Ammonia Removal in Free-Surface Constructed Wetlands Employing Synthetic Floating Islands: Employing synthetic floating islands

تعتبر أنظمة الأراضي الرطبة ذات الجريان السطحي أحد أنظمة المعالجة التقليدية المستخدمة في معالجة ملوثات المياه على الرغم من محدودية كفائتها جراء النسبة الحجمية العالية للسعة المائية الى المساحة السطحية المهيئة للنشاط الميكروبي في تحليل الملوثات البيئة. تمتاز أنظمة المعالجة العائمة (بما تتضمنه من أنظمة طافية فوق سطح الماء) بالقدرة على زيادة المساحة السطحية الضرورية لنشوء وتنامي المجتمعات الميكروبية المحللة على إختلاف أنواعها فضلا عن إعتبارها منصة عائمة لنمو النباتات فوق سطح الماء وبالتالي زيادة معدلات العمليات البيئية المحللة للملوثات المختلفة. يهدف هذا البحث الى تقييم فاعلية أنظمة المعالجة العائمة في إزالة تراكيز الأمونيا الكلية من مياه الصرف الصحي المصنع  بإستخدام أنظمة تجريبية تعمل بطريقة الدفق المستمر-الثابت مؤلفة من 10 معاملات مكررة وبتصاميم تشغيلية مختلفة تتضمن إختبار مستويات مختلفة لعمود لماء و مساحات سطحية مختلفة للأظمة الطاقية فوق الماء و بإستخدام وفرة نباتية بكثافة مختلفة فضلا عن معاملات اليسطرة لمقارنة النتائج). بالإضافة الى ذلك, تم إستحداث وتسخير نموذج رياضي لتطوير فهم ميكانيكي متقدم لديناميكيات النتروجين في النظام التجريبي. تمت معايرة النموذج الرياضي بإستخدام بيانات أحد المعاملات ومن ثم التحقق من دقة الموديل من خلال تطبيقه على بقية المعاملات. أستند أداء الموديل الرياضي على فرضية أن ثوابت معدلات عمليات النترتة والتطاير للأمونيا تتناسب عكسيا مع عمق الماء إلا أنها تتناسب طرديا مع المساحة السطحية. أظهر التحليل المعتمد على النموذج الرياضي إمكانية تقدير نسبة مساهمة بعض ميكانيكيات التحليل الى الأداء الكلي في إزالة الأمونيا من الوسط. أثبت الموديل الرياضي دقة عالية في وصف وتوقع ديناميكيات تراكيز الأمونيا والأطوار المؤكسدة للنتروجين في المعاملات التجريبية المختلفة (التحليل الإحصائي لإداء الموديل الخاص بسلوك الأمونيا هو RMSE = 0.88 and 0.40 mg N L-1 وللأطوار المؤكسدة هو RMSE = 0.63 and 1.75 mg N L-1 ). دلت النتائج الى أن إزالة الأمونيا بواسطة عملية النترتة كانت هي السائدة بالمقارنة مع بقية العمليات الأخرى وأن الخصائص التصميمية للنظام و المتمثلة بالعمق المنخفض لعمود الماء مقترنا مع زيادة المساحة السطحية للنظام الطافي تمثل النظام التصميم الأكفاء في إزالة الأمونيا الكلي من الوسط المائي. تؤكد النتائج التي تم الحصول عليها على قدرة الأنظمة المعالجة الطافية على تحسين كفاءة أداء أنظمة الأراضي الرطبة ذات الجريان السطحي في إزالة الأمونيا كما وتظهر أهمية إستخدام الموديلات الرياضية في بناء وتطوير المفاهيم الميكانيكية لديناميكيات النتروجين ومدى مساهمة العمليات البايوجيوكيميائية المختلفة في مصير الأمونيا في ظل تأثير عدد من الخصائص التصميمية والتشغيلية.