پروژه تحقیقاتی تصفیه فاضلاب به روش نیزار(وتلند) توسط گروه تحقیقاتی مشاور در استان خوزستان

لزوم تصفيه فاضلاب را مي توان به صورت زير خلاصه کرد :
1- جلوگيري از آلوده شدن منابع آبهاي سطحي و زير زميني
2- ارتقاي سطح بهداشت عمومي و بهداشت محيط زيست از طريق جلوگيري از وارد شدن مواد آلوده کننده به محيط.
3- بازيافت حجم قابل ملاحظه اي از آبهاي به ظاهر زايد و غير قابل استفاده و کاربرد آن در امر کشاورزي و فضاي سبز که اين امر به خاطر بیلان آبی کشور، اخيرا از اهميت بالائي برخوردار است.
 انتخاب فرآیند تصفیه
در انتخاب فرآیند تصفیه عوامل و نکات موثر از جمله موارد زیر در نظر گرفته می شود:
-   مشخصات کمی و کیفی فاضلاب ورودی
-   ضوابط و استانداردهای تخلیه فاضلاب در حال و آینده
-   موقعیت و وضع توپوگرافی محل تصفیه خانه
-   اثرات شرایط اقلیمی قابلیت و موجودیت زمین
-   پیش بینی فضای لازم برای توسعه آینده تصفیه خانه
-   اثرات فاضلاب های صنعتی که پیش بینی می¬شود همراه با فاضلاب شهری به تصفیه خانه برسد.
-   دفع نهایی لجن
-   هزینه های سرمایه گذاری
-   هزینه های بهره برداری و نگهداری تاسیسات شامل هزینه انرژی مورد نیاز
-   پیچیدگی فرآیند با توجه به امکانات پرسنلی و فنی بهره برداری
-   اثرات محیطی ناشی از احداث تصفیه خانه در استفاده از اراضی مجاور در حال و آینده

- فرآيندهاي تصفيه بيولوژيكي:
روشهای بيولوژيكي اصلی مورد استفاده فاضلاب به پنج گروه تقسيم مي شوند:
روشهای هوازي
روشهای بي هوازي
روشهای غیر هوازی(Anoxic )
روشهای مركب بي هوازي و هوازي
روشهای برکه ای
روشهای تصفیه به کمک زمین
-روش تصفيه توسط زمين يا Land treatment
روشهای طبیعی تصفیه فاضلاب
بطور کلی سه فرآیند فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیک نیز برای تصفیه فاضلاب در طبیعت انجام می گیرد که این فرآیندها در اثر تأثیرات میکروارگانیسم ها، خاک، آب، گیاهان و اتمسفر بر یکدیگر صورت می پذیرد. به طوری که فرآیندهایی که در این میان اتفاق می افتد شبیه آنچه است که در روشهای مصنوعی وجود دارد. یعنی رسوب دهی و ته نشینی، صاف کردن، جذب، انتقال گاز، تبادل یونی، اکسیداسیون و احیاء و همچنین تجزیه و تبدیل بیولوژیک به علاوه فعالیت های دیگر از قبیل فتوسنتز، فتواکسیداسیون و مصرف و جذب مواد آلاینده توسط گیاهان. 

قابلیت های بالقوه سیستم های تصفیه طبیعی
فرآیندهای طبیعی همانند دیگر روشها دارای قابلیت هایی می باشند که از مهمترین آنها می توان به موارد زیر اشاره نمود :
1 -  استفاده کامل از کنش و واکنشهای طبیعی
2 – عدم نیاز به سایر منابع انرژی برای انجام واکنش های اصلی فرآیند
3 – کم هزینه ترین روش برای مراحل تصفیه ثانویه و پیشرفته فاضلاب
4 – سادگی بهره برداری و نیاز اندک به نیروهای متخصص
5 – نیاز اندک به انرژی الکتریکی برای نگهداری و بهره برداری از سیستم
6 – تولید کمتر لجن نسبت به سایر روشهای تصفیه مکانیکی

روشهای طبیعی تصفیه فاضلاب عبارتند از:
الف – سیستم های توزیع کننده فاضلاب در سطح زمین (تصفیه به کمک زمین)
- نفوذ کند و آرام در زمین
- نفوذ سریع در زمین
- پخش فاضلاب در سطح زمین
ب- سیستمهای تصفیه به کمک گیاهان آبزی:
- گیاهان آبزی   
- تالاب های طبیعی
- تالاب های مصنوعی

کشورهای در حال توسعه به جای استفاده از سیستم های ارزان، مناسب و طبیعی به تبعیت از کشورهای پیشرفته به روشهای تصفیه ای با تکنولوژیهای بالا روی آورده اند که با مسائل متعدد بهره برداری و نگهداری و مصرف انرژی زیاد روبرو شده اند و همچنین هزینه های ساخت اینگونه روشها هم به علت نیاز به قسمتهای زیاد فلزی، بتونی، مکانیکی، الکتریکی وغیره بسیار بالا می باشد و این در حالی است که استفاده از سیستم های طبیعی، به علت عدم نیاز به انرژی زیاد و کارآیی بالا در حذف مواد آلاینده و میکروبها می تواند بسیار مفید باشد.
قدمت وتلندها به قدمت زمین می رسد و بشر اولیه از تالاب ها یا وتلندها برای تصفیه و دفع فاضلاب استفاده می کرد. اما وتلندهای مصنوعی که حدوداً 40 سال قبل برای تصفیه فاضلاب وارد عرصه شده اند خصوصاً اینکه در 10 سال اخیر تمایل زیاد به استفاده از این تکنولوژی پدیدار شده است. وتلندها را گاهی به عنوان جعبه های سیاه تلقی می کنند که آبهای آلوده را تمیز و شفاف می سازند. وتلندها به دو گروه طبیعی و مصنوعی تقسیم بندی می شوند. وتلندهای طبیعی تالابها و حوضچه های طبیعی هستند که در آنها پوشش گیاهی خاصی وجود دارد، به علت اینکه اینگونه سیستمهای طبیعی به خوبی قابل کنترل نیستند کاربرد آن توصیه نمی شود. در وتلندهای طبیعی گیاهان مثل نی و غیره به صورت خودرو، در محل ذخیره فاضلاب مثل مردابها روییده و فاضلاب به صورت غیر کنترل شده تصفیه می شوند.

براساس دستورالعمل EPA عواملی که باعث جذاب شدن روش وتلند برای تصفیه فاضلاب شده است عبارتند از :
1 – به دام انداختن فیزیکی آلاینده ها از طریق جذب شدن سطحی به خاکهای سطحی و همچنین جذب مواد آلی.
2 – مصرف و انتقال عناصر به وسیله میکروارگانیسم ها
3 – نیاز به انرژی کم و نگهداری کمتر برای رسیدن به یک سطح ثابت تصفیه فاضلاب
در سیستم های طبیعی وتلند، فاضلاب به صورت غیر کنترل شده تصفیه می گردد. در نتیجه امکان ایجاد مشکلات زیادی جهت بهره برداری وجود دارد و لذا از نظر فنی چندان توصیه نمی شوند. سیستم های وت لند با جریان رو سطحی هم به علت پتانسیل بالایی که جهت تولید حشرات موذی دارند و با توجه به اینکه منطقه خوزستان از لحاظ وجود بیماری مالاریا ریسک بالایی دارد، توصیه نمی شود. در روش وتلند مصنوعی با جریان زیر سطحی کنترل فرآیند تصفیه امکان پذیر بوده و همچنین به علت جریان یافتن فاضلاب در زیر سطح احتمال ایجاد حشرات موذی و حیوانات موذی حداقل می گردد. از جمله مزایایی که توسط EPA برای این روش ذکر شده، امکان بهره برداری با راندمان بالا در درجه حرارتهای مختلف در فصل تابستان و زمستان می باشد. 

