۳- مطالعات میدانی[۳]
آنالیزهای آزمایشگاهی در رآکتورهای کوچک
رآکتورهای کوچک ممکن است فقط در بعضی موارد قادر به تعیین پارامتر خاصی باشند. این روش‌ها عموما در روش‌های استاندارد برای ارزیابی آب و فاضلاب[۴] برپا شده‌اند. مطالعات فرآیندها معمولا به صورت ناپیوسته و یا رآکتورهای پیوسته انجام می‌شوند. یکی از جنبه‌های کلی و مهم در مطالعات آزمایشگاهی این است که آنها می‌توانند تحت شرایط کنترل شده فرآیندی اجرا شوند.
( اینجا فقط تکه ای از متن فایل پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )
رآکتورهای مورد استفاده جهت مطالعات آزمایشگاهی باید با دقت بالا ساخته شوند. علاوه بر این یک برنامه دقیق برای نمونه‌برداری، راهبری و تحلیل نیاز است. آزمایش‌هایی که در رآکتور انجام می‌شوند نیاز به برنامه‌ریزی و همچنین تجربیات عمومی برای رسیدن به هدف و موفقیت دارند. در شکل۳-۱ یک نمونه از رآکتور کوچک نشان داده شده که توسط رانکجر و همکارانش بکار گرفته شد. این شکل مشخص می‌کند چگونه یک آزمایش می‌تواند تحت شرایط کنترل شده عمل کند.
یک نمونه از رآکتورهای آزمایشگاهی مورد استفاده در مطالعات شبکه‌های جمع آوری فاضلاب ]۸[
هدف از ساخت این رآکتور، بررسی نرخ حذف ماده مغذی (در این آزمایش استات مورد توجه بوده است) و اکسیژن محلول توسط بایوفیلم تشکیل شده در فاضلاب است. برای رسیدن به این هدف کنترل دقیقی در طول انجام آزمایش نیاز است، زیرا هم اکسیژن محلول و هم غلظت استات به عنوان فاکتورهای کاهشی مورد مطالعه قرار گرفته و هدف محاسبه نرخ حذف آنها بوده است]۸[.
طرح‌های پایلوتی آزمایشگاهی
طرح‌های پایلوتی آزمایشگاهی نیز مانند رآکتورهای کوچک آزمایشگاهی جهت کنترل شرایط فاکتورهای متفاوتی است که هر کدام از آنها روی فرایند مورد مطالعه تاثیرگذارند. مزیت اصلی طرح‌های پایلوتی آزمایشگاهی در مقایسه با رآکتورهای کوچک آزمایشگاهی این است که به سیستم واقعی نزدیک‌ترند و عیب آنها نیاز به منابع و تجهیزات آزمایشگاهی بیشتر است. راه‌‌‌‌اندازی این گونه پایلوت‌ها اغلب سخت‌تر بوده و ممکن است به مهارت‌های تجربی خاصی نیاز داشته باشند.
استفاده از پایلوت‌ها در مطالعات آزمایشگاهی معمولا در سیستم‌هایی که به صورت بازگردانی عمل می‌کنند مورد استفاده قرار می‌گیرند. شکل ۳-۲ نمونه‌‌یک پایلوت است که توسط تاناکا و تورکیلد جهت مطالعات شبکه‌ها بکار گرفته شده‌است]۸[.
نمونه‌‌یک پایلوت آزمایشگاهی مورد استفاده در مطالعات شبکه‌های جمع آوری فاضلاب ]۸[
مطالعات میدانی
شبکه‌های جمع آوری برای مطالعات جزئی فرآیندها، سیستم‌های مناسبی نیستند، زیرا در زمینه شرایط کنترل شده توانایی محدودی دارند. این مطالعات عموما برای تعیین پارامترهایی که تعیین آنها در مقیاس آزمایشگاهی به صراحت قابل اندازه‌گیری نیست به کار می‌روند. نحوه انجام این گونه تحقیقات معمولا به این صورت است که نمونه‌برداری از ایستگاه‌های بالا دست و پایین دست انجام شده و تغییرات در مسیر‌‌‌‌اندازه‌گیری می‌شود.
