برای طراحی معماری پایدار، ما باید ضایعات را به حداقل برسانیم و از بسیاری از زباله‌های تولید شده توسط فعالیت‌های انسانی استفاده مجدد کنیم، و این هدف شامل توجه دقیق به استفاده و بازیافت زباله‌های مایع و جامد است. فلسفه راهنما در استفاده بهینه از آب، کاهش تولید پساب و تقاضای آب آشامیدنی است و در عین حال تمام تلاش خود را برای افزایش تغذیه آبخوان محلی انجام می‌دهد. ایده‌هایی برای بهترین شیوه‌های طراحی بسیار زیاد است. طراحان می‌توانند برنامه‌ریزی کنند و مدیران تأسیسات می‌توانند سیستم‌های غیرمتمرکز تصفیه و استفاده مجدد فاضلاب در محل را به عنوان بخشی از تلاش‌ها برای بازیافت آب پیاده‌سازی کنند. کاهش استفاده از آب آشامیدنی برای انتقال فاضلاب با استفاده از سیستم‌های آبی خاکستری و/یا سیاه امکان پذیر است. فرصت‌های استفاده مجدد غیرقابل شرب شامل شستشوی توالت، آبیاری چشم‌انداز، و غیره است. بسیاری از شهرداری‌ها با به کارگیری فناوری‌های نوآورانه، زیست‌محیطی، در محل، از جمله تالاب‌های ساخته‌شده، دستگاه‌های شن و ماسه با چرخش مجدد مکانیکی یا سیستم‌های تصفیه هوازی، به فکر ارائه تصفیه پیشرفته فاضلاب هستند. موسساتی مانند دانشگاه کالیفرنیا و کالج اوبرلین قبلاً این سیستم‌های تصفیه فاضلاب را برای برآورده کردن نیاز مقامات نظارتی ایالتی و محلی برای دفع مایع شوینده اجرا کرده‌اند. دفع مواد شوینده تصفیه شده با استفاده از آن در زمین، چه از طریق کاربرد سطحی و چه با پراکندگی زیرسطحی، باید به رویکرد تصفیه فاضلاب تبدیل شود.
استفاده بخش مسکونی از آب. (منبع: بنیاد تحقیقات آب آمریکا، 1999.)
استفاده کارآمد از آب استفاده بهینه از آب با کاهش استفاده از انرژی سوخت فسیلی از پایداری حمایت می کند و در نتیجه باعث بهبود محیط زیست می شود. طراحان می توانند برنامه ریزی کنند:
به حداقل رساندن ضایعات آب روزانه مصرف سرانه آب در داخل خانه، طبق انجمن کار آب آمریکا (waterfacts.net/ html/water_use.html)، 72.6 گالن برای خانه های یک خانواده معمولی در ایالات متحده است. شکل بالا نشان می دهد که چگونه تجزیه می شود. با نصب مواد آب موثرتر و بررسی منظم نشتی، خانوارها می توانند مصرف سرانه آب روزانه را حدود 35 درصد به حدود 45.2 گالن در روز کاهش دهند. شکل 5.4.2 مصرف آب را برای یک خانوار با استفاده از اقدامات حفاظتی نشان می دهد. وسایلی که از نظر مصرف آب کارآمد هستند – برخی از آنها اصلاً آب ندارند – می توانند در محیط های تجاری مانند اویس ها، فرودگاه ها، واحدهای تولیدی و غیره نصب شوند تا استفاده از آب آشامیدنی به حداقل برسد. در صورت امکان، آب خاکستری (پساب غیر صنعتی حاصل از فرآیندهای خانگی مانند ظرفشویی) می تواند برای توالت ها و محوطه سازی استفاده شود.
