بررسي تاثير انتشار كربن فعال بر خصوصيات هيدروديناميكي محيط متخلخل ماسه‌اي

A Study of the Effects of Infiltrating of Activated Carbon on Hydrodynamic Properties of a Sandy Porous Medium

استفاده از فاضلاب تصفيه‌شده در آبياري به‌عنوان يكي از منابع آب نامتعارف به‌واسطه محدوديت منابع آب در كشور در حال گسترش است. در فرايندهاي تصفيه يكي از افزودني‌هاي پركاربرد، كربن فعال بوده است كه به هنگام ورود به محيط متخلخل امكان ايجاد تغيير در خصوصيات هيدروليكي خاك و تخريب آن را به‌دنبال دارد. در اين پژوهش، اثر ميزان كربن فعال ورودي به انحاي مختلف بر خصوصيات هيدروديناميكي خاك نوع ماسه از طريق مدل‌سازي هيدروليكي بررسي شد. ارتباط هدايت هيدروليكي اشباع، چگالي ظاهري و تخلخل يك خاك ماسه‌اي طي دو مرحله آزمايش شامل عبور آب از مخلوط خاك-كربن با غلظت 1 تا 7 درصد جرمي و عبور مخلوط آب‌ـ كربن با غلظت‌هاي 5/0 تا 2 درصد از نمونه خاك بررسي شد. نتايج آزمايش‌ها نشان داد كه هدايت هيدروليكي اشباع ماسه به‌ازاي غلظت خاك‌ـ كربن 7‌درصد از 06/0 به 014/0 سانتي‌متر بر ثانيه )با حدود 80‌درصد كاهش( و تخلخل از 44/0 به 426/0 كاهش يافت و چگالي ظاهري از 5/1 به 507/1 گرم بر سانتي‌مترمكعب افزايش پيدا كرد. همچنين، مشاهده شد كه با عبور مخلوط آب‌ـ كربن از نمونه ماسه با غلظت 2 درصد جرمي، هدايت هيدروليكي و تخلخل به‌ترتيب 5/91‌درصد و حدود 6‌درصد كاهش و چگالي ظاهري 71/0 درصد افزايش يافته است.

Application of outflow water from treatment plants for irrigation purposes (as a non-usual water resource) is being developed due to a serious shortage of common water resources in Iran. Activated carbon as a conditioner in water treatment procedures causes undesired changes in hydraulic properties of such a porous media like soil, bringing about somehow its degradation. The effects of activated carbon concentration on hydrodynamic properties of a sandy soil were studied through a physical modeling. Variations of saturated hydraulic conductivity, bulk density and porosity of the sandy soil were assessed for two categorical tests. First, flow of fresh water through a soil-carbon mixture of 1 to 7 percent (on a mass basis) and the other for a mixture of water-carbon of 0.5 to 2 percent (mass basis) through the sand. The results revealed that the saturated hydraulic conductivity of sand decreased by 80 percent due to a mixing of 7 percent sand-carbon, reducing it 0.06 cm/s to 0.014 cm/s. Porosity was reduced from 0.44 to 0.426 and while bulk density being increased from 1.5 to 1.507 g/cm3. Also, a reduction of 91.5% and 6% in saturated hydraulic conductivity and porosity, respectively, and an increase of 0.71% in bulk density were observed, due to flowing of water-carbon (concentration of 2%) through the sand column.