بررسی تصفیه فیزیکی و عملکرد هیدرولیکی فیلتر ژئوتکستایل در کاربرد پساب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

3 فارغ التحصیل کارشناسی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

چکیده

هدف از این پژوهش بررسی امکان استفاده از فیلتر ژئوتکستایل برای کاهش مواد معلق پساب، به منظور استفاده در سیستم آبیاری قطره­ای بود. برای این منظور یک جعبه فلزی با شش لایه فیلتر ژئوتکستایل طراحی و ساخته شد. آزمایش­ها در چهار ارتفاع سطح پساب تا زمان گرفتگی فیلتر­ها انجام شد. شاخص دبی خروجی از سیستم فیلتراسیون، ارتفاع سطح پساب بین لایه­های ژئوتکستایل و کل مواد معلق پساب ورودی و خروجی از سیستم فیلتراسیون در زمان­های معین اندازه­گیری شد. نتایج نشان داد که سرعت گرفتگی فیلتر ژئوتکستایل به عوامل فیزیکی و بیولوژیکی بستگی دارد. هم­چنین نتایج نشان داد که روند تغییرات دبی و افت سطح پساب نسبت به زمان حین عبور از لایه ژئوتکستایل یکسان و مستقل از عامل گرفتگی است. اما زمان گرفتگی بستگی به پارامترهای کیفی پساب داشت. روند تغییرات دبی نسبت به زمان در ابتدا سریع و خطی و با گذشت زمان روند آرام­تر و لگاریتمی بود. برای ارتفاع سطح پساب 70 سانتی­متر، میزان دبی پس از 27 دقیقه از شروع آزمایش 83/8 لیتر بر ثانیه بر متر و پس از 56 دقیقه از شروع آزمایش 47/3 لیتر بر ثانیه بر متر بود. در این تحقیق روابطی برای شبیه­سازی دبی عبوری و میزان افت سطح پساب (RMSE= 9.6%, R2=0.867) و گرفتگی سیستم فیلتراسیون و افت سطح پساب (R2=0.968 RMSE=0.773Lit/s/m,) توسعه داده شد که نتایج ارزیابی دقت مدل­ها را تایید می­کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Physical Filteration and Hydraulic Performance of Geotextile Filters under Wastewater application

نویسندگان [English]

  • Zahra Amiri 1
  • Mehdi Gheysari 2
  • Hooman Sadeghi-Nazarabadi 3
1 M.S. Student in Drainge and Irrigation, Water Engineering Department, College of Agriculture, Isfahan University of Technology., Isfahan., Iran
2 Graduate student of Irrigation and Drainage, Water Engineering Department, College of Agriculture, Isfahan University of Technology., Isfahan., Iran
3 Former B.S. Student, Water Engineering Department, College of Agriculture, Isfahan University of Technology., Isfahan., Iran
چکیده [English]

