Skip to main content
SUPERVISOR
Masood Taherioun,Ali Lotfi
مسعود طاهریون (استاد راهنما) علی لطفی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Mahdi Rad
مهدی راد

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1392

TITLE

Evaluation of Efficiency and Modeling of Constructed Wetland in Municipal Wastewater Post Treatment
Nowadays for the management of environmental issues computerized tools, particularly mathematical modelling are used mostly. System dynamics analysis issues in which time is an important factor and involve investigation of how to react and defend a system against shocks that would be applied from outside. In addition, the modelling can be used as an efficient tool in design and optimization of constructed wetlands. There are several methods for modelling of constructed wetlands such as simple methods like black box models and complex models like process models. Comprehensive and complex models improvements created this wrong belief that complex models have better performance than simple models certainly however, the complexity of the model, reliability requirements, operation’s cost and time must be taken for appropriate model. In this research removal of organic pollution, nitrogen and phosphorous in constructed wetland was simulated with STELLA software and by system dynamics method. For this research horizontal flow and subsurface flow constructed wetlands was used. was used for simulation of organic and nitrogen pollution as a case study was used for simulation of organic and nitrogen pollution as a case study. Another one was used for simulation of phosphorous. For organic matter’s modelling, chemical oxygen demand (COD) was considered as a qualitative parameter which shows organic matters. For nitrogen model Nitrate nitrogen, ammonia nitrogen and organic nitrogen and for phosphorous model total phosphorous were investigated as parameters. Processes considered for removal of BOD are included microbial degrade, uptake plant and settlement and for removal of nitrogen are included settlement, uptake plant and denitrificatiohenomenon. In addition, processes considered for removal of phosphorous are included bed’s adsorption, settlement and plant uptake. In the first case study for calibration and validation of created models from twenty four data Which determined every fifteen days, sixteen data for calibration period and eight data for validation period were used. In the second case study from sixteen data which determined every fourteen days, eight data for calibration period, and eight data for validation period were used. and eight data for validation period were used. In the BOD model from total BOD removal that was 68.7%, microbial degrade share was 29.8%, lant uptake share was 18.5% and settlement of dissolved organic matter was 20.4%. Moreover, the results for nitrogen models showed from total nitrogen removal that was 36.2%, organic nitrogen settlement share was 7.8%, ammonia nitrogen adsorption share was 7.0%, denitrification share was 16.2% and nitrate nitrogen adsorption by plant share was 5.0%. In addition, from total phosphorous removal that was 13.2%, Bed’s adsorption share was 5.6%, plant uptake share was 5.3%, and settlement share was 2.2%. To appraisal the model’s performance and constructed wetland’s behavior prediction under various conditions, four scenarios with different surface loads Were considered and the results showed removal efficiency in phosphorous model had most dependency to surface load than other models. Key Words: Constructed Wetland, Wastewater Treatment, System Dynamics, Nitrogen, Phosphorous, BOD, Modelling.
