بخشی از مقاله
چکیده:
با توجه به حاکم بودن اقلیم خشک و نیمه خشک بر گستره پهناوری از ایران و کمبود شدید آب در بسیاری از مناطق کشور، امروزه کاربرد مجدد آبهای با کیفیت نه چندان مطلوب و فاضلابها مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا غنی سازی آبخوانهای زیرزمینی با کاربری کشاورزی توسط عملیات تغذیه مصنوعی با استفاده از فاضلاب و پساب، جزﺀ روشهای عملی و قابل توصیه به حساب میآید. لذا با عنایت به لزوم اجرای تحقیقات محلی برای یافتن راهبردهای مدیریتی مناسب جهت بهره برداری بهینه از سیستم تغذیه مصنوعی و منطبق با شرایط هر منطقه، تحقیقاتی در استان تهران به انجام رسید. به همین منظور سه ستون استوانهای شکل به ارتفاع دو متر و قطر ٦/٠ متر ساخته شد تا شرایط حوضچههای تغذیه مصنوعی را به صورت فیزیکی شبیه سازی نمایند. ستون ها از خاک عمقی با بافت ماسه رسی سیلتی پر شد و با بهره گیری از پساب تصفیه شده فاضلاب خانگی شهرک اکباتان، جمعاﹰ سه گزینه مدیریتی متفاوت از نظر طول مدت دوره غرقابی - خشکی در خارج از فصل زراعی به ستونها اعمال گردید. در این شرایط میزان انتقال املاح، ازت و آلایندههای بیولوﮊیکی به عمق خاک و تغییرات آبگذری با گذشت زمان بررسی شد. گزینههای مدیریتی اعمال شده شامل غرقابی بلند مدت - دائم - ،غرقابی کوتاه مدت - ١٢ ساعت غرقابی و ١٢ ساعت خشکی - و غرقابی میان مدت - یک هفته غرقابی و یک هفته خشکی - بود. مدت زمان اعمال شرایط غرقابی در تمامی گزینههای مدیریتی فوق بگونهای انتخاب گردید تا حجم نسبتاﹰ ثابتی از پساب، در طول مدت اجرای آزمایش از تمامی ستونها عبور نماید. نتایج بدست آمده حکایت از آن داشت که بهترین عملکرد سیستم تغذیه مصنوعی از نظر کاهش میزان ازت انتقال یافته به عمق خاک - با متوسط حذفی برابر با ٤/٤٠ درصد - در راهبرد غرقابی کوتاه مدت حاصل شد. مقدار EC و pH با عبور پساب از سیستم اندکی افزایش مییافت، لیکن تفاوتی از این نظر بین سه گزینه مدیریتی مشاهده نگردید. میزان حذف کلیفرم و کلیفرم مدفوعی در تمامی راهبردها بسیار بالا بود و درصد حذفی مابین ٩٩-٩٧ درصد بدست آمد. از نظر تغییرات میزان آبگذری خاک از مقدار اولیه آن، در راهبردهای غرقابی کوتاه مدت و بلند مدت ثبات نسبی آبگذری در طول مدت اجرای تحقیق مشاهده گردید، لیکن اعمال راهبرد غرقابی میان مدت کاهش تدریجی آبگذری خاک را موجب شد.
١- مقدمه
تغذیه مصنوعی با فاضلاب و پساب به عملیاتی اطلاق میگردد که در طی آن و از طریق جمع آوری این قبیل آبها در حوضچههایی خاکی، نفوذ آب از راه کف حوضچهها به درون خاک اتفاق افتاده که در نتیجه عبور از لایههای غیر اشباع - حد فاصل کف حوضچه تا سطح ایستابی - و اشباع خاک، ضمن تصفیه و حذف بسیاری از مواد موجود در فاضلاب، موجبات افزایش قابل توجه ذخیره آبی لایههای آبدار زیرزمینی نیز فراهم میگردد ]١.[ اهمیت بیش از پیش این عملیات از آنجا آشکار میشود که امروزه در بخش مدیریت منابع آب، شاید دیگر نتوان روش سنتی ساخت تعداد هرچه بیشتر سد را بهترین گزینه ممکن جهت تأمین آب دانست، زیرا علاوه بر افزایش مشکل رسوب گذاری و تقلیل شدید عمر مفید سدها، کاهش روز افزون تعداد مکانهای مناسب برای ساخت و بنای سدهای جدید را نیز بایستی از مشکلات مهم در این خصوص به شمار آورد ]٦.