مطالعه آزمایشگاهی و مدلسازی فرآیند زیست‌پالایی آلودگی‌های نفتی در آب زیرزمینی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار /گروه مهندسی آب، دانشکده علوم کشاورزی، دانشگاه گیلان

2 استاد /گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران.

3 استاد /گروه علوم خاک، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران.

4 استاد/ گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران.

5 کارشناس ارشد/ هیدروژئولوژی و مدلسازی آب زیرزمینی، شرکت آرکادیس کانادا، تورنتو، کانادا.

چکیده

امروزه، آلودگی سفره‌های آب زیرزمینی، یکی از جدی‌ترین مشکلات زیست محیطی در سراسر جهان می‌باشد. از مهم‌ترین این آلاینده‌ها، آلاینده‌های نفتی و ترکیبات آن می‌باشد که در اثر نشت و تراوش هنگام ذخیره‌سازی و یا انتقال، با نفوذ به خاک، منابع آب زیرزمینی را آلوده می‌کند. این ترکیبات دارای ساختار پیچیده شیمیایی و قابلیت‌های حل مختلف در آب‌زیرزمینی می‌باشند و بسیاری از این ترکیبات توسط میکروارگانیسم‌های موجود در آب تجزیه می‌شوند. در این تحقیق، زیست‌پالایی آب‌های زیرزمینی آلوده به ترکیبات نفتی (BTEX) در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می‌گیرد. آزمایشات در یک تانک شنی دوبعدی انجام گردید. به منظور شبیه‌سازی رفتار میکروارگانیسم‌ها در تجزیه زیستی آلاینده‌ها از مدل موند دوگانه در کد RT3D استفاده گردید. مقایسه نتایج حاصل از شبیه‌سازی تجزیه بیولوژیکی BTEX با داده‌های آزمایشگاهی نشان داد که غلظت‌های مشاهده شده و محاسبه شده، با در نظر گرفتن شرایط آزمایشگاهی و مدلسازی ریاضی با هم مطابقت دارند. همچنین نتایج حاصل از اجرای مدل نشان داد که در شرایط با زیست‌پالایی و بدون زیست‌پالایی به ترتیب پس از گذشت سه و 27 ماه مجموع آلودگی در کل تانک به صفر می‌رسد. مقایسه این دو عدد حاکی از اهمیت فرآیند زیست‌پالایی در پاکسازی آب زیرزمینی آلوده به هیدروکربن‌های نفتی می‌باشد. در مجموع روش پیشنهاد شده در این تحقیق، جداسازی باکتری و تصفیه موفقیت‌آمیز بوده و می‌توان این روش را در مقیاس‌های بزرگ پیشنهاد نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Experimental investigation and modeling of bioremediation process of petroleum contamination in groundwater

نویسندگان [English]

  • Somaye Janatrostami 1
  • Majid Kholghi 2
  • Hosseinali Alikhani 3
  • Abdolhossein Hoorfar 4
  • Kourosh Mohammadi 5
1 Assistant Professor, Department of Water Engineering, College of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
2 Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran.
3 Professor, Department of Soil Science, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran
4 Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran.
5 Senior Hydrogeologist and Groundwater Modeller, Arcadis Canada, Toronto, Canada
چکیده [English]

Today, groundwater contamination has become a major environmental issue around the world. Petroleum products affect groundwater quality at many sites across the country. It mainly results from leaking or seeping of products from storage tanks or transferring pipes. These products are typically multicomponent organic mixtures composed of chemicals with varying degrees of water solubility. Many of the petroleum products are amenable to biological degradation in the aqueous phase by naturally occurring microorganisms in the subsurface. To create and maintain conditions that are conductive to microbial activity within the contaminated aqueous-phase is the main focus of this research. BTEX was selected as the petroleum contaminant to be used in a laboratory experiment. A two-dimensional sand tank was built and BTEX was injected into the sand at top of the unsaturated zone. In order to simulate the behaviour of the bacteria and to predict the long-term remediation program, RT3D model with double Monod algorithm was selected. The comparison of the observed data in laboratory experiment with simulated results showed that the calibrated model can simulate the BTEX movement and biodegradation, satisfactory. Using the calibrated model indicated that complete remediation would occur after three months with biodegradation and 27 months without biodegradation. This proved that how important is the biodegradation in long-term remediation projects. In addition, the proposed methodology in this research for isolating the bacteria and remediation was successful and can be proposed to be implemented in larger scale.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater
  • Bioremediation
  • Microorganism
  • BTEX