Skip to main content
SUPERVISOR
Mehran Shirvani,Sayed Hossein Saghaian nejad esfahani,Jahangir Abedi-Koupai
مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور) سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور) جهانگیر عابدی کوپائی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mina Baki
مینا بکی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1388

TITLE

Application of Natural and Synthetic Absorbent Materials for Improvement of Wastewater Quality in Groundwater Recharge
Soil aquifer treatment (SAT) is a proven technology for improvement of wastewater quality. Artificial water recharge technique is frequently used to renovate domestic effluents for potable and non-potable purposes in many countries, especially in arid and semi-arid regions. The method involves the flow of wastewater through the soil matrix of the unsaturated zone and in the aquifer, thereby, improving its quality. Water quality is substantially improved via the integrated functions of biological, chemical, and physical processes in the vadose zone and subsequently in the aquifer. In this research, forty SAT columns with an inner diameter of 9 cm and a height of 1.5 m were operated 140 days to investigate the dependence of the treated water quality upon the soil texture, different wetting/drying cycles and three different additives ( Basic oxygen furnace slag (BOFS), hematite and zeolithe ) that we mixed with the soil in the columns. It is common practice to operate SAT infiltration basins under a cyclic wetting and drying regime so as to restore infiltration rates and assist in the removal of nitrogen, phosphorus, organic carbon and other contaminants present in the infiltrate. Treated effluent from the Shahin shahr wastewater treatment plant was used for saturating the soil columns. Water samples were collected from column outlets at regular intervals during the tests with treated effluent. Collected samples were analyzed for pH, EC, phosphate, nitrate, calcium, magnesium, chlorine, bicarbonate, cadmium and lead. The results indicate more than 91% of phosphate and 100% of cadmium and lead removed after 3 cycles of experiment. The materials in the columns acted well for removing heavy metals from wastewater. Phosphate removal occurs during SAT by adsorption on clay and silt lenses and by chemical precipitation. The concentration of nitrate in samples of the columns with longer cycles was significantly less than columns with one week cycle management. Infiltration rate and the length of wetting period are important parameters affecting nitrogen removal efficiency of SAT columns. Denitrification performance of the columns decreased significantly when the infiltration schedule was switched from 14 days wetting/14 days drying to 7 days wetting/7 days drying cycles. The concentration of anions in all samples increased with time. The concentration of calcium and magnesium in the samples were more than wastewater effluent and decreased with time. The Hydraulic conductivity of all columns decreased with time and then recovered after every period of dryness. Clogging of surface soil due to suspended solid created water pond. The average pH of inflow was 7.56 and of outflow was 8.07. This indicates a general increase in the pH values when compared with the inflow. In order to compare 3 absorbent materials, the batch method was conducted, using metal concentrations in solution ranging from 25 to 500 mg/L. The absorbent materials were really effective in removing cadmium and lead from solutions.The Isotherm model of Freundlich proved a better fit in terms of the coefficient of determination (R 2 ) than Langmuir model. Key words: Soil aquifer treatment, wastewater reuse, heavy metals, hematite, zeolithe, Basic oxygen furnace slag.
با توجه به حاکم بودن اقلیم خشک و نیمه خشک بر گستره پهناوری از ایران و کمبود شدید آب در بسیاری از مناطق، امروزه کاربرد مجدد آب های با کیفیت نه چندان مطلوب و فاضلاب ها مورد توجه قرار گرفته است .تغذیه مصنوعی با پساب تصفیه شده، روشی کاربردی برای جبران کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می رود. یکی از روش های معمول در این زمینه، پخش سطحی پساب در حوضچه های نفوذ و گذر آن از لایه های خاک و سرانجام رسیدن آن به آب های زیرزمینی می باشد. در این روش به دلیل فرآیندهایی که در محیط غیراشباع خاک و در محدوده آب های زیرزمینی رخ می دهد، تصفیه فاضلاب به حد مطلوبی صورت می پذیرد و آن را سیستم تصفیه آبی- خاکی می نامند. برای بررسی شرایط حاکم بر این فرآیند و با هدف حذف فلزات سنگین موجود در پساب، آزمایشی با استفاده از40ستون پلی اتیلن با قطر 9 و ارتفاع 150 سانتی متر طراحی شد. برای پر کردن ستون ها از مخلوط دو نوع بافت خاک شن لومی و لوم و سه جاذب هماتیت، زئولیت و سرباره کنورتور به عنوان اصلاح کننده خاک استفاده شد. برای بررسی اثر دوره های خشک و غرقاب متفاوت بر روی عملکرد سیستم و نقش آن در احیای هدایت هیدرولیکی و فرآیند حذف نیتروژن پساب از دو گزینه مدیریتی متفاوت استفاده شد. گزینه های مدیریتی اعمال شده شامل غرقاب طولانی مدت (2 هفته غرقاب، 2 هفته خشک) و میان مدت (1هفته غرقاب، 1 هفته خشک) بود. ستون ها با پساب تصفیه خانه شاهین شهر و با افزودن مقدار مشخصی فلز سنگین به آن تغذیه شد. در پایان هر دوره غلظت کلسیم، منیزیم،کلر، بی کربنات، کادمیم و سرب، نیترات و تغییرات اسیدیته و قابلیت هدایت الکتریکی زه آب ستون ها بررسی شد. در یک دوره فسفر زه آب نیز اندازه گیری شد. هدایت هیدرولیکی ستون ها نیز با فاصله یک روز در میان اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که غلظت سرب و کادمیم زه آب خروجی با گذشت زمان کوتاهی به مقدار ناچیزی (غیر قابل تعیین توسط دستگاه جذب اتمی) رسید اما اسیدیته و قابلیت هدایت الکتریکی تفاوت چندانی نکرد، مقدار کلسیم و منیزیم زه آب به تدریج کاهش یافت و به تدریج مقدار آنیون های موجود در زه آب ستون ها نیز افزایش یافت. البته باید به این نکته توجه داشت که پس از افزایش غلظت آنیون ها در زه آب ستون ها، کماکان این مقادیر از استانداردهای جهانی کمتر بوده است و از این نظر مشکلی را ایجاد نمی کند. غلظت نیترات نیز در زه آب تمام ستون ها افزایش یافته و مقدار آن در ستون hy;ها با مدیریت 1 هفته به صورت معنی داری بیشتر از ستون ها با مدیریت 2 هفته بود. حذف فسفر توسط تمام ستون ها بیش از 91 درصد بود. آزمایش های همدمای جذب سطحی نیز با استفاده از سه جاذب انجام شد. فرآیند جذب کادمیم و سرب توسط سه جاذب به دلیل داشتن ضرایب همبستگی بالاتر برای معادله فروندلیچ نسبت به معادله لانگمویر، توسط این مدل بهتر توصیف شد. بالاترین درصد حذف کادمیم با استفاده از سرباره و در مورد سرب با استفاده از هماتیت حاصل شد.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی