توصيفگر ها :
شكوفايي جلبك , استخر زلال‌ساز , آلتراسونيك , سونيكيشن , كدورت , ذرات جامد معلق , كليفرم
چكيده فارسي :
كاهش منابع آب شيرين مشهودترين و بحراني‌ترين اثر پديده تغييرات آب و هوايي است. پساب حاصل از تصفيه فاضلاب يك منبع پايدار آب محسوب مي‌شود و اگر حداقل استانداردهاي كيفي زيست‌محيطي آن تأمين شود، مي‌توان از اين منبع در مصارف مختلفي مانند كشاورزي، تغذيه آب‌هاي زيرزميني، آبياري فضاي سبز شهري، استفاده در مقاصد تفريحي، مصارف شرب، مصارف در صنعت، شيلات و پرورش آبزيان و محيط‌زيست استفاده كرد. استخرهاي زلال‌ساز يكي از روش‌هاي تصفيه تكميلي پساب فاضلاب است. يكي از مشكلات بهره‌برداري از اين استخرها شكوفايي جلبك به علت زمان‌ماند طولاني و وجود مواد مغذي فراوان در پساب است. متأسفانه هنوز روش كارآمد و مقرون‌به‌صرفه‌اي براي كنترل رشد جلبك‌ها در اين استخرها و ساير مخازن روباز آب پيدا نشده و در اثر شكوفايي جلبك‌ها هزينه‌هاي زيادي به صنايع و ساير بهره‌برداران تحميل مي‌شود. يكي از تكنيك‌هايي كه در دو دهه اخير براي حذف جلبك از محيط‌هاي آبي بر روي آن تحقيقاتي صورت گرفته است استفاده از امواج آلتراسونيك است. اين تكنيك به دليل عدم توليد محصولات جانبي و امكان تأمين انرژي مصرفي از سلول‌هاي خورشيدي يك دستاورد سبز محسوب مي‌شود و پديده تغييرات اقليمي را تشديد نمي‌كند. از طرف ديگر اين امواج علاوه بر تخريب سلول‌هاي جلبكي، پاتوژن‌ها و ميكروارگانيسم‌هاي بيماري‌زا را نيز از محيط آبي حذف مي‌كند.
در اين تحقيق اثر امواج آلتراسونيك بر كاهش جمعيت جلبك‌ها و بهبود كيفيت پساب در غالب اندازه‌گيري pH، كدورت، غلظت جامدات معلق، كليفرم، غلظت مواد مغذي (يون‌هاي آمونيوم، نيترات و فسفات)، غلظت كلروفيل a و b و شمارش تعداد سلول‌هاي جلبك بررسي گرديد. براي اين منظور در تصفيه‌خانه فاضلاب سپاهان شهر اصفهان به روش لاگون هوادهي پايلوت‌هاي آزمايش و شاهد هركدام با حجم آب 1200 ليتر نصب گرديد كه هر دو هم‌زمان از پساب خروجي از لاگون ته‌نشيني تغذيه مي‌شد. در پايلوت آزمايش تاباندن امواج فراصوتي با استفاده از يك عدد دستگاه توليد امواج آلتراسونيك شناور با فركانس 20 ، 40 و 60 كيلوهرتز و متوسط توان مصرفي 87 وات انجام گرديد. در اين راستا اثرات امواج آلتراسونيك در زمان‌ماند هيدروليكي مختلف اعم از 5 ، 8 ، 10 ، 12 ، 15 و20 روز در دو دوره ماه‌هاي گرم و سرد سال بررسي گرديد و مقايسه كيفيت پساب خروجي از پايلوت آزمايش و شاهد و ورودي آن‌ها انجام شد.
مشاهده شد مادامي‌كه متوسط دماي هوا در شبانه‌روز كمتر از 5 درجه سلسيوس باشد جلبك‌ها در پايلوت بروز و ظهور ندارند و بر بدنه ديواره‌ها بيوفيلم تشكيل نمي‌شود. در ماه‌هاي گرم سال در اثر رشد جلبك‌ها در استخر زلال‌ساز كدورت پساب حداقل %30 و غلظت جامدات معلق حداقل %70 افزايش مي‌يابد. در چنين حالتي در اثر تابش امواج فراصوت در زمان‌ماند هيدروليكي در محدوده 10 روز، كدورت پساب %67 ، غلظت جامدات معلق %24 و راندمان حذف كليفرم كل % 109 افزايش يافت. در ماه‌هاي سرد سال در اثر تابش امواج فراصوت اثر ملموسي در بهبود كيفيت كدورت و غلظت جامدات معلق پساب مشاهده نشد ولي راندمان حذف كليفرم كل در اكثر زمان‌هاي ماند افزايش يافت. همچنين مشاهده شد در حذف مواد مغذي از پساب در استخرهاي زلال‌ساز، پارامتر pH نقش اساسي دارد و با افزايش مقدار آن به بالاتر از 0/8 فرآيند حذف نيتروژن به‌صورت آزاد شدن آمونياك در هوا و حذف فسفر به‌صورت ته‌نشيني يون فسفات تسريع مي‌گردد. تابش امواج فراصوت تأثير قابل‌توجهي در حذف مواد مغذي از پساب ندارد و هرچه كدورت و غلظت جامدات معلق در پساب كمتر باشد تأثير تابش امواج فراصوت در بهبود كيفيت پساب بيشتر است.
