دانلود رایگان ترجمه مقاله رویکرد سیستماتیک برای ارزیابی پتانسیل های حذف آلاینده ها (ساینس دایرکت – الزویر 2008)

مبتدی (مناسب برای درک مفهوم کلی مطلب) 

2.2. اهمیت نسبی فرایندهای حذفی متفاوت BMP
در حال حاظر اطلاعات میدانی محدودی درباره‌ی تفاوت توانایی‌های حذف آلودگی توسط BMPها وجود دارد. به دلیل کمبود نتایج تجربی، منطقی به نظر می‌رسد که روشی تئوریک را به عنوان جایگزینی کاربردی برای این فقدان آگاهی قرار دهیم. این امر می‌تواند به وسیله‌ی استفاده از دانش موجود در سطح UOP برای پیشبینی فرایند‌های حذفی در هر نوع از سیستم تصفیه، مورد استفاده قرار گیرد. در نتیجه‌ی آن میتوان قضاوت‌های آگاهانه‌ای درباره‌ی اهمیت هر فرایند حذفی در درون یا برون سیستم BMP انجام داد. چنین روش اولویت‌بندی غالبا به عنوان بخشی از فرایندهای مدیریت خطر به کار برده می‌شود و در این مقاله به صورت اهمیت نسبیِ هر فرایند حذفی درون BMP مشخص، به این گونه انجام می‌شود:
• اهمیت بالا: فرایند حذفی غالب و اصلی در BMP
• اهمیت متوسط: فرایندی که به صورت قابل ملاحضه‌ای در توان حذف آلودگی BMP مشارکت دارد
• اهمیت کم: فرایندی که فقط تاثیر کمی در حذف آلودگی دارد
• نامربوط (NA): فرایندی که به BMP خاص نامربوط است
در شرایط مناسب، این دسته بندی های پایه ایT به زیرگروه های متوسط/زیاد و کم/متوسط تقسیم میشوند ولی اضافه کردن این زیر گروه های اضافی توجیه پذیر نیست. به وجود آوردن اینچنین رویکرد منظمی (برای کمک به تصمیم گیری در نبود اطلاعات موجود)، به ارزیابی و نظر یک متخصص به عنوان پایه و شالوده برای مشخص کردن درجه بندی ها نیاز دارد و به این ترتیب، یک فرآیند ذهنی می‌باشد؛ همچنین تجربه ی به دست آمده در زمینه ی مهندسی فاضلاب، یک شالوده ی منطقی و مناسب را برای تعیین مشخصات و ویژگی های UOP فراهم می‌کند. حوزه های عملکردی تخصصی زیادی نیز وجود دارند؛ برای مثال مدیریت خطر زیستگاهی(سکونتی)، که در آن یک رویکرد داده/نظر تخصصی (داده به همراه نظر تخصص) برای تصمیم گیری (با توجه به الزامات عملیاتی) مورد نیاز است. در استفاده از این رویکرد، این موضوع اهمییت دارد که در جایی که ارزیابی متخصص ، بخش مهمی از فرآیند را تشکیل می دهد، بهتر است مشارکت گسترده تری در نظر گرفته شود((CERM, risk ranking, 1997. درجه بندی مرتبط با فرآیندهای پاکسازی متفاوتی که در این مقاله آمده است، هم نظرات نویسنده و گروه مشارکت کننده و هم نظرات مصرف کننده و کاربر نهایی مرتبط با پروژه ی کامل شده‌ی Daywater را دربر می گیرد(Daywater,2002). پیش فرض ها و قضایای مربوط به این درجه بندی، به طور واضح و مشخص ذکر شده است تا بحث ها و پژوهش های بعدی را تسهیل کرده و به ایجاد یک چهارچوب بهبود یافته و روشن تر در موقع نیاز کمک کند.

2.3. تعاریف فرآیندهای مشخص عمل کردی دستگاه
2.3.1. رونشین شدن بر سوبسترا
رونشین شدن بر سوبسترا، به اتصال فیزیکی- شیمیایی آلاینده ها به سوبستراهای مصنوعی(مثل ماتریکس سنگریزه در راه آبهای فیلتری)، سوبستراهای طبیعی (مثل گیاهان درون یک باتلاق) و سوبستراهای تعبیه شده (مثل ته نشین شدن رسوبات بنتال درون یک آبگیر نگهداری) اشاره دارد و تحت تاثیر عواملی که سابقاً برای رونشین شدن جامدات معلق ذکر شد، می باشد. در راه آب فیلتری، روکش منفذ دار(به همراه مخزن آب زیر زمینی) (legert and colandini , 1999)، جریان زیر سطحی تالاب های احداث شده، حوضه های آبگیر پالاینده و خندق های غرقه سازی، یک توانایی پاکسازی مهم وجود دارد که به واسطه ی برخورد نزدیک آب بارندگی و سطح سوبسترا حین صاف کردن یک نهر آب به وسیله ی یک ماده ی تراوای مشخص به وجود آمده است(جدول 2). مسیرهای هیدرولیکی که آب طوفان از درون باتلاق ها، نوارهای فیلتری، جریان سطحی تالاب های احداث شده، گودال های نگه داری آب و گودال های نگه داری آب وسیع، طی می کند، منجر به کاهش دفعات برخورد مستقیم با سوبسترای موجود و در نتیجه، کاهش توانایی برای رونشینی می شود. تخلیه ی مرتب گودال های نگه داری آب بعد از یک طوفان در مقایسه با آبگیرهای نگه داری و تالاب ها که در آنها یک مقدار آب دایمی و ماندگار وجود دارد، فرآیند رونشینی را تقویت می کند