: امروزه برای مدیریت مسائل زیست محیطی غالبا از ابزارهای کامپیوتری به ویژه مدلسازی ریاضی بهره گرفته می شود. پویایی سیستم روش تحلیل مسائلی است که در آن ها زمان یک عامل مهم است و دربرگیرنده بررسی چگونگی واکنش و دفاع یک سیستم در برابر شوک هایی است که از بیرون بر آن اعمال می شود. علاوه بر این مدلسازی می تواند در طراحی و بهینه سازی تالاب های مصنوعی به عنوان یک ابزار کارآمد مورد استفاده قرار گیرد. روش های مختلفی برای مدل سازی تالاب های مصنوعی وجود دارد این مدل ها شامل مدل های ساده مثل مدل های جعبه سیاه تا مدل های پیچیده تر مثل مدل های فرآیندی هستند. توسعه مدل های جامع و پیچیده این باور ناصحیح را در بین افراد ایجاد کرده است که مدل های پیچیده تر حتماً عملکرد بهتری نسبت به مدل های ساده تر دارند. این در حالی است که برای انتخاب مدل مناسب باید فاکتورهای پیچیدگی مدل، قابلیت اطمینان مورد نیاز، هزینه ی عملیات و زمان در نظر گرفته شود. در این پژوهش حذف آلودگی های آلی، نیتروژن و فسفر در تالاب مصنوعی به کمک روش پویایی سیستم و استفاده از نرم‌افزار STELLA شبیه سازی شده است. برای انجام این پژوهش از دو تالاب مصنوعی با جریان افقی و زیر سطحی استفاده شده است. از یکی از این تالاب ها به عنوان مطالعه موردی برای شبیه سازی آلودگی آلی و نیتروژن استفاده شده است. دیگر تالاب مصنوعی که برای شبیه سازی فسفر مورد استفاده قرار گرفته است در کشور کانادا قرار گرفته است. برای مدل سازی مواد آلی، نیاز اکسیژن خواهی شیمیایی به عنوان پارامتر کیفی نشان دهنده ی مواد آلی در نظر گرفته شده است. برای مدل نیتروژن پارامترهای نیتروژن نیتراتی، نیتروژن آمونیاکی و نیتروژن آلی و برای مدل فسفر، فسفر کل به عنوان پارامترهای مورد بررسی در نظر گرفته شده است. فرآیندهای در نظر گرفته شده در حذف BOD شامل تجزیه ی میکروبی، جذب گیاهی و ته نشینی و فرآیندهای حذف نیتروژن شامل ته نشینی، جذب گیاهی و پدیده دنیتریفیکاسیون می باشد. فرآیندهای در نظر گرفته شده در حذف فسفر شامل جذب توسط مصالح بستر، ته نشینی و جذب گیاهی بودند. در مطالعه موردی اول برای واسنجی و صحت سنجی مدل های ساخته شده از مجموع 24 داده که به صورت هر 15 روز اندازه گیری شده بود تعداد 16 داده برای دوره ی واسنجی و از 8 داده ی باقیمانده برای صحت سنجی مدل استفاده شده است. در مطالعه ی موردی دوم از مجموع 16 داده ی موجود که به صورت دو هفته یک بار اندازه گیری شده بود تعداد 8 داده برای واسنجی و از مابقی برای صحت سنجی مدل استفاده شد در ادامه با استفاده از نتایج حاصل از مدل سهم هر یک از فرآیندها در حذف آلودگی ها در تالاب مصنوعی تعیین گردیده است.در مدل BOD از 7/68 درصد کل حذف BOD، سهم تجزیه میکروبی برابر 8/29 درصد، جذب توسط گیاه برابر 5/18درصد و سهم ته نشینی مواد آلی نامحلول برابر 4/20 درصد می باشد. نتایج به دست آمده برای مدل نیتروژن نشان داد که از 2/36 درصد حذف کل نیتروژن مقدار سهم فرآیند ته نشینی نیتروژن آلی برابر 8/7 درصد، جذب نیتروژن آمونیاکی توسط گیاه برابر 0/7 درصد، دنیتریفیکاسیون برابر 2/16 درصد و جذب نیتروژن نیتراتی توسط گیاه برابر 0/5 درصد بود. مقدار حذف کل فسفر برابر 2/13 درصد می باشد که از این مقدار سهم فرآیند جذب توسط بستر برابر 6/5درصد، جذب توسط گیاه برابر 3/5 درصد و سهم فرآیند ته نشینی برابر 2/2 درصد بود. برای ارزیابی عملکرد مدل و پیش بینی رفتار تالاب مصنوعی تحت شرایط مختلف چهار سناریو با بارهای سطحی گوناگون در نظر گرفته شد که نتایج به دست آمده نشان داد که کارایی حذف در مدل فسفر نسبت به سایر مدل ها بیشترین میزان وابستگی را به بارسطحی داشت. کلمات کلیدی: تالاب مصنوعی، تصفیه فاضلاب، پویایی سیستم، نیتروژن، فسفر، BOD، مدل سازی 1395

ارتقاء امنیت وب با وف بومی