ارزيابي تأثير امواج آلتراسونيك در كاهش رشد جلبك و بهبود كيفيت پساب در استخر زلال‌ساز لاگون‌هاي هوادهي تصفيه فاضلاب - مطالعه موردي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

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.

214964

مهندسي محيط زيست

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان

علي دهنوي، هستي هاشمي نژاد

مسعود طاهريون