کاهش میزان کدورت (HRF) ارزیابی عملکرد و بهینهسازی صافی درشتدانه با جریان افقی و ذرات معلق جریان خروجی از تصفیهخانه فاضلاب برای استفاده در کشاورزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی پردیس بین الملل، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد گروه زیست محیطی خاوران، مشهد

3 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

4 استادیار دانشکده مهندسی آب و محیط زیست دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

صافی­ درشت­دانه با جریان افقی می­تواند یکی از فرآیندهای موثر در حذف ذارت جامد معلق و کدورت فاضلاب باشد. کاهش منابع آبی، لزوم استفاده حداکثری از فاضلاب تصفیه شده را به عنوان یکی از راهکارهای برون رفت از این معضل مطرح کرده است؛ بنابراین استفاده از روش­های با هزینه پایین و طبیعی محور جهت بهبود کیفیت آب­های نامتعارف مدنظر است. در این پژوهش، عملکرد صافی درشت­دانه با جریان افقی در مقیاس پایلوتی با چهار محفظه در اندازه سنگ‌دانه­های متفاوت و در سه نرخ فیلتراسیون ( 5/0، 1 و 5/1 مترمکعب بر مترمربع در ساعت ) ارزیابی شد. عملکرد صافی تحت تاثیر فاضلاب خروجی از تصفیه­خانه فاضلاب که در آن غلظت مواد معلق و کدورت بالاتر از حدود مجاز استاندارد محیط زیست (حتی برای استفاده در کشاورزی که دارای استاندارد سهل­تری نسبت به تخلیه در آب­های سطحی است) می­باشد، طی مدت عملکرد پایلوت پایش گردید. مقایسه سه نرخ فیلتراسیون حاکی از آن بود که بالاترین راندمان حذف جامدات معلق که معادل 72 درصد بوده، در نرخ فیلتراسیون 5/0 متر در ساعت حاصل شد. تجزیه و تحلیل نمونه­ها در نرخ 5/0 متر در ساعت نشان داد که با افزایش زمان کارکرد صافی (T)، به ترتیب درصد حذف ذرات جامد (TSSremoval) و کدورت (TURremoval) تا ماه سوم راهبری سیستم به ترتیب ابتدا تا 72 و 54 درصد افزایش و بعد از آن تا پایان مدت زمان راهبری سیستم به 39 و 5/33 درصد کاهش یافت. همچنین نشان داده شد که استفاده از صافی چهار قسمته راندمان سیستم را در مقایسه با صافی­های سه قسمته به­کار برده شده در تحقیقات پیشین، بهبود بخشید. بر اساس استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست، کل مواد جامد معلق خروجی از صافی چهار قسمته (40 میلی­گرم در لیتر)، در محدوده مجاز استاندارد برای تخلیه به آب­های سطحی و استفاده در آبیاری و کشاورزی بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Performance and Optimization of Horizontal Roughing Filter (HRF) to Reduce Turbidity and Suspended Solids from the Wastewater Treatment Plant Outflow for Agriculture Use

نویسندگان [English]

  • Majid Daee 1
  • Amin Alizadeh 2
  • Alireaz Farid Hosseini 3
  • Abdollah Rashidi Mehr Abadi 4
1 PhD Student, Department of Irrigation and Drainage, International Campus of Ferdowsi University of Mashhad
2 Professor, Khavaran Environmental Research Department. Mashhad. Iran
3 Associate Professor, Water Engineering Department of Agriculture Faculty of Ferdowsi University of Mashhad
4 Assistant Professor, Water and Environment Engineering Faculty of Shahid Beheshti University
چکیده [English]

