Utafiti huu unachunguza usafishaji wa maji machafu yaliyochukuliwa kutoka vituo vitano vya kuosha magari katika mji wa Amman, Jordan, kwa kutumia mfumo wa hatua nne unaojumuisha kutuliza mashapo, flotation, uchujaji kwa mchanga na adsorpsheni ya zeolite. Sampuli tano zilichukuliwa kutoka kila kituo; vigezo kama alkalinity, ugumu wa kalsiamu (CH), ugumu jumla (TH), jumla ya yabisi (TS), jumla ya yabisi iliyoyeyuka (TDS), jumla ya yabisi iliyoahirishwa (TSS), mahitaji ya oksijeni ya kikemikali (COD), mahitaji ya oksijeni ya kibayokemia (BOD), mafuta-grease (O&G), risasi (Pb), zinki (Zn) na methylene blue active substances (MBAS) vilipimwa katika hatua mbalimbali za usafishaji. Thamani za mwisho za mtiririko kutoka katika jedwali la chanzo zinaonyesha kuwa vichafuzi vingi vilivyopimwa vilipungua kwa kiwango kikubwa ikilinganishwa na maji machafu ghafi na vilibaki chini ya mipaka ya JS 893/2021 iliyotumiwa na watafiti kwa ulinganisho. Hata hivyo, kwa kuwa kuna kutokulingana ndani ya chanzo kati ya viwango vya uondoaji wa MBAS, taarifa ya joto/pH bora na viingizo vya uchambuzi wa kiuchumi, matokeo yanapaswa kufasiriwa kwa uangalifu hasa katika maeneo haya.

Mojawapo ya mabadiliko yanayoonekana zaidi ni katika mkusanyiko wa mafuta na grease: katika Tablo 3 ya utafiti, thamani ya O&G iliyopewa kama 23.365 mg/L katika maji machafu ghafi ya kuosha magari ilishuka hadi 6 mg/L baada ya adsorpsheni ya zeolite. COD ilipungua kutoka 640 mg/L hadi 98,2 mg/L, TSS kutoka 1.330 mg/L hadi 126,4 mg/L, ugumu jumla kutoka 860 mg/L hadi 56 mg/L na ugumu wa kalsiamu kutoka 580 mg/L hadi 53 mg/L. BOD nayo ilishuka kutoka 19,8 mg/L hadi 7,37 mg/L. Matokeo haya yanaonyesha kuwa katika usanidi wa majaribio ambapo usafishaji wa kimwili wa hatua nyingi na adsorpsheni ya zeolite zilitumika pamoja, kulikuwa na upunguzaji mkubwa wa vichafuzi.

Hitimisho la utafiti kuhusu matumizi tena linapaswa kutathminiwa katika fremu finyu zaidi. Watafiti wanalinganisha maji yaliyosafishwa na kiwango cha Jordan cha maji machafu yaliyorejeshwa na wanadai kuwa matumizi tena yanawezekana; lakini utafiti hautoi ushahidi wa utendaji wa muda mrefu katika mfumo kamili wa uendeshaji, tabia ya kujaa na kuzalishwa upya kwa kitanda cha zeolite, au uthibitishaji mpana wa usalama wa kibiolojia. Kwa hiyo jaribio linatoa ushahidi wa mbinu ya usafishaji inayoweza kutumika; halipaswi kufasiriwa kama ushahidi wa matumizi tena salama na ya muda mrefu katika mazingira yote ya shambani.

Swali kuu la utafiti ni lipi?

Maji machafu ya kuosha magari yanaweza kubeba pamoja detergents, yabisi iliyoahirishwa na iliyoyeyuka, mzigo wa kikaboni, mafuta-grease na baadhi ya metali nzito. Swali kuu la utafiti ni kama mkondo huu mchanganyiko wa maji machafu unaweza kusafishwa vya kutosha katika mfumo unaounganisha michakato rahisi ya kimwili na adsorpsheni ya zeolite asilia.

Utafiti unalishughulikia swali hili hasa katika muktadha wa Jordan, ambako uhaba wa maji ni muhimu. Watafiti wanalenga kugeuza maji yanayotoka kwenye vituo vya kuosha magari kuwa chanzo mbadala cha maji kinachoweza kutumika tena katika kuosha magari au umwagiliaji, badala ya kuyatupa moja kwa moja.

Sampuli zilikusanywa wapi na kwa namna gani?

Mwezi Desemba 2023, vituo vitano vya kuosha magari jijini Amman vilitembelewa. Kulingana na utafiti, sampuli tano za maji machafu zilichukuliwa kutoka kila kituo na wastani wa vipimo vilivyopatikana katika nyakati tofauti za kuchukua sampuli ulitumika. Watafiti pia wanaeleza kuwa majaribio yalifanywa angalau mara tatu ili kuongeza usahihi na kurudiwa kwa vipimo vya majaribio.

Inaelezwa kuwa katika vituo vitano vilivyochunguzwa hakukuwa na kitengo kilichopo cha kutibu maji machafu. Hali hii ilisababisha mfumo uliopendekezwa kutathminiwa kama mnyororo wa usafishaji unaoweza kuongezwa baadaye kwa vituo vilivyokuwa katika sampuli ya utafiti.

Ni vigezo gani vilichunguzwa?

Utafiti unapima vigezo vinavyotumika kama viashiria vya kimwili, kikemikali na kibayolojia katika hatua mbalimbali za usafishaji, ikiwa ni pamoja na pH, alkalinity, ugumu wa kalsiamu, ugumu jumla, jumla ya yabisi, jumla ya yabisi iliyoyeyuka, jumla ya yabisi iliyoahirishwa, COD, BOD, mafuta na grease, metali nzito na MBAS.

Katika chanzo, mbinu za ASTM D1252-06 kwa COD, ASTM D5464-11 kwa pH na conductivity, ASTM D1067-11 kwa alkalinity, ASTM D5907-10 kwa TDS/TSS, ASTM D1126-12 kwa ugumu, ASTM D3977-97 kwa uchambuzi wa metali nzito na ASTM D2330-02 kwa MBAS zimeorodheshwa.

Mnyororo wa usafishaji unafanyaje kazi?

Mfumo uliopendekezwa una hatua kuu nne za usafishaji: kutuliza mashapo, flotation/aeration, uchujaji wa mchanga na adsorpsheni ya zeolite. Katika hatua za awali, lengo ni kupunguza chembe kubwa na mzigo wa mafuta-grease; katika hatua ya mwisho ya adsorpsheni, lengo ni kupunguza zaidi hasa vichafuzi vilivyoyeyuka na viashiria vya viambata amilifu vya uso.

Adsorpsheni ya zeolite ilijaribiwaje?

Katika chanzo, kiasi cha adsorbent kimepewa kama 0,1 g, 0,5 g na 1,0 g. Michanganyiko ilitikiswa kwa 5, 30, 60 na 120 dakika; katika sehemu ya mbinu halijoto za majaribio zimetajwa kuwa 25, 35 na 45 °C, na pH kuwa 6,8. Baada ya mchakato, sampuli zilichujwa na kiwango kilichobaki cha SDBS-MBAS kilipimwa.

Hapa kuna kutokulingana muhimu ndani ya chanzo: sehemu ya mbinu inaeleza majaribio ya adsorpsheni katika 25, 35 na 45 °C, ilhali muhtasari na sehemu ya hitimisho zinatoa hali bora kama 20 °C. Vivyo hivyo, muhtasari unasema pH 6,8, wakati sehemu ya hitimisho inatumia pH 7. Kwa hiyo thamani za 20 °C na pH 7 haziwezi kupatanishwa kikamilifu na maelezo ya mbinu.

Inamaanisha nini kwa upande wa Uturuki?

Utafiti huu unatokana na vituo vitano vya kuosha magari nchini Jordan na vigezo vya kulinganisha ubora wa maji vinavyotumika Jordan. Kwa hiyo si sahihi kuhamisha matokeo moja kwa moja kwa namna ya nambari kwenda kwa vituo vya kuosha magari nchini Uturuki. Muundo wa detergent katika maji machafu, ugumu wa maji ghafi, mtiririko wa kila siku, namna ya uendeshaji, lengo la matumizi tena na vigezo vya ubora wa maji vya ndani vinavyotumika lazima vipimwe upya.

Kwa upande mwingine, mbinu ya kutuliza mashapo → flotation → uchujaji wa mchanga → adsorpsheni iliyowekwa na utafiti inatoa mchoro wa mchakato unaoweza kujaribiwa kwa majaribio ya ndani ya treatability nchini Uturuki. Kwa uamuzi wa utekelezekaji, inahitajika kazi ya majaribio ya pilot kwa sampuli za ndani, vipimo vya uwezo na kujaa kwa zeolite, uchambuzi wa mikrobiolojia na hesabu za kiuchumi za ndani.

Utafiti unaunga mkono nini?

• Kwamba katika sampuli za Amman zilizochunguzwa, usafishaji wa hatua nyingi ulipunguza kwa kiasi kikubwa vichafuzi vingi vya kimwili na kikemikali.
• Kwamba hatua ya adsorpsheni ya zeolite ilichangia kwa kiasi kikubwa kupunguza hasa ugumu, COD, BOD, mafuta-grease na baadhi ya viashiria vya viambata amilifu vya uso.
• Kwamba thamani za mwisho za mtiririko zilizotolewa katika Tablo 3 zilibaki chini ya mipaka ya ulinganisho ya JS 893/2021 iliyotumiwa na watafiti.
• Kwamba hesabu ya LCCA iliyotegemea dhana za watafiti ilitoa matokeo chanya ya kiuchumi.

Utafiti hauthibitishi nini?

• Kwamba mfumo utatoa utendaji uleule katika maji machafu yote ya kuosha magari.
• Kwamba viwango vilevile vya uondoaji vitahifadhiwa katika uendeshaji wa muda mrefu wa kituo cha kiwango kamili.
• Tabia ya kujaa, kuzalishwa upya na kubadilishwa kwa zeolite kwa muda mrefu.
• Usalama mpana wa mikrobiolojia au uondoaji wa pathogens; katika majedwali ya matokeo yaliyowasilishwa na utafiti hakuna kipimo cha moja kwa moja cha pathogen ya mikrobiolojia.
• Asilimia moja ya jumla ya uondoaji wa MBAS isiyo na mjadala; kuna thamani zisizolingana ndani ya chanzo.
• Kwamba matokeo yale yale ya muda wa kurejesha gharama na faida/gharama yatatokea nje ya Jordan.

Mbinu na Matokeo ya Utafiti

Maelezo ya kiufundi ya usanidi wa majaribio

Kwa kitengo cha kutuliza mashapo, chanzo kinaeleza kuwa tanki la kioo la ukubwa wa 60 × 20 × 20 cm lilitumika na maji yaliachwa yatulie kwa takribani 24 saa. Baada ya kutuliza mashapo, maji yalihamishiwa kwenye tanki la flotation na aeration, kisha uchujaji wa mchanga na hatimaye adsorpsheni ya zeolite ya kundi.

Sifa kuu za nyenzo iliyotumika katika kichujio cha mchanga zimetolewa kama kipenyo cha chembe za mchanga 0,05 mm, kipenyo cha kokoto 1,5 mm, specific gravity 2,65, porosity ya kitanda 0,82 na kina cha mchanga 35 cm. Katika maandishi, kasi ya hydraulic imetajwa kuwa 10 m³/m²/saa.