جدول 1، استفاده کارآمد از آب در منازل مسکونی. منبع : .(American Water Works Association)
شیرها و سینک های کارآمد
استفاده مجدد از آب خاکستری
هر آبی که در خانه یا محل کار استفاده شده باشد، به جز آب توالت، آب خاکستری نامیده می‌شود. آب ظرفشویی، دوش، سینک و لباسشویی 50 تا 80 درصد از آب «ضایعات» مسکونی را تشکیل می‌دهند که ممکن است برای مقاصد دیگر، به ویژه آبیاری منظره، مجددا استفاده شود. آبیاری با مقادیر زیادی آب آشامیدنی را زمانی که گیاهان با آب مصرفی حاوی تکه‌های کوچک کمپوست رشد می‌کنند، هدر می‌دهد. استفاده مجدد از آب خاکستری بخشی از راه‌حل اساسی برای بسیاری از مشکلات زیست محیطی است. مزایای بازیافت آب خاکستری عبارتند از:
استفاده مجدد از آب خاکستری ایمن و قانونی است که علاوه بر صرفه جویی در مصرف آب و در بسیاری از موارد کاهش از جمله قبوض آب و فاضلاب تاثیر مثبت دارد. استفاده از آب خاکستری همچنین می‌تواند حیاط یک خانواده را از “خشکسالی” کند. از آنجایی که محوطه‌سازی بین 5 تا 10 درصد ارزش یک خانه ارزش گذاری شده است، این منبع آب پشتیبان ممکن است یک بیمه نامه اقتصادی مهم برای یک خانواده باشد. در اقلیم‌هایی که آب محدود است، استفاده از آب خاکستری باید به طور جدی مورد توجه قرار گیرد.
استفاده از آب گرم خورشیدی (کاهش مصرف سوخت فسیلی)
یک سیستم آب گرم خورشیدی دارای یک کلکتور خورشیدی است که بر روی سقف نصب شده است که مقداری سیال را گرم می‌کند که یا پمپاژ می شود (سیستم فعال) یا توسط همرفت طبیعی (سیستم غیرفعال) از آن عبور می کند. این کلکتور تیره رنگ است و از یک جعبه عایق شیشه‌ای ساده با یک جاذب نور خورشید تخت ساخته شده از ورق فلز ساخته شده است که به لوله های مبدل حرارتی مسی متصل شده است. در این سیستم گرمایش آب، کلکتور نور خورشید را برای گرم کردن آب متمرکز می کند، که یک حلقه بسته را از طریق مخزن گرمایش ایجاد می کند. آب گرم از یک مخزن از قبل نصب شده در خانه عبور می‌کند که حاوی یک مبدل حرارتی در مخزن است. آب به سمت کلکتور خورشیدی (که توسط یک واحد کنترل کننده تعیین می‌شود) پمپ می‌شود. آب سردی که از مخزن می‌گذرد گرم می‌شود و به شیرآلات ساختمان راه می‌یابد. از آنجایی که انرژی خورشیدی آب موجود در مخزن آب را از قبل گرم می‌کند، مقدار کمتری از الکتریسیته مصرف می‌کند و در نتیجه استفاده از سوخت فسیلی را به حداقل می‌رساند.
تنش کمتر بر سیستم‌های مدیریت فاضلاب
چندین تکنیک برای کاهش مشکلات فاضلاب عبارتند از: جمع‌آوری آب باران، نصب سطوح عبوری، ایجاد گودال و استفاده از ماشین‌‌ها برای تصفیه آب در محل. برداشت آب شامل جمع آوری آب از سطوح خاک، سطوح سنگفرش شده و سایر منابع و ذخیره آن برای استفاده در آینده مانند آبیاری است. آب برداشت شده می‌تواند شامل آب بارندگی و جریان آبیاری باشد. آب از برج‌های خنک کننده و سیستم‌های گرمایش، تهویه و تهویه مطبوع (HVAC)؛ و آب از سوله‌ها و سایر سازه‌های زهکشی به مناطق جمع آوری هدایت می شود. پس از جمع آوری در مخزن، آب روان برداشت شده باید تحت فشار قرار گیرد تا در سیستم آبیاری استفاده شود. برداشت آب در کشورهایی مانند هند، سریلانکا و بسیاری از نقاط دیگر جهان برای قرن‌ها با موفقیت انجام شده است. بیشتر روش‌های باستانی از نیروی جاذبه‌ی برای جمع‌آوری جریان‌های آب در مناطق برداشت مانند مخازن ذخیره، حوضچه‌های باز یا حوضچه‌های نگهداری استفاده می‌کنند. همچنین، بارندگی از پشت بام‌ها و آب برج‌های خنک‌کننده را می‌توان به سمت مناطق برداشت هدایت کرد.
