بررسی عملکرد نیزارهای مصنوعی در جریان ناپیوسته برای تصفیه فاضلاب شهری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی سبزوار

2 دانشیار دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران

3 استادیار دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران

چکیده

نیزارهای مصنوعی زیر سطحی از جمله روشهای تصفیه طبیعی فاضلاب شهری و صنعتی بوده که از نظر مصرف انرژی و هزینه بسیار مقرون به‌صرفه است. تحقیقات زیادی در خصوص عملکرد نیزارها در جریان پیوسته انجام شده اما در جریان ناپیوسته اطلاعات کافی در دسترس نیست. در این تحقیق به بررسی بازده نیزارها در جریان ناپیوسته پرداخته شد. دو واحد پیش‌تصفیه از نوع برکه بی‌هوازی مجهز به چاله هاضم و دو بستر نیزار زیر سطحی هر کدام با زمان ماند 2 روز در مقیاس صحرایی ساخته شد. برای پر کردن بسترها از ماسه نخودی با اندازه مؤثر5 میلی‌متر، ضریب یکنواختی 1/5 و با ضریب تخلخل 35 در صد استفاده گردید. یک بستر و واحد پیش تصفیه به عنوان شاهد در نظر گرفته شد . فاضلاب کاربردی از نوع شهری با دبی ورودی 26 مترمکعب در روز از شبکه شهری واقع در تصفیه‌خانه سبزوار انتخاب و پایلوت در مدت یک سال مورد بررسی قرار گرفت . متوسط بازده حذف BOD5، TSS، TKN، TP و TC در جریان پیوسته برای ترکیب پیش تصفیه و نیزار شاهد به‌ترتیب 77/2، 92، 91، 89 و 96/5 درصد و در جریان ناپیوسته برای ترکیب پیش تصفیه و نیزار مورد تحقیق به ترتیب 92،97، 97/5، 97 و 95/75 درصد به‌دست آمد. بازده حذف نیزارهای مصنوعی زیر سطحی در جریان ناپیوسته افزایش قابل توجهی نسبت به جریان‌های پیوسته نشان می‌دهد. بنابراین در موارد آلودگی زیاد فاضلاب در صورت نبود زمین کافی برای گسترش نیزار می‌توان از جریان ناپیوسته در بهره برداری بستر استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance of the Subsurface Flow Wetland in Batch Flow for Municipal Wastewater Treatment

نویسندگان [English]

  • Abolfazle Rahmani sani 1
  • Nasser Mehrdadi 2
  • Ali akbar Azimi 3
  • Ali Torabian 2
1 Assist. Prof. of Health, Sabzevar University of Medical Sciences, Sabzevar
2 Assoc. Prof., Dept. of Environmental Engineering, University of Tehran
3 Assist. Prof., Dept. of Environmental Engineering, University of Tehran
چکیده [English]

Subsurface flow wetlands are one of the natural treatment methods used for municipal and industrial wastewater treatment that are economical in terms of energy consumption and cost-effectiveness. Much research has been conducted on wetland operation with continuous flow but not enough information is available on batch flow. This study investigates wetland efficiency in batch flow. For the purposes of this research, two pretreatment units of the anaerobic pond type with digestion pits and two subsurface flow wetlands with a 2-day detention time were built on the pilot scale. The cells were charged with sand of 5 mm effective size, uniformity coefficient of 1.5, and a porosity of 35%. One wetland cell and one pretreatment unit were used as control. The municipal wastewater selected to be monitored for the one-year study period had a flow rate of 26 m3/day and average BOD5 of 250mg/l, TSS of 320mg/l, TKN of 35mg/l, TP of 12mg/l and TC of 2×108 MPN/100ml from Sabzevar Wastewater Treatment Plant. The average removal efficiencies of BOD5,TSS,TKN,TP, and TC in the continuous flow for the combined control pretreatment and wetland cell were 77.2%, 92%, 91%, 89%, 96.5% while the same values for the batch flow for the combined experimental pretreatment and wetland cell were 92%, 97%, 97.5%, 97%, and 99.75%, respectively. The removal efficiency in the subsurface flow wetlands in the batch flow was higher than that of the continuous flow. Thus, for wastewaters with a high pollution level, the batch flow can be used in cell operation in cases where there is not enough land for spreading the wetland cell.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Pretreatment
  • Subsurface Flow Wetland
  • Continuous Flow
  • Batch Flow
  • Natural Treatment
  • Wetland
  • Wastewater Treatment
1- Crites, R.W. (1994). “Design criteria and practice for constructed wetlands.” Water Science and Technology, 29 (4), 1-5.

