بخشی از مقاله
چکیده
رودخانه ها و سایر منابع آبی توانسته اند از دیر باز، خود را در جهت داشتن حیات حفظ نمایند که این خود گویای تحلیل و پالایش مواد آلاینده ورودی به آنها به طرق مختلف می باشد . پی بردن به این توان، با شناسایی و مطالعه می تواند صیانت منابع آبی در طول سالیان بعد را متضمن شود، که خود در پویایی، رشد و توسعه جوامع مؤثر می باشد . خودپالایی یا تصفیهخود بهخودی در یک تعریف جامع عبارت است از عملکرد یکسری فرآیندهای طبیعی در محیط آبی برایبازگرداندنتمامیا بخشی از شرایط اولیه محیط، قبل از بروز آلودگی است.
آلایندههاییکه به رودخانه ها وارد میشوند را میتوان به یکیاز چهار نوع مواد آلی ، آلودگیهای میکروبی، مواد معدنی و آلودگیهای حرارتی متعلقدانست. اگر یک یا چند نوع آلودگی بهآب وارد شود طی یک سری پروسههای فیزیکی ، شیمیایی و بیولوژیکی محیط آبیدر صدد رفع اینآلودگیها و یا کاهش اثرات آنها بر میآید که به مجموع آنها خودپالایی گفته می شود. هدف از این تحقیق تعیین ظرفیت خود پالایی نهرها توسط روش کلاسیک استریتر و فلپس است، از اینرو ظرفیت خود پالایی نهر مالح در استان خوزستان توسط روش مذکور و آزمایشات مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نهر مالح از منطقه ویس در حاشیه شهرستان اهواز شروع شده و به هور شادگان منتهی میشود.
طول تقریبی نهر مالح حدود 70 کیلومتر و عرض متوسط مقطع نهر بین 60 تا 250 متر متغیر است و در مواقع سیلابی عرض مسیر آن تا 2500 متر می رسد. از منابع آلاینده خاک در منطقه میتوان به مجاورت نهر مالح با محل دفن زباله، وجود دکل های حفاری نفت در منطقه که باعث آلودگی خاک میشوند، تخلیه پسابهای صنعتی در نهر مالح و رسوب آنها در بستر نهر مالح اشاره کرد.
مقدمه
بطور کلی ورود مواد آلاینده شامل موادیکه ساخت دست بشر بوده و یا در اثر جریانات طبیعی - سیل ، آتشفشان و غیره - وارد منابع آبی علی الخصوص رودخانها می شود، با توجه به طبیعت خود مراحلی را طی کرده که براساس قدرت پذیرش رود پس از مدتی رودخانه شرایط طبیعی خود را باز می یابد. اساساً مواد ورودی شامل دو دسته مواد آلی و معدنی بود که در مورد مواد معدنی عمدتاً مسئله رقیق شدن و یا ته نشینی مطرح است و فاکتور اساسی در قدرت پالایش منبع آبی، حجم آب موجود می باشد که باعث کاهش لطمات بار وارده می شود.
در مورد مواد آلی ورودی، مسئله اساسی شکستن آنها از طریق مورد استفاده قرار گرفتن توسط موجودات آبزی می باشد. در این قسمت عمل پالایش مواد آلی توسط میکروارگانیسمها نکته قابل توجه بوده که محاسبات بر پایه فرآیند زیستی آنها استوار می باشد. مکانیسم تصفیه خودبخودی در رودخانهها برحسب نوع آلودگی فرق میکند. به طور مختصر رفتار رودخانه را در مواجهه با سهنوع آلودگی شیمیایی، میکروبی و بیولوژیکی و رفع آنها میتوان به شرح زیر بررسیکرد:
چنانچه آلایندهای مثل یک ماده معدنیدائماً به رودخانه وارد شود، بر اثر فرآیند رقیقشدن، در طول مسیر حرکت رودخانه از غلظت آنکم شده و ممکن است اثرات مهمی را در محیط زیست آبی بوجود نیاورد. این پروسه برای اکثر ترکیبات معدنی رخمیدهد. در اینجا فاکتور مهم، میزان پخش شدن، ترقیق - کاهشتراکمآلایندهشیمیایی - در آب رودخانه است و عمل تصفیه خودبخودی در این مورد وابسته به حجم جریان آب میباشد.
اگر آلودگی از نوع میکروبی باشد، به محض ورود این نوع آلودگی به رودخانه در اثر رقیقشدن تعداد باکتریها در حجمآبکاهشمی یابد و تعدادی از آنها به علت شرایط نامساعد محیط مانند تغییرات درجه حرارت آب بعد از مدتی از بین میروند. ملاحظه میشود که تعداد میکروبها تابعی از حجم آب، درجه حرارت و زمان است اما در صورتیکه رودخانهای بطور مستمر دریافت کننده مواد زائد آلی باشد که از منابع مختلف بهخصوص فعالیتهای انسان به محیط آبی وارد میشوند، عمل تصفیه خودبخودی شکل دیگری مییابد.
در اینحالت محور خودپالایی فعالیتهای بیولوژیکی آب میباشد. باکتریهای موجود در آب با مصرف اکسیژن محلول آب مواد آلی را تجزیه میکنند و باعث تثبیت این مواد میشوند. بنابراین در مورد مواد آلی، خودپالایی تابعی از فعالیت باکتریهای آب و میزان اکسیژن محلول آب میباشد. که در اثر آن میتوانند مواد آلی موجود در محیط را اکسیده و بعنوان منبع غذا مورد استفاده قرار دهند.