برداشت آب باران که قرن ها در مناطق خشک جهان باستان انجام می شد، شامل جمع آوری و استفاده از آب باران از پشت بام یا سایر مناطق حوضه آبریز است. این یک راه عالی برای بهره‌گیری از منابع طبیعی سایت، کاهش از بی رفتن آب سایت، و نیاز به دستگاه‌های کنترل رواناب، و به حداقل رساندن نیاز به آب مورد نیاز است. در دنیای در حال توسعه که جمعیت‌ها پراکنده هستند، جمع آوری آب باران یک جایگزین کم هزینه برای تامین آب متمرکز با لوله ارائه می‌کند. در مناطق آب و هوایی مرطوب، جمع آوری آب باران یک منبع مکمل عالی برای تامین آب است.
جمع‌آوری آب باران یک راه‌حل بسیارساده برای جمع‌آوری، ذخیره و تصفیه آب باران طبیعی است که بر بام می‌بارد. آب باران ممکن است برای نیازهای آشامیدنی و غیر قابل شرب استفاده شود مانند:
برداشت آب باران گزینه تامین پایدار است. آب باران را می توان به تنهایی یا همراه با سایر منابع تامین کننده در پروژه های مسکونی، تجاری و صنعتی که آب خالص مورد نظر است مورد استفاده قرار داد.
هر سیستم جمع آوری آب باران حداقل از اجزای زیر تشکیل شده است: یک حوضه آبریز یا سطوح پشت‌بام برای جمع آوری آب باران. سیستم‌های ناودان برای انتقال آب از پشت بام یا سطح جمع آوری به مخزن ذخیره، مخازن یا مخازن ذخیره برای ذخیره آب تا زمان استفاده؛ یک دستگاه استخراج (بسته به محل مخزن، اگر آب جمع آوری شده برای تغذیه چاه یا آب زیرزمینی استفاده می‌شود، ممکن است یک شیر آب، طناب و سطل، یک پمپ باشد). علاوه بر این، طیف گسترده‌ای از سیستم‌های موجود برای تصفیه آب، در طول و/یا پس از ذخیره‌سازی وجود دارد.
تخمین تقریبی جمع‌آوری آب باران
مقدار آب باران قابل جمع آوری = حوضه آبریز بر حسب فوت مربع × بارندگی بر حسب اینچ × 0.62 گالن بر فوت مربع (تبدیل از واحد اینچ به گالن) × کارایی جمع آوری. به عنوان مثال، جایی که مساحت سقف 2500 فوت مربع و بارندگی 1.97 اینچ است، مقدار آب بارانی که می‌توان جمع آوری کرد عبارت است از: 2500 فوت مربع × 1.97 اینچ بارندگی × 0.62 × 0.85 راندمان جمع‌آوری = 2595 گالن. در برخی از کشورهای در حال توسعه (به عنوان مثال در بنگالور، هند) پس از فیلتر کردن و قبل از ارسال به مخزن آب، آب باران برای شستن لباس‌ها، حمام کردن و شستشوی توالت استفاده می‌شود.
برداشت آب باران در جنوب هند.
در محیط های شهری توجه به کیفیت آب باران بسیار مهم است. مناطقی که کیفیت هوای آنها بسیار ضعیف است ممکن است بارندگی با کیفیت پایین را به همراه داشته باشد. بارندگی در برخی مناطق بسیار اسیدی است و بنابراین برای استفاده مجدد آب بدون اصلاح نامطلوب است. اگر منطقه جمع آوری درختان آویزان زیادی داشته باشد، آب باران جمع آوری شده می‌تواند حاوی مواد سمی بیشتری باشد و ممکن است به رنگ قهوه ای به نظر برسد (ناشی از اسیدهای تانیک که از بقایای گیاهی استخراج می‌شود). در مناطقی با آب سخت، آب باران تمیز به دلیل نرمی،با قابلیت تمیز کنندگی و قابلیت افزایش عمر وسایلی مانند آبگرمکن و قهوه ساز استفاده می‌شود.
