مدلسازی فیلترهای خاکی بیولوژیکی در مقیاس پایلوت برای حذف مواد آلی محلول در سیلابهای شهری

توسعه ناپایدار زیست محیطی در اثر افزایش بی رویه شهرسازی، منجر به بالارفتن میزان سطوح نفوذناپذیر زمین و در نتیجه افزایش حجم رواناب و آلودگی های موجود در آن و کاهش تغذیه سفره آب زیر زمینی می شود. کاربری زمین و فعالیت های انسان به صورت گسترده ای نوع و میزان این آلودگی ها را مشخص می کند رودخانه بشار به عنوان یکی از سرشاخه ها و منابع مهم تأمین آب رودخانه کارون مطرح می باشد و سالیانه بیش از 55/1 میلیارد مترمکعب آب را از سطح حوضه خود به خوزستان منتقل می کند. از آب این رودخانه به منظور مصارف شرب،کشاورزی، پرورش آبزیان و آبیاری فضای سبز مجاور استفاده می گردد. متاسفانه سیلاب شهری یاسوج با آلودگی بسیار زیاد، بدون هیچگونه تصفیه ای به این رودخانه ریخته می شود. درچارچوب این پایان نامه, ابتدا کیفیت سیلاب شهری در زمان ابتدایی بارندگی در یکی از حوضه های شهری یاسوج با وسعت 15 هکتار که به رودخانه بشار منتهی می شود بررسی شده است. پارامترهای مورد بررسی در این زمینه مواد جامد کل (ts)، مواد جامد معلق کل (tss)، مواد جامد محلول کل (tds) و نیاز اکسیژن خواهی شیمیایی (cod) می باشد. با توجه به نتایج آزمایش، ts در محدوده 4720-97 میلی گرم بر لیتر، tss 3530-120 میلی گرم بر لیتر، tds 840-80 میلی گرم بر لیتر و cod 2770-256 میلی گرم بر لیتر قرار دارند، که با مقایسه میزان آلودگی های مشاهده شده با استاندارد تخلیه فاضلاب به آب های سطحی ایران، می توان نتیجه گرفت که جریان سیلاب در زمان های ابتدایی شروع آن به هیچ عنوان قابلیت ورود به آب های سطحی را ندارد. هدف نهایی این تحقیق، طراحی و بررسی یک فیلتر خاکی بیولوژیک به منظور حذف آلودگی های آلی رواناب قبل از نفوذ به زمین می باشد. در این سیستم لایه های متناوب از فیلترهای ژئوتکستایل غیربافته شده و مخلوط ماسه و مواد زاید ارزان قیمت (خاک اره، براده آهن و آلومینیوم) برای کاهش و حذف آلودگی به کار می روند. پس از بررسی نتایج آزمایش های نفوذپذیری و همچنین با توجه به میزان در دسترس بودن مواد انتخابی در عمل، نسبت اختلاط وزنی بهینه مواد به صورت 69%ماسه، 10%خاک اره چوب سپیدار، 14%آهن و 7%آلومینیوم درنظر گرفته شد. به منظور بررسی عملکرد فیلتر مورد نظر آزمایش های ستون و ناپیوسته انجام شده است. در آزمایش های انجام شده، فیلتر قادر بود تا پس از رشد توده بیولوژیک در محیط خود، cod را به میزان %89 کاهش داده و میزان نهایی آن را از 140میلی گرم بر لیتر به 15 میلی گرم بر لیتر کاهش دهد. نتایج حاصل از آزمایش فیلتر به وسیله سیلاب با میزان بالای مواد معلق، نشان داد که هرچند فیلتر قادر به حذف درصد بالای tss نمونه (حدود %99) می-باشد، اما به منظور عملکرد مناسب فیلتر، می بایست میزان مواد معلق سیلاب قبل از ورود به آن کاهش داده شود. فیلتر طراحی شده قادر است به دلیل منافذ با اندازه کوچک میزان tss را به کمتر از 5 میلی گرم در لیتر کاهش دهد. نتایج آزمایش ناپیوسته بر روی مواد سازنده فیلتر نشان داد که نرخ cod تولید شده از این مواد بعد از گذشت یک هفته از شروع آزمایش بسیار ناچیز است. حفظ شدن رطوبت محیط فیلتر توسط خاک اره، در دوره های زمانی خشک، باعث می شود تا توده های بیولوژیک تشکیل شده در لایه های ژئوتکستایل غیربافته به مدت طولانی قادر به حیات خود در این دوره باشند. این امر علاوه بر تسریع رشد بیولوژیکی در دوره بعدی بارندگی، باعث باز شدن مجدد منافذ فیلتر نیز می شود.