SUPERVISOR
Mahdi Gheysari,Mehran Shirvani,Sayed Hossein Saghaian nejad esfahani
مهدی قیصری (استاد راهنما) مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور) سیدحسین سقائیان نژاداصفهانی (استاد مشاور)
STUDENT
Azime Asgari
عظیمه عسگری هفشجانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Optimal Management of Chemigation for Sustainable Use of Drip Irrigation with Wastewater
Due to water limited, use of wastewater for agriculture is necessary. Drip irrigation system reduces the concerns associated with risk of sanitary and environmental contamination during use of wastewater because of water distribution near the plants or below the soil surface. But wastewater application aggravated emitter clogging. Chlorination, acidification and periodical lateral flushing are suggested techniques to prevent of emitter clogging. The aim of this study was to determine the effect of periodical lateral flushing and the combined use of acid and chlorine on prevent of emitter clogging in terms of wastewater application. The experimental treatments included nine main treatments, the interaction of the three chlorine concentrations, 10, 15 and 20 mg/L and three levels of pH, 6, 6.5 and 7 and two secondary treatments of wastewater application with and without periodical lateral flushing. The effect of these treatments on the performance of two emitter types, on-line and in-line pressure regulator emitter Netafim PCJ (4 L/hr) and UniRam (3.5 L/hr) were examined. To determine the effect of treatments in the performance of drip irrigation system, the discharge rate of eight specified emitters on each lateral was measured after three times irrigation (72 hours irrigation) and emission uniformity (EU), absolute emission uniformity (EUa), mean discharge rate (Dra), Christiansen’s uniformity coefficient (UC) and statistically uniformity coefficient (Us) of emitter discharge were evaluated. The results showed that relative performance for both of used emitters in the treatment of chlorination at a concentration of 10 mg/L, was better. But the performance of emitters rather than pH level, was different, so that the performance of PCJ emitter at pH of 6 and the performance of UniRam emitter at pH of 7, was better. The results also showed that in the condition of wastewater application, the performance of UniRam emitter was better than PCJ emitter.Furthermore the performance of PCJ and UniRam emitters in the terms of evaluated parameters, for all of studied treatment during the irrigation period was good. To determine the effects of chlorination on water and wastewater characteristics, the concentration of free residual chlorine, pH, electrical conductivity and concentrations of dissolved solids in the water and wastewater, following the injection of different chlorine concentrations were investigated. The results showed that the concentration of free residual chlorine changes by changing the concentration of added chlorine in the water and wastewater samples. However, changes in the concentration of free residual chlorine in wastewater samples with different levels of pH, with increasing concentrations of chlorine, were not clear trend. Although with increasing the concentrations of added chlorine to the water, free residual chlorine concentration was increased. To achieve the concentration of free residual chlorine to more than 1 mg/L, 1, 150 and 200 mg/L chlorine was used at water, wastewater samples at pH levels