تالاب مصنوعی، چالش- راه‎کار- طراحی

نوع مقاله : مقاله مروری

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا همدان

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان

10.22112/jwwse.2020.214377.1180

چکیده

 
یکی از راه‎کارهای مدیریت پایدار منابع آب، استفاده مجدد از رواناب/پساب شهری و روستایی است که با توجه به طیف وسیع آلاینده‌های ‌محیط‎زیستی موجود در آن، نیازمند تصفیه اضافی و استانداردسازی براساس نوع مصرف است. بازگردانی پساب‌ها علاوه‎بر کاهش فشار بر منابع آبی، از نظر اقتصادی نیز در مقایسه با هزینه‌های زیاد پروژه‌های انتقال آب به‎ویژه به‎صورت بین ‌حوضه‌ای و تبعات ‌محیط‎زیستی، اجتماعی و اقتصادی آن مقرون به‎صرفه‌ است. امروزه با توجه به هزینه‌های بالای راه‎کارهای متداول تصفیه، استفاده از روش‌های زیستی چون تالاب‌های مصنوعی افزایش چشمگیری یافته است. تالاب‌های مصنوعی بسته به دورنمای مورد انتظار (تصفیه پساب یا رواناب)، دارای روش طراحی متفاوتی هستند. این سامانه براساس الگوی جریان به سه دسته جریان آزاد سطحی، زیرسطحی افقی و عمودی تقسیم‌بندی می‌شود. انتخاب نوع طراحی سامانه علاوه‎بر توجه به توصیف جنبشی واکنش‌های بیولوژیکی تصفیه، به آگاهی از کارکرد الگوی جریان نیز وابسته است. در این مقاله، با بیان مطالعات انجام شده و الزام به تصفیه اضافی پساب­های تصفیه­خانه­، عملکرد انواع سامانه­های تالاب مصنوعی در حذف آلاینده‌ها بررسی شده است. سپس، اصول طراحی سامانه تالاب مصنوعی با هدف جمع­آوری و تصفیه رواناب و تصفیه پساب توضیح داده شده است. سرانجام با ارائه معیارهای طراحی و بررسی موانع موجود در مسیر ایجاد این تحول در عرصه بازیافت آب، امکان‌سنجی استفاده از این سامانه به‎ویژه در نواحی خشک و نیمه‌خشک مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با بیان طرح توجیهی بهره‌گیری از این سامانه، اقدامات موردنیاز برای جانمایی آن­ها بیان شده است.
 
 