2- بدلیانس قلی کندی، گ. (1381). طراحی فرایندهای فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی تصفیه فاضلاب، انتشارات دانشکده صنعت آب و برق (شهید عباسپور)، انتشارات شرکت نیرو.

3-Portier, R. J., and Palmer, S. J. (1989). Wetland microbiology from function processes, constructed wetlands for wastewater treatment, Lewis Pub, Albany.

4- McBride, Chris, C., and Tannere, G. (1998). Modeling biofilm nitrogen transactions in constructed wetland microcosms with fluctuating water Levels, National Institute of Water and Atmospheric Research (NIWA), Hamilton, Newzealand 60 otto R. Sten.

5- Stein, O.R., Borden, D.J. (2003). Does batch operation enhance oxidation in subsurface constructed wetlands, Department of Biological and Agricultural Engineering, University of Georgia, GA.

6- Selma, C.A. (2001). “Treatment of wastewater by natural systems.” Environmental International, 26 (3), 189-195.

7- Winthrop, C. Allen. (2003). Plant species and temperature effects on the K-C first- order moder for COD removal in batch-loded SSF wetlands, Department of Civil Engineering and the Center for Biofilm Engineering, Montara State University, Bozeman, MT 59717, USA.

8- ندافی ، ک.، نبی زاده ، ر. (1375).(ترجمه) برکه‌های تثبیت فاضلاب اصول طراحی و اجرا، سری کتاب‌های بهداشت جهانی ( WHO )، چاپ اول، انتشارات مهارت.

9- Tchobanoglous, G., and Burton, F. (1991). Wastewater engineering treatment, disposal and reuse, 3rd Ed., McGraw- Hill , Metcalf and Eddy International Edition Engineering Series, New York.

10- Eckenfelder, W.W. (1970). water quality engineering for practising engineers, CBl Pub.,
New York ,USA.

11- Mara, D.D., Cawley, L.R., Arridge, H. M., and Silva, S.A. (1970). Biological wastewater treatment: stabilization pond, IWA Pub., Rio de Janeiro , Brazil.

12- Mara , D.D. (1989). Sewage treatment in hot climates, John Wiley , London , UK, 127-141

13- APHA. (1992). Standard method for the examination of water and wastewater, section 9020A and 9020B, USA.

14- Gloyna, E.F. (1981). Waste stabilization pond, WHO, Monograph Series 60, World Health Organization, Geneva, 11-19: 145.

15- Hammer, R. H., Knight, R.L. (1996). Treatment wetland, Boca Raton,FL, CRC Press, USA.

16- Otto, R.S., Corvalan, C., Gregory, C.O., Ramirez-Zea, M., and et al. (2006). “Plant species and temperature effect on the K-C* first-order model for COD removal in batch-loaded SSF wetlands.” Ecological Engineering, 40 (2), 100-112.

17- Rajbhandari, B. K. (2004). Environmental engineering and management, Asian Institute of Technology, Klong Luang, Pathumthani 12120, Thailand.

18- Molle, P., Lienard, A., Grasmick, A., and Iwema, A. (2006). “Effect of reeds and feeding operations on hydraulic behavior of vertical flow constructed wetlands under hydraulic overloads.” Water Research, 40 (3), 606-612.

19- Soli, J Arceivala (1988). Wastewater treatment for pollution control, Tata McGraw-Hill Publishing Company, New Dehli.

20- Isfahan Water and Wastewater Company. (1984). Wastewater treatment by waste stabilization ponds, water and wastewater company pub. Isfahan.

21- Ragusa, S.R. (2004). “Indicators of biofilm development and activity in constructed wetlands microcosms.” Water Research, 38 (12), 2865-2873.