بررسی عملکرد تالاب مصنوعی جریان زیرسطحی افقی در حذف ترکیبات نیتروژن از فاضلاب در اقلیم سرد و خشک، مطالعه موردی: شهر بیرجند

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران- محیط زیست، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه بیرجند

2 استادیار، گروه مهندسی عمران- محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بیرجند

3 استادیار، گروه محیط زیست، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند

چکیده

هدف این تحقیق بررسی عملکرد سیستم تالاب مصنوعی جریان زیر سطحی افقی در حذف ترکیبات نیتروژن شامل کل نیتروژن کلدال (TKN)، آمونیاک (NH4+) و نیترات (NO3-) در اقلیم سرد و خشک و بررسی اثر گیاه، آهنگ بارگذاری هیدرولیکی (HLR) و ماده بستر بر عملکرد سیستم بود. شش سلول به‌صورت موازی در مقیاس پایلوت به ابعاد 5/0×75/0×2/2 متر در دانشگاه بیرجند ساخته شد. نتایج حاصل نشان داد که بازده حذف TKN و NH4+ در سلول‌های با گیاه فراگمتیس استرالیس نسبت به سلول‌های بدون گیاه بیشتر است در حالی که بازده حذف NO3- در سلول‌های بدون گیاه بیشتر بود. سلول‌های با بستر شن ریزدانه نسبت به سلول‌های با بستر شن درشت دانه بازده حذف TKN و NH4+ را افزایش و بازده حذف NO3- را کاهش دادند. همچنین کاهش HLR منجر به افزایش بازده حذف TKN و کاهش بازده حذف NH4+ و NO3- شد. با توجه به بازده نسبتاً پایین سیستم تالاب مصنوعی جریان زیرسطحی افقی در حذف ترکیبات نیتروژن، استفاده از سیستم تالاب مصنوعی ترکیبی برای ایجاد شرایط مساعد فرایند شوره‌سازی/شوره‌زدایی و افزایش بازده حذف ترکیبات نیتروژن توصیه می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Use of Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetland for Nitrogen Components Removal in Cold and Dry Climate: A Case Study of Birjand, Iran

نویسندگان [English]

  • Reza Kargar bideh 1
  • MOhammadreza Doosti 2
  • Mohammadhossein Sayyadi 3
چکیده [English]

The aims of this study are investigation of nitrogen components including TKN, NH4+ and NO3- removal by horizontal subsurface flow constructed wetland (HSSFCW) in cold and dry climate and also survey on vegetation, hydraulic loading rate (HLR) and media substrate effects on the system efficiency. Six parallel cells sized 2.2×0.75×0.45 m was built by Wastewater Treatment Plant of Birjand University. The results showed that removal efficiency of TKN and NH4+ in unplanted cells was lower in compare to planted (Phragmitesaustralis) cells, but removal efficiency of NO3- was higher in unplanted cells. Cells with fine gravel media in compare to cells with coarse gravel media, were found to have the higher removal efficiency of TKN and NH4+ but lower removal efficiency of NO3-. Also, decreasing of HLR caused an increase in removal efficiency of TKN and decreasing in removal of NH4+ and NO3-. Regarding low removal efficiency of nitrogen components in HSSFCW, usage of hybrid constructed wetland for  providing a good condition of nitrification/denitrification process and increasing nitrogen removal is recommended.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wastewater Treatment
  • Constructed Wetland
  • Vegetatino
  • Hydraulic Load
1. Vymazal, J. (2010). “Constructed wetlands for wastewater treatment.” Water, 2, 530-549.

2. Giæver, H.M. (2003). “Experience and results from the northernmost constructed wetland in Norway.” Mander, Ü., Jenssen, P. (Eds.) Constructed wetlands for wastewater treatment in cold climates, WIT Press Southampton, UK.

3. Mæhlum ,T., and Jenssen, P.D. (2003). “Design and performance of integrated subsurface flowwetlands in a cold climate.” Mander, Ü., Jenssen, P. (Eds.) Constructed wetlands for wastewater treatment in cold climates, WIT Press, Southampton, UK.

4. Tanner, C.C., Clayton, J.S., and Upsdell, M.P. (1995). “Effect of loading rate and planting on treatment of dairy farm wastewaters in constructed wetlands-I. Removal of oxygen demand, suspended solids and fecal coliforms.” Water Res., 29 (1), 17-26.

5. Deblina, G.H., and Gopal, B. (2010). “Effect of hydraulic retention time on the treatment of secondary effluent in a subsurface flow constructed wetland.” Ecological Engineering, 36, 1044-1051.

6. Vymazal, J. (2007). “Removal of nutrients in various types of constructed wetlands.” Science of the Total Environment, 380, 48-65.

7. Drizo, A., Frost, C., and Smith, K. (2000). “Phosphate and ammonium distribution in a pilot-scale constructed wetland with horizontal subsurface flow using shale as a substrate.” Water Res, 34, 2483-2490.

8. He, Q., and Mankin, K. (2002). “Performance variations of COD and nitrogen removal by vegetated submerged bed wetlands.” J. Am. Water Resour. Assoc., 38, 1679-1689.

9. Trang, N., Konnerup, D., Schierup, H., Chiem, N., Tuan, L., and Brix, H. (2010). “Kinetics of pollutant removal from domestic wastewater in a tropical horizontal subsurface  flow constructed wetland system: Effects of hydraulic loading rate.” Ecological Engineering, 36, 527-535.

10. Yousefi, Z., and Mohseni, A. (2010). “Nitrogen and phosphorus removal from wastewater by subsurface  wetlands planted with Iris pseudacorus.” Ecological Engineering, 36, 777-782.

11. Hamouri, B., Nazih, J., and Lahjouj, J. (2007). “Subsurface-horizontal flow constructed wetland for sewage   treatment under Moroccan climate conditions.” Desalination, 215, 153-158.

12. Zhang, D., Tan, S., Richard, M., Sadreddini, S. Zhu, J., and Tuan, N. (2011). “Removal of pharmaceutical compounds in tropical constructed wetlands.” Ecological  Engineering, 37, 460-464.

13. Darby, J., Tchobanoglous, G., and Nor, M.A. (1996). “Shallow intermittent sand filtration: Performance evaluation.” The Small Flows J., 2, 3-14.

14. Naylor, S., Brisson, J., Labella, M.A., Drizo, A., and Comeau, Y. (2003) .“Treatment of freshwater fish farm effluent using constructed wetlands: the role of plants and substrate.” Water Science and Technology, 48 (5), 215-222.

15. Sirivedhin, T., and Gray, K.A. (2006). “Factors affecting denitrification rates in experimental wetlands: Field and laboratory studies.” Ecological Engineering, 26, 167-181.

16. Mitsch, W.J. (2005). “Wetland creation, restoration, and conservation: A wetland invitational at the olentangy river wetland research park.” Ecological Engineering, 24 (4), 243-251.

17. Gumbricht, T. (1993). “Nutrient removal processes in freshwater submersed macrophyte pond systems in a temperate climate.” Ecological Engineering, 2, 49-61.