کلیدواژه‌ها


 
اخروی، س.س.، (1393)، "بررسی توزیع جریان بر رفتار هیدرولیکی و راندمان تصفیه تالاب مصنوعی"، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران. 
اخروی، س.س.، اسلامیان، س.س.، و فتحیان‌پور، ن.، (1396)، "مدل‎سازی نوع توزیع جریان ورودی بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی"، دو ماهنامه علمی-پژوهشی آب و فاضلاب، 29(4)، 145-156.
اخروی، س.س.، اسلامیان، س.س.، و فتحیان‌پور، ن.، (1397)، "مطالعه عددی و آزمایشگاهی رفتار هیدرولیکی تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی در توزیع‌های متفاوت جریان"، نشریه علمی-پژوهشی آب و خاک، 32(6)، 1041-1054.
اخروی، س.س.، اسلامیان، س.س.، و محمدزاده میاب، ن.، (1394-الف)، "بررسی و مقایسه کارکرد انواع سیستم‌های تالاب مصنوعی در جهت تصفیه پساب"، اولین کنفرانس مهندسی آب با محوریت تجاری‌سازی، کنفرانس و نمایشگاه مهندسی آب، 26-25 مهر ماه، مرکز همایش‌های صدرا تهران.
اخروی، س.س.، اسلامیان، س.س.، فتحیان‌پور، ن.، و حیدرپور، م.، (1394-ب)، "بررسی توزیع جریان بر زمان ماند و رفتار هیدرولیکی تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی (مطالعه موردی: اصفهان)"، مجله علوم آب و خاک، 19(74)، 89-100.
اسلامیان، س.س.، و اخروی، س.س.، (1394)، "نگاه کمی به پدیده تغییر اقلیم و راهکارهای سازش با آن"، مجله علمی ترویجی سامانه‌های سطوح آبگیر باران، 8(3)، 15-26.
امینی‌راد، ح.، عظیمی، ع.ا.، ناصری، ن.، و گلبابایی، ف.، (1390)، "تصفیه تکمیلی فاضلاب صنایع داروسازی با استفاده از تالاب مصنوعی، مطالعه موردی کارخانه داروسازی ایران"، کنفرانس بین‌المللی آب و فاضلاب، 6-8 اردیبهشت ماه، شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور، تهران.
سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور، (1383)، طرح مطالعات برنامه‌ سازگاری با اقلیم خشک و نیمه‌خشک، گزارش آب مورد نیاز شهری و روستایی، شرکت مهندسین مشاور جاماب.
مشینچی، پ.، اقدسی‌نیا، ح.، پیغمبردوست، س.ج.، زارعی، م.، رهبری آسیابی، ح.، و محمدیان سودمند، ا.، (1398)، "مروری بر فرآیند جذب سطحی در حذف آلاینده‌های دارویی از محلول‌های آبی و پساب‌ها"، نشریه علمی علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 4(4)، 34-50.
معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور، (1389)، ضوابطزیست‌محیطیاستفادهمجدداز آب‌هایبرگشتیوپساب‌ها، دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا، نشریه شماره 535.  
وزارت نیرو، (1392)، گزارش طرح کلان ملی دانش و فناوری بازیافت پساب‌های شهری، صنعتی و کشاورزی، شناسایی استانداردها و قوانین جهانی و کشور در زمینه تصفیه و بازیافت پساب‌ها، دانشگاه تهران، ایران.
EPA, (2012), Guidelines for water reuse, EPA Office of Research and Development: Washington, DC, USA.
Eslamian, S., Okhravi, S., and Eslamian, F., (2019), Constructed wetland: Hydraulic design, Taylor and Francis Group, CRC Press, 88 pages.
Fazlolahi, H., and Eslamian, S., (2014), “Using wetland plants in nutrient removal from municipal wastewater”, International Journal of Hydrology Science and Technology, 4(1), 68-80.
Food and Agriculture Organization of the United Nations (FAO), (2010), Aquastat database, http://www.fao.org/nr/water/aquastat/main/index.stm
King, A.C., Mitchell, C.A., and Howes, T., (1997), “Hydraulic tracer study in a pilot scale subsurface flow constructed wetland”, Water Science and Technology, 35(5), 189-196.
Lautze, J., Stander, E., Drechsel, P., da Silva, A.K., and Keraita, B., (2014), Global experiences in water reuse, Colombo, Sri Lanka, International Water Management Institute (IWMI), CGIAR Research Program on Water, Land and Ecosystems (WLE), 31p., Resource Recovery and Reuse Series, 4.
Morel, A., and Diener, S., (2006), Grey water management in low and middle-income countries, Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Dubendorf, Switzerland.
Okhravi, S., Eslamian, S., and Dalezios, N.R., (2019), “Reducing water shortage crisis through rainwater reuse: lessons learned from ancient toward integrated technology”, International Journal of Hydrology Science and Technology, 9(6), 587-602.
Okhravi, S., Eslamian, S., and Fathianpour, N., (2017), “Assessing the effects of flow distribution on the internal hydraulic behavior of a constructed horizontal subsurface flow wetland using a numerical model and a tracer study”, Ecohydroloy & Hydrobiology, 17(4), 264-273.
Platzer, C., (1998), “Design recommendation for subsurface flow constructed wetlands for nitrification and denitrification”, Proceedings of the 6th International Conference on Wetland Systems for Water Pollution Control, Sao Paulo State, Brazil.
Sato, T., Qadir, M., Yamamoto, S., Endo, T., and Zahoor, A., (2013), “Global, regional, and country level need for data on wastewater generation, treatment, and use”, Agricultural Water Management, 130(2013), 1-13.
Seidel, K., Happel, H., and Graue, G., (1976), Contribution to revitalization of waters, Limnologische Arbeitsgruppe in der Max Planck Gesellschaft, Krefeld Hulserberg, Germany.
Sivakumar, B., (2011), “Water crisis: from conflict to cooperation-an overview”, Hydrological Sciences Journal, 56(4), 531-552.
Su, T.M., Yang, S.C., Shih, S.S., and Lee, H.Y., (2009), “Optimal design for hydraulic efficiency of free-water-surface constructed wetlands”, Ecological Engineering, 35(8), 1200-1207.
Tilley, E., Ulrich, L., Luethi, C., Reymond, P., and Zurbruegg, C., (2014), Compendium of sanitation systems and technologies, 2nd Revised Edition,Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology (Eawag), Duebendorf, Switzerland.
U.N. Water, (2017), Waste water: The untapped resources, facts and figure, The United Nations World Water Development Report.
UNESCO (United Nations Educational, Scientific, and Cultural Organization), (2010), Atlas of transboundary aquifers: Global maps, regional cooperation, and local inventories, International Hydrological Programme, Paris.
UN-HABITAT, (2008), Constructed wetlands manual, UN-HABITAT Water for Asian Cities Programme, Nepal, Kathmandu.
United Nations Department of Economic and Social Affairs, Population Division, (2007), World population prospects: The 2006 revision, highlights, Working Paper No. ESA/P/WP.2