ارزیابی گرفتگی منفذهای محیط متخلخل در پروژه‌های ذخیره-احیاء آبخوان با استفاده از پساب

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشجوی دکترا-گروه مهندسی آبیاری و آبادانی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران-کرج

2 استاد دانشگاه تهران

چکیده

سیستم ذخیره-احیاء آبخوان با استفاده از پساب، علیرغم مزیت‎هایی که دارد بر توان آبگذر محیط‎های متخلخل غیراشباع و اشباع تأثیر منفی می‎گذارد. بررسی این موضوع در قالب طرح پژوهشی کاربردی ذخیره-احیاء سفره‎آب‎زیرزمینی فشافویه انجام شد. مدل آزمایشگاهی به قطر 20 سانتیمتر، ارتفاع 2.5 متر (محیط‎ غیر‎اشباع) و طول 12.5 متر (محیط ‎اشباع) در آزمایشگاه ساخته شد. جریان‎های ورودی‎خروجی و بار آبی در طول مسیر جریان به مدت 70 روز اندازه‎گیری شد. در هفته اول میزان آب خروجی از lit/day 6.7 به lit/day 2.2 کاهش یافت و سپس مقدار آن به مدت 32 روز به‌طور نوسانی بین 2.6 تا 2.1 لیتر در روز متغیر بود. سپس طی 5 روز مقدار آن تا lit/day4.1 افزایش یافت و دوباره پس از 7 روز مقدار آن تا lit/day 2.1 کاهش یافت. کاهش میزان نفوذپذیری و هدایت‎هیدرولیکی و در پی آن دبی خروجی به دلیل گرفتگی منافذ خاک طی فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است نتایج نشان داد گرفتگی در ابتدا فیزیکی بوده و سپس با افزایش فعالیت باکتری‌ها و تولید گاز نیتروژن حاصل از فرایند دی‎نیتریفیکاسیون گرفتگی منافذ بیشتر شده به‌گونه‌ای که میزان نفوذ‎پذیری 70درصد نسبت به شرایط اولیه کمتر شد و سپس با کاهش فعالیت باکتری‎ها میزان نفوذپذیری افزایش یافت. مطابق این نتایج در مدیریت ذخیره-احیاء آبخوان به این نکته باید دقت شود که با توجه به چرخه تغییرات نفوذپذیری و انتخاب دوره آیش مناسب برنامه‎ریزی دقیقی جهت تغذیه پساب در طول زمان در آبخوان انجام شود تا سیستم به‌طور پایدار در بلندمدت بتواند کارایی خود را حفظ کند.

کلیدواژه‌ها


Asano, T. and Levine, A.D. (1996). Wastewater reclamation, recycling and reuse: past, present, and future. Water Science and Technology, 33(10–11), 1-14, DOI:10.1016/0273-1223(96)00401-5.
Bouwer, H. (1994). Irrigation and global water outlook. Agricultural Water Management, 25(3), 221-231.
Cui, X., Chen, C., Sun, S. and Crittenden, C. (2018). Acceleration of saturated porous media clogging and silicon dissolution due to low concentrations of Al (III) in the recharge of reclaimed water. Water Research, 143, 136-145, DOI: 10.1016/j.watres.2018.06.043.
Gaol, C.L., Ganzer, L., Mukherjee, S. and Alkan, H. (2020). Investigation of clogging in porous media induced by microorganisms using a microfluidic application. Environmental Science, Water Research & Technology, 7(2), 441-454, DOI: 10.1039/D0EW00766H.
Gui, R., Pan, X., Ding, D., X., Liu, Y. and Zhang, Z. (2018). Experimental Study on Bioclogging in Porous Media during the Radioactive Effluent Percolation. Advances in Civil Engineering, Article ID: 9671371, DOI:10.1155/2018/9671371.
Jeong, H.Y., Jun, S.-J., Cheon, J.-Y. and Park, M., (2018). A review on clogging mechanisms and managements in aquifer storage and recovery (ASR) applications. Geosciences Journal, 22(4), 667-679. DOI: 10.1007/s12303-017-0073-x.
Li, Y.-H., Peng, L.-L., Li, H.-B. and Liu, D.-Z., (2021). Clogging in subsurface wastewater infiltration beds: genesis, influencing factors, identification methods and remediation strategies. Water Science and Technology, 83(10), DOI: 10.2166/wst.2021.155.
Olsthoorn, T.N. (1982). Clogging of recharge wells: main subjects. KIWA-communications, KIWA. No. 7, 136p.
Ramazanpour Esfahani, A., Batelaan, O., Hutson, J.L., and Fallowfield, H.J. (2020). Combined physical, chemical and biological clogging of managed aquifer recharge and the effect of biofilm on virus transport behavior: A column study. Journal of Water Process Engineering, 33, 101115, DOI: 10.1016/j.jwpe.2019.101115
Rinck-Pfeiffer, S., Dillon, P., Ragusa, S., Hutson, J., Fallowfield, H., Marsily, G. and Pavelic, P. (2013). Reclaimed Water for Aquifer Storage and Recovery: A Column Study of Well Clogging, In: Martin, R. (ed.) Clogging issues associated with managed aquifer recharge methods (IAH Commission on Managing Aquifer Recharge), 26-33.
Rinck-Pfeiffer, S, Ragusa, S., Sztajnbok, P. and Vandevelde, T. (2000). Interrelationships between biological, chemical, and physical processes as an analog to clogging in aquifer storage and recovery (ASR) wells., Water Research, 34(7), 2110-2118, DOI: 10.1016/S0043-1354(99)00356-5.
Torkzaban, S., Bradford, S.A., Vanderzalm J.L., Patterson, B.M., Harris, B. and Prommer, H. (2015). Colloid release and clogging in porous media: Effects of solution ionic strength and flow velocity, Journal of Contaminant Hydrology, Volume 181, 161-171, Doi:10.1016/j.jconhyd.2015. 06.005.
Wang, H., Sheng, L., and Xu, J. (2021). Clogging mechanisms of constructed wetlands: A critical review, Journal of Cleaner Production, 295, DOI: 10.1016/j.jclepro.2021.126455.
Wang, H., Xin, J., Zheng, X. and Zheng, T. (2020). Clogging evolution in porous media under the coexistence of suspended particles and bacteria: Insights into the mechanisms and implications for groundwater recharge. Journal of Hydrology, 582, 124554. DOI: 10.1016/j.jhydrol.2020.124554
Zhang, H., Ye, X., and Du, X. (2021). Laws and Mechanism of the Fe (III) Clogging of Porous Media in Managed Aquifer Recharge. Water, 13(3), 284. DOI: 10.3390/w13030284.