در منطقه خوزستان استفاده از این روش جهت تصفیه فاضلابهای روستایی بسیار مفید و حتی مقرون به صرفه خواهد بود. اگر زمین کافی در دسترس بوده و از لحاظ زمین مشکلی وجود نداشته باشد، از لحاظ هزینه ساخت نسبتاً ارزان بوده و همچنین جهت بهره برداری نیازمند افراد متخصص نمی باشد. همچنین در مطالعات مختلف، دفع باکتریها توسط این سیستم ذکر شده که بسیار حائز اهمیت است.
این روش تصفیه به عنوان فیلترهای بیولوژیکی به صورت ترکیبی از فاکتورهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در کاهش تعداد باکتریها از فاضلاب ورودی نقش مؤثری دارد.
قبل از اجرای طرحهای تصفیه فاضلاب در مقیاس کامل، انجام طرحهای تحقیقاتی و اجرای آنها در مقیاس پایلوت، اطلاعات بسیار ارزشمندی را جهت طراحی و بهره برداری در اختیار خواهد گذاشت. اجرای طرح تحقیقاتی تصفیه فاضلاب به روش HSF و استفاده از گیاهان بومی منطقه و بررسی شرایط طبیعی و توپوگرافی روی راندمان تصفیه اطلاعات ارزشمندی را جهت طرحها در مقیاس کامل در اختیار خواهد گذارد.
- وتلندهای مصنوعی
يكي از سيستم هاي تصفيه طبيعي كه به دليل توانايي و مكانسيم چندگانه تصفيه (فيزيكي، بيولوژيكي و شيميايي) مورد توجه قرار گرفته است، سيستم نيزار مصنوعي (وتلند) مي باشد.
تالاب های مصنوعی، مناطق ساخته شده توسط انسان است که از خاک اشباع، گیاه و آب تشکیل شده است.
آن دسته از وتلندهای مصنوعی که جریان از زیر سطح گراول یا مدیای ماسه عبور می کند، سیستم با جریان زیرسطحی (HSF) نامیده می شود.
تفاوت اساسي بين سيستمهاي متداول تصفيه فاضلاب و سيستمهاي طبیعی مثل وتلند در اين است كه در سيستمهاي متداول فاضلاب  در رآكتورهاي كم حجم و با مصرف انرژي زياد و با مديريت بالا فاضلاب
به سرعت تصفيه مي شود اما در مقايسه با آن در سيستمهاي طبیعی آبزي و وتلندها ، تصفيه با سرعت كند و اساساً بدون نياز به مديريت و در محيطهاي طبيعي انجام مي گيرد .
با ایده گرفتن از عملکرد تالاب های طبیعی در حذف آلاینده های گوناگون و بررسی های انجام شده در ارتباط با نقش گیاهان در این زمینه، فکر ساخت تالابهای مصنوعی بوجود آمد.
تالابهای مصنوعی تمام قابلیت های نوع طبیعی را دارد بدون اینکه نیاز به یک اکوسیستم نوع طبیعی باشد. این سیستم ها بدلیل سادگی ساخت، عدم استفاده از تجهیزات مکانیکی و راه اندازی و راهبری ساده در سالهای اخیر توجه محققین محیط زیست را معطوف خود کرده است. تالاب های مصنوعی برای رسیدن به چهار هدف عمده ساخته می شود:
1-جهت بالا بردن کیفیت آب( تالاب های مصنوعی تصفیه فاضلاب)
2-کنترل سیلاب (تالاب های مصنوعی کنترل سیلاب)
3-جهت جبران و کمک به متعادل سازی میزان تغییرات حاصل از پیشرفتهای کشاورزی و شهری در تالابهای طبیعی( تالاب مصنوعی بعنوان بوم طبیعی موجودات)
4-استفاده جهت تولید غذا و چوب (تالاب های مصنوعی زراعت آبی)
تالاب های مصنوعی برای تضفیه انواع متنوعی از فاضلاب های شهری، صنعتی و کشاورزی، سیلاب ها (شهری و روستایی) و آبهای سطحی آلوده و رودخانه ها و دریاچه ها مناسب هستند. از تالاب های مصنوعی می توان برای تصفیه فاضلاب هایی که بطور ابتدایی و ثانویه تصفیه شده اند، تصفیه سیلاب ها، شیرابه محل دفن زباله، فاضلاب های صنعتی و کشاورزی استفاده نمود. این سیستم ها در تصفیه اکسیژن مورد نیاز فعالیتهای بیوشیمیایی، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی، مواد جامد معلق، نیتروژن و فسفر مؤثر بوده اند. عملکرد مؤثر تالاب ها به پیش تصفیه مناسب، بارهیدرولیکی، جمع آوری اطلاعات برای ارزیابی عملکرد سیستم و دانش کافی در زمینه استراتژی های بهره برداری موفق بستگی دارد. از تالاب های مصنوعی می توان به طور جداگانه برای هر واحد مسکونی به منظور تصفیه فاضلاب استفاده کرد. در یک واحد مسکونی عمدتاً از یک سپتیک تانک به عنوان تصفیه اولیه استفاده می شود. خروجی این تانک بطور یکنواخت در عرض بستر تالاب پخش می شود.  میکروارگانسیم ها که به سطح مواد آلی و ریشه گیاهان چسبیده اند عمل تصفیه فاضلاب را انجام می دهند. خروجی تالاب های مصنوعی که با استانداردهای مورد نظر مطابقت داشته باشد می تواند به آبهای سطحی تخلیه گردد. بنابراین خروجی این سیستم ها بیشتر باید تحت کنترل و راهبری قرار گیرد. 