ازنظر اقتصادي مصرف 5/17 وات‌ساعت بر مترمكعب انرژي الكتريكي براي بهبود كيفيت پساب فاضلاب فاقد توجيه است ولي در مناطق مستعد استفاده از انرژي خورشيدي استفاده از اين تكنيك مقرون‌به‌صرفه بوده و يك دستاورد سبز محسوب مي‌شود. راندمان آثار استفاده از اين امواج در تصفيه‌خانه‌هاي آب آشاميدني و ساير مخازن كه با منابع آب زيرزميني و طبيعي پر مي‌شوند بسيار بالاتر است (به علت كاهش شديد نرخ رشد جلبك در اثر كمبود مواد مغذي) و با هزينه بسيار كمتر قابل‌اجرا است.
چكيده انگليسي :
The reduction of fresh water resources is the most obvious and critical effect of the climate change. Effluent from wastewater treatment is a sustainable source of water and if the minimum quality environmental standards are met, it can be used in various applications such as agriculture, groundwater discharge, irrigation of urban green space, recreational purposes, drinking water, consumption in Industry, fisheries, aquaculture and the environment. Polishing ponds are one of the methods for tertiary wastewater treatment. One of the problems in these pools is algal blooms due to their long hydraulic retention time and the high concentration of nutrients in the effluent. Unfortunately, an efficient and cost-effective method to control the growth of algae in these ponds and other open water reservoirs has not yet been found, and many costs are imposed on industries and other exploiters. One of the techniques that has been researched in the last two decades to remove algae from aquatic environments is the use of ultrasonic waves. This is a state-of-the-art technique due to the lack of by-products and the possibility of supplying energy consumption from solar cells and does not exacerbate the climate change. On the other hand, in addition to destroying algal cells, these waves also remove pathogens and pathogenic microorganisms from the aquatic environment.
In this study, the effect of ultrasonic waves on reducing algal population and improving effluent quality was tested by measuring pH, turbidity, total suspended solids concentration, coliforms, nutrient concentrations (ammonium, nitrate and phosphate ions), chlorophyll a and b concentrations and cell count Algae. For this purpose, test and control pilot were installed in the Sepahanshahr wastewater treatment plant in Isfahan. The system of wastewater treatment in this plant is aeration lagoon. Each pilot has 1200 liters of water volume, and both of them were fed from the effluent of the sedimentation lagoon. In the test pilot, ultrasonic waves were irradiated using a floating ultrasonic unit that send ultrasonic waves with 20, 40 and 60 kHz frequency and an 87 watts average of power consumption. The ultrasonic waves were irradiated at different hydraulic times including 5, 8, 10, 12, 15, 20 days in the two periods of hot and cold months of the year. The influent and effluent water quality was studied and compared.
It was observed if the average air temperature is less than 5 degrees Celsius, algae do not appear in the pilot and no biofilm is formed on the body of the piolts. In the hot months of the year, due to the growth of algae in the polishing ponds, the turbidity of the effluent increases by at least 30% and the concentration of total suspended solids increases by at least 70%. In such a case, due to ultrasound radiation during hydraulic retention time within 10 days, effluent turbidity 67%, total suspended solids concentration and 24% efficiency and 109% disinfection efficiency, but In the cold months of the year, no tangible effect was observed in improving the quality of turbidity and suspended solids concentration of wastewater due to ultrasound radiation, but the total coliform removal efficiency increased in most hydraulic retention times. It was also observed that the pH parameter is the main parameter in the removal of nutrients from the effluent in polishing ponds and by increasing its value to more than 8.0, the nitrogen removal process is accelerated by the release of ammonia in the air and the removal of phosphorus by phosphate ion sedimentation. . Ultrasound radiation does not have a significant effect on the removal of nutrients from the effluent. The lower the turbidity and viscosity of the effluent, Caused the greater the effect of ultrasound radiation on improving the quality of the effluent.