حجم فاضلاب را می‌توان از طریق مطالعات ردیاب[۵] به دست آورد. برای این کار معمولا از موادی مانند رودامین[۶]، رادیو‌‌‌تریسر[۷] و نمک استفاده می‌شود. بهتر است مطالعات میدانی در خطوط فاضلاب‌رو طولانی انجام شود که باعث می‌شود تفاوت‌های نسبتا بزرگی در خصوصیات فاضلاب ایجاد شود]۸[.
در نهایت باید سعی شود جهت راحت‌تر شدن برنامه نمونه‌برداری و تعیین نقاط ورودی و خروجی از فاضلاب‌روهای بدون خطوط فرعی، بدون نشتی و خطوط فرعی استفاده شود. اگرچه مدیریت مطالعات میدانی فاضلاب‌رو مشکل است و عموما از نظر علمی ایده‌آل نمی‌باشد، اما به دلایلی نیاز به نتایج آنها است، زیرا این سیتم‌ها عملکرد واقعی را نشان می‌دهند و همچنین به نتایج آنها جهت کالیبره کردن نتایج آزمایشگاهی نیاز است.
گاسپری و همکارانش جهت بررسی میزان تاثیر رواناب حاصل از بارندگی در شبکه‌های مرکب، ۶ منطقه شهری را در پاریس مورد بررسی قرار دادند. آنها پارامترهایی از قبیل TSS، COD، BOD، فلزات سنگین(شامل CU و Zn)، TKN، هیدروکربن‌های آروماتیک چند حلقه‌ای(PAHs) را مورد بررسی قرار دادند. برای رسیدن به این هدف آنها ۱۶ مورد بارندگی را بررسی کردند. مساحت مناطق شهری مورد نظر متغیر بود و تغییرات آن از ۴۲ تا ۲۵۸۱ هکتار را شامل می‌شد. تعادل جرمی در ورودی و خروجی مناطق مورد نظر نشان می‌دهد که فاضلاب منبع اصلی آلودگی ناشی از مواد آلی و نیتروژنی است، درحالیکه رواناب منبع اصلی روی است.]۱۰[.
تغییرات کیفی فاضلاب هنگام انتقال
در ابتدا باید توجه داشت که ساختار بایوفیلم تشکیل شده در شبکه جمع آوری با ساختار بایوفیلم در فرآیندهای متعارف تصفیه‌خانه بسیار متفاوت است. این تفاوت به دلیل وجود بار آلی بالا در شبکه‌ها و همچنین تنش برشی وارد بر سطح بایوفیلم (ناشی از سرعت بالای جریان) می‌باشد. در ادامه کلیاتی از تصفیه فاضلاب بیان می‌شود.
تصفیه فاضلاب در مجاورت باکتری‌های هوازی
اگر در حین تجزیه مواد، اکسیژن به مقدار لازم و مرتب به فاضلاب برسد، باکتری‌های هوازی تجزیه را شروع نموده و عمل می کند. در این فرایند ابتدا مواد آلی کربن‌دار به عنوان منبع انرژی توسط میکروارگانیسم‌ها مصرف می‌شوند، سپس ترکیبات ازت‌دار تبدیل به آمونیاک و پس از آن به نیتریت و نیترات تبدیل می‌گردند. شکل ۲-۲ بیان ساده‌ای از سیستم فاضلاب هوازی در‌‌یک شبکه جمع آوری ثقلی می‌باشد.
CO2
CO2
خروجی
ترکیبات
هیدرولیز
رشد هوازی
ورودی‌‌‌ترکیبات
انتقال اکسیژن از هوای محیط
COD آسان تجزیه پذیر
بایومس و بایوفیلم
COD با هیدرولیز کند
COD با هیدرولیز متوسط
COD با هیدرولیز سریع
اکسیژن محلول
فرآیندهای غالب در شبکه‌های جمع آوری تحت شرایط هوازی ]۸[