2.3.2. ته نشینی
ته نشینی، حرکت عمودی رسوبات معلق به هم چسبیده و یا مجزا به سمت کف ستون آب می باشد (Ellis et al., 2004) و به شدت وابسته به نگهداری و ماندن حجمی از آب ساکن درون BMP است. اصولا دو نوع فرآیند ته نشینی I و II در نظر گرفته می شود که در مخازن اولیه‌ی ته نشینی فاضلاب سنتی رخ می دهد (Tchobanoglous et al., 2003). بنابراین این موضوع، مکانیسم غالب و مهم در آبگیرهای نگهداری (Pettersson et al., 1999)، آبگیرهای پالاینده و آبگیرهای پالاینده وسیع(Revitt, 2004) می باشد ولی در آبگیرهای بازداری(زمان نگهداری کمتر) و تالاب ها و مخازن رسوب گذاری(حجم و سطح نسبتا کمتر) اهمییت کمتری پیدا می کند(جدول 2). اگرچه حضور ماکروفیت ها در هر دو نوع تالاب های ساخته شده در ایجاد شرایط سکون دخالت می کند، وجود نقاط متراکم گیاهی به طور موثری حجم ستون آب ساکن را (که از طریق آن رسوب گذاری می تواند رخ دهد) کاهش می دهد و منجر به کاهش نسبی توانایی ته نشینی در این سیستم ها می شود. به توانایی پاک کنندگی انواع دیگر BMP در فرآیند های رسوب‌گذاری، به دلیل نبود آب ساکن و پایدار که ته نشینی ذرات را تسهیل می کند، درجه‌ی کم/متوسط یا کم نسبت داده می‌شود.
2.3.3. تخریب میکروبی
تخریب میکروبی با در دسترس بودن سایت‌های اتصال و مواد مغذی درون BMP تسهیل می شود و هردو فرآیند هوازی و بی هوازی با وقوع تعداد برخوردهای زیاد بین آب طوفان و سوبسترا تقویت می شوند؛ در نتیجه تخریب میکروبی به شدت درون جریان های زیر سطحی تالاب های احداث شده (Ellis et al., 2003) و گودال های پالاینده تقویت می شود(جدول 2). راه آب های فیلتری ، روکش های منفذدار، خندق‌های غرقه سازی، مجاری صاف کننده، گودال های نگه داری وسیع و جریان های سطحی تالاب های احداث شده به طور معمول تنوع سایت های اتصال میکروبی مشابهی را فراهم نمی کنند و نتیجتاً اهمییت متوسطی در این فرآیند دارند. در گودال های نگه داری(حجم آب غیرپایدار)، نوارهای فیلتری و باتلاقها (زمان نگه داری کم)، تماس طولانی مدت آب بارندگی با یک جمعیت میکروبی پایدار نامحتمل است که این امر منجر به اختصاص دادن پتانسیل های پاک کنندگی کم/متوسط به این BMPها می شود. بقیه‌ی سیستم های پردازش(مثل آسفالت منفذدار، مخازن رسوب گذاری و تالابها) کمترین اهمییت را در این فرآیند پاک کنندگی دارند زیرا احتمال برخورد آب بارندگی و سوبستراهایی که به عنوان میزبان جمعیت های متفاوت میکروبی عمل می کنند، پایین تر است.

