تأثیر استفاده از زئولیت بر افزایش مقدار تبخیر در حوضچه‌های تبخیری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه های آبی، پردیس کرج، دانشگاه تهران، ایران

2 استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کرج، دانشگاه تهران، ایران

چکیده

یکی از راهکارهای مورد استفاده در دفع زه‌آب‌های شور و آلوده به انواع مواد شیمیایی در کشورهای پیشرفته، استفاده از حوضچه‌های تبخیری ‌است. از آنجا که احداث حوضچه‌های تبخیری مستلزم اشغال فضای زیادی است، افزایش راندمان این سازه‌ها به منظور کاهش سطح اشغال شده توسط آن‌ها از موضوعات مورد علاقه محققین می‌باشد. از آنجا که مهم‌ترین مؤلفه جریان خروجی از این حوضچه‌ها، تبخیر است، در این تحقیق امکان ذخیره انرژی خورشیدی توسط زئولیت و استفاده از گرمای ذخیره شده در آن به منظور افزایش پتانسیل تبخیر از حوضچه مورد مطالعه قرار گرفت. بدین منظور مقادیر متفاوت و انواع مختلف زئولیت آزمایش شده و بر اساس نتایج اولیه حاصله، زئولیت 13x انتخاب شد. آزمایش‌ها در محل ایستگاه هواشناسی سینوپتیک کرج انجام و نتایج حاصل از آزمایش‌ها با مقادیر تبخیر روزانه مشاهده شده در آن ایستگاه مورد مقایسه قرار گرفت. بررسی‌ها نشان داد که در صورت استفاده از مقادیر متفاوت زئولیت از 8/43 تا 1/525 گرم در متر‌مربع همراه با آب معمولی، مقدار تبخیر از 4 تا 22 درصد نسبت به شرایط عدم استفاده از زئولیت افزایش می‌یابد. همچنین تأثیر شوری آب بر مقدار تبخیر در شرایط استفاده از زئولیت بررسی و مشخص شد که مقدار افزایش تبخیر در صورت استفاده از آب‌شور و مقدار مشخصی از زئولیت، نسبت به آب صاف کاهش می‌یابد. با استفاده از نتایج حاصله، رابطه‌ای خطی بین درصدهای متفاوت شوری و مقادیر تبخیر برازش داده شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که با در نظر گرفتن شوری زه­آب، قیمت زئولیت و زمین برای احداث حوضچه، امکان افزایش تبخیر از این حوضچه‌ها و در نتیجه کاهش ابعاد سازه‌ای و متعاقباً توجیه اقتصادی احداث آن‌ها وجود داشته و بنابراین  می‌توان از تخلیه زه­آب‌های کشاورزی به داخل رودخانه‌ها جلوگیری نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The Effect of Zeolite Application on Evaporation Rate in Evaporation Ponds

نویسندگان [English]

  • Ghazal Yarizadeh 1
  • Ebrahim Amiri tokaldany 2
  • Abdolmajid Liaghat 2
1 PhD candidate of Hydraulic Structures Engineering, Irrigation and Reclamation Engineering Department, University of Tehran, Karaj, Iran
2 Professor, Irrigation and Reclamation Engineering Department, University of Tehran, Karaj, Iran
چکیده [English]

One of the brine waste disposal options used by developed countries is “evaporation ponds”. In order to increase the efficiency of evaporation ponds in terms of increasing the amount of evaporation and consequently, decreasing the amount of required area for ponds, this subject has been paid more attention by researchers. As, the evaporation rate from ponds is the most important component, the possibility of saving solar energy and releasing the stored heat by Zeolite was studied in this research to increase the evaporation potential of the pond. For this purpose different amounts and types of Zeolite were examined and the Zeolite 13x was chosen. The experiments have been carried out on the platform of Karaj Meteorological Station using two evaporation pans; a test pan including the setup used in this research, and a synoptic available pan as the control pan. The results showed by using different mass of Zeolite (43.8 to 525.1 g/m2), the evaporation rate increases 4 to 22% as compared to the control pan. Also, the effect of Zeolite on evaporation rate from saline water was investigated. The results showed that the evaporation rate decreases as compared to the one from Zeolite pond with fresh water. Also, a linear relationship was established between different percentages of salinity and evaporation rates. The results of this study showed by considering saline drainage water, the price of Zeolite and land for construction of evaporation ponds, it is possible to increase the amount of evaporation rate from evaporation ponds and consequently reduce the dimensions of these ponds for economical purposes. Therefore, it is possible to prevent agricultural drainage disposal into rivers.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evaporation from free water surface
  • Evaporation ponds
  • Solar energy
  • Zeolite
  • Disposing brine

