ارزیابی تاثیر استفاده از تالاب‎های مصنوعی در تصفیه فاضلاب خانگی | Evaluation of the effect of using artificial wetlands in domestic wastewater treatment

Persian. سابقه و هدف: افزایش جمعیت بشری و رشد مصرف آب از یک سو و افزایش تولید فاضلاب از سوی دیگر موجب گسترش تهدید آلودگی محیط‌زیست گردیده است. اهداف مطالعه حاضر راه‌اندازی پایلوت برای بومی‌سازی دانش طراحی تالاب مصنوعی مطابق با وضعیت کمی و کیفی فاضلاب خانگی در ایران (خوابگاه دانشجویی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری) و بررسی امکان جایگزینی سامانه‌های تالابی به‌جای سامانه‌های مرسوم تصفیه فاضلاب خانگی در کشور بود.مواد و روش‌ها: این مطالعه در محل دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری با احداث شش تالاب مصنوعی به طول 3 متر، عرض 2 متر و ارتفاع 5/1 متر با استفاده از بتن مسلح انجام شد که یکی از استخرها به دلیل نشت از مدار خارج گردید. داخل استخرها با استفاده از فیلترهای مصنوعی در عمق‌های مختلف (یک متر: d1 و یک متر و سی سانت: d2) و فیلتر گیاهی (نی معمولی: p1 و نی قمیش: p2) پر و کشت شدند. D10 و ضریب یکنواختی (CU) مصالح بستر به ترتیب 2 میلی‌متر و 625/3 از آزمایش دانه‌بندی، و هدایت هیدرولیکی بستر و تخلخل آن نیز به ترتیب 523/2 سانتی‌متر بر ثانیه و 2/39 درصد به دست آمد. SSA مصالح بستر 336/1 مترمربع در هر کیلوگرم (2245 مترمربع در هر مترمکعب مصالح بستر) محاسبه شد. فاضلاب خروجی مخزن سپتیکِ بافلد خوابگاه پس از یک مرحله ته‌نشینی و رقیق‌سازی به‌وسیله پمپ روی بسترها تزریق شد. در اولین بارگذاری، بسترها تا زیر سطح غرقاب شده و زمان ماند سه روز را برای اولین نمونه‌برداری طی نمودند. پارامترهای کیفیت فاضلاب شامل اکسیژن‌خواهی بیوشیمیایی(BOD)، اکسیژن‌خواهی شیمیایی(COD)، ذرات جامد معلق(TSS)، کلیفرم مدفوعی FC و مجموع کلیفرم مدفوعی TC برای بررسی عملکرد تصفیه سامانه مورد پایش قرار گرفتند.یافته‌ها: گرچه فاضلاب تزریقی تا 25% رقیق شده بود، اما عملکرد حذف قابل‌توجه 51 تا 55، 41 تا 79، 74 تا 89، 70 تا 3/95 و 78 تا 95 درصد به ترتیب برای BOD، COD، TSS، FC و TC در تیمارهای مختلف به دست آمد. در بین تیمارها، ضعیف‌ترین عملکرد مربوط به تیمار P1D2 و بهترین عملکرد تصفیه هم در تیمار P2D1 مشاهده شد که نشان‌دهنده غلبه خصوصیات فیزیکی سامانه‌ها در ابتدای دوره راه‌اندازی بر عملکرد تصفیه است. بااین‌حال، عملکرد اولیه تصفیه سامانه، بسیار امیدوارکننده بوده و حذف برخی پارامترها مانند TSS و FC در حد متوسط یک سامانه تصفیه تالابی تمام‌عیار بود. نتیجه‌گیری: این فناوری تصفیه فاضلاب، به کلیه مدیران و متخصصان صنعت فاضلاب کشور توصیه می‌شود، بخصوص در بخش روستایی که دارای زمین ارزان و جمعیت کمتر از 5000 نفر هستند. این شرایط شامل کلیه شهرک‌ها، دانشگاه‌ها، پادگان‌ها و مراکز نظامی نیز می‌گردد.

English. Background and objectives: The increase in the human population and the growth in water consumption on one hand, and the rise in sewage production on the other hand, have led to the expansion of environmental pollution threats. The objectives of the present study include launching a pilot project for the localization of knowledge in the design of artificial wetlands in accordance with the quantitative and qualitative conditions of domestic sewage in Iran (specifically, the dormitory of the University of Agricultural Sciences and Natural Resources in Sari) and investigating the possibility of replacing wetland systems with conventional domestic sewage treatment systems in the country.Materials and methods: This study was conducted at the University of Agricultural Sciences and Natural Resources in Sari, involving the construction of six artificial wetlands, each with a length of 3 meters, width of 2 meters, and a height of 1.5 meters, using reinforced concrete. One of the ponds was excluded from the system due to leakage. Inside the ponds, artificial filters at different depths (1 meter: d1 and 1 meter and 30 centimeters: d2) and plant filters (Phragmites australis: p1 and Arundo donax: p2) were filled and planted. D10 and the coefficient of unifo rmity (CU) of the substrate materials were obtained as 2 millimeters and 3.625, respectively, from the grain size analysis. The hydraulic conductivity and porosity of the substrate were 2.523 cm/s and 39.2%, respectively. The specific surface area (SSA) of the substrate materials was calculated as 1.336 m²/kg (2245 m²/m³ of substrate materials). The effluent from the septic tank of the dormitory's baffled septic tank was injected onto the beds after a settling and dilution stage using a pump. In the initial loading, the beds were submerged below the surface, and a three-day retention time was allowed for the first sampling. Quality parameters of the wastewater, including biochemical oxygen demand (BOD), chemical oxygen demand (COD), total suspended solids (TSS), fecal coliform (FC), and total coliform (TC), were monitored to assess the performance of the treatment system.Results: Although the injected wastewater was diluted up to 25%, a significant removal efficiency of 51 to 55, 41 to 79, 74 to 89, 70 to 95.3, and 78 to 95 percent was achieved for BOD, COD, TSS, FC, and TC, respectively, in different treatments. Among the treatments, the weakest performance was associated with treatment P1D2, while the best purification performance was observed in treatment P2D1. This indicates the dominance of the physical characteristics of the systems at the beginning of the startup period on the purification performance. However, the initial performance of the treatment system was very promising and the removal of some parameters such as TSS and FC was at the average level of a full-fledged wetland treatment system.Conclusion: This wastewater treatment technology is recommended for all managers and experts in the country's wastewater industry, especially in rural areas with inexpensive land and a population of fewer than 5000 people. These conditions encompass all towns, universities, military barracks, and military facilities as well.