عنوان پایان‌نامه
بررسی کاهش آلودگی نیترات و فسفر در زه‌آب با استفاده از انواع بیوفیلترها
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-آبیاری وزهکشی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6223;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 66865
- تاریخ دفاع
- ۲۰ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- سحر صفایی
- استاد راهنما
- عبدالمجید لیاقت, مسعود پارسی نژاد
- چکیده
- توسعه روش¬های ساده و مقرون به صرفه در جهت حذف نیترات و فسفر از پساب¬های آلوده برای کنترل پدیده یوتریفیکاسیون و حفظ محیط زیست بسیار حیاتی می¬باشد. در این راستا، این تحقیق به منظور ارزیابی حذف نیترات به طریق جذب سطحی و بیولوژیکی ( دنیتریفیکاسیون) و حذف فسفر به روش جذب سطحی توسط چهار بیوفیلتر براده چوب در دو اندازه، باگاس نیشکر و کاه و کلش برنج انجام شد.¬ با استفاده از سری آزمایشات پیمانه¬ای تاثیر زمان تماس و غلظت آلاینده بر مقدار حذف و همچنین اثر رقابتی وجود آلاینده بر راندمان حذف یکدیگر تعیین شد. مقدار حذف بیولوژیکی نیترات در شرایط بی هوازی در دو حالت جریان ثابت و گذرا نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش¬های پیمانه¬ای نشان داد از آنجا که میزان جذب سطحی در ارتباط مستقیم با میزان کلسیم و منیزم موجود در فیلترها و سطح موثر آن¬ها می¬باشد در بین مواد فیلتری براده چوب ریز بالاترین ظرفیت حذف فسفر و نیترات را دارا می¬باشد، این مقدار برابر 43/0 میلی¬گرم فسفر و یک میلی¬گرم نیترات به ازاء هر گرم جاذب بود. همچنین مشخص شد با افزایش زمان و افزایش غلظت اولیه آلاینده ظرفیت حذف فیلترها بالا رفته که در نهایت در زمان تعادل این میزان به مقدار ثابتی می¬رسد. بررسی مدل¬های ایزوترم نشان داد جذب تمام فیلترها به خوبی از معادله ایزوترم فرندلیخ تبعیت می¬کنند و همچنین نمودارهای سینتیک مرتبه اول و دوم برای هر ماده فیلتری و در هر غلظت رسم شد و مدلی که بالاترین ضریب همبستگی را داشت انتخاب گردید. آزمایش¬های اثر رقابت آلاینده¬ها بر درصد حذف یکدیگر بیان کرد که وجود نیترات در محیط تاثیر چندانی در میزان جذب فسفر ندارد در صورتی که وجود فسفر سبب کاهش معنادار جذب نیترات گردید. همچنین آزماش بیولوژیکی حذف نیترات نشان داد براده چوب ریز به علت دارا بودن سطح موثر و نسبت کربن به نیتروژن بالاتر بیشترین میزان کاهش نیترات از این طریق را سبب می¬شود که این مقدار بعد از مدت 15 روز برابر 77% می¬باشد. در نهایت عبور محلول حاوی نیترات و فسفر از براده چوب ریز با زمان ماند یک ساعت، در مدت یک هفته نشان داد در این شرایط فسفر، حداکثر به میزان 61% و نیترات 36% قابل حذف می¬باشد. نتایج نشان داد بیوفیلترها به عنوان یک روش مقرون به صرفه بهبود کیفیت آب، می¬توانند به عنوان مکمل دیگر روش¬های مدیریت کشاورزی در جهت کاهش بار آلودگی ورودی به منابع آب، مورد استفاده قرار گیرند.
- Abstract
- Developing an easily handled and cost-effective media for denitrification and adsorption process for removal of nitrate and phosphorus in agricultural wastewater is crucial to decrease eutrophication phenomenon and other environmental threats. In this study, four bio-filters including woodchips in two sizes, bagasse and rice straw were evaluated for their feasibilities as a nitrate and phosphorus reduction candidate. Using batch test experiments the effects of, contact time and initial ion concentrations on nitrate and phosphourous adsorption were examined. Reduction of nitrate also was investigated by denitrification prosess and for two constant and passing solution. Batch studies showed as the sorption media increase with increasing in their amount of calcium and magnesium and also their surface area, small woodchips resulted the highest reduction by adsorption. Which its maximum capacity was 0.436 mg P/g and 1 mg NO3-N/g. Phosphate and Nitrate absorption capacity increased moderately with increasing initial concentration in solution and contact time and finally it remains constant after equilibrium time. The result of isotherm studies showed that contaminants adsorption can be well fitted by the Freundlich isotherm for all filters. The phosphate and nitrate adsorption kinetic data were fitted by pseudo first and second-order models and the best one was selected based on maximum R2 value. Existence of nitrate in the solution has a negligible impact on adsorption of phosphorus whereas existence of phosphorus in the solution considerably decreased adsorption of nitrate. Small woodchips resulted the most nitrate reduction in the denitrification process because of having highest surface area and C/N ratio. Finally dynamic experiment showed that nitrate and phosphorus can be removed 61% and 36%, respectively, by small woodchips with one hour retention time during one week. The results of this study showed that these filters can improve water quality and used as a low cost material and an efficient phosphorus ad nitrate reduction of drainage wastewater.