مراجع

Ahmed, M., Shayya, W. H.; Hoey, D., and Al-Handaly, J. (2002). Brine disposal from inland desalination plants. Water International, 27, 194-201.
Baoqi, H., Hongyen, Y., Dequanand, Y., and Guoxi, L. (1994). Utilization of natural zeolites for solar energy storage. Food and Agriculture Organization of the United Nations, 9404.
Barthakur, N.N. and Arnold, N.P. (1995). Evaporation rate enhancement of water with air ions from a corona discharge. International Journal of Biometeorology, 39, 29-33.
Bloch, M.R., Farkas, L., and Spiegler, K.S. (1951). Solar evaporation of salt brines. Industrial and Engineering Chemistry, 43, 1544-1553.
Gault, T. (1986). Evaporation enhancement through the use of sprays. Plant/Operations Progress, 5, 23-26.
Gawlik, K., Reitze, E., Arias, D. A. and  Hargett, W. (2015). Techniques for increasing the evaporation rate in evaporation ponds. United States Patent, Appl. No.: 20150353378.
Gilron, J., Folkman, Y., Savliev, R., Waisman, M. and Kedem, O. (2003). WAIV-wind aided intensified evaporation for reduction of desalination brine volume. Desalination, 158, 205-214.
Guerra, J. M. (1978). Adsorption solar heating and storage system, United States Patent, Appl. No.: 900,703.
Guitierrez, O. and Roman, R. (1993). Effect of wetted floating fins on water atmosphere heat exchange. Journal of Energy Engineering, 119, 32-42.
Hoque, S., Alexandr, T., Gurian, P. L. (2010). Innovative technologies increase evaporation pond efficiency, IDA Journal of Desalination and Water Reuse, 2 (1), 72-78.
Kingdon, K. H. (1963). Enhancement of the evaporation of water by foreign molecules adsorbed on the surface.  Physical Chemistry. 67, 2732-2737.
Lorenzini, G. (2006). Water Droplet Dynamics and Evaporation in an irrigation spray. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 49, 545-549.
Negri, M. C., Hinchman, R. R., and Settle, T. (2003). Salt tolerant plants to concentrate saline waste streams. Phytoremediation: Transformation and Control of Contaminants (Chapter 24). New York: Wiley.
O'reilly, D. (2009). Evaporation Enhancement from evaporation ponds using collector plate units. MSc dissertation, RMIT University, Melbourne, Australia.
Singh J. and Christen, E. W. (2000). On-farm and community-scale salt disposal basins on the Riverine Plain: Minimising the cost of basins: Siting, design and construction factors. CRC Report 00/5, CSIRO Land and Water Technical Report 12/99, CRC for Catchment Hydrology, Melbourne.
Shumilin, E., Grajeda-Munoz, M., Silverberg, N., and Sapozhnikov, D. (2002). Observations of Trace Element Hypersaline Geochemistry in Surficial Deposits of Evaporation Ponds of Exportadora de Sal, Guerroero Negro, Baja California Sur, Mexico. Journal of Marine Chemistry, 79, 133-153.
Yu, N., Wang. R. Z. and Wang, L. W. (2013). Sorption thermal storage for solar energy. Progress in Energy and Combustion Science. Elsevier. 39, 489-514.
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 50، شماره 8
دی 1398
صفحه 1871-1883

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار