مدلسازي فسفر در بركه تثبيت اختياري تصفيه خانه فاضلاب يزد

Phosphorus Modeling in Yazd Facultative Pond

سابقه و اهداف: بركه‌هاي تثبيت فاضلاب ساده ترين فرآيندي است كه انسان توسط آن سعي در تثبيت مواد قابل تجزيه بيولوژيكي دارد. امروزه جهت مديريت مسايل زيست محيطي غالبا از ابزارهاي كامپيوتري به‌ويژه مدلسازي رياضي بهره گرفته مي‌شود. پويايي سيستم روش تحليل مسايلي مي‌باشد كه در آن‌ها زمان يك عامل مهم است و دربرگيرنده‌ي بررسي چگونگي واكنش و دفاع يك سيستم در برابر شوك‌هايي است كه از بيرون بر آن اعمال مي‌شود. روش بررسي: در اين مطالعه پس از نمونه‌برداري و انجام آزمايشها، يك مدل فرايندي ساخته شد. نخست طرح كلي انبارش‌ ارتوفسفات، مشخصات و پارامترهاي آن‌ تعيين و روي صفحه ونسيم ايجاد شد. سپس روابط رياضي هر فرايند تعيين و وارد كامپيوتر شد. نهايتا مدل با استفاده از داده‌هاي بركه اختياري تصفيه خانه يزد، كاليبره و تاييد شد. يافته‌ها: پس از آناليز حساسيت مدل مشخص شد كه نرخ رشد درجه يك جلبك، نرخ ته نشيني فسفر و افت ناشي از اثر تركيبي تنفس و دفع جلبكي جز عوامل مهم در مدل مي‌باشند. افت ناشي از زيوپلانكتون‌هاي گياهخوار، نرخ هيدروليز كربن معدني، نسبت فسفر به كلروفيل، جز عوامل كم اهميت در مدل مي‌باشند. نتيجه گيري: مدل پويايي سيستم براي بركه اختياري نياز به داده‌هاي كمتري در مقايسه با ساير مدل‌هاي موجود (مثلا: برنامه شبيه سازي آناليز آب) دارد. بنابراين مدل ارزاني بوده و مي‌توان پاسخهاي خوبي از آن به دست آورد. در مدل اين تحقيق، نرخ ته نشيني فسفر و نرخ رشد جلبكي عامل مهمي براي حذف فسفر مي‌باشد، لذا با داشتن زمان ماند مناسب در بركه اختياري مي‌توان مديريت بهتري را اعمال نمود. نسبت فسفر به جلبك (كلروفيل) در مدل اهميت كمي دارد. لذا با داشتن رشد جلبكي مناسب سيستم مي‌تواند نوسانات ورودي فسفر را تحمل كند. نسبت كربن به فسفر و نرخ تنفس زيوپلانكتون‌هاي گوشتخوار در مدل بي تاثير هستند، لذا مقدار كربن آلي محلول و ذره‌اي و مرگ و مير زيوپلانكتون‌هاي گوشتخوار محدوديتي در تعادل سيستم ايجاد نمي كنند. با داشتن داده هاي بيشتر و در مدت زمان طولاني‌تر قابليت مدل افزايش مي‌يابد و مدل‌هاي اكولوژيكي پويايي سيستم، اطلاعات مفيدي جهت مديريت بركه به دست مي‌دهد، لذا بهتر است از اين مدل جهت امور مديريتي و ارزيابي كلي بركه اختياري استفاده شود و براي ارزيابي دقيقتر بهتر است از مدل‌هاي دو بعدي و سه بعدي به جاي مدل صفر بعدي استفاده شود.

Background: Waste stabilization ponds are simplest systems applied by human to treat the biological degradable materials. Today, computerized tools and special mathematical modeling is used to manage environmental systems problems. System Dynamics is a system for problems analys is when time is a significant factor. It includes the way action and reaction of system is encountered by external thistles. Methods: After sampling and testing, phosphorus was modeled by using mathematical relationships and system Dynamics method. After making the initial model and its testing, the model was calibrated using three months data from facultative pond in Yazd city in Iran. Results: Algal growth rate, phosphorus settling rate and losses due to algal respiration and excretion were from important agents. Respiration rate of herbivorous zooplankton, non living carbon hydrolysis rate and phosphorous to chlorophyll ratio were from low important agents. Respiration rate of carnivorous zooplankton and phosphorous to carbon ratio were from unimportant agents. Conclusion: In comparison with other models, our System Dynamics Model needs low data. This is also a cheap model and we perceived good operation of it. In sensitive analysis, algal growth rate and phosphorus settling rate were important in phosphorus removal. So, we can manage facultative pond better with increasing retention time in pond. Phosphorous to chlorophyll ratio had low important role in this model. Thus, system can tolerate phosphorous variations in inlet wastewater with sufficient algal growth. Respiration rate of carnivorous zooplankton and phosphorous to carbon ratio do not limit system equilibrium. Ability of the model increases with sufficient retention time and further data. System Dynamics ecological models give useful information for facultative ponds. It is recommended this model be used for management affairs and overall assessment of facultative ponds. For more precise assessment, it is apposite to use two or three dimensions models substitute zero dimensions models