پديد آورنده :
بختيار دشتلوئي، مهسا
عنوان :
تأثير پوشش هاي شناور كاهنده تبخير بر پارامترهاي شيميايي و بيولوژيكي كيفيت آب
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
چهارده، 69 ص.: مصور، جدول، نمودار
استاد راهنما :
مسعود طاهريون، ميلاد امين زاده
توصيفگر ها :
كاهش تبخير , پوشش هاي شناور , كيفيت آب , مدل سازي , مخازن آب , اكسيژن محلول
استاد داور :
سارا نظيف، هستي هاشمي نژاد
تاريخ ورود اطلاعات :
1400/09/07
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1400/09/08
چكيده فارسي :
امروزه حفظ و مديريت منابع محدود آب شيرين به دليل رشد جمعيت، تغييرات اقليمي و خشكسالي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. يكي از راه حل هاي غلبه بر كمبود آب، ذخيره ي آب در فصول پربارش است. تلفات تبخيري از سطح مخازن آب در مناطق خشك و نيمه¬خشك موجب هدررفت بخش قابل توجهي از آب ذخيره شده مي شود. بنابراين لزوم استفاده از روش هاي مؤثر براي كاهش تبخير بيش از پيش مورد توجه قرار گرفته است. در ميان روش هاي مختلف، استفاده از پوشش‌هاي شناور مدولار به عنوان روشي ساده و قابل اطمينان، نقش مهمي در كنترل تبخير از مخازن روباز ايفا مي كند. اين پوشش ها به دليل مقياس پذير بودن، پياده سازي آسان تر و هزينه هاي ساخت و نگهداري كم تر مورد استقبال واقع شده اند. عليرغم مطالعات گسترده بر روي بازده كاهش تبخير پوشش‌هاي شناور، تأثير آن‌ها بر روي پارامترهاي فيزيكي، شيميايي و بيولوژيكي كيفيت آب و مدل سازي پارامترها با حضور اين پوشش ها به صورت هم زمان مورد مطالعه قرار نگرفته است. لذا در اين پژوهش از دو مخزن با مساحت هر يك 25 مترمربع و عمق 2 متر واقع در دانشگاه صنعتي اصفهان براي مطالعه ي تأثير پوشش هاي شناور استفاده شد. سطح يكي از مخازن با پوشش هاي ديسكي پلي استايرني به قطر 50 سانتي متر و ضخامت 5 سانتي متر پوشانده شد و كليه ي نتايج با مخزن روباز مقايسه گرديد. اندازه گيري پارامترهاي كيفي آب با افزودن فاضلاب تصفيه شده ي دانشگاه صنعتي اصفهان به آب مخازن براي يك بازه ي يك ساله آغاز گرديد. در ادامه اندازه گيري غلظت اكسيژن محلول در يك بازه ي 16 ساعته در دو مخزن روباز و پوشيده انجام شد. پارامترهاي منتخب كيفي شامل pH، هدايت الكتريكي، كل جامدات محلول، اكسيژن محلول، نيترات، فسفات، آمونياك و پارامترهاي بيولوژيكي مورد بررسي قرار گرفت. داده هاي حاصل با استفاده از نرم افزار Minitab 19 و آزمون t جفت شده براي مقايسه ي نتايج در دو مخزن روباز و پوشيده مورد تجزيه و تحليل آماري قرار گرفت. نكته ي قابل توجه پيش از نصب و اجراي پوشش هاي شناور مدولار ديسكي بررسي تغييرات غلظت اكسيژن محلول به عنوان پارامتري مؤثر بر ساير پارامترها است. به اين ترتيب مدل يك بعدي انتقال اكسيژن محلول براي شبيه سازي غلظت اكسيژن در عمق مخازن آب مورد استفاده قرار گرفت. مدل مورد استفاده امكان طراحي براي پيش بيني تغييرات اين پارامتر را با حضور پوشش ها در مخازن آب فراهم مي كند. معادلات به روش تفاضلات محدود، گسسته و براي كدنويسي از نرم افزار MATLAB استفاده شد.
نتايج به دست آمده نشان دهنده ي كاهش 11 درصدي pH، كاهش 11 درصدي هدايت الكتريكي، كاهش 15 درصدي كل جامدات محلول (به علت كاهش ورود گرد و غبار و ميزان تبخير) در مخزن پوشيده نسبت به مخزن روباز است. به علاوه در مخزن روباز، امكان تماس با هوا، تابش ورودي بيش تر و وقوع فرآيند فتوسنتز به دليل جمعيت بيش تر جلبك ها، غلظت اكسيژن محلول را افزايش مي دهند. در مقابل در مخزن پوشيده، حضور پوشش هاي شناور موجب كاهش ميزان اختلاط آب مي شود. هم چنين با كاهش تابش ورودي به مخزن ميزان فتوسنتز كم تر خواهد شد. اين عوامل موجب كاهش 36 درصدي اكسيژن محلول مي¬گردد. حضور پوشش ها با كاهش ميزان فعاليت هاي بيولوژيكي و جمعيت گونه هاي جلبكي به عنوان مصرف كنندگان مواد مغذي باعث افزايش 27 درصدي غلظت فسفات، افزايش نيترات به ميزان 30 درصد و افزايش 95 درصدي غلظت آمونياك در مخزن پوشيده نسبت به مخزن روباز گرديد. نتايج تغييرات غلظت اكسيژن محلول مشاهداتي و شبيه سازي شده در عمق مخازن با يكديگر مطابقت داشتند. يافته هاي مدل سازي تأثير قابل توجه پوشش هاي شناور بر كاهش غلظت اكسيژن محلول در مخزن ذخيره ي آب را نشان داد. اين كاهش غلظت مربوط به كاهش تبادل اكسيژن با اتمسفر، كاهش تابش ورودي به مخزن، جلوگيري از اختلاط آب توسط وزش باد و كاهش فعاليت هاي بيولوژيكي است.
چكيده انگليسي :
Population growth with increase in water demands and changes in precipitation patterns with global warming and prolonged drougths highlight preservation and management of limited freshwater resources. Storing water in reservoirs during rainy seasons is a common way to mitigate water shortage in dry spells. Evaporation from open reservoirs accounts for significant losses of stored water in arid and semi-arid regions. Among different techniques for suppressing evaporative losses, floating elements offer a simple and reliable method. These covers are popular because of their scalability, easier implementation and lower construction and maintenance costs. Despite extensive research in the suppression efficiency of floating covers, their effects on physical, chemical and biological parameters of water quality have not been studied simultaneously. Hence, in this thesis two identical reservoirs with the same area of 25 m2 and depth of 2 m at Isfahan University of Technology were invoked to study floating covers effectiveness. One of the reservoirs was covered with polystyrene discs with diameter of 50 cm and thickness of 5 cm and results were compared with the uncovered one. Measurements of water quality parameters were continued for a period of one year. selected parameters including pH, electrical conductivity, total dissolved solids, dissolved oxygen, nitrate, phosphate, ammonia and biological parameters were investigated. This data was analyzed using Minitab 19 and paired T-Test. Considering the key role of DO concentration in chemical and biological activities, we further measured it for a 16-hour period within the reservoirs. A One-dimensional DO transfer model was employed to simulate DO concentration in shallow water reservoirs. The model provided a design tool to predict changes of this parameter with the presence of covers in water reservoir.
The comparison between reservoirs revealed that the presence of floating covers has decreased pH, electrical conductivity, total dissolved solids and dissolved oxygen by 11%, 11% and 15%, respectively. We observed that higher contact with the air, more radiation entrance and thus photosynthesis process due to the larger algae population increase DO concentration in the uncovered reservoir. In contrast, presence of floating covers dampened surface mixings and reduced photosynthesis by intercepting incoming radiative flux. These eventually reduced dissolved oxygen by 36%. We observed an increase in nitrate (30%), phosphate (27%), and ammonia (95%) concentrations in the covered reservoir attributed to lower biological activities (nutrient consumers) under the covered water body. The model results showed good agreement between the measured and the simulated DO at different depths of the reservoirs highlighting the lower DO concentration under the covered reservoir. This is primarily attributed to the reduction of oxygen exchanges with the atmosphere and radiation entrance that mitigate photosynthesis in the covered reservoir.
استاد راهنما :
مسعود طاهريون، ميلاد امين زاده
استاد داور :
سارا نظيف، هستي هاشمي نژاد