یک روش دیگر برای هدایت خروجی پساب از تالا های مصنوعی تغذیه سفره های آب زیرزمینی  می باشد. تالاب های مصنوعی بعنوان یک واحد تصفیه ثانویه قادر به از بین بردن پاتوژنها، باکتریها و ویروس های زیان آور هستند و آنها را به اجسام بی ضرر تبدیل می کنند. بنابراین قبل از ورود فاضلاب به تالاب لازم است روی آن یک پیش تصفیه صورت پذیرد تا آلودگی آن  کاهش یابد. از سپتیک تانک بعنوان پیش تصفیه می توان استفاده نمود، زیرا سپتیک تانک جامدات سنگین و درشت را حذف می نماید.
تالاب های مصنوعی معمولاً برای تصفیه فاضلاب ها ساخته می شوند. طراحی آنها بستگی به طبیعت فاضلاب، بار آلاینده ها، فضای موجود جهت ساخت وتلند و شرایط آب و هوایی منطقه بستگی دارد. درباره اینکه در شرایط آب و هوایی یکسان با فاضلاب های مشابه کدام نوع از وتلند های مصنوعی مناسب تر هستند چندین بحث و تبادل نظر وجود دارد.
این سیستم ها در مقایسه با سیستم های رایج تصفیه از امتیازات زیر بهره می برند:
- این سیستم ها را می توان در هر مکانی که فاضلاب تولید می شود تأسیس کرد.
- تجهیزات و انرژی کمتری نیاز دارد.
- هزینه کارگر کمتری می خواهد.
- وسایل کمتری برای تعمیر و نگهداری لازم دارد.
- این سیستم را می توان با افراد نسبتاً غیرماهر تأسیس کرد و به عنوان یک سیستم با تکنولوژی سطح پائین بهره برداری کرد.
به همین دلیل دفع فاضلاب به سیستم های تالابی بخصوص در اجتماعات کوچک و متوسط، در مناطق با تراکم کم جمعیت و در کشورهای در حال توسعه که وابستگی به تکنولوژی بالا ندارند به عنوان گزینه ای مناسب نسبت به تکنولوژی های متداول تصفیه فاضلاب می توان برگزید.
برخی کاربردهای وتلندهای مصنوعی و سیستم تصفیه آبزی
هدف کاربرد ترکیبات حذف شده / هدف
زهکشی معادن اسیدی فلزات و اسیدیته
تصفیه پیشرفته نیتروژن و فسفر
تصفیه پیشرفته و ثانویه به صورت ترکیبی فلزات سنگین و مواد آلی مقاوم
توسعه زیستگاهها بهبود منابع زیست محیطی
شیرابه محل دفن مواد آلی
بازیابی و استفاده مجدد از آب مواد آلی، کل جامدات معلق (TSS) و پاتوژنها جهت رسیدن به استانداردها، به عنوان مثال : ml 100/ارگانیسم2/2≥ کلیفرم کل و mg/l 5 ≥ SS و NTU 2 ≥ کدورت
تصفیه ثانویه مواد آلی (مانند BOD5)، کل جامدات معلق (TSS) و پاتوژنها
تصفیه فاضلاب سپتیک مواد آلی (مانند BOD5)، کل جامدات معلق (TSS)، پاتوژنها، نیتروژن
تصفیه رواناب ها مواد آلی (مانند BOD5)، کل جامدات معلق (TSS)، پاتوژنها، نیتروژن، فسفر، فلزات سنگین و مواد آلی مقاوم

تالاب های مصنوعی از اجزاء زیر تشکیل شده اند:
1- بسترهایی با توان متفاوت در نگهداری آب
2 – گیاهان سازگار با شرایط بیهوازی و اشباع آب
3 – جریان سطحی یا زیرسطحی
4 – جمعیت های میکروبی هوازی و بیهوازی

- انواع وتلندها و سیستم های آبزی و کاربرد آنها :
انواع سیستم :
مهمترین انواع وتلندها و سیستم های تصفیه آبزی شامل :
- وتلندهای مصنوعی با جریان روسطحی آب (FWS)
- وتلندهای مصنوعی با جریان زیر سطحی (HSF)
- سیستم های ترکیبی
- سیستم های گیاهان آبزی
- تالاب های مصنوعی با سیستم جریان زیرسطحی:
وتلندها در جمهوری چک بالغ بر 30 مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند، اما اولین وتلند ساخته شده جهت تصفیه فاضلاب های خانگی در مقیاس واقعی در سال 1989 ساخته شده است. تا پایان سال 1999، حدود 100 وتلند ساخته شده(مصنوعی)، تحت بهره برداری قرار گرفتند.  اغلب این سیستم ها دارای جریان افقی زیرسطحی (HSF) بوده  که به عنوان تصفیه ثانویه برای تصفیه فاضلاب های خانگی طراحی شده است. اندازه وتلندهای ساخته شده بین18تا 4500 متر مربع بوده و جمعیت  معادل بین 1100-4 نفر(PE) را تحت پوشش قرار داده است.بیشترین مدیای مورد استفاده جهت فیلتراسیون گراول وسنگ های خرد شده با سایز نسبی 8/4 و 16/8 میلی متر، و گیاهی که بیشترین کاربرد را داشته Phragmites australis بوده است.
این سیستم ها با نام های گوناگونی شناخته شده اند. این سیستم به منظور انجام تصفیه ثانویه یا پیشرفته طراحی  می شود. در سیستم HSF فاضلاب با جریان جانبی از مدیای متخلخل عبور کرده و تصفیه می شود. گیاهان در حال رستن در مدیا کاشته شده اند که دامنه اندازه مدیا می تواند از گراول های درشت تا ماسه باشد. دامنه عمق بستر بین m 1-45/0 و شیب بستر معمولاً 5/0-0 درصد می باشد.

اجزاء اصلی تالاب های مصنوعی زیر سطحی
اجزاء اصلی تالاب های مصنوعی زیر سطحی عبارتند از: سیستم توزیع ورودی، مخزن ، مصالح بستر، گیاهان، انواع میکروارگانیسم ها و سیستم کنترل خروجی.
 
اجزاء اصلی تالاب های مصنوعی زیر سطحی

سازه ورودی: طراحی و ساخت سازه ورودی به منظور توزیع یکنواخت جریان فاضلاب در سرتاسرعرض بستر یک پارامتر مهم محسوب می شود. اهم دلایل توزیع یکنواخت جریان در سازه ورودی عبارتند از: کنترل زمان ماند هیدرولیکی و جلوگیری از میان برزدن جریان در داخل بستر، تثبیت ارتفاع سیال از ایجاد فضای مرده در داخل بستر و استفاده مفید از سرتاسر عرض بستر.

به طور کلی سازه ورودی در تالاب های مصنوعی زیر سطحی شامل:
الف- بستر متخلخل که از قلوه سنگ های درشت به اقطار 20-50 سانتی متر تشکیل می گردد. محیط متخلخل ایجاد شده توسط این سنگها، دارای هدایت هیدرولیکی بسیار زیادی در سطح عمودی بستر می باشد. این مزیت باعث خواهد گردید تا بستر متخلخل ناحیه ورودی بعنوان عامل مؤثری در توزیع یکنواخت جریان مطرح گردد.
ب- شبکه توزیع جریان، طرح های متفاوتی برای شبکه توزیع یکنواخت جریان در تالاب های مصنوعی باجریان زیرسطحی مورد آزمایش قرار گرفته است. نتایج حاصل از این آزمایشات را می توان به شرح زیر تقسیم بندی نمود:
- استفاده از سرریزهای ثابت که به دلیل بالا بودن هزینه های سرمایه گذاری اولیه و عدم توزیع یکنواخت جریان در مواقع انسداد آنها در اثر تجمع مواد جامد معلق در حال حاضر توصیه نمی گردد.
- در صورت ورود فاضلاب ته نشین شده و یا پساب خروجی از سایر فرآیندهای تصفیه به تالاب مصنوعی، استفاده از کانالهای روباز توصیه گردیده است. از مهمترین معایب این روش مشکلات ناشی از پخش بو در صورت سپتیک بودن فاضلاب ورودی، افزایش پتانسیل یخ زدگی سطح کانال در فصول سرد سال و افزایش تولید جلبک و پشه را می توان نام برد.
- در صورت کوچک بودن نسبت طول به عرض (کمتر از 3:1) استفاده از لوله های ساده و سه راهی های T شکل قابل تنظیم توصیه شده است. قطر لوله و اتصالات مزبور متناسب با متوسط جریان ورودی به بستر انتخاب می گردد. لیکن حداقل قطر مورد استفاده 150-75 میلی متر توصیه می گردد.
سازه خروجی : در تالاب های مصنوعی زیر سطحی سازه خروجی علاوه بر انتقال پساب به خارج، کنترل ارتفاع سطح فاضلاب داخل بستر را نیز به عهده دارد. قسمت های مختلف این سازه عبارتند از: بستر متخلخل، شبکه جمع آوری جریان و ساختمان کنترل ارتفاع سطح سیال. جنس محیط متخلخل ناحیه خروجی در تالاب مصنوعی زیر سطحی می تواند همانند سازه ورودی از قلوه سنگ های درشت با دانه بندی 50-20 سانتی متر باشد. کاهش مواد معلقه موجود در ورودی امکان استفاده از ذرات ریزتر در سازه خروجی را امکان پذیر می سازد. 
 

