Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Shirvani,Sayed farhad Mousavi,Manouchehr Heidarpour,Mahdi Gheysari,Behrouz Mostafazadehfard
مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور) سیدفرهاد موسوی (استاد مشاور) منوچهر حیدرپوراسفرجانی (استاد راهنما) مهدی قیصری (استاد مشاور) بهروز مصطفی زاده فرد (استاد راهنما)
 
STUDENT
Seyyed Ebrahim Hashemi Garmdareh
سیدابراهیم هاشمی گرم دره

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Doctor of Philosophy (PhD)
YEAR
1385

TITLE

Investigation of Biofilters’ Performance in Nitrate Removal from Subsurface Drainage Water
Agricultural fields have been frequently identified as major contributors of nitrate leaching into surface and ground waters. Tile drains can act as direct pathways, transferring leached nitrate to surface water. Bioreactor filters are useful for the removal of nitrate from drainage water; however, these filters require an external carbon supply to sustain denitrification. In this study, four organic carbon sources including wood, barley straw, rice husks, and date palm leaves were used to enhance denitrification and the effects of water velocity and influent nitrate concentration on the nitrate removal were evaluated. Cumulative nitrate removal was highest for the date palm leaf treatment and was lowest for the wood treatment. The effects were in decreasing order for date palm leaves, barley straw, rice husks, and wood, respectively. Performance of the biofilters was improved with increasing influent nitrate concentration and decreasing water velocity, allowing for high nitrate removal rates to be achieved. The results showed that all the treatments reduced the effluent nitrate concentration below the USEPA maximum contaminant level for drinking water (45 mg L -1 ) at the end of the study. With increasing the water velocity, available C and denitrifying enzyme activity decreased. Decreasing the available C and denitrifying enzyme activity with increasing of the water velocity demonstrated that water velocity plays an important role in the denitrification performance of the system. Key Words: Denitrification, Nitrate removal, Carbon substrate, Drainage water, Denitrification rate.
یکی از مهم ترین مشکلات سیستم های زهکشی، آبشویی نیترات و ورود آن به منابع آب سطحی می باشد. افزایش غلظت نیترات در منابع آب باعث ایجاد مشکلاتی برای انسان ها و حیوان ها می گردد. فرایند دنیتریفیکاسیون یکی از راهکارهای مناسب برای حذف نیترات از آب های آلوده به نیترات می باشد. این فرایند در خاک های کشاورزی به علت کمبود مواد کربنی با محدودیت مواجه است. تأمین کربن مورد نیاز در خاک باعث افزایش این فرایند و حذف بیشتر نیترات از محیط می گردد. استفاده از مواد آلی به عنوان ماده کربنی ارزان قیمت و قابل دسترس یکی از بهترین گزینه ها برای این هدف می باشد. تحقیق حاضر با اهداف: کاربرد مواد مختلف کربنی شامل ذرات چوب، پوشال جو، پوسته شلتوک برنج و برگ نخل خرما به عنوان فیلتر های زیستی در دیواره های دنیتریفیکاسیون در کاهش نیترات خروجی، بررسی تأثیر بار فشاری ورودی (1 و 2 متر)، ضخامت فیلتر های زیستی (30 و 60 سانتی متری) و غلظت نیترات آب زهکشی (40 و 160 میلی گرم در لیتر) در کاهش نیترات آب زهکشی در تیمارهای مختلف، بررسی تغییرات نیترات وآمونیوم آب خروجی از زهکش ها در طول دوره مطالعه (نه هفته)، بررسی قرار گیری مواد کربنی در کنار لوله زهکش بر پارامترهای هیدرولیکی و همچنین میزان حذف نیترات و مطالعه شدت دنیتریفیکاسیون انجام شده توسط مواد کربنی انجام پذیرفت. این تحقیق در سه مطالعه جداگانه انجام گرفت. نتایج مطالعه اول که در آزمایشگاه و به صورت ستونی انجام شد نشان داد که همه تیمارهای مواد کربنی مورد مطالعه توانستند در پایان دوره، بیش از 70 درصد از نیترات ورودی را از محیط حذف نمایند، در حالی که تیمار شاهد که فقط از خاک پر شده بود، تنها توانست 40 درصد از نیترات ورودی را از محیط حذف نماید. در طول دوره مطالعه، تیمارهای برگ نخل خرما و پوشال جو بهترین عملکرد در حذف نیترات را داشتند. میزان حذف نیترات در طول دوره نمونه برداری به ترتیب برای ستون های برگ نخل خرما، پوشال جو، پوسته شلتوک برنج و ذرات چوب بین86-69، 74-62، 68-47 و 55-32 درصد بود. در حالی که در این مدت میزان حذف نیترات توسط تیمار شاهد در حدود 26 درصد بود. بار فشاری ورودی و ضخامت بیوفیلتر ها در سطح 1% دارای تأثیر معنی داری بر غلظت نیترات حذف شده داشتند. نتایج تجزیه واریانس نشان داد که افزایش غلظت نیترات ورودی بر درصد نیترات حذف شده در سطح 1% دارای اختلاف معنی داری می باشد و با افزایش غلظت نیترات درصد حذف نیترات افزایش می یابد. غلظت آمونیوم در خروجی همه ستون های آزمایشی دارای مواد کربنی و حتی در ستون های شاهد در طول آزمایش به مقدار کمی افزایش یافت که نشان دهنده تولید آمونیوم در طول دوره آزمایش می باشد. در مطالعه دوم با ساخت یک مدل ترانشه زهکش به تأثیر قرارگیری پوشال جو به عنوان فیلتر در حذف نیترات در کنار لوله زهکش پرداخته شد. نتایج نشان داد این تیمار بیش از 60 درصد از نیترات ورودی را از محیط حذف نمود. همچنین قرارگیری پوشال جو به عنوان فیلتر در کنار لوله زهکش تأثیر منفی بر پارامترهای هیدرولیکی جریان عبوری از لوله زهکش نداشت. در مطالعه سوم با ثابت نگه داشتن سرعت ستون ها، در دوره های مختلف شدت دنیتریفیکاسیون در آزمایشگاه اندازه گیری شد. شدت دنیتریفیکاسیون پتانسیل اندازه گیری شده در آزمایشگاه به ترتیب برای ذرات چوب، پوشال جو، پوسته شلتوک برنج، برگ نخل خرما برابر با 7/1507، 5/3804، 9/3503 و 6/5126 نانوگرم در سانتی متر مکعب در ساعت به دست آمد. شدت دنیتریفیکاسیون به دست آمده در این مطالعه نشان داد که دنیتریفیکاسیون عامل مهم و اصلی در حذف نیترات از محیط می باشد. با توجه به نتایج به دست می توان بیان داشت که استفاده از مواد کربنی می تواند روشی مناسب و ارزان قیمت جهت حذف نیترات از زه آب زهکش های زیرزمیتی باشد و به این صورت از آلوده شدن آبهای سطحی جلوگیری نمود. واژه های کلیدی : آبشویی نیترات، زهکش های زیرزمینی، دنیتریفیکاسیون، بیورآکتورها، ذرات چوب، برگ نخل خرما، پوشال جو، پوسته شلتوک برنج.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی