یکی از مشکلاتی که اغلب درتصفیه خانه های فاضلاب بروش لجن فعال ایجاد می شود عدم ته نشینی مناسب لجن و فشردگی آن در حوضه ته نشینی ثانویه می باشد. عدم ته نشینی مناسب لجن علاوه بر افت کیفیت فاضلاب خروجی باعث هزینه های تصفیه لجن می شود. در این طرح که در تصفیه خانه فاضلاب زرگنده انجام شده است، علل عدمت ته نشینی مناسب و فشردگی لجن بروش آزمایشگاهی بررسی شده است. در مرحله اول خصوصیات ته نشینی لجن در تصفیه خانه زرگنده با محاسبه شاخص حجمی لجن انجام شد. در مرحله دوم با اندازه گیری شکل های مختلف نیتروژن پدیده دنیتریفیکاسیون مورد بررسی قرار گرفت. زیرا یکی از دلایل عدم ته نشینی و بالا آمدن و شناور شدن لجن، پدیده دنیتریفکاسیون می باشد. در مرحله سوم بررسی میکروسکوپی لخته ها انجام شد تا وضعیت تشکیل لخته و پدیده بالکینگ بررسی شود که منجر به شناسایی باکتریهای رشته ای ایجاد کننده در تصفیه خانه فاضلاب زرگنده گردید. باکتریهای ایجاد کننده در تصفیه خانه به ترتیب اولویت، ام، پارویسلا و تیپ 0092 می باشد. رشد این باکتریها احتمالا بدلیل پایین بودن نسبت غذا به میکروارگانیسم، کمبود اکسیژن محلول در حوض هوادهی و رژیم اختلاط کامل حوض هوادهی تصفیه خانه فاضلاب زرگنده می باشد. در مرحله چهارم مبانی طراحی و راهبری تصفیه خانه کنترل شد که در نتیجه مشخص شد که این تصفیه خانه با مشکل بار اضافی هیدرولیکی نیز مواجه است.

این تحقیق به منظور بررسی تصفیه پذیری پساب های حاوی نیتروژن بالا به روش بیولوژیک، و مطالعه موردی بر روی واحد نیترات آمونیم مجتمع پتروشیمی شیراز، با بهره گیری از راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) انجام گردید. تحقیق شامل دو دوره شش ماهه و چهار ماهه بود. در یک دوره شش ماهه، از تصفیه پذیری پساب های پتروشیمی که به روش بیولوژیکی انجام می شد. اطلاعات لازم جمع آوری شد و برای تعیین کیفیت پساب مورد نظر آزمایش های لازم انجام گرفت. در دوره چهار ماهه در مقیاس پایلوت مطالعات آزمایشگاهی انجام  شد براساس مطالعات تصفیه پذیری در مقیاس پایلوت، و با به کارگیری 4 واحد راکتور طی آزمایش های انجام شده مشخص شده، که پساب مورد نظر دارای نیتروژن بسیار بالا به شکل آمونیاک و نیترات آمونیم و فاقد هر گونه مواد مغذی و معدنی دیگر است. این مطالعات با بکارگیری 4 واحد راکتور از جنس پلکسی گلاس با گنجایش مفید 4 لیتر و با بارگذاری های مختلف، در آزمایشگاه محیط زیست دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز انجام شد. با توجه به pH بالای پساب (حدود 11)، در ابتدای کار، خنثی سازی فاضلاب با اسید فسفریک انجام گرفت. برای تامین منبع کربن و فسفر به ترتیب از متانول (CH3OH) و دی پتاسیم هیدروژن فسفات (K2HPO4) استفاده شد. مواد معدنی افزوده شده به پساب نیز شاملCacl2, Nacl MgSO4 , FeSO4 بود. مرحله سازگارسازی و رشد باکتری ها حدود 40 روز به طول انجامید. در آزمایش های پیلوتی، ابتدا نسبت بهینه لجن به پساب به دست آمد و سپس با اعمال این نسبت در راکتورها، زمان های مختلف جهت فاز هوازی و بی هوازی مورد آزمایش قرار گرفت و زمان مناسب در سیستم مشخص شد. سپس چرخه بهینه به دست آمده، تا شش مرتبه به طور متوالی بر سیستم اعمال شد و راندمان سیستم در حذف نیتروژن در هر مرحله از اعمال چرخه به دست آمد. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که پساب واحد نیترات آمونیم مجتمع پتروشیمی شیراز از نظر بیولوژیکی قابل تصفیه است و با استفاده از سیستم SBR، آمونیاک و نیترات آمونیم این پساب با راندمان حذفی حدود 97 درصد به کمتر از 100 میلی گرم بر لیتر می رسد.