Ingawa chanzo kinasema kuwa isotermu za adsorpsheni zilichunguzwa, katika utafiti wa kurasa nane uliowasilishwa hakuna majedwali ya kina ya vigezo vya Langmuir, Freundlich au isotermu zinazofanana. Kwa hiyo hakuna vigezo vya adsorpsheni ambavyo chanzo hakikutoa vilivyoundwa katika makala.

Maji ghafi na mtiririko wa mwisho wa usafishaji vilibadilikaje?

Jedwali lililo hapa chini linaonyesha maji machafu ghafi ya kuosha magari katika Tablo 3 ya utafiti pamoja na mtiririko wa mwisho baada ya adsorpsheni ya zeolite. Thamani si matokeo ya majaribio yaliyohesabiwa upya, bali ni thamani zilizonukuliwa moja kwa moja kutoka jedwali la chanzo.

Dokezo la kipimo cha MBAS: Kichwa cha Tablo 3 katika chanzo kinaonyesha thamani za MBAS kama “%SDBS”, wakati mhimili na maelezo ya Kielelezo 6 huzifafanua kama mg/L. Kwa hiyo katika mstari wa MBAS hapo juu, kipimo hakijafungwa kwa uhakika kimakusudi.

Ni hatua gani ilijitokeza katika kichafuzi gani?

Hatua ya kutuliza mashapo, kulingana na mistari ya uondoaji ya utafiti wenyewe, ilikuwa na nafasi dhahiri katika kupunguza mzigo wa awali wa yabisi. Chanzo kinaripoti baada ya kutuliza mashapo uondoaji wa %62 kwa TS, %76 kwa TSS na %46 kwa Pb. Thamani za %62 kwa ugumu wa kalsiamu, %52 kwa ugumu jumla na %25 kwa COD pia zimetolewa katika hatua hii.

Flotation ililenga kuwa na ufanisi hasa kwa mafuta na grease. Thamani ya O&G ilishuka kutoka 20.117 mg/L hadi 15.087 mg/L na utafiti unaripoti takribani %25 uondoaji kwa hatua hii.

Hatua ya mwisho ya adsorpsheni ya zeolite ilitoa upunguzaji muhimu wa ziada katika vigezo vingi. Kwa mfano, COD ilishuka kutoka 295 mg/L hadi 98,2 mg/L, ugumu jumla kutoka 400 mg/L hadi 56 mg/L, ugumu wa kalsiamu kutoka 210 mg/L hadi 53 mg/L na mafuta-grease kutoka 15.033 mg/L hadi 6 mg/L.

Kwa nini matokeo ya MBAS yanahitaji uangalifu maalum?

MBAS ni mojawapo ya malengo makuu ya utafiti; lakini chanzo kinatoa nambari kadhaa kwa kigezo hiki ambazo hazithibitishani kikamilifu. Katika Tablo 3, MBAS imetolewa kwa mpangilio wa 32,2 → 30,5 → 27,6 → 19,0 → 1,05, wakati katika jedwali hilohilo uondoaji wa hatua ya zeolite umeandikwa kama %55,28. Maandishi nayo yanafafanua uondoaji wa mfumo mzima kama %93,42. Muhtasari pia unasema SDBS ilipungua kutoka 2,5 mg/L hadi 1,25 mg/L.

Ukaguzi rahisi wa hesabu kwa kutumia moja kwa moja thamani za 32,2 na 1,05 katika jedwali la chanzo unalingana na takribani tofauti ya %96,74 kati ya maji ghafi/mtiririko wa mwisho; kwa kutumia hatua ya mwisho pekee kati ya 19,0 na 1,05 kunatoa tofauti ya takribani %94,47. Hakuna mojawapo ya hizi inayolingana kikamilifu na %55,28 ya jedwali au %93,42 ya maandishi. Kwa hiyo Verianla haitoi “asilimia ya uhakika ya uondoaji wa MBAS” moja kutoka katika utafiti huu.

Kutokulingana nyingine za nambari ndani ya chanzo

Uchambuzi wa kiuchumi unasema nini?

Watafiti walifanya uchambuzi wa gharama ya mzunguko wa maisha kwa mfumo uliopendekezwa. Katika Tablo 4, uwekezaji wa awali ulichukuliwa kuwa 1.200 USD, gharama ya uendeshaji na matengenezo ya mwaka 180 USD, mapato/akiba ya mwaka 1.980 USD, maisha ya mfumo 10 mwaka, kiwango cha discount %10 na thamani ya mabaki/kuuza tena 150 USD.

Katika chanzo, mlinganyo uliotolewa kwa net present value uko hivi:

\[ NPV = \sum \left(\frac{RS-OMC}{(1+DR)^2}\right)-II+\frac{SV}{(1+DR)^2} \]

Kwa kipindi cha kurejesha gharama:

\[ PP = \frac{II}{\sum(RS-OMC)} \]

Kwa uwiano wa faida/gharama:

\[ BCR = \frac{\sum RS}{II+\sum OMC} \]

Hapa II humaanisha uwekezaji wa awali, OMC gharama za uendeshaji na matengenezo za mwaka, RS mapato ya mwaka au akiba ya bili ya maji, LD maisha ya mfumo, DR kiwango cha discount na SV thamani ya kuuza tena/mabaki.

Utafiti unaripoti kwa viingizo hivi kuwa NPV ni 11.024 USD, IRR ni %149,98, kipindi cha kurejesha gharama ni takribani 1 mwaka na BCR ni takribani 5,28.

Hata hivyo, kuna tatizo muhimu la uthibitishwaji katika sehemu ya uchumi. Maandishi yanasema mfumo utaokoa takribani %60 ya bili ya maji ya kila mwezi ya 165 USD, ilhali Tablo 4 inatumia akiba ya mwaka ya 1.980 USD. 1.980 USD ni jumla yote ya 165 USD × 12 miezi; %60 yake ni 1.188 USD. Aidha, mzunguko wa kubadilisha nyenzo za kichujio umeandikwa katika sehemu hiyo hiyo kwanza kama 8 miezi, baadaye 10 miezi na tena 8 miezi. Katika milinganyo, badala ya “mfumo wa CWW”, katika sehemu fulani kifupi “SFS” kisichoelezwa kinatumika. Kwa hiyo matokeo ya kiuchumi ya utafiti yanapaswa kuwasilishwa kama matokeo yaliyoripotiwa na waandishi, si kama thamani za feasibility ya kifedha zilizothibitishwa kwa uhuru.

Mpaka wa kisayansi wa matokeo

Jaribio linaonyesha kuwa katika maji machafu ya vituo vitano vya kuosha magari vya Amman vilivyochunguzwa, usafishaji wa kimwili wa hatua nyingi na adsorpsheni ya zeolite unaweza kutoa upunguzaji mkubwa wa vichafuzi. Hasa, thamani za COD, TSS, ugumu, mafuta-grease na risasi katika mtiririko wa mwisho hushuka kwa kiwango kikubwa ikilinganishwa na thamani ghafi katika jedwali la chanzo.

Hata hivyo, chanzo hakitoi data kuhusu uendeshaji wa shambani wa muda mrefu wa kiwango kamili, kuisha kwa uwezo wa adsorpsheni wa zeolite kadri muda unavyopita, kuzalishwa upya kwa media, breakthrough curves za kitanda au utendaji wa matengenezo ya muda mrefu. Katika utafiti pia hakuna jedwali la moja kwa moja la uchambuzi wa mikrobiolojia kuhusu pathogens. Kwa hiyo hitimisho la jumla la usalama wa kiafya halipaswi kutolewa kwa kutegemea tu ulinganisho wa vigezo vilivyopimwa na kiwango.