                                                         سازه ورودی و خروجی وتلند سردارآباد شوشتر

شبکه جمع آوری جریان شامل یک کلکتور مشبک می باشد که بصورت زهکش در قسمت تحتانی ناحیه خروجی قرار می گیرد. قطر شبکه مزبور با قطر کلکتور توزیع جریان در سازه ورودی می باشد. ساختمان کنترل ارتفاع فاضلاب داخل بستر از سرریزهای قابل تنظیم و یا لوله  های ساده با ارتفاع مشخص که علاوه بر آن می توان آنها را متناسب با ارتفاع مورد نیاز در داخل بستر تنظیم نمود، تشکیل شده است.
نوع و اندازه مدیای بستر (مواد پر کننده):
کیفیت بستر در حوضچه های تالاب زیر سطحی، پارامتر مهمی برای رسیدن به اهداف مورد نظر می باشد. نقش بستر عبارت  است از:
1-ایجاد محیط فیزیکی مناسب برای کاشت گیاه
2-ایجاد محیطی مناسب برای رشد چسبیده جمعیت میکربی
3-ایجاد محیط متخلخل برای عبور و تماس کافی فاضلاب با ناحیه ریشه
4-ایجاد محیط مناسب رشد گیاه و انجام واکنشهای شیمیایی و بیولوژیکی

نتایج مطالعات انجام شده در خصوص جنس و اندازه مواد پرکننده بستر در تالاب های مصنوعی زیر سطحی نشان می دهد که اغلب بسترهای از نوع خاکی بدلایل مختلف از جمله ریزدانه بودن بافت بستر و بالطبع  کم بودن میزان هدایت هیدرولیکی دچار مشکلات متعدد بهره برداری می باشند که از اهم آنها می¬توان به موارد زیر اشاره نمود.
1- عدم امکان فراهم نمودن محیط فیزیکی مناسب برای کاشت و نگهداری گیاه خصوصاً در خاکهای نرم
2- افزایش گرفتگی و سطحی شدن جریان
3- رشد ضعیف و نفوذ کم ریشه گیاهان (انواع نی)، خصوصاً در خاکهای رسی
4- افزایش مواد جامد معلق در پساب خروجی بدلیل فرسایش بیشتر بستر
در مقابل استفاده از شن با دانه بندی مناسب جهت بسترهای نی دارای ویژگی های زیر خواهند بود.
عبور راحت جریان فاضلاب از درون بستر
1-کاهش پدیده گرفتگی و سطحی شدن جریان
2-ایجاد محیطی مناسب برای کاشت و نگهداری گیاه
3-رشد و نفوذ مناسب ریشه گیاهان کاشت شده که در نهایت باعث باز شدن منافذ در محیط متخلخل شده و از گرفتگی بستر جلوگیری می کند.
4-عدم امکان تأمین مواد غذایی مورد نیاز گیاه از طریق بافت بستر نی زار 

همانگونه که ملاحظه می گردد نکته مهم در استفاده از شن و یا مخلوط شن و ماسه عدم امکان تأمین مواد مغذی مورد نیاز گیاه در اینگونه بسترها می باشد. به طور کلی از دیدگاه زراعی به غیر از کربن بقیه مواد مغذی مورد نیاز گیاه از طریق خاک تأمین می گردد. لیکن در سیستم های تصفیه فاضلاب توسط تالاب های مصنوعی با جریان زیر سطحی به علت تنوع در ترکیبات فاضلاب شهری، مواد مزبور عمدتاً از طریق فاضلاب درون بستر تأمین می شود. با این وجود رشد گیاهان در بسترهای شنی و یا ماسه ای در مقایسه با خاکهای سیلتی و یا دارای مواد آلی، سودمند و کم هزینه می باشد.
جنس شن و ماسه مورد استفاده در بسترهای نی دارای اهمیت بسیار زیادی می باشد. بعنوان مثال، کاهش قابل ملاحظه ای را در راندمان حذف فسفر در بسترهای حاوی شن بادرصد سیلیس بالا نشان می دهد. از سوی دیگر استفاده از سنگهای آهکی، بدلیل گرفتگی و تراکم بستر ناشی از ایجاد فلوکهای غیر آلی در اثر واکنش بین مواد معدنی موجود در فاضلاب و سنگهای آهکی و رشد سریع جلبک، امروزه توصیه نمی شود. بر اساس نتایج حاصله از بهره برداری سیستم های موجود در حال حاضر بیشتر استفاده از مخلوط شن و ماسه با دانه بندی کوچکتر توصیه می گردد که باعث افزایش رشد گیاه می شود. حوضچه ها یا ترانشه های آب بندی شده توسط لایه های نفوذناپذیر با ارتفاع معینی از شن، قلوه سنگ و یا ماسه بعنوان محیط رشد و نگهدارنده گیاه از اجزاء اصلی این سیستم است. سیستم های اخیر که در دهه 1970 و اوایل 1980 ساخته شده اند، اغلب با مواد خاکی پر شده و در نگهداری هدایت هیدرولیکی بالا ناموفق بوده اند. که منجر به سطحی شدن جریان و راندمان پایین تر تصفیه می شود. در اواخر 1980 مواد درشت (گراول و گراول – ماسه) با هدایت هیدرولیکی بالا در انگلستان معرفی شده است و برای برآورده کردن سایر الزامات نیز مورد استفاده قرار گرفت. در وتلندهای مصنوعی ساخته شده  در چک، با تعدادی استثناء، مدیای گراول درشت، سنگ های شکسته و گراول– ماسه استفاده شده است. نسبت معمول اغلب سایزها ٤/٨ و ٨/١۶ میلیمتر بوده است. سیستم هایی که جدیداً ساخته شده است تمایل به استفاده از نسبت های بزرگتر دارند. تجارب بهره برداری از سیستم ها نشان داد که نسبت های ٨/١۶ میلیمتر هدایت هیدرولیکی کافی را تأمین کرده و باعث رشد سالم ماکروفیت ها و راندمان خوب تصفیه می شود.