2.3.4 . فیلتراسیون
این UOP در BMPها با همان مکانیسمی اتفاق می افتد که در پردازش های آبی معمولی با واحدهای صافی گیاهی-شنی رخ می دهد؛ به این صورت که با غربال کردن فیزیکی، ذرات آلاینده را هنگامی که از منافذ سوبسترا و یا سدهای آبی می گذرند، حذف می کند(Ellis et al., 2004). بنابراین با توجه به فیلتراسیون سطحی، روکش‌ها و آسفالت های منفذدار بیشترین پتانسیل برای فیلتراسیون را دارند؛ بخصوص در آسفالت منفذدار که حفرات موجود در مواد فشرده‌ی سازنده‌ی آن، اندازه ی کوچکی دارند(جدول 3). مجاری صاف کننده، گودال های پالاینده، خندق های غرقه سازی و جریان های سطحی تالاب های احداث شده مسیرهایی برای آب بارندگی در سوبسترای زیر سطحی را فراهم میکنند ولی فیلتراسیون کم بازده و بی اثرتری دارند؛ زیرا منافذ سنگ ریزه ها که عمدتا به عنوان سوبسترا به کار می روند، بزرگتر است. راه آبهای فیلتری سوبسترای سازنده ی مشابهی دارند ولی فرصت نفوذ به داخل زمین را فراهم نمی کنند. پتانسیل پاک کنندگی متوسط اختصاص یافته، برای جریان های سطحی تالابهای احداث شده10 و باتلاقها نیز به کار می رود که در آنها فعالیت فیلتراسیون پوشش گیاهی سطح، با امکان نفوذ خاک ترکیب می شود. ممکن است فرآیندهای مشابهی در نوارهای فیلتری رخ دهد ولی دفعات کمتر برخورد آب بارندگی و سطح گیاهی در آن ها، منجر به کم شدن توانایی فیلتراسیون می شود. بقیه‌ی BMPها به دلیل برخورد محدود بین آب طوفان و لایه‌های پایه ای، پتانسیل فیلتراسیون کم دارند.

 جذب گیاهی
وجود پوشش گیاهان آبزی یا خشکی زی، پتانسیلی را برای جذب گیاهی فراهم می‌کند و بنابراین این فرآیند را نمی‌توان در BMPهای بدون پوشش گیاهی مثل آسفالت منفذ دار و مخزن رسوب گذاری اعمال کرد. آبگیر های نگهداری با وجود ماکروفیت‌های آبسنگی، به عنوان “کم” برای جذب گیاهی درجه بندی می‌شوند زیرا برخورد بین پوشش گیاهان آبزی و بخش عمده‌ای از آلاینده ها، محدود می‌باشد(جدول 3).به طور مشابه در گودال‌های نگهداری و گودال‌های نگهداری وسیع، پوشش چمن سطحی می‌تواند در پاکسازی آلاینده ها زمانی که آب بارندگی وجود داشته باشد، مشارکت کند. در روکش‌های منفذ دار، راه آب‌های فیلتری، خندق‌های غرقه سازی ومجاری صاف کننده، (به دلیل رشد جلبک روی سطح زیرین سنگریزه‌ها و یا هر ماده پرکننده‌ی دیگر) امکان جمع شدن آلاینده به صورت ماده شیمیایی مضر در سلول‌های بافت‌ها وجود دارد. به دلیل ترکیب سطح پوشیده شده از چمن و یک سوبسترای سنگریزه‌ای پوشیده شده با جلبک، انتظار می‌رود که در گودال‌های پالاینده، جذب گیاهی کمی افزایش داشته باشد. باتلاق‌ها و نوارهای فیلتری، ساختار‌هایی با سطوح پایدار پوشیده شده از چمن هستند که به دلیل نسبت(ضریب) برخورد موثر بین آب بارندگی و پوشش گیاهی، به عنوان پتانسیل متوسط پاکسازی شناخته می‌شوند. برای جریان های سطحی تالاب‌های احداث شده، برخورد مشابهی بین آب باران و پوشش گیاهی انتظار می‌رود؛ هرچند به دلیل برخورد‌های بیشتر آب بارندگی و سیستم ریشه‌های درهم پیچیده‌ی ماکروفیت‌های آبزی، توانایی جذب گیاهی جریان‌های زیر سطحی تالاب‌های احداث شده، بیشتر است.

