ﺣﺬف ﻧﯿﺘﺮات از ﺳﯿﻼب ﺷﻬﺮي ﺗﻮﺳﻂ ﻓﺮآﯾﻨﺪ ﻓﯿﻠﺘﺮﻫﺎي ﭼﻨﺪﮔﺎﻧﻪ

The elimination of nitrate from urban storm runoffs by multi-filters process

سابقه و هدف: در طي دو قرن اخير، ميزان توليد و مصرف نيترات به خصوص در بخش كشاورزي افزايش چشمگيري داشته است. در حال حاضر بسياري از نقاط جهان حتي در ايران با مشكل بالا بودن غلظت نيترات در آب آشاميدني روبه رو هستند كه مهم‌ترين علت آن ورود رواناب‌هاي كشاورزي و فاضلاب‌هاي شهري و صنعتي به منابع آبي به خصوص آب‌هاي زيرزميني مي‌باشد. مصرف آب آلوده به نيترات، همواره با مواد غذايي محتواي نيترات بالا مي‌تواند باعث ورود مقدار زيادي نيترات به بدن گردد. هدف نهايي اين تحقيق، طراحي و بررسي يك سيستم تصفيه نفوذپذير فعال به منظور حذف نيترات موجود در رواناب مي‌باشد. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش، لايه‌هاي متناوب از فيلترهاي ژئوتكستايل بافته‌نشده و خاك دانه‌اي براي كاهش و حذف آلودگي به كار گرفته شدند. اين لايه‌ها، از نظر قابليت نفوذپذيري و قدرت جذب حائز اهميت مي‌باشند. در انتخاب مواد به نكاتي از جمله كارايي آن در حذف آلودگي، در دسترس بودن و تا حد امكان ارزان‌قيمت بودن آن توجه شده است. يافته‌ها: پس از انجام آزمايش‌هاي نفوذپذيري، نسبت اختلاط وزني مواد به‌كاررفته در PRB به صورت 25% ماسه، 25% آنتراسيت، 20% زئوليت، 20% براده آهن و 10% خاك اره چوب سپيدار در نظر گرفته شد. در آزمايش‌هاي ناپيوسته مشاهده شده است كه در 7=pH حداكثر راندمان جذب نيترات توسط زئوليت حدود 69%، خاك اره 29% و براده آهن 12% مي‌باشد. نتايج جذب نيترات توسط تركيب نهايي PRB در غلظت‌هاي مختلف نيترات در شرايط pH بهينه و ثابت‌ماندن ساير پارامترها نشان مي‌دهد كه بيش‌ترين جذب مربوط به غلظتmg L-1150 و در حدود 83% اتفاق مي‌افتد و هرچه غلظت اوليه نيترات بيش‌تر شود، ميزان جذب افزايش مي‌يابد. همچنين حذف نيترات با ميزان جاذب يكسان و pH بهينه در زمان‌هاي مختلف براي تعيين زمان تعادل انجام گرفت و حداكثر حذف 100% در زمان تعادل 96 ساعت حاصل گرديد. در آزمايش ستون انجام‌شده جهت حذف آلودگي، فيلتر قادر بود تا پس از رشد توده بيولوژيك در محيط خود، نيترات را به ميزان 99% بعد از 9 روز كاهش داده و ميزان نهايي آن را از mg L-1100 به mg L-11 كاهش دهد. نتيجه گيري: لايه‌هاي نفوذ‌پذير فعال با درصد اختلاط وزني طراحي‌شده، داراي قابليت جذب نيترات تا حد زياد و در مدت زمان كم مي‌باشد. شست‌وشوي مواد جاذب و رفع آلودگي، افزايش سطح مخصوص جاذب را باعث مي‌شود و بنابراين قدرت جذب بالا ميرود.

Background and Objectives: Currently, in many parts of the world and even in Iran, the high concentration of nitrate in drinking water has shown to be a serious problem, mainly caused by the introduction of agricultural wastewater and home and industrial sewage runoffs in the water resources and especially in the groundwater. The ultimate goal of the present study is to design and investigate the bio-geo-filters in order for the elimination of nitrate from the runoffs. Materials and Methods: In this research, alternate layers of non-woven geotextile filters and granular soil have been used for reduction and removal of pollution. These layers are of paramount importance in terms of their permissibility and absorption capability. For selection of materials some points have been considered, which include the material capability for pollution elimination, their accessibility and maximal cost-effectiveness. Results: After conduction of permissibility tests, the ratio of the weight mixture of the applied materials in PRB has been considered as 25% sand, 20% zeolite, 20% iron borings and 10% poplar wood sawdust. It has been observed that for pH=7, the maximal nitrate absorption efficiency by zeolite is about 69%, sawdust 29% and iron borings 12%. As indicated by the results of nitrate absorption through the final mixture of PRB in different concentrations of nitrate under optimal pH conditions while other parameters being constant, maximal absorption is due to the concentration of 150 mg L-1 and occurs in about 83%. The more the original nitrate concentration increases, the more the absorption amount goes up. Moreover, nitrate elimination with equal amounts of absorbent and optimal pH has been performed in different times for determination of equilibrium time and the maximal elimination of 100% has been obtained in equilibrium time of 96 hours. In the administered test for removal of the pollution, after the growth of biologic mass in its environment, the filter was able to decrease the amount of nitrate up to 99% after the elapse of 9 days and consequently its final amount was decreased from 100 mg L-1 to 1 mg L-1. Conclusion: The designed permeable reactive barriers with the percentage of weight mix has the capability of adsorbing a quite large amount of nitrate in a short time. Washing of adsorbent materials and removal of the pollutants result in the increase in the especial surface of the adsorbent and thus the adsorption power increases.