Dokezo la Chanzo na Mbinu

Jina kamili la kazi asili: Sustainable surfactant removal and wastewater reuse in carwash systems using natural zeolite

Waandishi na mpangilio: Kharabsheh R.M., Awad A.A., Alhusban M.A. na Bdour A.

Mchango sawa/uandishi wa kwanza sawa: Haijatajwa katika chanzo.

Mwandishi anayewajibika: Bdour A.

Taasisi: R&I Centre for the Conservation of Biodiversity and Sustainable Development (CBDS), Faculty of Forestry and Natural Environment Engineering, Universidad Politécnica de Madrid, Hispania; Middle East University, Faculty of Engineering and Design, Civil Engineering Department, Amman, Jordan; Civil Engineering Department, Faculty of Engineering, The Hashemite University, Jordan.

DOI: 10.30955/gnj.06505

Jarida: Global NEST Journal

Juzuu / toleo / makala: 27(1), 06505

Aina ya chanzo na uhakiki: Makala asili ya utafiti iliyopitiwa na wakaguzi.

Taarifa ya uchapishaji katika PDF: Received 22/07/2024; Accepted 26/11/2024; Available online 28/11/2024. Mstari wa bibliografia wa PDF yenyewe unaonyesha utafiti kama wa 2024.

Kiungo rasmi cha uchapishaji:Global NEST Journal — ukurasa wa makala

Dokezo la leseni/hakimiliki: PDF iliyochunguzwa ina kauli “Copyright © 2024 Global NEST – All rights reserved”. Kwa hiyo katika toleo hili la Verianla, michoro na vielelezo asili vya chanzo havikunakiliwa moja kwa moja; data ya kisayansi imewasilishwa kupitia majedwali ya HTML na onyesho la mchakato la Verianla Live lenye maelezo lililoandaliwa kwa kutegemea utafiti.

Ufadhili: Katika chanzo hakuna tamko tofauti na wazi la ufadhili. Katika sehemu ya shukrani, watafiti wanawashukuru wenzao na wafanyakazi katika Jordan University kwa msaada wao na wanaeleza kuwa kazi ilifanywa kwa sehemu kwa kutumia rasilimali za chuo kikuu.

Upatikanaji wa data: Katika toleo lililochunguzwa hakuna tamko tofauti la upatikanaji wa data.

Mgongano wa maslahi: Katika toleo lililochunguzwa hakuna tamko tofauti la mgongano wa maslahi.

CRediT/michango ya waandishi: Katika toleo lililochunguzwa hakuna CRediT tofauti au tamko la kina la michango ya waandishi.

Vikwazo vikuu vya kimbinu: Utafiti umewekewa mipaka na sampuli zilizochukuliwa kutoka vituo vitano vya kuosha magari vya Amman. Uthibitishaji wa muda mrefu wa shambani katika kiwango kamili, maisha ya kitanda cha zeolite na utendaji wa regeneratsia haujawasilishwa. Kuna kutokulingana ndani ya chanzo katika thamani za MBAS na viwango vya uondoaji, taarifa za halijoto/pH bora, mwaka wa kiwango cha matumizi tena na viingizo vya LCCA. Kwa kuwa hakuna jedwali la matokeo ya moja kwa moja kuhusu uondoaji wa pathogens za mikrobiolojia, usalama wa matumizi tena unapaswa kufasiriwa tu ndani ya fremu ya vigezo vilivyopimwa katika utafiti.

Mbinu ya maudhui: Jaribio la kisayansi, mbinu, matokeo ya nambari na vikwazo katika makala hii ya Verianla vinategemea utafiti uliopakiwa. Hakuna matokeo mapya ya majaribio au utaratibu mpya wa kisayansi ulioongezwa kutoka vyanzo vya nje; uthibitishaji wa nje umetumika tu kwa ukaguzi wa utambulisho wa bibliografia na hali ya uchapishaji.