17050

1854 دكتري

دكتري

مهندسي آبياري وزهكشي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1400

هشت 116ص : مصور ،شكل ، جدول

محمد شايان نژاد

جهانگير عابدي كوپايي، منوچهر حيدر پور

سعيد اسلاميان، حسين شريعتمداري، حسن طباطبايي

1400/11/02

كتابنامه

كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1400/11/02

2801697

چكيده كمبود آب و استفاده بي رويه از منابع آبي در مناطق خشك و نيمه خشكي مانند ايران ضرورت استفاده از پساب هاي تصفيه شده را بخصوص در بخش پرمصرف كشاورزي آشكار مي سازد. تالاب هاي مصنوعي از تكنولوژي هاي سبز و راهكاري موثر و مقرون به صرفه جهت تصفيه پساب ها هستند. اين مطالعه به بررسي تصفيه تكميلي پساب خروجي تصفيه خانه فاضلاب فولادشهر، اصفهان، ايران، با استفاده از هشت تالاب مصنوعي هيبريدي مي پردازد. هر سيستم هيبريدي شامل يك تالاب افقي ( با طول 6 متر، عرض 5/1 متر و عمق 6/0 متر) و سپس يك تالاب عمودي (با طول و عرض 5/1متر و عمق 2/1 متر) در نظر گرفته شد. متوسط زمان ماند هيدروليكي در تالاب هاي افقي و عمودي به ترتيب برابر 3 و 1/1 روز بود. عملكرد بستر سنگريزه 6 تا 12 ميلي متر و پوكه معدني در سه اندازه 9-3، 15-6 و30-15 ميلي متر و همچنين تاثير وجود گياه ني معمولي در تالاب هاي مصنوعي مقايسه شده است. بر اساس نتايج اين مطالعه حداكثر راندمان حذف جامدات معلق (TSS) در تالاب هيبريدي پوكه ريز با گياه (برابر 89/7± 28/87 درصد)، حداكثر حذف نياز اكسيژن بيوشيميايي (BOD5) در تالاب هيبريدي پوكه متوسط با گياه (برابر 08/20± 45/74 درصد) و در زمينه حذف نياز اكسيژن شيميايي (COD) حداكثر راندمان حذف در تالاب هيبريدي بدون گياه پوكه معدني ريز (برابر 7/12± 4/69 درصد) به دست آمد. راندمان حذف فسفات دردوره گرم و سرد سال متفاوت بوده و حداكثر مقدار آن در دوره گرم سال حاصل شد. در زمينه حذف آمونيوم در دوره گرم سال راندمان كمتري نسبت به دوره سرد مشاهده شد كه از دلايل آن مي توان به غلظت كمتر آمونيوم ورودي به تالاب هاي مصنوعي در دوره گرم سال اشاره نمود. درخصوص راندمان حذف نيترات تفاوت معني داري در فصل گرم و سرد مشاهده نشد. بازگشت بقاياي گياهي به تالاب هاي مصنوعي در دوره سرد سال ممكن است باعث آزاد شدن مقداري فسفات، آمونيوم و نيترات در تالاب هاي مصنوعي و در نتيجه افزايش غلظت خروجي نسبت به مقدار ورودي به تالاب هاي مصنوعي شود. اين امر بيانگر اهميت هرس و برداشت گياهان در تالاب هاي مصنوعي به عنوان استراتژي مديريتي مناسبي است كه مانع ازبازگشت مواد مغذي جذب شده توسط بافت هاي گياهي به تالاب هاي مصنوعي از طريق ريزش برگ و تجزيه گياهي مي گردد. از نظر راندمان حذف فكال كليفرم، تفاوت معني داري ميان سيستم هاي هيبريدي طرح در طول دوره نمونه برداري مشاهده نشد. نتايج مدلسازي عددي تالاب هاي مصنوعي به كمك نرم افزار متلب بيانگر آن است كه ظرفيت جذب آمونيوم و نيترات توسط مصالح بستر با افزايش ميزان تخلخل و سطح ويژه جاذب افزايش مي يابد. بر اساس نتايج اين مطالعه تالاب مصنوعي با جريان زيرسطحي افقي در بستر سنگريزه با گياه مي تواند نسبت به تالاب هاي هيبريدي مورد بررسي، با صرف هزينه كمتر و سهولت بيشتر، راندمان حذف آلاينده ها را درحد مطلوبي حاصل نمايد. تالاب هاي مصنوعي مي توانند به عنوان راهكاري مقرون به صرفه در كشورهاي در حال توسعه،جهت تصفيه پساب شهري براي مصارف مختلف به كار روند.

Abstract Water shortage and excessive use of water resources in arid and semi-arid regions, such as Iran, highlights the importance of using treated wastewater, especially for the highly demanding agricultural sector. Constructed wetlands (CWs) are among green technologies that offer an efficient and cost-effective wastewater treatment. This study investigates the complementary treatment of effluent from the Fooladshahr wastewater treatment plant, Isfahan, Iran, using eight units of pilot-scale hybrid CWs. Each hybrid CW system consisted of a 6 × 1.5 × 0.6 m (L × W × H) horizontal subsurface CW (H-CW) and a 1.5 × 1.5 × 1.2 m (L × W × H) vertical subsurface CW (V-CW), which were operated serially (HV-CW). The average theoretical hydraulic retention times (HRTs) in the H-CWs and V-CWs were 3 and 1.1 days, respectively. The performance of four substrates, gravel (6-12 mm) and pumice (in three sizes: 3-9, 6-15 and 15-30 mm) and, and the effect of using plants (Phragmites australis) was compared. Maximum removal efficiencies of total suspended solids (TSS) and biochemical oxygen demand (BOD5) were observed in the case of planted HV-CW with pumice bed (3-9 mm, 87.28±7.89% and 6-15 mm, 74.45±20.08%, respectively) and in the case of chemical oxygen demand COD were observed in the unplanted HV-CW with pumice bed (3-9 mm, 69.4±12.7%). Phosphate (PO43-) removal efficiency demonstrated seasonal dependency, where the highest values were obtained in warm seasons. In the case of ammonium (NH4+) lower removal efficiencies were observed in warm seasons, probably due to their lower concentrations in this period. No significant differences in nitrate (NO3-) removal efficiencies were observed between the warm and cold periods. The die-back of plants in wetlands during cold seasons might have led to phosphorus, nitrate and ammonium release on subsurface flow wetlands which implies that a regular plant harvesting might be a good strategy for inhibiting the returns of PO43-, NH4+ and NO3- accumulated in above-ground tissues to the wetland via leaf fall, plant death, and degradation. In the case of fecal coliforms (FC), no significant differences were observed between the studied HV-CWs during the whole study period. The results of numerical modeling of CWs demonstrated that the adsorption capacity of nitrate and ammonium by the substrate materials will increase as the porosity and specific surface area of them increases. Based on our results, planted H-CW with gravel bed provided an optimum removal efficiency while requiring a smaller footprint and lower expenditure than HV-CWs. This study demonstrates the application of CWs as an affordable solution for treating domestic wastewater for various reuse application in developing countries.

محمد شايان نژاد

جهانگير عابدي كوپايي، منوچهر حيدر پور

سعيد اسلاميان، حسين شريعتمداري، حسن طباطبايي