of 6and 6.5 and wastewater at pH of 7, respectively. By reduction of wastewater pH from 7 to 6-6.5, the amount of added chlorine to achieve free residual chlorine concentration at 1 mg/L, was decreased 25 percent. Although use of liquid sodium hypochlorite for chlorination of drip irrigation systems reduces the risk of biological clogging but increased concentrations of dissolved solids, salinity and pH of irrigation water that increases the risk of chemical clogging of emitters. Keyword : acidification, chlorination, drip irrigation system, emitter clogging, flushing, wastewater
در شرایط کمبود آب، استفاده از پساب برای کشاورزی اجتنابناپذیر است. سیستم آبیاری قطرهای به دلیل توزیع آب کنار بوته گیاه و یا زیر خاک، نگرانیهای ناشی از بروز آلودگیهای بهداشتی و زیستمحیطی کاربرد پساب را کاهش میدهد. اما مشکل گرفتگی قطرهچکانها در هنگام کاربرد پساب تشدید میشود. کلرزنی، اسیدشویی و شستشوی دورهای لترالهای آبیاری از جمله روشهای توصیه شده به منظور جلوگیری از گرفتگی قطرهچکانها میباشند. هدف از این تحقیق بررسی اثر شستشوی دورهای لترال و کاربرد توأم اسید و کلر بر جلوگیری از گرفتگی قطرهچکانها در شرایط کاربرد پساب بود. تیمارهای آزمایشی شامل نه تیمار اصلی اثر متقابل سهسطح غلظت کلر 10، 15 و 20 میلیگرم در لیتر و سه سطح pH برابر 6، 5/6 و 7 و دو تیمار فرعی کاربرد پساب با و بدون مدیریت شستشوی دورهای لترال بود. تأثیر تیمارهای مذکور بر عملکرد دو نوع قطرهچکان تنظیم کننده فشار، روی خط و درون خط نتافیم (L/hr 4) PCJ و (L/hr 5/3) UniRam مورد بررسی قرار گرفت. برنامه آبیاری هر دو روز یکبار به مدت 24 ساعت (504 ساعت آبیاری در کل دوره) انجام شد. به منظور بررسی تأثیر تیمارهای مورد مطالعه بر عملکرد سیستم آبیاری قطرهای، دبی 8 قطرهچکان مشخص واقع بر هر لترال پس از هر سه بار آبیاری (72 ساعت آبیاری) اندازهگیری و شاخصهای یکنواختی پخش (EU)، یکنواختی پخش مطلق (EUa)، دبی نسبی (Dra)، ضریب یکنواختی کریستیانسن (UC) و ضریب یکنواختی آماری دبی قطرهچکان (Us) ارزیابی شد. بطور کلی نتایج بیانگر عملکرد بهتر قطرهچکانهای مورد استفاده در تیمار کلرزنی با غلظت کلر 10 میلیگرم در لیتر بود. رفتار قطرهچکانهای مورد استفاده نسبت به سطح pH متفاوت بود، بطوری که قطرهچکان PCJ در سطح pH برابر 6 و قطرهچکان UniRam در سطح pH برابر 7 عملکرد بهتری داشت. نتایج همچنین نشان داد که در شرایط کاربرد پساب، قطرهچکان UniRam نسبت به قطرهچکان PCJ عملکرد بهتری دارد. در تمامی تیمارهای مورد مطالعه، عملکرد قطرهچکانهای PCJ و UniRam در طول دوره آبیاری از نظر شاخصهای مورد ارزیابی در ردیف خوب قرار گرفت. به منظور تعیین تأثیر کلرزنی بر خصوصیات آب و پساب، غلظت کلر باقیمانده آزاد، pH، هدایت الکتریکی و غلظت مواد جامد محلول در آب و پساب تحت تأثیر تزریق غلظتهای متفاوت کلر تعیین شد. نتایج نشان داد، غلظت کلر باقیمانده آزاد با تغییر غلظت کلر اضافه شده به نمونه پساب و آب تغییر میکند. با این حال تغییرات غلظت کلر باقیمانده آزاد در نمونههای پساب با سطوح مختلف pH، تحت تأثیر افزایش غلظت کلر، روند مشخصی نداشت. در صورتی که با افزایش غلظت کلر اضافه شده به آب، غلظت کلر باقیمانده آزاد افزایش یافته است. برای رسیدن به غلظت کلر باقیمانده آزاد بیشاز 1 میلیگرم در لیتر به ترتیب 1، 150 و 200 میلیگرم در لیتر کلر در آب، نمونه پساب با pH برابر 6 و 5/6 و نمونه پساب با pH برابر ?، مصرف شد. کاهش pH نمونه پساب از 7 به 6 تا 5/6 مقدار کلر مصرفی برای دستیابی به غلظت کلر باقیمانده آزاد 1 میلیگرم در لیتر را به میزان 25 درصد کاهش داد. اگرچه استفاده از سدیم هیپوکلریت مایع به منظور کلرزنی سیستم آبیاری قطرهای خطر گرفتگی بیولوژیکی قطرهچکانها را کاهش میدهد اما با افزایش غلظت مواد جامد محلول، شوری و اسیدیته آب آبیاری، خطر گرفتگی شیمیایی قطرهچکانها را افزایش میدهد. کلمات کلیدی : اسیدشویی، پساب، سیستم آبیاری قطرهای، شستشو، کلرزنی، گرفتگی قطرهچکان