سطوح نفوذی:
اینها پوشش‌های زمینی هستند که به آب اجازه می‌دهد تا به سطوح زیرین نفوذ کند. یکی از مزایای عمده این نوع سطوح این است که با جذب از سیل جلوگیری می‌کند و در نتیجه میزان ورود آلاینده‌ها را به نهرها و رودخانه ها کاهش می‌دهد. این سطوح را می‌توان برای پیاده‌روهای ساده خیابان یا کل پارکینگ‌ها استفاده کرد. پورتلند و چندین شهر دیگر در حال آزمایش چنین سطوحی هستند.
انواع راه حل های تجاری سنگ فرش در حال حاضر به طور گسترده در دسترس هستند. آنها شامل:
این محصولات همیشه باید در هنگام اصلاح خیابان‌های موجود یا ساخت جاده‌های جدید در نظر گرفته شوند. نصب و نگهداری آنها آسان است و با توجه به اینکه 20 تا 30 درصد از زمین های شهری توسط خیابان‌ها و سطوح پارکینگ پوشیده شده است، بخش اساسی راه حل برای بازیابی کیفیت آب و جریان هستند. همه این گزینه‌ها جریان سیل را کاهش می‌دهند و احتباس آب در محل را افزایش می‌دهند، اگرچه از نظر هزینه و زیبایی‌شناسی متفاوت هستند. هنگام برنامه‌ریزی برای سطوح نفوذ پذیر، باید به محوطه‌سازی، هماهنگی سایت، درجه خاک و دسترسی توجه شود.
Bioswales :
این المان زمینی هستند که برای جلوگیری از پیوستن گل و لای و آلاینده‌ها به جریان سطحی طراحی شده‌اند. شیب (کمتر از 6 درصد) این عناصر به گونه‌ای است که سرعت آب توسط پوشش گیاهی و سنگ شکن به آرامی کم می‌شود. این نوع گودال‌ها به گونه‌ای طراحی شده‌اند که سرعت آب را کاهش دهند و اثر فیلتر را طولانی‌تر کنند. Bioswales معمولا در اطراف پارکینگ‌ها برای کاهش آلودگی خودرو استفاده می‌شود. تعدادی از گزینه‌های طراحی مانند عمق، رطوبت یا خشکی، چمن، سنگی بودن و چندین مفهوم دیگر باید در نظر گرفته شود. همچنین، یک طراح باید جهت، شیب، مقدارجریان، قرارگیری ضایعات نسبت به سطوح زهکشی را در نظر بگیرد.
ماشین آلات تصفیه (Living machines) تاسیسات تصفیه فاضلاب در محل هستند. بر اساس اصول اکولوژی تالاب، فرآیند جزر و مدی ثبت شده، فاضلاب را برای برآورده کردن استانداردهای استفاده مجدد با کیفیت بالا تصفیه می‌کند و فناوری ماشین آلات تصفیه (Living machines) را به کارآمد ترین بخش‌ترین گزینه‌های تصفیه فاضلاب تبدیل می‌کند. این تصفیه از طریق توالی فعالیت‌هایی انجام می‌شود که در آن ظروف بی‌هوازی و هوازی باکتری‌های کلیدی را نگه می‌دارند که پاتوژن‌ها، کربن و سایر مواد مغذی موجود در فاضلاب را مصرف می‌کنند و آن را برای استفاده مجدد و بازیافت برای استفاده در محوطه، تمیز و ایمن می‌کنند. متداول‌ترین نوع ماشین آلات تصفیه (Living machines) دارای دو نوع مخزن بی‌هوازی، یک مخزن هوازی بسته و سه مخزن هوازی باز هستند – یک زلال‌کننده، تالاب مصنوعی و یک فیلتر ماوراء بنفش.
