسبت دبي مينيمم به دبي ماكزيمم) عدد بزرگي است (نزديك به يك)، احتمال تحت فشار قرار گرفت جرياتن زياد مي‌شود، چون ارتفاع كافي براي عبور هوا وجود ندارد، اما در لوله‌هاي تخم‌مرغي شكل وارون اين ارتفاع براي عبور هوا ايجاد مي‌شود و اين امر از مزاياي اين گونه لوله‌هاست (شكل D).

شكل D: شماره فاضلاب‌رو‌ي تخم‌مرغي شكل وارون

فاضلاب‌رو‌ي دايره‌اي شكل با دو شعاع گوناگون
براي جلوگيري از ته‌نشيني مواد معلق در فاضلاب‌رو‌، مي‌‌توان به جاي كاربرد مقطع تخم‌مرغي شكل از مقط عي مركب از دو دايره بزرگ و كوچك استفاده كرد. دايره كوچكتر با شعاعي نصف دايره بزرگتر براي حالتي كه حداقل فاضلاب‌رو در لوله جريان دارد (Qmin) و تمام مقطع براي حالت حداكثر دبي فاضلاب‌ (Qmax) مورد استفاده قرار مي‌گيرد (شكل E).

شكل E: فاضلاب‌رو‌ي دايره‌اي با دو شعاع گوناگون

در اكثر مواقع از چهار شكل زير براي كانال‌هاي سطحي استفاده مي‌شود.

كانال‌هاي سطحي با مقطع مستطيل شكل
اين نوع كانال‌ها براي جريان‌هاي فاضلاب با ظرفيت بالا مناسب هستند. براي جريان‌هاي فاضلاب با ظرفيت كم از اين جهت مناسب نيستند كه سرعت لازم براي خود شستشويي در كانال ايجاد نمي‌شود. اين كانال‌ها با تعبيه يك بستر سيماني صاف به همراه ديواره‌هاي جانبي از جنس سنگ يا آجر ساخته مي‌شوند. از مقطع مستطيل شكل به علت مشكلاتي كه هنگام تميز كردن آن بوجود مي‌آيند، معمولاً استفاده نمي‌شود (شكل F).

شكل F: كانال سطحي با مقطع مستطيل شكل

كانال‌هاي سطحي با مقطع نيم‌دايره‌اي شكل
براي ساخت اين نوع كانال‌ها از سنگ، سيمان و يا لوله‌هاي آزبست سيمان و بيشتر، هنگامي كه كانال با عرض كوچك نياز است، به علت ارزاني و بادوام بودن، استفاده مي‌شود. با كاهش ظرفيت جريان فاضلاب‌ در اين كانال‌ها، سرعت خودشستشويي تامين نشده و در نتيجه مواد زايد در كف آن ته‌نشين مي‌شود. اين نوع كانال‌ها براي جريان‌هاي فاضلاب با ظرفيت خيلي زياد مناسب نيستند (شكل G).

شكل G: كانال سطحي با مقطع نيم‌دايره‌اي
كانال سطحي با مقطع V شكل
به اين نوع كانال‌ها، كانيو نيز گفته مي‌شود. در اين نوع كانال‌ها، حتي براي جريان فاضلاب با دبي خيلي كم نيز سرعت خودشستشويي تامين مي‌شود، چون حتي براي دبي كم نيز عمق همچنان زياد است. حدود ۴/۱-۳/۱ از ارتفاع در قسمت پايين كانال توسط سنگ و يا بلوك‌هاي سيماني ساخته مي‌شود. ديواره‌هاي جانبي نيز از آجر و يا سنگ ساخته و سپس بندكشي مي‌شوند (شكل H).