One of the influential processes on Total Suspended Solids (TSS) and Turbidity (TUR) removal can be horizontal roughing filter (HRF). Lack of water resources has addressed using of treated wastewater as one of the approaches to solve the problem. Therefore, low cost and natural methods are considered to improve polluted water quality. In this paper, HRF performance was evaluated in pilot scale with four compartments of difference size of sand and also in three filtration rates of 0.5, 1 and 1.5 meter per hour. The performance of constructed HRF was monitored throughout the pilot operation period under the effect of effluent from a wastewater treatment plant which contains TSS and TUR exceeding the Iranian Environment Protection Organization limits(even for agricultural use which its permissive standard is more than the allowable one for discharging surface water). Comparing the three filtration rates indicated that maximum efficiency, which is equal to 72 percent, has occurred in 0.5 meter per hour. Analyzing of samples in the rate of 0.5 meter per hour showed that as filter operation time (T) increases, at first, TSS and TUR removal rise to 72 and 54 percent until the third month of T and then falls to 39 and 33.5 percent to the end of T, respectively. It was demonstrated that the four compartments HRF, in comparison with three compartments in previous studies improve system efficiency. Moreover, according to Iranian Environment Protection Organization standards, outlet TSS from the HRF with four compartments (40 mg/L) was within the allowable limits to discharge surface water and suitable for use in agriculture and irrigation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • HRF
  • Reuse
  • Treated Wastewater
  • TSS
  • Turbidity
احتشامی،متکدستان،ا علوی بختیاروند،س نجعفرزاده حقیقی فرد،ناحمدی مقدم،م خزایی،م.، و صالحی،ع. 1390. کارایی صافی درشت­دانه افقی در کاهش اکسیژن­خواهی شیمیایی از پساب تصفیه خانه فاضلاب شهر یاسوج . مجله علمی پژوهشی دانشگاه علوم پزشکی یاسوج. ۱۶. ۴: 391-399.
اعلمی، م.، رشیدی مهرآبادی، ع. و فاضلی، م. 1388. ارزیابی کارایی صافی‌های  شنی درشت‌دانه افقی در ارتقاء راندمان تصفیه بروش لجن فعال. سومین همایش تخصصی محیط زیست تهران .
خزایی،م. 1388. بررسی کارآیی فیلترهای درشت­دانه افقی و ترکیب پراکسیدهیدروژن و یون‌های نقره بر کاهش جمعیت باکتریایی پساب تصفیه­خانه فاضلاب شهر قم. پایان­نامه دکتری رشته مهندسی بهداشت محیط. دانشگاه علوم پزشکی تهران.
خزایی،منبی زاده نودهی،رندافی،کنوریه،ن.، و امیدی اسکویی،ع.1389. حذف جامدات معلق از پساب لاگون هوادهی با استفاده از صافی درشت­دانه دارای جریان افقی. مجله دانشگاه علوم پزشکی قم. 4. 1: 42-47.
فاضلی، م.1382. تدقیق مبانی طراحی و توسعه فیلترهای درشت­دانه با جریان افقی. رساله دکتری. دانشگاه تهران.
فاضلی،م و ترابیان،ع. 1381. توسعه روش­های شستشو در فیلترهای درشت­دانه با جریان افقی مستقیم، مجله محیط شناسی.
سازمان حفاظت محیط زیست کشور. 1373. استانداردهای خروجی فاضلاب، ماده 5 آیین نامه جلوگیری از آلودگی آب.
APHA/AWWA/WEF. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22th Edition, Washington DC 2012.
Collins,M.R. 1994.  Evaleation of  Roughing Filteration Design Variables.. 30.6:173-179.
Galvis,G., Fernandez,J., Visscher,J.T. 1993. Comparative Study of Different Pre-Treatment Alternatives. 42:337-346.
Graham,N.J.D. 1988. Slow sand filtration: recent developments in water treatment technology. John Wiley and Sons.
Hendricks,D.W. 1991. Manual of design for slow sand filtration. American water works association research foundation Denver. CO.
 Mahvi,A.H., Moghaddam,M.A., Nasseri,S and Naddafi,K. 2004. Performance of a direct horizontal roughing filtration (DHRF) system in treatment of highly turbid water. Journal of Environmental Health Science and Engineering. 1.1: 1-4.
Mukhopadhay,B., Majumder,M., Barman,R.N., Roy,P.K and Mazumder,A. 2009. Verification of filter efficiency of horizontal roughing filter by Weglin's design criteria and Artificial Neural Network. Drinking Water Engineering and Science. 2.1:21-27.
Nival,P and Nival,S. 1976. Particle retention efficiencies of an herbivorous copepod, Acartia clausi (adult and copepodite stages): effects on grazing. Limnol. Oceanogr. 21.1:24-38.
Nkwonta,O. 2010. A comparison of horizontal roughing filters and vertical roughing filters in wastewater treatment using gravel as a filter media. International Journal of Physical Sciences. 5.8:1240-1247.
Wegelin,M. 1996. Surface water treatment by roughing filters: a design, construction and operation manual (Vol. 2). SANDEC.
Wegelin,M and Roland,S.1987. Horizontal-flow roughing filtration for turbidity reduction. Waterlines 24-28.