گیاه
گونه های متنوعی از گیاهان آبزی در تالاب های مصنوعی با جریان زیر سطحی برای تصفیه فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد. از نی بعنوان گیاه مناسب در این سیستم ها استفاده می شود.
شرایط لازم برای انتخاب نوع گیاهان مورد استفاده در تالاب های مصنوعی زیرسطحی عبارتند از:
1-قابلیت ایجاد نواحی فعال ریشه ای بوسیله پخش و گسترش آنها در بستر
2-قابلیت رشد و ایجاد سطح و حجم وسیعی از ریشه، به منظور گسترش توده های فعال بیولوژیک
3-قابلیت انتقال اکسیژن کافی از قسمت ساقه و برگهای گیاهان به محیط اطراف ناحیه ریشه ای بمنظور تسهیل در فرآیند اکسیداسیون مواد آلی
4-قابلیت انطباق با شرایط هیدرولوژی بسترهای نی زار همانند سطح ایستایی فاضلاب در بستر، طول غرقاب و موقعیت زمانی آن

از پارامترهای بسیار مهم در اتخاذ مبانی صحیح طراحی و بهره برداری مطلوب از تالاب های مصنوعی زیر سطحی، عمل ریشه گذاری گیاه انتخابی و سطح ایستایی آبهای زیرزمینی درمنطقه مورد نظر می باشد. شیب کف این حوضچه ها معمولاً بین صفر تا 2 درصد در نظر گرفته می شود. فاضلاب از یک کانال یا بستر وارد شده و بطورافقی در حین عبور از میان محیط متخلخل زیر سطح و در مجاورت ریشه گیاه تصفیه می گردد. فاضلاب تصفیه شده از انتهای دیگر از ارتفاع مناسب خارج می شود که همیشه در زیر سطح لایه بستر است. اعتقاد بر این است که واکنش های انجام شده در دو نوع تالاب های سطحی و زیر سطحی مربوط به رشد چسبیده ارگانیسم ها است. چون بسترشنی سطح بیشتری نسبت به تالاب های سطحی دارد. بنابراین دارای سرعت واکنش بیشتری بوده و می تواند از نظر اندازه کوچکتر باشد. سطح مواد تشکیل دهنده بستر و ریشه گیاهان تالاب، محل هایی است که میکروب ها روی آنها می چسبند. باید توجه داشت که در این سیستم لایه زیرین خاک همیشه اشباع از آب بوده و در نتیجه شرایط بیهوازی در مناطقی که دور از ریشه و یا فعالیت ارگانیسم ها زیاد است وجود دارد. حال آنکه در مناطق مجاور ریشه های نی به علت انتقال اکسیژن از ساقه به ریشه، حالت هوازی بصورت میکروسکوپی وجود دارد. مقداری از اکسیژن توسط انتقال مستقیم از اتمسفر و مقداری نیز توسط برگ گیاهان و سپس ریشه ها وارد بستر شده و ترکیبی از مناطق هوازی و بیهوازی ایجاد می کند. انتقال اکسیژن در حدود 5 تا 45 گرم در هر متر مربع در روز و با توجه به تراکم گیاه انجام می گیرد. در اوایل دهه 1980 که بسترهای نی معرفی شده اند، حدس بر این بود که گیاه P.australis قادر است به میزان 25-5 گرم بر متر مربع در روز اکسیژن آزاد کند. با این وجود در اندازه گیری های میدانی، میزان اکسیژن رسانی بسیار پایین تر از این حد ذکر شده است. مقادیر اندازه گیری شده  رهاسازی اکسیژن از ریشه ها به ریزوسفر به طور وسیعی با توجه به تغییرات فصلی و تکنیک های متفاوت آزمایشگاهی جهت اندازه گیری اکسیژن آزاد شده متغیر است. برای P.australis ، تخمین میزان اکسیژن آزاد شده بسیار متغیر است. Brix در سال 1990 ، Scheirup  و Brix در سال 1990 فقط g/m2.day 02/0 ، gries و همکاران در سال 1990 ، میزان g/m2.day  2-1 و Armstrong و همکاران در سال 1990 g/m2.day 12-5 را میزان آزاد سازی اکسیژن توسط P.australis گزارش کرده اند. بدون توجه به اندازه آزادسازی اکسیژن در ریزوسفر، به دلیل اینکه شرایط هوازی محدود به مناطق کوچک و مجاور ریشه های جانبی ریز می باشد، بنابراین اغلب بستر آنوکسیک و بی هوازی می باشد. 

بهترین دمای رشد برای گیاهان 10 الی 30 درجه سانتی گراد و PH مناسب بین 5 الی 9 می باشد. در این روش تصفیه عمدتاً N، SS،BOD5 ، فسفر، فلزات، مواد آلی و پاتوژنها به مقادیر مختلف حذف یا کاهش
می یابند. مکانیزم های اصلی تصفیه عبارتند از آشغالگیری، ته نشینی، جذب و چسبندگی و نیز واکنش های میکروبی با حذف N، P،BOD5 و مصرف مقداری از ازت و فسفر توسط گیاه مواد معلق در چند متر اول حوضچه تحت تأثیر قدرت فیلتراسیون مواد تشکیل دهنده بستر حذف می گردند. یکی از فرآندهای بیولوژیکی در بسترها انجام نیتریفیکاسیون ودنیتریفیکاسیون می باشد. نوع بستر در حذف فسفر تأثیر بسزایی دارد. پاتوژنها شامل پارازیت ها، باکتری ها و ویروس ها با توجه به روش های گفته شده در تصفیه شامل جذب، فیلتراسیون و ته نشینی کاهش می یابند. بار متداول در تالاب های زیر سطحی، از 2 تا 20 سانتی متر در روز(5/0 تا 5 هکتار به ازای هر 1000مترمکعب در روز) متغیر است. از  مزایای سیستم  های زیر سطحی در مقایسه با سیستم های روسطحی، عدم تولید حشرات و بو و عدم کاهش قابل ملاحظه راندمان با افت درجه حرارت
 می باشد.
-معیارهای انتخاب گیاه در سیستم های تالابی
معیارهایی در ارتباط با انتخاب گونه های گیاهی در سیستم های تالابی وجود دارند که به شرح زیر می باشد:
 الف) سازگاری با شرایط اقلیمی                                 ب) قابلیت انتقال اکسیژن
 پ) مقاومت در برابر آلاینده ها                                 ت) بالابودن سرعت فتوسنتز
 ث) قابلیت جذب آلاینده ها                                     ج) مقاومت  در برابر آفات
چ) سهولت کنترل و برداشت گیاهان 

در اروپا بیشتر از گیاه نی معمولی استفاده می شود. در حالیکه تقریباً دو سوم تالاب های مصنوعی امریکا با گیاهان لوئی و علف بوریا پوشیده شده اند. گیاه نی معمولی به مراقبت و نگهداری کمتری نیاز دارد. ریشه های این گیاه عمیق تر از گیاه لوئی است و رشد آن بیشتر از گیاه علف بوریا است. همچنین گیاه نی معمولی از حمله موش ها و سگ های آبی که عامل نابودی گیاهان لوئی و علف بوریا هستند، در امان می باشند.
- نقش گیاهان
گیاهان در سیستم های مختلف تالابی نقش گوناگونی دارند. بطوریکه در سیستم های سطحی چند نقش مهم فیزیکی را ایفا می کند. ساقه ها و برگ گیاهان پایه و بستری مناسب برای اتصال میکروارگانیسم ها هستند و موجب توزیع یکنواخت جریان، کاهش سرعت نور خورشید و رشد جلبک ها می گردند. نقش گیاهان در سیستم های زیر سطحی عبارت است از: تأمین اکسیژن مورد نیاز میکروارگانسیم های هتروتروف در منطقه ریشه و همچنین افزایش وتثبیت هدایت خاک. گیاهان آبزی برای رشد در محیط های اشباع از آب سازگار شده اند، به طوری که یکی از ویژگی های این گیاهان، وجود مجراهای انتقال گاز یا آرانشیم های گیاهی در بافت گیاه است. مجراهای انتقال گاز  بسته به نوع گیاه، درصد بافت گیاه را تشکیل می دهند. وظیفه این مجراها انتقال اکسیژن هوا به اندامهای زیر زمینی مانند ریشه ها و ریزوم ها به منظور انجام عمل تنفس
 می باشد. مقداری از اکسیژن انتقال یافته توسط ریشه ها و ریزوم ها برای تنفس مصرف شده و بقیه در ناحیه اطراف ریشه و ریزوم انتشار می یابد. به همین دلیل نواحی نزدیک به ریشه ها و ریزوم ها بدلیل وجود اکسیژن، هوازی بوده و محیط مناسبی برای رشد میکروارگانیزم های هوازی است. نواحی دورتر از ریشه ها و ریزوم ها با کمبود اکسیژن مواجه بوده و در این نواحی میکروارگانیسم های بیهوازی قادر به رشد هستند. در نواحی میان قسمت های هوازی و بیهوازی، مناطق غیر اکسید وجود دارد که در آنجا میکروارگانیسم های اختیاری قادر به حیات می باشند.
 