2.3.6. تبخیر شدن و نورکافت
هر دو فرآیند به شدت به در معرض قرار گرفتن سطح (سطح آزاد) وابسته هستند ولی در حالی که نور کافت به قرار گرفتن در معرض نور مستقیم آفتاب نیاز دارد، تبخیر شدن می‌تواند در فضا‌های باز درون ساختمان BMP رخ‌ دهد. در راه‌آب‌های فیلتری، روکش‌های منفذ دار، خندق‌های غرقه سازی و مجاری صاف کننده، به دلیل ادغام سریع آب طوفان و ساختار BMP، تخریب نورکافتی اهمیت بسیار ناچیزی پیدا می‌کند. در مخازن ذخیره سازی و تالاب ها (به طور معمول، مساحت سطح و زمان نگه داری مربوطه‌ی کمتر)، در هر دو نوع تالاب‌های احداث شده (قرار گرفتن محدود آب بارندگی در معرض نور خورشید به دلیل پوشش گیاهی متراکم) و در آسفالت‌های منفذدار (نفوذ سریع به درون مواد پوشاننده، محلی که برخورد با پرتو های UV و مرئی هنوز ممکن است)، کارایی و اثر بخشی کمی پیش‌بینی شده است. در نوار‌های صافی، باتلاق ها، گودال‌های پالاینده، آبگیر‌های نگهداری، گودال‌های نگهداری و گودال‌های نگهداری وسیع، به دلیل ترکیب مساحت‌های سطحی افزایش یافته و زمان بیشتر در معرض نور بودن، نورکافت بالاترین درجه (کم/متوسط) را خواهد داشت (جدول3).
در گودال‌های نگهداری وسیع، گودال‌های نگهداری، آبگیر‌های نگهداری، گودال‌های پالاینده، جریان‌های سطحی تالاب‌های احداث شده و باتلاق ها، چون که دیفرانسیل زمان و مساحت سطحی از آب بارندگی که در معرض اختلاف فشار باد/محیط قرار گرفته است، نسبت به جریان‌های زیر سطحی تالاب‌های احداث شده ، تالاب‌ها و نوار‌های صافی (پتانسیل کم/متوسط)، بهینه و مساعد شده، تبخیر شدن بالاترین درجه (پتانسیل پاکسازی متوسط) را دارد. مخازن رسوب گذاری، مجاری صاف کننده، خندق‌های غرقه سازی، روکش‌های منفذ دار، آسفالت منفذ دار و راه‌آب‌های فیلتری، به دلیل سطوح در معرض قرار گرفته‌ی کمتر مرتبط با این سیستم ها، همگی به پتانسیل‌های پاکسازی کم منسوب شده‌اند.

2.4. حساسیت TSS، BOD، COD، نیترات ها، فسفات ها و باکتری کلیفرم‌های مدفوعی به فرآیند‌های پاکسازی BMPهای مشخص
در جدول 4، توانایی هر یک از مکانیسم های مشخص برای حذف شاخص‌های کلی کیفیت آب (TSS، BOD، COD، نیترات ها، فسفات ها و کلیفرم@های مدفوعی) شرح داده شده است. این دسته بندی ها برای پتانسیل پاکسازی آلاینده، از در نظر گرفتن داده‌های فیزیکی-شیمیایی مرتبط (در صورت موجود بودن) و همین‌طور دانش علمی موجود در زمینه‌ی رفتارها و کنش‌های محیطی آلاینده‌ها منشأ گرفته است. بنابراین، ماده‌های مغذی (نیترات ها و فسفات ها) هر دو به عنوان پتانسیل پاکسازی بالا برای جذب گیاهی شناخته می‌شوند ولی به شدت در رونشینی، ته نشینی و فیلتراسیون تفاوت دارند زیرا حلالیت آن ها در آب بسیار متفاوت است. هردو ماده‌ی مغذی در برابر تجزیه‌ی زیستی هوازی مقاوم هستند ولی به عنوان پتانسیل‌های کم و کم/متوسط در حذف تحت شرایط بی هوازی در نظر گرفته می‌شوند. طبقه بندی‌های ذکر شده در جدول 4، اثرات ترکیبی هر دو فرآیند تخریب زیستی را نمایان می‌کند. BOD و
COD حسایت‌های مشابهی را در طبقه بندی فرآیند های پاکسازی نشان می‌دهند و بیشتر بودن ناچیز ترکیبات آلی سخت درCOD، باعث می‌شود که تمایل آن به رونشین شدن، جذب گیاهی و تخریب میکروبی، اندکی کاهش یابد. در فرآیند بعدی به نظر می‌رسد که تخریب بی هوازی، یک پتانسیل کم را برای پاکسازی در هر دو شاخص‌های اکسیژن خواه فراهم می‌کند ولی فرآیند هوازی متناظر، می‌تواند پاکسازی‌های زیاد و متوسط را به ترتیب برای BOD و COD ایجاد کند که منجر به طبقه بندی ترکیبی نشان داده شده در جدول 4 می‌شود. انتظار می‌رود که کلیفرم های مدفوعی و TSS، ظرفیت‌های پاکسازی مشابهی را نشان دهند با این استثنا که کلیفرم های مدفوعی به نورکافت حساسیت دارند. van der Steen et al., 2000)) پتانسیل‌های آلاینده‌های منتخب برای ته نشین شدن و فیلتراسیون بر توانایی آن‌ها برای جذب و رونشین شدن به جامدات معلق و رسوب کردن استوار است که به عنوان فرآیند‌های غیر مستقیم مرتبط شناخته می‌شوند. با این که فیلتراسیون و ته نشینی به مکانیسم‌های اولیه ی مشابهی وابسته هستند، مشخصا فرآیند‌های پاکسازی جداگانه‌ای در BMP ساختاری می‌باشند.