ارزیابی گرفتگی منفذهای محیط متخلخل در پروژه‌های ذخیره-احیاء آبخوان با استفاده از پساب

سیستم ذخیره-احیاء آبخوان با استفاده از پساب، علیرغم مزیت‎هایی که دارد بر توان آبگذر محیط‎های متخلخل غیراشباع و اشباع تاثیر منفی می‎گذارد. بررسی این موضوع در قالب طرح پژوهشی کاربردی ذخیره-احیاء سفره‎آب‎زیرزمینی فشافویه انجام شد. مدل آزمایشگاهی به قطر 20 سانتیمتر، ارتفاع 2.5 متر (محیط‎ غیر‎اشباع) و طول 12.5 متر (محیط ‎اشباع) در آزمایشگاه ساخته شد. جریان‎های ورودی‎خروجی و بار آبی در طول مسیر جریان به مدت 70 روز اندازه‎گیری شد. در هفته اول میزان آب خروجی از lit/day 6.7 به lit/day 2.2 کاهش یافت و سپس مقدار آن به مدت 32 روز به‌طور نوسانی بین 2.6 تا 2.1 لیتر در روز متغیر بود. سپس طی 5 روز مقدار آن تا lit/day4.1 افزایش یافت و دوباره پس از 7 روز مقدار آن تا lit/day 2.1 کاهش یافت. کاهش میزان نفوذپذیری و هدایت‎هیدرولیکی و در پی آن دبی خروجی به دلیل گرفتگی منافذ خاک طی فرایندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی است نتایج نشان داد گرفتگی در ابتدا فیزیکی بوده و سپس با افزایش فعالیت باکتری‌ها و تولید گاز نیتروژن حاصل از فرایند دی‎نیتریفیکاسیون گرفتگی منافذ بیشتر شده به‌گونه‌ای که میزان نفوذ‎پذیری 70درصد نسبت به شرایط اولیه کمتر شد و سپس با کاهش فعالیت باکتری‎ها میزان نفوذپذیری افزایش یافت. مطابق این نتایج در مدیریت ذخیره-احیاء آبخوان به این نکته باید دقت شود که با توجه به چرخه تغییرات نفوذپذیری و انتخاب دوره آیش مناسب برنامه‎ریزی دقیقی جهت تغذیه پساب در طول زمان در آبخوان انجام شود تا سیستم به‌طور پایدار در بلندمدت بتواند کارایی خود را حفظ کند.

evaluating the clogging of porous media in aquifer storage and recovery system using treated wastewater

introduction: the permeability of porous media due to clogging of pores is one of the problems of aquifer storage and recovery (asr) systems. the more pore clogging occurs when treated wastewater is used as water resources for asr in addition to physical clogging, the biological clogging also plays an important role in reducing the permeability and hydraulic conductivity of the porous media. in most of previous studies, the infiltration and clogging of the unsaturated zone have been evaluated by measuring the input-output flow from the soil columns. in this study, the permeability and hydraulic conductivity variations due to the passage of treated wastewater through the unsaturated and saturated zone have been evaluated simultaneously. methodology: the main goal of this study is the investigation of permeability and clogging variations in unsaturated-saturated zones in the aquifer storage and recovery system using the treated wastewater. for this study, an experimental model was designed with 2.5 m vertical height (unsaturated layer) and 12.5 m horizontal length (saturated layer). it was made with a pvc pipe with a diameter of 200 mm.results and discussion: the input-output flow rates had been measured for a period of 70 days. the reduction of inlet and outlet flow is due to physical and biological clogging of soil pores. the physical clogging usually occurs earlier and in the early parts of the model and then there is a gradual decrease of infiltration velocity and hydraulic conductivity. the rate of increase of biological clogging is slower than physical and with the growth of bacteria, its amount increases to a constant rate. then, as the bacterial population decreases, the flow rate in the porous media increases and results in a temporary increase in permeability and outlet flow rate. the bacterial growth cycle in a closed environment consists of four stages. this growth pattern corresponds to the fluctuations of the discharge output from the end of the setup. in the first stage (lag phase) when the bacterial population is the smallest, the output discharge is maximum. then, entering the second stage (log phase), the bacterial population increases up to the maximum. with this increase in growth, the output discharge is reduced to a minimum. after that, the bacterial population enters the third stage (stationary phase) and their population remains constant, and the output discharge in this stage is also almost constant. then the growth of bacteria enters the fourth stage (death phase) and some of the bacteria die to regain balance and the output flow increases to an almost constant value. this bacterial growth cycle and discharge output continues. in fact, what causes biological clogging is the activity of bacteria. the gases produced by their activity clogged some of the pores of the porous medium. the nitrate concentration decreases to some extent as the treated wastewater passes through the unsaturated soil.