فعل و انفعالات موجود در سیستم های وتلندی

ریشه ها و ریزوم های گیاهان سبب افزایش نفوذ آب در خاک می گردند. این امر به دلیل ایجاد تخلخل در خاک توسط ریشه ها می باشد. به طوری که پس از مدتی ریشه های پوسیده، تجزیه شده و کانال ها و فضاهای متصل به هم تشکیل می دهند. این فضاها به طور متناوب با مواد آلی حاصل از تجزیه ریشه ها پر می شوند.
گیاهان به عنوان عایق در فصل زمستان در مواقع وجود برف از انجماد و یخ زدگی سیستم جلوگیری می نمایند. گیاهان مواد غذایی را از طریق ریشه ها جذب نموده و مقدار زیادی از مواد مغذی را در توده میکربی گیاهی بویژه ریشه ها ذخیره می سازند که البته مقدار جذب شده در مقایسه با بار ورودی به سیستم ناچیز است. وجود نی در سیستم های سطحی و زیر سطحی سبب جلوگیری از فرسایش خاک و استحکام آن می گردد. در سیستم های با جریان عمودی وجود گیاه نی سبب جلوگیری از انسداد بستر و گرفتگی آن می شود. در یک سیستم سطحی وجود نی ها مانع از تأثیر باد در بهم زدن آب و معلق شدن دوباره مواد ته نشین شده می نماید. اگرچه این ویژگی مانع از اکسیژن رسانی بهتر شده و تأثیر نامطلوب در تصفیه فاضلاب دارد. همچنین گیاه نی تا حدی مانع از رسیدن نور خورشید به فاضلاب شده و در نتیجه رشد جلبکی وجود نخواهد داشت. ضمناً گیاه نی سیستم را در مقابل سرما در زمستان محافظت می کند. ظرفیت جذب ازت در گیاهان برآمده از آب 2500 کیلوگرم به ازای هر هکتار در سال و برای فسفر حدود 50 تا 150 کیلوگرم به ازای هر هکتار در سال می باشد. ذخیره سازی و نگهداری مواد مغذی در این گیاهان کوتاه مدت است زیرا در فصل پاییز در اثر پوسیدگی برگ ها، ساقه ها و ریشه ها، مواد مغذی جذب شده دوباره وارد سیستم می شوند. به همین جهت برداشت متناوب گیاه به میزان یکبار در سال ضروری است. گیاهان علاوه بر ایجاد زیستگاه مناسب برای حیات وحش مخصوصاً پرندگان، سبب زیبایی محیط زیست نیز می گردند. 
 
-میکروارگانیسم ها
یکی دیگر از اجزا تالابها که در تصفیه فاضلاب نقش دارند میکروارگانیسم ها هستند. میکرو ارگانیسم ها از باکتریها، قارچها و جلبکها عوامل زنده ای هستند که سبب انجام بعضی از فرآیندهای شیمیایی در آب و خاک می شوند. تعداد زیادی ازواکنش های شیمیایی مهم که در آب انجام  می گیرد بخصوص تجزیه بیولوژیکی مواد آلی و فرآیند های اکسیداسیون و احیا از طریق واسطه های باکتریایی انجام می گیرد.
بسترهای تالاب های زیر سطحی شبیه به فرآیندهای دارای رشد چسبیده بیولوژیکی همچون صافی های چکنده و یا دیسک¬های بیولوژیکی دوار می باشند. باکتریهایی که به اشکال و اندازه های مختلف یافت می شوند. میکروارگانیسم های تک یاخته ای هستند که در اغلب محیط های طبیعی وجود دارند. دارای دیواره سلولی سخت بوده و بعضی از آنها متحرک می باشند. همچنین به مواد غذایی آلی پیچیده نیازمند هستند. تجزیه و تبدیل مواد آلی بوسیله واکنش های بیولوژیکی و آنزیمی انجام می گردد. تحت شرایط مختلف هوازی، بیهوازی و آنوکسیک آلاینده های قابل تجزیه را برای تولید انرژی مورد نیاز و سلولهای جدید مورد استفاده قرار می دهند در تالاب های مصنوعی به منظور تبدیل مواد آلی پیچیده به گاز کربنیک، آب و توده میکروبی واکنشهای بیولوژیکی انجام می شوند. به طوری که انجام این واکنش ها موجب کاهش اکسیژن مورد نیاز فعالیت های بیوشیمیایی BOD5 و اکسیژن مورد نیاز فعالیتهای شیمیایی COD می گردد. مواد پرکننده بستر و میکروبها هر یک با نقشی که تشریح شد در فرایند تصفیه شرکت می کنند . این اجزاء با کمک هم می توانند مواد آلی، مواد جامد معلق، مواد مغذی، فلزات سنگین و عوامل بیماریزا را حذف نمایند.

مقایسه هزینه ای روشهای مختلف تصفیه فاضلاب
روش تصفیه مساحت زمین( متر مربع/نفر) هزینه ساخت نیاز به تخصص
 برای راهبری هزینه بهره برداری
لجن فعال 1-3/0 5 دارد 2
صافی شکننده 2-4/0 3 دارد 7/1
لاگون هوادهی 10-4 2 دارد 7/1
برکه تثبیت 15-10 5/1 ندارد 2/1
نیزار مصنوعی 3-2 1 ندارد 1

