بررسي اثر غلظت پساب تصفيه شده شهري بر سرعت ته نشيني ذرات چسبنده در سامانه هاي انتقال آب

Investigating the Effect of Wastewater Concentration on the Fall Velocity of Cohesive Sediments in Water Transfer Systems

در سال هاي اخير به دليل خشكسالي هاي مكرر و كمبود منابع آبي ناشي از اين شرايط، رويكرد به استفاده از منابع آب تجديدپذير همچون كاربرد پساب تصفيه شده شهري در جهت تامين بخشي از منابع آبي مورد نياز افزايش يافته است. استفاده از پساب شهري در بخش كشاورزي تاكنون به طور معمول صورت مي گرفته، اما استفاده برنامه ريزي شده و انتقال آن از طريق شبكه هاي آبياري و اختلاط آن با آب حاوي رسوب چسبنده كه از طريق انحراف از رودخانه ها صورت مي گيرد، مشكلات متعددي همچون رسوب گذاري ذرات چسبنده در سازه هاي انتقال را افزايش داده است. مواد آلي موجود در پساب تصفيه شده شهري و تمايل رسوبات چسبنده به واكنش پذيري، باعث تاثير در رفتار رسوبات چسبنده شده است. در اين تحقيق اصول ته نشيني ذرات رسوبي و سرعت سقوط رسوبات چسبنده در تنش هاي برشي متفاوت و غلظت هاي مختلف پساب و رسوب با استفاده از كانال دايره اي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد كه افزايش ميزان پساب سبب افزايش سرعت سقوط در غلظت هاي مختلف رسوب مي شود. همچنين مقايسه نتايج اين پژوهش با معادلات تجربي ارائه شده در اين زمينه حاكي از آنست كه سرعت سقوط ذرات وابسته به مقدار تنش برشي و غلظت رسوبات معلق مي باشد و بر اين اساس روابطي براي سرعت سقوط رسوبات مورد استفاده ارائه شد.

Cohesive sediments are composed primarily of clay-sized material, which have strong interparticle forces due to their surface ionic charges. As particle size decreases, the interparticle forces dominate the gravitational force, and the settling velocity is no longer a function of only particle size. When, under certain conditions, the attractive forces exceed the repulsive ones, colliding particles stick together, forming agglomerations known as "flocs" with size and settling velocities much higher than those of the individual particles. This phenomenon is known as "flocculation" (Baldock et.al, 2004). In a flocculated cohesive sediment suspension, the settling unit is the floc rather than the individual particle. The settling velocity of cohesive sediment particles, also is called the fall velocity, is one of the key variables in the study of sediment transport and is important in understanding suspension, deposition, mixing and exchange processes (Partheniades, 2009). Adding a chemical solution in a mixture of water and sediment changes the physicochemical of the sediments and the flocculation of the clay particles may increase or decrease. Today, in many countries the wastewater is used for irrigation sector as an additional water resource. Wastewater in combination with other water resources change the physicochemical characteristics of the water and it causes changing in hydrodynamic behaviors which one of them is the effect of wastewater concentration on the fall velocity of cohesive sediments in channels and water transfer Systems (khastar-Boroujeni, 2018). Therefore this study focuses on the effect of urban wastewater on cohesive sediments transport to improve water quality and manage the irrigation systems. For this purpose, some experiments were carried out in an annular flume using a mixture of cohesive sediment and water with combination of three levels of wastewater for evaluating their effects on the fall velocity of cohesive sediments.