The aim of this study was to investigate the feasibility of the use of geotextile filters to decrease suspended materials of wastewater to use in trickle irrigation systems to perform the experiment, a metal box was designed and made. Experimental treatments included four wastewater heads which were continued until clogging occurred. Outflow index, wastewater heads between geotextile layers, influent and effluent TSS (Total Suspended Solids) from filtration system were measured at specific times. The results showed that clogging rate of geotextile filters depends on physical and biological parameters. Furthermore, these results indicate that flow rate variation and wastewater head loss were the same while passing the geotextile layers and was independent of the clogging factor. However, the clogging time was related to the parameters of the swage quality. The flow rate trend variation versus time was linear with dramatic change at the beginning of experiment. However, after a while, it became logarithmic and slow. The decrease in flow rate for the 70-cm height of wastewater head was 8.83 lit/s/m until 27 mintutes of the beginning of the experiment and 3.47 lit/s/m at 56 mintutes of the end of experiment, respectively. In this study, some equations were developed to model the flow rate and wastewater head loss (RMSE= 9.6%, R2=0.86), clogging of the filtration system and wastewater head loss (R2=0.968 RMSE=0.773Lit/s/m). Our results confirmed the accuracy of the models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Municipal sewage
  • treatment
  • Geotextile
  • Modeling
  • hydraulic
حسن اقلی،ع و لیاقت،ع. 1383. کاربرد پوشش­های زمین بافت در زهکشی، سومین کارگاه فنی زهکشی. 23 مهرماه.
علیزاده،ا. 1388. طراحی سیستم­های آبیاری (جلد دوم)، انتشارات دانشگاه امام رضا،  368 ص.
رحیمی،ح، قبادی­نیا،م و احمدی،ح. 1383. کاربرد مواد ژئوسنتیک به عنوان زهکش زیر پوشش کانال­ها، کارگاه سیستم زهکشی زیر پوشش کانال­ها. 26 آذرماه.
Adin,A and Elimelech,M. 1989. Particle filtration for wastewater irrigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering.115:3.474-487.
Adin,A and Sacks,M. 1991. Dripper-clogging factors in wastewater irrigation. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 117:6.813-826.
Akram,M.H and Kotha,K.K. 2002. Removal of suspended soilds from municipal wastewater using geotextile columns. International Conference on Environmental Engineering. 21-24 July. Niagara Falls, Ontario, Canada.
Cancelli,A and Cazzuffi,D. 1987. Permeability of Geotextiles in the Presence of Water and Polluted Fluids. Proceedings of Geosynthetics. 87:2.471-481.
Hoogerdendorn,A and Van der Meulen,T. 1977. Preliminary Investigation on Clogging of Fabrics.Proceedings of the 1st International Conference on Geotextiles. Paris, France.
Korkut,E.N., Martin,J.P and Yaman,C. 2006. Water treatment with biomass attached to porous geotextile baffles. Journal of Environmental Engineering. 132:2.284-288.
Koerner,G.R. 1993. Performance evaluation of geotextile filters used in leachate collection systems of solid waste landfills, Ph.D. Thesis, Drexel University.
Koerner,G.R and Koerner,R.M. (R. M. Koerner, Ed). 1990. Biological activity and potential remediation involving geotextile landfill leachate filters, Geosynthetics testing for waste containment applications, ASTM STP 1081, American Society for Testing and Materials, Philadelphia.
Kyllönen,H.M., Pirkonen,P,M. 2005. Membrane filtration enhanced by ultrasound. Desalination. 181:1-3.319-335.
Kyllonen,H., Pirkonen,P., Nystrom,M., Jokinen,J.N and Gronroos,A. 2006. Experimental aspects of ultrasonically enhanced cross-flow membrane filtration of industrial wastewater. Ultra sonics Sonochemistry. 13:2006.295–302.
Montgomery,J.M. 1985. Water Treatment: Principles and Design, John Wiley and Sons, NY.
Nakayama,F.S and Buks,D.A. 1991. Water quality in drip/trickle irrigation: a reviw. Irrigation Science.12:4.187-192.
Oron,G., Campos,C., Gillerman,L and Salgot,M. 1999. Wastewater treatment, renovation and reuse for agriculture irrigation in small communities. Agriculture Water Management. 38:3.223-234.
Palmeira,E.M., Remigio,A.F.N., Ramos M.L., GandBernardes,R.S. 2007. A study on biological clogging of nonwoven geotextiles under leachate flow.Geotextile and Geomembranes. 26:3.205-219.
Pescod,M.B. 1992.Wastewater treatment and use in agriculture. Fao, Irrigation and Drainage Paper.47:113.
Render,S and Datta,S. 2000. Clossing time of a filter.Physical Review Letters. 84:26.6018-6121.
Rodgers,M., Mulqueen,J and Healy,M.G. 2004. Surface clogging in an intermittent stratified sand filter. Soil Science Society of America Journal. 68:6.1827-1832.
Zhang,Q., Xu,R., Xu,P., Chen,R., He,Q., Zhong,J and Gu,X. 2014. Performance study of ZrO2 ceramic micro-filtration membranes used in pretreatment of DMF wastewater. Desalination. 346:2014.1-8.