با آزمایشات در مقیاس پایلوت تصفیه فاضلاب های شهری به روش نیزارهای مصنوعی در چهار نقطه ایران، که عبارتند از: تهران، سبزوار، سنندج و بوشهر، توانایی این روش در حذف BOD5 و مواد معلق با ثبات رسیده که نتایج در کنفرانس های داخلی و بین المللی و در نشریات خارجی به ثبت رسیده است.
- ضرورت اجرای طرح:
ضرورت انجام تحقیق را می توان در محورهای زیر جستجو نمود.
 لزوم استفاده از روشهای ارزان قیمت تصفیه فاضلاب برای اجتماعات کوچک و خصوصا روستاها
 امکان استفاده از انرژیهای تجدید پذیر در بسیاری از استانهای کشور و خصوصا خوزستان
 لزوم بومی سازی روشهای مختلف تصفیه و از جمله روش تصفیه با وتلند مصنوعی
 امکان تامین زمین کافی در بسیاری از روستاهای کشور به منظور استفاده از روشهای طبیعی
 کاهش آثار زیست محیطی استفاده از وتلند با جریان زیر سطحی شامل نشت فاضلاب، تولید بو و تولید حشرات در مقایسه با روشهای دیگر تصفیه طبیعی فاضلاب
 عدم امکان تجمیع فاضلاب بسیاری از روستاها و لزوم استفاده از یک روش مناسب اقتصادی و زیست محیطی برای چنین شرایطی.
 لزوم توجه به روشهایی با بهره برداری آسان و عدم نیاز به پرسنل ماهر.
-توجیه فنی
با توجه به مطالبی که در مقدمه این بخش به آنها اشاره شد، توجیه فنی طرح را می توان در محورهای زیر جستجو نمود.
 امکان استفاده همزمان از مجموعه فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب در یک راکتور
 عدم نیاز به واحد های تصفیه تکمیلی و حداقل نیاز به پیش تصفیه
 حذف بسیاری از آلاینده ها در وتلند بصورت همزمان شامل مواد آلی، مواد مغذی و میکروبهای بیماریزا
 کاهش هزینه های اولیه در قیاس با روشهای متداول تصفیه
 عدم نیاز به تصفیه و دفع لجن
 عدم نیاز به انرژی برای هوادهی و غیره
 عدم تولید بو و حشرات موذی با توجه به نوع سیستم مورد استفاده
 عدم نیاز به نیروی ماهر و متخصص
- توجیه اقتصادی

در سطح ملی، بهره گيري از این روش تصفيه در تصفیه خانه فاضلاب قصر شیرین بعنوان یک تصفیه خانه در مقیاس کامل باعث شده كه هزينه هاي انرژي اين تصفيه خانه به صفر كاهش يافته و ساير هزينه هاي بهره برداري و نگهداري اين سامانه در مقايسه با ساير روشهاي تصفيه فاضلاب مكانيكي در حدود 20 درصد باشد. براي اجراي طرح ايجاد تاسيسات تصفيه خانه فاضلاب نيزار مصنوعي قصرشيرين که حجمی در حدود 2200 مترمکعب در شبانه روز را تصفیه می کند، 32 ميليارد ريال هزينه شده است.
هدف کلی: کاربرد سیستم وت لند با جریان زیر سطحی افقی (HSF) درتصفیه فاضلاب خانگی جوامع روستایی
اهداف فرعی
1- تعیین راندمان تصفیه توسط سیستم HSF با گیاهان بومی و غیر بومی منطقه (حداکثر سه نوع نی یا گیاه).
2 - تعیین راندمان تصفیه توسط سیستم HSF با استفاده از مدیاهای متفاوت از لحاظ اندازه(حداکثر سه سایز متفاوت).
3 – تعیین شرایط محیطی مناسب با توجه به تاثیر بر راندمان تصفیه.
4- تعیین امکان سنجی استفاده از وتلند مصنوعی HSF برای تصفیه فاضلاب های خانگی.
5- تعیین شرایط بهینه استفاده از این روش برای دیگر موارد مشابه.
6- تعیین متغیرهای تاثیر گذار اصلی بر طرح و سهم هر یک بر حذف آلاینده های مختلف.
7 – تعیین شرایط بهینه جهت بدست آوردن بیشترین راندمان حذف برای آلاینده های مختلف.
8 – تعیین راندمان حذف آلاینده های مختلف تحت شرایط مختلف با توجه به متغییرهای تحقیق.
9- تعیین هزینه های طرح در بخش احداث و بهره برداری برای استفاده در مقیاسهای بزرگ تر.
10- تعیین مزایا و معایب بهره برداری از طرح تحت شرایط مختلف.
11- تعیین شرایط مناسب جهت استفاده فنی و اقتصادی از سیستم برای حذف آلاینده های مختلف.

- مراحل انجام پروژه تحقیقاتی
1- طراحی
1-1- بازدید از منطقه به منظور تعیین مسیرهای مورد نظر جهت طراحی شبکه جمع آوری فاضلاب.
1-2- بازدید از منطقه به منظور پیش بینی و تعیین محل اجرای پایلوت تصفیه خانه وتلند .
1-3- مطالعات کتابخانه ای درخصوص انواع وت لند های مصنوعی با تأکید بر استفاده از سیستم HSF.
1-4- بازدید از پایلوت های وت لند اجرا شده در سطح کشور به منظور استفاده از تجربیات بدست آمده در طرح وت لند مورد نظر .
1-5- نقشه برداری مسیرهای جمع آوری و کلکتور فاضلاب و محل تصفیه خانه وت لند.
1-6- طراحی شبکه جمع آوری و کلکتور فاضلاب برای مسیرهای مورد نظر و تهیه نقشه های اجرائی آن.
1-7- طراحی سیستم پیش تصفیه لازم برای طرح مذکور و تهیه نقشه های اجرائی.
1-8- مطالعات و طراحی سیستم تصفیه وت لند و تهیه نقشه های اجرائی مربوطه.
1-9- بازدید از منطقه طرح به منظور تشخیص و انتخاب گیاهان مناسب جهت استفاده در طرح مذکور.
1-10- بررسی و پیشنهاد لیست وسایل مورد نیاز جهت تجهیز آزمایشگاه مورد نیاز.
1-11- بررسی و تعیین پارامترهای مختلف مورد نیاز ورودی و خروجی از سیستم تصفیه وت لند.
1-12- تعیین متغیرهای مهم تأثیرگذار بر سیستم
1-13- طراحی آزمایش با توجه به متغیرهای تأثیرگذار به منظور کاهش تعداد آزمایشات به روش تاگوچی.

متغیرهای مورد مطالعه، نقش آنها و روش اندازه گیری
نام متغیر نقش متغیر واحد روش اندازه گیری
نوع گیاه دخالت در سرعت واکنش (مستقل) تعداد شمارش
سایز ماسه کنترل فعالیت مزوفیلیک ها (مستقل) mm الک های باMesh مشخص
زمان ماند هیدرولیکی وابسته روز استفاده از ردیاب

- گیاهان ومدیای مورد استفاده:
این تحقیق به منظور بررسی کارآیی وتلند مصنوعی با جریان زیر سطحی با بستر ماسه وشن و کشت گیاه سریع الرشد ایجاد شده است. برای ایجاد وتلند مورد نظر در روستای سردارآباد از توابع شهرستان شوشتر در نزدیکی رودخانه کارون در زمینی به مساحت 40 * 20 متر  دوازده سل یا حوضچه مشابه  با استفاده از بتون ساخته شده داخل آنها شن با سایزهای ریز، متوسط و درشت ریخته شده است که شن ریزی چهار تکرار داشته که در سه تکرار آنها یعنی نه تای آنها گیاه کشت شده و یک تکرار آنها به صورت شاهد بدون کشت گیاه است. برای کشت گیاه سه گونه گیاه بنامهای نی، لویی و بوریا  از گیاهان بومی منطقه در نظر شده که در هر تکرار در یک نوع شن کاشته می شود. در نقشه زیر نحوه کاشت گیاهان در سل های وتلند با استفاده از مدیاهای مختلف مشخص شده است.

 نحوه کاشت گیاهان در سل های وتلند با استفاده از مدیاهای مختلف
کشت گیاه در هر سل : با فاصله 100 سانتیمتری در سه ردیف در هر ردیف 14 نهال و در سه ردیف 42 نهال
تعداد نهال از هر گونه 126 = 3 × 42   جمع نهال ها 378 = 42 × 9
در عکس های ذیل سایز مدیاهای مورد استفاده در طرح مذکور مشخص شده است. 


