بررسی کارایی نیزار طبیعی در حذف ترکیبات ازته زهاب مزارع نیشکر خوزستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای عمران-محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

2 استادیار، مؤسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی ، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، کرج، البرز، ایران

3 استادیار، گروه مدیریت ساخت و آب، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

چکیده

پژوهش حاضر به بررسی کارآیی نیزار طبیعی در مقیاس واقعی در پالایش کیفی زهاب ورودی نیشکر خوزستان در طول مدت یک سال (1399-1398) پرداخته شد. کارایی نیزار طبیعی با سنجش پارامتر‌هایی نظیر NO3، NO2، NH4 و TN مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمون t-test بر روی هر کدام از فاکتور‌های NO3، NO2، NH4 و TN نشان داد که بین ایستگاه‌های مطالعاتی ST0-ST1، ST0-ST2، ST0-ST3، ST1-ST2، ST1-ST3، ST2-ST3 در سطح یک درصد اختلاف معنی‌داری وجود دارد. بیشترین اختلاف میانگین در میزان NO3، NO2، NH4 و TN بین ایستگاه ST0-ST3 مشاهده شد.در ایستگاه ST3 که بیشترین فاصله را نسبت به نقطه ورودی دارد، بیشترین راندمان حذف برای هر کدام از ترکیبات ازته حاصل گردید. میانگین حذف فاکتور NO3 زهاب خروجی در ایستگاه‌های ST1، ST2 و ST3 نسبت به میزان اولیه آن در زهاب ورودی به ترتیب 23، 50 و 64 درصد کاهش داشت. کاربرد نیزار طبیعی باعث کاهش NH4 نسبت به میزان اولیه شد و این کاهش نسبت به میزان اولیه در ایستگاه ST2 و ST3 بیشتر بود و ایستگاه ST3 بیشترین کاهش (به ترتیب برابر با 70، 68، 67 و 68 درصد در هر چهار فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان) را به خود اختصاص داد. روند تغییرات TN نسبت به میزان اولیه مشابه با روند تغییرات NH4 بود، اما میزان کاهش TN در ایستگاه ST3 دارای شدت کاهش بیشتری بود و در مقایسه با ایستگاه‌های ST1 و ST2 به کمترین مقدار ممکن رسید و نتایج حاکی از تاثیر چشمگیر کاربرد نیزار در این فاصله از نقطه ورودی در کاهش TP بود. در ایستگاه‌های مختلف، با افزایش فاصله از نقطه ورودی، تاثیر زمان ماند‌ها (26/1، 10/1، 30/1 و 60/1 روز) بر حذف ترکیبات ازته چشمگیر بود و برای هر کدام از زمان ماند‌ها در ایستگاه ST3 که بیشترین فاصله نسبت به نقطه ورودی را داشت، بیشترین راندمان حذف مشاهده شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of Natural Straw in Removal of nitrogen compounds from Khuzestan sugarcane Fields drainage water

نویسندگان [English]

  • Farhad Gholami 1
  • Bahman Yargholi 2
  • Ahmad Sharafati 3
1 Ph.D Student, civil and environmental engineering, Science and Research Branch, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Agricultural Engineering Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Karaj, Alborz, Iran
3 Assistant Professor, Department of Construction and water management, Science and Research Branch, Tehran, Iran
چکیده [English]

the present study investigated the efficiency of natural reeds on a real scale in qualitative treatment of incoming drainage water of Khuzestan sugarcane during a period of one year (2010-2011). The efficiency of natural reeds was evaluated by measuring parameters such as NO3, NO2, NH4 and TN. T-test results on NO3, NO2, NH4 and TN factors showed that there is a significant difference between ST0-ST1, ST0-ST2, ST0-ST3, ST1-ST2, ST1-ST3, ST2-ST3 stations (1%). The highest mean difference in NO3, NO2, NH4 and TN was observed between ST0-ST3 stations. At ST3 station, which has the greatest distance from the entry point, the highest removal efficiency was obtained for each of the nitrogen compounds. The mean removal for NO3 factor in the outlet drainage water in ST1, ST2 and ST3 stations was 23, 50 and 64% lower than the initial amount in the inlet drainage water, respectively. At ST3 station with an average of 0.02 mg / l, the lowest amount of NO2 was observed. The use of natural reeds reduced NH4 compared to the initial level. This decrease was greater at ST2 and ST3 stations and ST3 station had the largest decrease (70, 68, 67 and 68% in all four seasons of spring, summer, autumn and winter, respectively). The trend of TN changes compared to the initial rate was similar to the trend of NH4 changes, but the rate of TN decrease at ST3 station was more severe and reached the lowest possible value compared to ST1 and ST2 stations. The results showed a significant effect of reed application in reducing TP in this distance from the entry point. In different stations, with increasing distance from the entry point, the effect of retention time (1.26, 1.10, 1.30