[ از طرف دیگر با عنایت به بده تقریباﹰ ثابت فاضلابهای شهری و خانگی و تولید مداوم و پیوسته آنها در طول سال و عدم امکان استفاده از این آب برای کشاورزی در خارج از فصل کشت و نیز به منظور ممانعت از آلودگی محیط زیست و جلوگیری از به هدر رفتن این آبها، یکی از بهترین روشهای قابل توصیه، بکارگیری فاضلابها برای تغذیه مصنوعی در مناطقی است که وضعیت خاک و آب زیرزمینی شرایط لازم جهت این امر را میسر سازد. در چنین مواقعی امکان افزایش ذخیره و قدرت آبدهی سفرههای آب زیرزمینی حاصل گردیده که در نتیجه، با پمپاﮊ آب در فصول زراعی آتی میتوان کمک شایانی را به کشاورزی مناطق خشک نمود. از مزایای دیگر، عدم نیاز به فناوریهای پیشرفته و گران قیمت است که این روش را به عملیاتی ارزان و در عین حال با کارایی بالا تبدیل میسازد. همچنین بدلیل پمپاﮊ اینگونه آبها از دل چاه و از درون زمین، استفاده از آن توسط کشاورزان با مقبولیت بیشتری در مقایسه با پساب حاصل از تصفیه فاضلابها مواجه است. این امر اثرات روانی بسیار مثبتی را در استفاده از فاضلاب جهت آبیاری به همراه داشته و مصرف کنندگان محصولات کشاورزی نیز از این جهت با آسودگی خاطر و بدون هیچگونه نگرانی از محصولات تولیدی استفاده مینمایند توجه به این نکته بسیار ضروری است که یکی از مهمترین معیارهای لازم در استفاده از فاضلاب برای تغذیه سفرههای آب زیرزمینی، کفایت آن از نظر عدم ایجاد خطرات بهداشتی است. در این مورد معیارهای کیفی فاضلاب برای هر پروﮊه و منطقهای متفاوت است زیرا شرایط خاک، اقلیم، سطح ایستابی، وضعیت هیدروﮊئولوﮊی منطقه و چگونگی برداشت آب از سفره متفاوت میباشد ]٢.[ از دیگر نکات مهم در بهره برداری از سیستمهای تغذیه مصنوعی که اثرات چشمگیری را بر عملکرد مجموعه بر جای میگذارد، اعمال تناوبهای خشکی در طول زمان میباشد. حوضچههای نفوذ در سیستمهای تغذیه مصنوعی به منظور ایجاد دورههای خشک جهت تجدید شرایط هوازی و بهبود وضعیت تراوش و هوادهی، بطور متناوب آبگیری میشوند ]٧ و ١٠.[ طول مدت تناوب خشکی معمولاﹰ تابعی از مقدار بارگذاری هیدرولیکی حوضچهها، غلظت جامدات موجود در فاضلاب و پساب کاربردی و نهایتاﹰ اقلیم منطقه میباشد ]١٠.[ در دوره غرقابی، مواد آلی و مواد جامد معلق موجود در فاضلاب بر روی کف حوضچه جمع شده و یک لایه غیر قابل نفوذ ایجاد میکنند که میزان نفوذ را بسیار پایین میآورد. خشک کردن حوضچه موجب خشک شدن لایه غیرقابل نفوذ، ترک خوردن و پوسته شدن آن میشود. مواد آلی نیز تجزیه میگردند. این فرآیند ظرفیت هیدرولیکی حوضچه را افزایش میدهد، بگونهای که در زمان غرقابی مجدد نفوذ آن به مقادیر اولیه میرسد. به همین صورت هنگامی که دوره غرقاب ادامه مییابد، میزان نفوذ مجدداﹰ کاهش یافته و بسیار کم میشود که در آن صورت، یک دوره خشکی دیگر لازم است در کل با عنایت به جمیع موارد فوق و ضرورت اجرای تحقیقات محلی برای یافتن راهبردهای مدیریتی مناسب و قابل توصیه جهت بهره برداری بهینه از سیستمهای تغذیه مصنوعی با فاضلاب، تحقیقاتی در استان تهران و به مدت یکسال به انجام رسید. هدف اصلی از اجرای این تحقیق بررسی و ارزیابی تأثیر اعمال رﮊیمهای مختلف غرقابی- خشکی بر میزان انتقال املاح و سایر عوامل آلاینده عمده موجود در پساب تصفیه شده فاضلاب خانگی - شامل ازت، آلایندههای بیولوﮊیکی و غیره - به سطوح ایستابی کم عمق در خارج از فصل زراعی و تغییرات آبگذری با گذشت زمان، در نتیجه اجرای عملیات تغذیه مصنوعی و نیز تعیین گزینه مناسب و مشاهده میزان کارایی سیستم در جلوگیری از انتقال این قبیل آلایندهها به عمق خاک میباشد.
٢- مواد و روشها
برای اجرای آزمایشها جمعاﹰ سه مدل فیزیکی جهت شبیه سازی حوضچههای تغذیه مصنوعی طراحی عبوري و ساخته شد. مدلها به شکل استوانه و از جنس فلز - ورق آهنی - بوده که هر مدل، ارتفاع دو متر و قطر ٦/٠ متر را دارا میباشد. به منظور خروج آبهای عبوری از ستون خاک، یک لوله اندازه ذرات - میلیمتر -