ماشین آلات تصفیه (Living machines) نیاز به مساحت زمین بزرگ و تعمیر و نگهداری مکرر دارند. آنها نیاز به مجوز از دولت شهری یا محلی دارند (به کتاب راهنمای استودیو سبز [1] مراجعه کنید). حتی اگر یک ماشین تصفیه معمولی (Living machine) روزانه هزاران گالن آب خاکستری را در زیر سطح تالاب بازیافت می‌کند، چیزی که یک ناظر در سطح می‌بیند فضای بسیار سرسبز است.
نمونه ای از استفاده از آب خاکستری برای یک خانه خانوادگی معمولی
برای بررسی اینکه آیا سیستم آب خاکستری برای یک خانواده مناسب است، پس از بررسی مقررات، باید بدانید که خانواده چقدر آب خاکستری تولید می‌کند و چقدر می‌تواند محوطه را آبیاری کند.
تخمین مقدار آب خاکستری که یک خانواده تولید می کند
تعداد وسایل لوله کشی متصل به سیستم آب خاکستری تعیین می‌کند که چه مقدار آب خاکستری برای استفاده آبیاری در دسترس است. استانداردهای آب خاکستری از روش زیر برای تخمین کم آبی خاکستری روزانه یک خانواده استفاده می‌کنند. با فرض چهار نفر ساکن در خانواده، همه آنها از:
تخمین میزان فضای سبزی که خانواده می‌تواند آبیاری کند
آب خاکستری در زیر سطح توزیع می‌شود و به طور موثری چمن‌ها، درختان میوه، درختچه‌ها و پوشش‌های زمینی را حفظ می‌کند. می‌توان از آن برای آبیاری تمام گیاهان خانه به جز باغچه‌ها استفاده کرد. فرمول زیر نحوه تخمین متراژ مربع فضای سبز آبیاری شده را نشان می‌دهد (از www.rainmaster. com/historicET.asp):
برای خانواده فوق که روزانه 160 گالن آب خاکستری تولید می‌کنند، چقدر می‌توان چمن را با آن آب خاکستری آبیاری کرد؟
میانگین تبخیر و تعرق برای مناطق انتخاب شده در نیومکزیکو، بر حسب اینچ (منبع: www.ose.state.nm.us/water-info/…/Albq…/rainwater-harvesting.pdf.(
خانواده فوق به اندازه کافی آب خاکستری برای آبیاری یک چمن 1129 فوت مربعی تولید می‌کند.
تخمین تعداد درخت و درختچه در این خانواده اگر به جای چمن آنها درخت داشته باشد، راه دیگری برای بررسی سیستم آب خاکستری این است که تقریباً تعیین کنید که یک درخت یا درختچه منفرد برای یک هفته در ماه جولای به چه مقدار آب نیاز دارد. فصل گرما):
تعداد گالن آب در هفته که یک گیاه نیاز دارد، از فصلی به فصل دیگر، از گیاهی به گیاه دیگر و مکانی به سایت دیگر متفاوت است، اما این یک ایده کلی در مورد تعداد گیاهانی که می‌توان در ماه جولای با آب خاکستری با موفقیت آبیاری کرد، به دست می‌دهد.
خلاصه
ضروری است، اما ما همچنان به آن توجهی نمی‌کنیم. با افزایش تقاضای آب، طراحان باید به دنبال راه‌های جدید مدیریت مصرف آب از طریق نصب وسایل آب کارآمدتر، بازیافت، استفاده مجدد از آب خاکستری، برداشت آب، و تصفیه‌های موثر و نوآورانه فاضلاب باشند. مدیریت منابع آب تنها یکی از بسیاری از رویکردها برای کاهش استفاده ما از انرژی سوخت های فسیلی و کاهش سطح هشدار دهنده همه زباله ها در سراسر جهان است.
