بررسی آزمایشگاهی تاثیر پساب تصفیه‌شده شهری بر فرآیند ته‌نشینی و تحکیم رسوبات چسبنده در سامانه‌های انتقال آب

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد

2 هیات علمی

3 عضو هیات علمی دانشگاه شهرکرد

4 عضو هیات علمی- استاد

چکیده

تحکیم رسوبات چسبنده نقش موثری در مقادیر تنش‌برشی بحرانی فرسایش رسوبات ته‌نشین شده در مخازن و کانال‌های انتقال آب دارد. آگاهی یافتن از رفتار رسوبات ریزدانه می‌تواند تاثیر بسزایی در بهره‌برداری و نگهداری سازه‌های آبی داشته باشد. از این رو در این تحقیق به بررسی تاثیر پساب شهری، که در شرایط خشکسالی به عنوان منابع آب تجدید پذیر مورد استفاده قرار می‌گیرد، بر ته‌نشینی و تحکیم رسوبات چسبنده در سامانه‌های انتقال پرداخته شده است. به همین منظور مراحل تحکیم رسوبات در چهار بازه زمانی 1، 3، 14 و 28 روز و با استفاده از ستون‌های ته‌نشینی و برای سه غلظت 0، 30 و 60 درصد پساب و سه غلظت اولیه رسوب 200، 300 و 400 گرم بر لیتر انجام شد. نتایج نشان داد با افزایش غلظت اولیه، عمق ته‌نشینی رسوبات (H/H0) نیز افزایش می‌یابد و غلظت اولیه رسوبات تا 300 گرم بر لیتر بر فرآیند تحکیم تاثیر گذار است؛ به طوری که تفاوت چندانی بین غلظت اولیه 300 تا 400 گرم بر لیتر مشاهده نمی‌شود. همچنین مشخص شد مراحل تحکیم در آب خالص و سیال حاوی 60 درصد پساب بسیار نزدیک به هم است اما در سیال حاوی 30 درصد پساب رفتار متفاوتی نشان می‌دهد. با بررسی درصد سدیم قابل تبادل (ESP) برای درصدهای مختلف پساب و در پایان تحکیم 28 روز مشخص شد که روند تغییرات H/H0 برای درصدهای مختلف پساب با تغییرات شاخص پخشیدگی ESP یکسان است. علت پدیده پراکنش در سیال حاوی 30 درصد پساب را می‌توان با خصوصیات شیمیایی سیال و جانشینی کلسیم به جای یون سدیم در ذرات رسی توجیه نمود.

کلیدواژه‌ها


[1]    علیزاده، ا. (1383). زهکشی اراضی (چاپ ششم)، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد.

[2]    وجدانی، ن. و قمشی، م. (1385). "تنش­برشی بحرانی فرسایش رسوبات چسبنده و نقش آن در طراحی کانال‌های باز". همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز.

[3]    Amelia, V.C.M. Teixeira, C.F.J. and Senhorinha. (2010). “Physical characterization of estuarine sediments in the northern coast of Portugal”. Journal of Coastal Research, 26.2: 301-311

[4]    Bloomquist, D.G. and Townsend, F.C. (1984). “Centrifugal modeling of phosphatic clay consolidation”. ASCE Symposium on Sedimentation/Consolidation Models, San Francisco.

[5]    Carrier, W.D. and Bromwell, L.G. (1983). “Disposal and Reclamation of Mining and Dredging Wastes”. Proceedings of the Seventh Panamerican Conference on Soil Mechanics and Foundation Engineering, Vancouver, Canada.

[6]    Coe, H.S. and Clevenger, G.H. (1916). “Mtthods for determining the capacities of slimes settling tanks”. Transactions of the American Institute of Mining Engineers, 55: 356-384.

[7]    Diplas, P. and Papanicolaou, A.N. (1997). “Batch analysis of slurries in zone settling regime”. Journal of Envirnomental Engineering, ASCE, 123(7): 659-667.

[8]    Edward, L. and Bentley, S.J. (2014). “Experimental study of cohesive sediment consolidation and resuspension identifies approaches for coastal restoration: Lake Lery, Louisiana”. Geo Marine Letters.

[9]    Fedrico M. (2005). “Flocculation dynamics of cohesive sediment”. Communications on Hydraulic and Geotechnical Engineering' of the Faculty of Civil Engineering and Geosciences, Delft University of Technology.

[10] Fitch, B. (1962). “Sedimentation process fandamentals”. Transactions of the American Institute of Mining Engineers. 55: 129-137.

[11] Holdic, R.H. and Butt, G. (1995). “An experimental study of channeling and soild concentration during the batch sedimentation of calcite suspension”. Transactions of the Institution of Chemical Engineering, 73(7): 833-841.

[12] Holdic, R.H. and Butt, G. (1996). Compression and channeling in gravity sedimenting systems”. Minerals Engineering, 9: 115-131.

[13] Huang, J., Hilldate, R.C., Greiman, B.P. (2006). “Erosion and sedimentation manual”. U.S. Department of the interior. United States Bureau of Reclamation.

[14] Krizek, R.J. and Somogyi, F. (1984). “Perspective on modeling consolidation of dredged materials”. ASCE Symposium on Sedimentation/Consolidation Models, San Francisco.

[15] Lambe, T.W. and Whitman, R.V. (1979). “Soil mechanics”. SI version. John Wiley and Sons, New York.

[16] Milburn, D. and Krishnappan, B.G. (2001). “Modeling erosion and deposition of cohesive sediment from Hay River”. Northwest Territories, Canada. Paper presented at the 13th Northern Res. Basins/Workshop, Aug. 19-24.

[17] Morris, G.L. and Fan, J. (1998). “Reservoir Sedimentation Handbook”. McGraw-Hill Pub., New York.

[18] Partheniades, E. (2009). “Cohesive Sediments in Open Channels”. (1st Ed), Elsevier Inc,Burligton, USA.

[19] Samadi-Boroujeni, H. (2004). “Modelling of Sedimentation/consolidation of cohesive sediments”. Ph.D. Thesis, Shahid Chamran University, Iran.

[20] Schiffman, R.L. Pane, V. and Gibson, R.E. (1984). “An overview of nonlinear finite strain sedimentation and consolidation”. ASCE Symposium on Sedimentation/ Consolidation Models, San Francisco.

[21] Tunguy, J.M. and Rouas, G. (1995). “Physical and Numerical Modeling of Settling and Consolidation of Cohesive Sediments in Calm Water”. Proceeding of Sixth Int. Symposium on River Sedimentation, New Delhi.