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drainage water treatment
  • Elimination efficiency
  • Reed plant
  • retention time
  • Total nitrate
اخوان، ک.، شاه نظری، ع. و یارقلی، ب. 1396. ارزیابی قابلیت فیلتر­های زیستی برای تصفیه زهاب کشاورزی. مطالعه موردی: شبکه آبیاری و زهکشی مغان. تحقیقات مهندسی سازه­های آبیاری و زهکشی. 18 (69): 144-135.
جمشیدی، ش.، ایمانی امیرآباد، س. و فیضی خانکندی، ا. 1395. عملکرد علف وتیور در تالاب­های مصنوعی تصفیه فاضلاب. اولین کنفرانس بین­المللی آب، محیط­زیست و توسعه پایدار، اردبیل.
شریفی پور، م.، لیاقت، ع.، ناصری، ع.، نوذری، ح.، حاجیشاه، م.، زرشناس، م.، , هویزه، ح. و نصری، م. 1399. مدیریت زهاب‌ شبکه‌های آبیاری و زهکشی جنوب غربی استان خوزستان. تحقیقات آب و خاک ایران. 51 (2): 539-526.
یارقلی، ب.، اخوان، ک. 1394. ارزیابی مقدار و کیفیت آب زهکشی و امکان استفاده از آن در کشاورزی (مطالعه موردی شبکه آبیاری و زهکشی مغان). گزارش تحقیقاتی شماره 48715. موسسه تحقیقات مهندسی کشاورزی ایران (AERI).
Baird, R.B. 2017. Standard methods for the examination of water and wastewater, 23rd. Water Environment Federation, American Public Health Association, American Water Works Association.
Eslamian, S.S., Okhravi, S.S. and Reyhani, M.N. 2015. Urban water reuse: future policies and outlooks, in Urban Water Reuse Handbook edited by S. Eslamian, Taylor and Francis, CRC Group, USA. 1107-1114.
Guerrero, J., Mahmoud, A., Alam, T., Chowdhury, M.A., Adetayo, A., Ernest, A. and Jones, K.D. 2020. Water Quality Improvement and Pollutant Removal by Two Regional Detention Facilities with Constructed Wetlands in South Texas. Sustainability. 12(7): p.2844.
Haarstad, K., Bavor, H. and Maehlum T. 2012. Organic and metallic pollutants in water treatment and natural wetlands: a review. Water Science Technology. 65:77–99.
Land, M.; Granéli, W.; Grimvall, A.; Hoffmann, C.C.; Mitsch, W.J.; Tonderski, K.S.; Verhoeven, J.T.A. 2016. How effective are created or restored freshwater wetlands for nitrogen and phosphorus removal? A systematic review. Environmental Evidence. 5 (9).
Maktoof, A.A., 2020. Use of two plants to remove pollutants in wastewater in constructed wetlands in southern Iraq. The Egyptian Journal of Aquatic Research. 46 (3): 227-233.
Marzec, M., Jóźwiakowski, K., Dębska, A., Gizińska-Górna, M., Pytka-Woszczyło, A., Kowalczyk-Juśko, A. and Listosz, A., 2018. The efficiency and reliability of pollutant removal in a hybrid constructed wetland with common reed, manna grass, and Virginia mallow. Water. 10(10): p.1445.
Odinga, C.A., Swalaha, F.M., Otieno, F.A.O., Ranjith, K.R. and Bux, F. 2013. Investigating the efficiency of constructed wetlands in the removal of heavy metals and enteric pathogens from wastewater. Environmental Technology Reviews. 2(1): 1-16.
Kalankesh, L., Rodríguez-Couto, S., Dadban Shahama, Y. and Ali Asgarnia, H., 2019. Removal efficiency of nitrate, phosphate, fecal and total coliforms by horizontal subsurface flow-constructed wetland from domestic wastewater. Environmental Health Engineering and Management Journal. 6(2): 105-111.
Ulsido, M.D., 2014. Performance evaluation of constructed wetlands: A review of arid and semi-arid climatic region. African Journal of Environmental Science and Technology. 8(2): 99-106.