 


  

                                                      مدیای مورد استفاده در سه سایز متفاوت

پس از انتخاب گونه ها آنها را با ریزوم و ریشه که مقداری هم خاک به همراه داشته باشد از محل رویش طبیعی آنهاکه در نزدیکی محل احداث وتلند است برداشت کرده و به سلهای ساخته شده منتقل کرده و پس از گودبرداری در بستر وتلند به فاصله 100 سانتیمتری و به عمق 20 سانتیمتری کشت نموده و بلافاصله آبیاری کرده هر چند می توان برای استفاده زودتر از وتلند فاصله ها را تا 50 سانتی متر کاهش داد. برای ایجاد وتلند مصنوعی مناسب تصفیه فاضلاب به نظر می رسد هر چه شن های مورد استفاده درشت تر باشد بهتر است چون که بعد از مدتی با توجه به مواد همراه فاضلاب خلل و فرج و سوراخهای پرشده و حرکت آب را به خصوص در بافتهای ریز مشکل می سازد . هر چند در سالهای اولیه هر چه بافت ریزتر باشد بهتر است ولی در طولانی مدت بافت درشت بهتر است. البته این را هم باید مدنظر داشت که فاضلاب باید مدتی حداقل 24 ساعت در وتلند حضور داشته باشد تا فرصت کافی برای تبادلات لازم داشته باشد. از طرفی گیاهان وتلندهای طبیعی در رویشگاهای خود دارای بافت خاک متوسط تا سنگین هستند و این نوع خاکها مناسب رشد گیاهان می باشد که برای رفع این مشکل خاک سطحی را تا عمق 20 سانتیمتری مقداری خاک رس حاشیه رودخانه اضافه کرده و همچنین در اطراف ریشه موقع کشت مقداری خاک مناسب ریخته می شود. در ضمن هر چه ریشه ها  عمیق تر  و بیشتر در شن ها نفوذ کنند نتایج بهتری در بر دارد برای انجام این کار ریشه ها حتی الامکان پایین کاشته می شود و مقداری هم با پایین بردن به مرور سطح آب انجام می شود بدین شکل که گیاه بعد از کشت و استقرار سطح آب  توسط لوله های خروجی کنترل و به مرور پایین  برده می شود تا گیاه فرصت پیدا کند خودرا با شرایط تطبیق بدهد البته این نفوذ هم حدی دارد.

- دلیل انتخاب گونه های مورد کشت و بررسی آنها
1- بومی یا محلی بودن گونه های گیاهی
2- حجم و سطح بالا: حجم و سطح  اندامهای گیاه مثل ریشه، ساقه و برگ هر چه  زیادتر باشد  بیشتر  و  بهتر می توانند با محیط اطراف در ارتباط باشند و تبادلات بیشتری چه در خاک و چه در هوا صورت بگیرد.
3- زادآوری آسان: گونه های توصیه شده به وسیله ریزوم و بذر به راحتی استقرار پیدا می کنند و گسترش می یابند.
- گونه های مورد کشت
1- نی یا نی قلم با نام علمی  Phragmites australis (COV.) Trin exstend
از خانواده Poaceac ،
 

                                                      نی به صورت طبیعی در حاشیه رود خانه های منطقه

2-  لویی با نام علمی
Typha australis schum.& Thonn
از خانواده Typhaceae 
 

                                                   لویی به صورت طبیعی در حاشیه رود خانه های منطقه

3- بوریا ، تزک با نام علمی                                        Bolboschenus maritimus (L.) Palla,
     Syn. Scirpus maritimus L.
از خانواده Cyperaceac 


                                                                 بوریا در وتلندهای طبیعی منطقه


- بهره برداری
1-  وصل انشعابات خانگی، جمع آوری و انتقال فاضلاب به سیستم پیش تصفیه
2- بهره¬برداری از واحدهای آشغالگیر و سپتیک تانک، به منظور انجام پیش تصفیه بر روی فاضلاب ورودی.
3- انتقال پساب حاصل از واحدهای پیش تصفیه به سیستم وت لند با رعایت موارد مورد نیاز برای ایجاد آدابتاسیون (تطابق) در بستر و محیط بیولوژیکی (ترکیب آب و فاضلاب با نسبتهای مختلف جهت ایجاد آمادگی در گیاه برای رشد با آبیاری با فاضلاب).
4- انجام آزمایشات مورد نیاز با توجه به پارامترها و متغیرهای تحقیق در طول مدت انجام تحقیقات.
نمونه برداری:
سیستم وتلند مورد استفاده در این مطالعه بخشی از فاضلاب خانگی تولید شده روستای سردارآباد را مورد تصفیه قرار داده است. فاضلاب ابتدا آشغالگیری، و سپس وارد سپتیک تانک شده است. فاضلاب خروجی از سپتیک، وارد مخزن توزیع شده و از آنجا بین 12 سل موازی HSF  با توجه به زمان ماند های هیدرولیکی
 در نظر گرفته شده توزیع می شود. به دلیل بررسی اثر سه مدیا با سایزهای متفاوت، از 12 سل ذکرشده،
سه تای آنها به عنوان شاهد (بدون گونه گیاهی) در نظر گرفته شده است. 9 سل باقیمانده دیگرهرکدام دارای نوع خاصی از گیاه و مدیا می باشد که جهت بررسی دقیق اثر متغیر ها(تاثیر نوع گیاه، زمان ماند هیدرولیکی و نوع مدیا) در یک بازه زمانی خاص و شرایط محیطی یکسان، از روش تاگوچی برای طراحی آزمایشات استفاده شده است.

پارامترهای پیشنهاد شده و تواتر جمع آوری نمونه جهت پایش وتلندهای ساخته شده
پارامتر محل
نمونه برداری تواتر
جمع آوری نمونه
اکسیژن محلول ورودی، خروجی هفتگی
درجه حرارت ورودی، خروجی هفتگی
pH ورودی، خروجی هفتگی
BOD ورودی، خروجی هفتگی
SS ورودی، خروجی هفتگی
مواد مغذی ورودی، خروجی هفتگی
باکتری (کلیفرم مدفوعی و کل) ورودی، خروجی ماهیانه


1- پارامترهای اصلی BOD5 ، COD، TSS، TP، TKN، NO3- ، NO2- و دما.
2– پارامترهای فرعی: MPN ، تخم انگل، pH ، DO ، TDS ، EC و افت هد

 

نتیجه گیری :
بر طبق نتایج حاصل از آزمایشات انجام گرفته چندین ماهه در فصل های تابستان، پائیز و زمستان، BOD5 ، COD و TSS خروجی از وتلند به ترتیب در حدود 10، 20 و 20 میلی گرم در لیتر گزارش شده و بر همین اساس راندمان سل های سیستم وتلند، بالاتر از 95% برآورد گردیده است. لازم به ذکراست که راندمان مذکور نسبت به راندمان های مربوط به سیستم های پیچیده تصفیه فاضلاب (انواع مختلف لجن فعال) که نیاز به تجهیزات، انرژی و بهره برداری به وسیله نیروهای متخصص دارد بسیار بالاتر است.

 

نظر شما


نام:  
نام خانوادگی :  
آدرس ایمیل:  نمایش داده نمی شود.  
نظر شما :  






آخر بعد