توان خود پالایی و فاکتورهای موثر
توان خودپالایی در یک مفهوم کلی عبارت از حدی است که در آن آبی قادر است مقادیر معینی مواد آلوده کننده را دریافتکند، بدون آنکه آسیب مهمی ببیند و استفادههای بهینه آن مورد تهدید قرار گیرد. خودپالایی رودخانهها بر پایه فرآیندهای پیچیدهای استوار است و عوامل مختلفی در ارتباط متقابل با یکدیگر ظرفیت خودپالایی رودخانه را تعیین میکنند. ماهیت و اساس کنترل کیفیت رودخانهها و تصفیه فاضلاب درگرو ارزیابی عوامل مؤثر در ظرفیت خودپالایی میباشد. در یک تقسیمبندیکلی عوامل مؤثر در خودپالایی رودخانهها را میتوان شامل مواردی همچون اکسیژن محلول - 2 - ، نوع و تجزیه مواد آلی، عوامل بیولوژیکی، مواد سمی، خصوصیات فیزیکی و هیدرلوژیکی، تهنشینی مواد معلق، تغییراتدما دانست.
اگر چه در بررسیهای کیفیت آب رودخانه آلودگیها را بطور مجزا ارزیابیمیکنیم، اما بایستی به این نکته توجه داشت که در یک رودخانه، تمام فعل و انفعالات مربوط بهآلودگیهاییکه به آبوارد می شوند، بطور همزمان و در ارتباط متقابل صورت میگیرد. با وجود این آلودگیهای آلی با توجه به اثرات مستقیم و ثانوی که در محیط آب بجای میگذارند، از لحاظ اهمیت بیشتر از سایر آلودگیها در بهسازی رودخانهها مورد توجه هستند.
بنابراین معمولا در بررسیظرفیت خودپالایی رودخانهها، ارزیابیها عمدتاً بر محور سنجشهای مربوط به خودپالایی موادآلی رودخانه ها انجاممیگردد، و منظور از ظرفیتخودپالایی یکرودخانه، در واقعنشان دادن توان آن رودخانه در تجزیه و تثبیت آلودگیهای آلی و برآورد بار مجاز آن است. از لحاظ کلی غلظت اکسیژن محلول آب فاکتور تعیین کنندهای در توان تصفیه طبیعی منابع آبی است.
اکسیژن محلول آب
با توجه به واکنشهای بیوشیمیایی که در پروسه خودپالایی مواد آلی اتفاق میافتد مهمترین عاملیکه در ظرفیت خودپالایی رودخانه دخالت دارد، اکسیژن محلول آب است. اکسیژن محلول را میتوان به عنوان سرمایه رودخانه در نظر گرفته و هر چه رودخانه بیشتر در حفظ سرمایه خود کوشا باشد و در جهت افزایش آن تلاش کند، میتواند از ظرفیت پالایش طبیعی بالاتری برخوردار شود و برعکس رودخانههای فاقد سرمایه کافی - - 2 در مقابل نوسانات احتمالی ممکن است بسیار آسیبپذیر و حساسگردند.
به منظور بررسی اثر تخلیه یک منبع آلوده کننده به رودخانه از منحنی تغییرات غلظت اکسیژن محلول در مقابل فاصله یا زمان استفاده میشود، شکل - . - 1 در این منحنی مقدار اکسیژن محلول در اثر استفاده میکروارگانیسمها تا یک نقطه حداقل کاهشیافتهو مجدداً شروع به افزایش میکند. این امر در نتیجه اثرات جمعی اکسیژندهی و اکسیژنگیری میباشد. پس از تخلیه فاضلاب در داخل رودخانه تجزیه بیولوژیکی شروع میشود، در حین تجزیه مقداری اکسیژن مصرف میگردد چون میزانهواگیری متناسب با کمبود اکسیژن محلول است با افزایشکمبود، میزان هواگیریمجدداً افزایش مییابد.
سرانجام به نقطهایمیرسیم که میزان اکسیژن مصرفی برای تجزیه فاضلاب معادل مقدار اکسیژن بدست آمده از اتمسفر است، این نقطه - c زمانبحرانی - بوده که چنانچه میزان اکسیژن محلول در این نقطه صفر شود، زندگی موجودات هوازی پایان یافته و مرحله بیهوازی شروع میشود. پس از مدتیکه مواد آلی تحت این شرایط شکسته شدند، در پائیندست این نقطه میزان هواگیری بیشتر از میزان مصرف اکسیژن شده و اکسیژن محلول افزایش مییابد، و سرانجام در رودخانه هیچ اثریکه در نتیجه تخلیه فاضلاب باشد دیده نخواهد شد این پدیده را تصفیه طبیعی رودخانه مینامند.
در مطالعه نمودار اکسیژن بین ایستگاههای مختلف، کلیه عوامل تحت یک ثابت مصرف اکسیژن آمده است، که بنام . در محاسبات منظور میگردد. میزان اکسیژنگیری آب نیز اگر چه تابع عوامل متعددی مانند - اتمسفر و جلبکها و غیره - میباشد، اما همگی تحت یک ثابت اکسیژن گیری بنام . در محاسبات استفاده شده است. روش استریتر و فلپس جهت محاسبه . - ثابت اکسیژندهی - و .2 - ثابتاکسیژنگیری - توسط کارشناسان و متخصصین پیشنهاد شده، که در ادامه به شرح آنها پرداخته می شود.
