بختیار کریمی

با توجه به محدودیت منابع آب شیرین و افزایش نگرانی‌ها درباره آلودگی محیط زیست ناشی از پساب آبزی‌پروری، استفاده از پساب تصفیه شده این مزارع در کشاورزی به عنوان یک راه‌کار سازگار با محیط‌زیست و اقتصادی مورد توجه قرار گرفته است. بررسی‌های متعدد نشان داده است که آبیاری قطره‌ای سطحی، به دلیل جلوگیری از انتشار عوامل بیماری‌زا در هوا، کاهش رواناب سطحی و کنترل نفوذ آب به اعماق خاک، بهترین روش برای استفاده از پساب در کشاورزی است. این روش ضمن کاهش آلودگی محیط زیست، از بروز مشکلات بهداشتی ناشی از سایر روش‌های آبیاری نیز جلوگیری می‌کند. با این وجود، گرفتگی قطره‌چکان‌ها یکی از موانع جدی و مهمی است که بایستی به آن توجه داشت. فیلترهای شنی مخازن تحت فشاری هستند که حاوی لایه‌های متعدد شن با اندازه‌های متفاوت‌اند. هنگام عبور پساب از این لایه‌ها، ناخالصی‌ها در منافذ شن به دام افتاده و از آب جدا می‌شوند. این سامانه که معمولاً به صورت افقی یا عمودی طراحی می‌شود، نقش مهمی در تصفیه فیزیکی پساب و حذف مواد معلق قبل از استفاده در آبیاری دارد. در این پژوهش، به کارایی فیلتر شن در سرعت‌ ‌جریان‌های متفاوت در استفاده از پساب ماهی قزل‌آلای رنگین‌کمان برای آبیاری پرداخته شده است. آزمایش‌ها با سه سرعت جریان متفاوت انجام شده‌اند تا تأثیر سرعت جریان بر عملکرد فیلتر مشخص شود. در این پژوهش، ابتدا از فیلتر شن تولیدی کرج سازه با محیط متخلخل تک لایه، تأثیر سه متغیر مستقل شامل اندازه ذرات (دو نوع دانه‌بندی: 5/3 تا 2 و 2/1 تا 88/0 میلی‌متر)، ضخامت بستر (سه ضخامت: 60، 40 و 20 سانتی‌متر) و دبی جریان (سه مقدار: 54/2، 2 و 5/1 لیتر در ثانیه) بر کارایی فیلترهای شنی تولیدی کرج در حذف مواد جامد معلق مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش، ۱۸ تیمار فیلتر شنی با فشار کاری ثابت ۲۵0 کیلوپاسکال تعریف و مورد آزمایش قرار گرفت. برای اندازه‌گیری افت فشار (فشارسنج‌های جیوه‌ای) و نمونه‌برداری، از تجهیزات مناسب (شیر باز و بسته جهت نمونه‌گیری و کنتور حجمی جهت قرائت دبی) استفاده شد، آزمایش‌ها تا زمان نیاز به شستشوی معکوس ادامه یافت. افت فشار اولیه در نازل‌های تمامی فیلترها، چه در حالت خالی و چه در حالت پر از بستر سیلیسی، ثابت و برابر با ۲ متر ستون آب اندازه‌گیری شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که تغییر در اندازه ذرات و ضخامت لایه سیلیسی، به عنوان پارامترهای اصلی مشخص‌کننده محیط متخلخل، هیچ تأثیر محسوسی بر افت فشار اولیه فیلتر نداشته است. با این حال، این تغییرات به طور مستقیم بر زمان لازم برای شستشوی معکوس فیلتر اثرگذار بوده و با افزایش سرعت جریان، کاهش اندازه ذرات و افزایش ضخامت لایه، این زمان کاهش یافته است. تیمار F20Q2.54P(فیلتر شن: با ضخامت 20 سانتی‌متر محیط متحلخل، اندازه ذرات 5/3 تا 2 میلی‌متر، دبی 54/2 لیتر در ثانیه) بدترین عملکرد را در حذف ذرات معلق نشان داد. دلیل این امر، عبور آسان ذرات از منافذ لایه متخلخل فیلتر شن با ضخامت کم بود. همچنین تیمارهای F60Q2.54p (فیلتر شن: با ضخامت 60 سانتی‌متر، دبی 54/2 لیتر در ثانیه و اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر) و F40Q2.54p (فیلتر شن: با ضخامت 40 سانتی‌متر محیط متحلخل، اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر، دبی 54/2 لیتر در ثانیه) از نظر راندمان حذف و میزان نگه‌داشت فیلتر شن بهترین عملکرد را داشتند اما چون زمان رسیدن به شستشوی معکوس خیلی زود، به‌طور میانگین در عرض 15 دقیقه بود عملکرد قابل قبولی نداشت و در سامانه فیلتراسیون در شرایط مزرعه اصلا پیشنهاد نمی‌شود. به‌طور کلی در بین کل تیمارها تیمار F60Q1.5p (فیلتر شن: با ضخامت 60 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر ، دبی 5/1 لیتر در ثانیه) و F40Q1.5p (فیلتر شن: با ضخامت 40 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 2/1 تا 88/0 میلی‌متر ، دبی 5/1 لیتر در ثانیه) بهترین عملکرد و تیمارهای F20Q2P (فیلتر شن: با ضخامت 20 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 5/3 تا 2 میلی‌متر ، دبی 2 لیتر در ثانیه) و F20Q1.5P (فیلتر شن: با ضخامت 20 سانتی‌متر محیط متخلخل، اندازه ذرات 5/3 تا 2 میلی‌متر ، دبی 5/1 لیتر در ثانیه) بدترین عملکرد را داشتند. نتایج حاصل از این پژوهش نشان می‌دهد که عملکرد فیلتر شنی تحت تأثیر متقابل عوامل مختلفی از جمله ضخامت و اندازه ذرات بستر سیلیسی، دبی جریان،شرایط محیطی مزرعه و غلظت مواد جامد ورودی قرار دارد. افزایش غلظت مواد جامد ورودی به فیلتر باعث افزایش راندمان حذف مواد جامد می‌شود، اما در عین حال به دلیل مسدود شدن سریع‌تر منافذ بستر، زمان لازم برای شستشوی معکوس را کاهش می‌دهد. همچنین، ترکیب مناسب اندازه ذرات بستر و دبی جریان می‌تواند بر زمان سرویس‌دهی فیلتر تأثیرگذار باشد؛ به طوری که ذرات ریز در دبی‌های پائین و با بسترهای ضخیم‌تر، کارایی بهتری از نظر زمان سرویس‌دهی نشان می‌دهند.