طراحی بسته شنی نفوذپذیر واکنشی برای کاهش اسیدیته آبهای زیرزمینی

َاسیدیته یکی از خصوصیات کیفی آبهای زیرزمینی می باشد و بعبارتی دیگر توان خنثی سازی بازها را اسیدیته می توان تعریف کرد. اسیدیته نشان دهنده میزان یون های هیدروژن موجود در ترکیب آب است و توسط ph نمایش داده می شود. عوامل متعددی ph آبهای زیر زمینی را کاهش می دهند. از مهم ترین عوامل افزایش اسیدیته میتوان به خاک های سولفاته اسیدی، ارتباط آبهای زیرزمینی با زون های آتشفشانی، نفوذ آب دریا و ورود پساب های صنعتی و معدنی به سیکل آبهای زیرزمینی اشاره کرد. استفاده از تکنولوژی نوین prb موسوم به سدهای واکنشی نفوذ پذیر (permeable reactive barrier) از روش های پیشنهادی برای کاهش یا مرتفع کردن این مسئله می باشد روشی که در چند دهه اخیر به طور فزاینده برای بر طرف کردن عوامل آلودگی و بهبود کیفیت آبهای زیر زمینی مورد استفاده قرار گرفته است. در این پژوهش نیز این روش از اصلاح کیفی آب زیر زمینی مد نظر بوده و تمامی پارامتر ها بر اساس اصول اولیه این روش پی ریزی شد. با توجه به اینکه در این پژوهش هدف اصلی کاهش اسیدیته آب های زیرزمینی توسط بسته شنی است. بسته شنی طراحی شده علاوه بر خصوصیات فیزیکی مربوط به یک تجهیز کننده چاه آّب، باید همانند یک مانع واکنشی دارای خصوصیات شیمیایی خاصی نیز باشد. که با ایفای نقشی دو جانبه هم باعث تسهیل ورود آب به چاه شود هم ترکیب شیمیایی آب ورودی را با واکنش های پیش بینی شده تغییر دهد. از میان هفت ماده انتخاب شده برای افزایش ph چهار ماده، باطله کارخانه چینی، سنگ گابرو ، سرباره کوره ذوب آهن و خرده های بتن برای مرحله نهایی و ساخت مدل فیزیکی انتخاب شدند. مواد انتخاب شده بعد از خردایش تحت فرآیند دانه بندی قرار گرفتند. مدل ستون ماسه ای، مدل های فیزیکی یک بعدی، کوچک شده ای از سیستم های جریان آب زیر زمینی می باشند که در این پژوهش از این نوع مدل استفاده شد. در مراحل مختلف آزمایش برای دستیابی به نتایج دقیق پارامترهای مختلف نظیر فاکتورهای هیدرولیکی، غلظت عناصر، ph و دیگر شاخص های کیفی بطور مداوم تحت پایش قرار گرفتند. تمامی فاکتور های دانه بندی ذرات، ابعاد مدل فیزیکی ساخته شده، دبی و سرعت جریان ورودی به مدل، و ترکیب شیمیایی آب اسیدی مصنوعی تهیه شده مشابه با نمونه های واقعی بوده، و فرآیند شبیه سازی با الگوبرداری از نمونه های واقعی انجام شده است. با استفاده از سه گروه واکنشهای بافری، ترکیبات کربناته ، کانی های سیلیکاته، هیدروکسید و اکسید فلزات فرآیند خنثی سازی انجام شده و همزمان با افزایش ph محیط از یک حالت اکسیدی قوی به شرایط اکسیدی ضعیف و حتی در برخی موارد به یک حالت احیایی می رسد، به عبارت دیگر پارامتر orp کاهش می یابد، هرکدام از این گروه های واکنشی در یک بازه زمانی و یک شرایط خاص فعال بوده اند. ضمن افزایش ph مقدار کاتیون و آنیون های اصلی تغییر چندانی نکرده اند، البته مقدار دو فلز آلومینیوم و آهن به شدت کاهش یافته است. به نوعی باعث حذف این عوامل نیمه سمناک از ترکیب آب شده است. اندیس اشباع مثبت ترکیبات هیدروکسید آهن و آلومینیوم در طی فرآیند خنثی سازی و نتایج بدست آمده از آنالیز xrd رسوب این فازهای را در تمامی ستون ها بغیر از ستون مربوط چینی تایید کرده است، که این امر حذف این فلزات را توسط این فیلترهای واکنشی به اثبات می رساند. باتوجه به متعدد بودن واکنشهای خنثی سازی و مشخص نبودن درصد وزنی ترکیبات خنثی کننده محاسبه سن پایداری و دوام این فیلترها امکانپذیر نبوده البته در این پژوهش نیز همانند مطالعات مشابه پدیده کوتینگ و گرفتگی حفرات در اثر رسوبگذاری ثانویه از عوامل اصلی تحلیل توان خنثی سازی به شمار می آیند. کاهش پارامترهای هیدرولیکی، تخلخل و هدایت هیدرولیکی نیز نشان دهنده غالب بودن فاز رسوبگذاری نسبت به فاز انحلال می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که سرباره کوره ذوب آهن و خرده های بتن نسبت به دو ماده دیگر توانایی بالایی در خنثی سازی اسیدیته و حذف فلزات سنگین موجود در ترکیب آب زیرزمینی را داشته و می توان از آنها بعنوان بسته شنی واکنشی در اطراف چاه و یا بصورت سد واکنشی در بالادست حوضه ی آبی و محل ورود آبهای اسیدی به حوضه استفاده کرد.