مطالعه آزمایشگاهی عددی در مقیاس سه بعدی حذف نیترات از - آبخوان شهرکرد توسط نانو ذرات آهن در سیستم چاه های واکنشگر

نوع محتوی: طرح پژوهشی
Language: Persian
Document ID: R-1279257
Publish: 1 October 2021
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
View: 430
Pages: 168
Publish Year: 1392

This Research With 168 Page And PDF Format Ready To Download

  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این Research:

Abstract:

در استان چهار محال و بختیاری، بیش از ۵۹ درصد نیاز آب شهری و روستایی استان، از منابع آب زیرزمینی تامین می شود. تکیه اصلی تامین نیازهای آبی استان از منابع آب زیرزمینی و کاهش شدید سطح آب سفره های زیرزمینی به گونه ای است که شرکت آب منطقه ای استان در سال ۱۳۹۰ ، آبخوان دشت شهرکرد را ممنوعه اعلام نموده است. عواملی مانند تنش ناشی از برداشت بیش از حد از آبخوان، کاهش تغذیه به دلیل خشکسالی های اخیر، نشت فاضلاب به آب های زیرزمینی به دلیل دفع از طریق چاه های جذبی، استفاده بیش از حد از کودهای شیمیایی در بخش کشاورزی و شوینده های خانگی و همچنین نشت پسآب تصفیه خانه به منابع آب زیرزمینی پائین دست موجبات افزایش آلودگی منابع آب زیرزمینی جنوب دشت شهرکرد (بخصوص در پائین دست تصفیه خانه) به آلاینده نیترات را فراهم نموده است. در این راستا، لزوم استفاده از شیوه های نوین احیاء آب زیرزمینی آلوده که کارآیی بالاتر و هزینه کمتری داشته باشند، بیش از پیش آشکار می شود. لذا این پروژه تحقیقاتی با هدف بررسی کارآیی سیستم چاههای واکنشگر بر اساس نانو ذرات آهن صفر به منظور حذف نیترات از آب زیرزمینی در سه فاز نمونه برداری از چاه های آب در محدوده پائین دست ورود پسآب تصفیه خانه به دشت، تهیه مدل فیزیکی و پیاده سازی سیستم چاه های واکنشگر و شبیه سازی عددی در مقیاس سه بعدی آبخوان تعریف و انجام شده است. نمونه برداری از آب ۲۷ چاه کشاورزی و شرب در دو نوبت پائیز و بهار انجام شده و تغییرات غلظت نیترات و فسفات در آنها بررسی شده و در دو مورد غلظت نیترات در آنها بالاتر از حد مجاز بوده (در منطقه طاقانک نزدیکی خروجی دشت) و در بقیه موارد مشکلی وجود ندارد. پس از بررسی وضعیت ژئولوژی آبخوان به کمک لوگ چاه ها، مدل آزمایشگاهی آبخوان در مقیاس سه بعدی با ابعاد ۶۰x۴۰x۴۵cm توسط خاک منطقه لایه بندی و تکمیل گردید. شبیه سازی عددی آبخوان به کمک مدل MODFLOW انجام و تعداد و قطر چاه های  واکنشگر مورد نیاز برای آبخوان به ترتیب ۴ و ۳cm بهینه گردید. مطالعات آزمایشگاهی در مقیاس پیمانهای به منظور تعیین مقدار نسبی مواد واکنشگر شامل نانو ذرات آهن و مواد گیاهی (ذرت خرد شده و خاک اره) و همچنین زمان لازم برای احیاء نیترات از آب آلوده منطقه انجام شده است. مقدار و ترکیب مواد واکنشگر برای هر چاه بر اساس آزمایشات پیمان های به مقدار ۱۵ گرم ذرت خردشده، ۳۰ گرم خاک اره و ۱۰ گرم نانو ذرات استفاده گردید. روند تغییرات نیترات، آمونیوم، EC و pH در دو فاز آزمایشات پیمان های و آزمایشات آبخوان بصورت روزانه پایش گردید. نتایج نشان میدهد که سیستم چاه های واکنشگر طراحی شده قادر است نیترات را از جبهه آلوده ورودی از حدود ۱۰۵mg/l به کمتر از ۱۰mg/l طی مدت زمان ۱۳ روز کاهش دهد. علاوه بر این، روند تغییرات آمونیوم و pH در جبهه آب خروجی از سیستم در طول زمان بصورت افزایشی و روند تغییرات هدایت الکتریکی همانند نیترات بصورت کاهشی
مشاهده گردید. از آنجا که در این تحقیق سعی شده تا شرایط طبیعی سفره از حیث مواد تشکیلات، لایه بندی و همچنین آب آلوده در مدل آزمایشگاهی آبخوان بکار گرفته شود، لذا نتایج بدست آمده میتواند به عنوان دستورالعمل اجرایی جهت پیاده سازی سیستم چاه های واکنشگر در آبخوان اصلی درنظر گرفته شود.