حذف ازت و فسفر یکی از اهداف عمده تصفیه خانه های فاضلاب شهری در اکثر کشورها به خصوص کشورهای اروپایی می باشد. تخلیه ازت و فسفر در منابع آب و به خصوص دریاچه ها باعث رشد بیش از حد جلبک ها و در نهایت تغییر در طعم و بوی آب شده و مصرف آن را محدود می کند. این مطالعه در تابستان سال 1382 در کشور سوئد انجام شد و راندمان یک سیستم تصفیه فاضلاب هیدروپونیک که در واقع ترکیبی از لجن فعال متعارف و رویش گیاهان آبزی در سطح مخزن برای حذف ازت و فسفر می باشد، مورد بررسی قرار گرفت. سیستم مزبور در یک گلخانه در ناحیه ای از استکهلم قرار گرفته است. اگر چه این سیستم با هدف پژوهشی راه اندازی شده، ولی در حال حاضر فاضلاب خانگی ساکنین اطراف را به میزان 0.6 m3/d دریافت می کند. سیستم از یک مخرن آنوکسیک برای دنیتریفیکاسیون پیش از مخازن هوازی برای نیتریفیکاسیون و رشد گیاهان تشکیل شده است. در مراحل بعدی استخرهای رشد جلبک باعث کاهش بیشتر فسفر گردیده و در نهایت فاضلاب با عبور از یک صافی شنی شفاف می شود. راندمان حذف این سیستم در فصل تابستان سال 2003 در ارتباط با مواد آلی، فسفر و ازت مورد بررسی قرار گرفت. حذف COD در این سیستم حدود 90% و حذف ازت و فسفر در فرایند نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون به ترتیب 72% و 47% تعیین گردید. اگر چه در استخرهای رشد جلبک مقدار بیشتری فسفر حذف می شود؛ اما این سیستم راندمان قابل قبولی در زمینه حذف فسفر از خود نشان نمی دهد. هم چنین این سیستم جدا از حذف مواد مغذی قادر است گیاهان با ارزشی را پرورش دهد.

کودهای شیمیایی مورد استفاده در کشاورزی از منابع آلاینده محیط زیست (به خصوص آب های ‏زیرزمینی و منابع خاک) می باشند. شناخت عوامل موثر بر حرکت املاح و آب در پروفیل خاک کمک ‏موثری در مدیریت صحیح و کاهش آب شویی نیترات از منطقه رشد ریشه می نماید.‏ در این تحقیق برای شبیه سازی و ارزیابی انتقال نیترات در خاک از داده های مربوط به یک مزرعه ‏ذرت واقع در مرکز آموزشی و تحقیقاتی دانشکده کشاورزی کرج استفاده شد. بافت خاک مزرعه لومی ‏رسی و میزان ازت مورد استفاده در اوایل فصل کشت ذرت‎ ‎‏150 کیلوگرم در هکتار بود. برای شبیه سازی ‏حرکت نیترات از مدل هیدرولوژیکی ‏DRAINMOD-N‏ استفاده شد. این مدل با تغییر ضرایب معدنی شدن ‏و دنیتریفیکاسیون در دامنه قابل قبول، برای رسیدن به بهترین انطباق بین داده های پیش بینی و مشاهده شده، ‏کالیبره شد. نتایج نشان داد که غلظت نیترات برآورد شده با مدل در زیر منطقه ریشه، در اکثر مواقع با ‏غلظت نیترات اندازه گیری شده در مزرعه تطابق نسبی خوبی دارد. لذا از مدل ‏DRAINMIOD-N‏ می توان ‏به عنوان یک ابزار مدیریتی برای کاهش و جلوگیری از آلودگی زیست محیطی در مناطق تحت آبیاری ‏استفاده نمود.

کاربرد کودهای شیمیایی در کشاورزی به عنوان منابع آلاینده محیط زیست به خصوص آبهای زیرزمینی و منابع خاک شناخته شده اند. درک و شناخت فاکتورهای موثر بر حرکت املاح و آب در پروفیل خاک کمک بزرگی به مدیریت صحیح و کاهش آبشویی نیترات از منطقه ریشه می نماید. در این تحقیق جهت ارزیابی انتقال نیترات از آب نفوذ یافته به خارج از منطقه ریشه نمونه برداری و توسط روش اسپکتوفتومتری اندازه گیری به عمل آمد. نمونه برداری در طول یک دوره فصل کشت (1383) مزرعه ذرت واقع در مرکز آموزشی و تحقیقاتی دانشکده کشاورزی کرج انجام شد. به منظور شبیه سازی حرکت نیترات از دو مدل هیدرولوژیکی و ریاضی،DRAINMOD-N  و LEACHN استفاده گردید. این دو مدل با تغییر ضرایب معدنی شدن، نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون در دامنه قابل قبولی برای رسیدن به بهترین انطباق بین داده های پیش بینی شده و مشاهده شده، کالیبره شد. نتایج این تحقیق نشان داد که غلظت نیترات برآورد شده توسط دو مدل در اکثر مواقع با غلظت نیترات اندازه گیری شده در مزرعه انطباق دارند. همچنین در هر دو مدل، میزان رطوبت و روند آن در طی دوره رشد با دقت قابل قبولی پیش بینی گردید. همبستگی بین مقادیر اندازه گیری شده و برآورد شده در سطح یک درصد معنی دار بود. بررسی نتایج و سناریوها نشان داد که هر دو مدل می توانند به عنوان ابزاری جهت مدیریت آلودگی زیست محیطی در مناطق تحت آبیاری بکار روند.

دنیتریفیکاسیون اتوتروفیک مصرف کننده گوگرد تحت شرایط مختلف فاضلاب مصنوعی از نظر قلیاییت و ماده آلی، در بیورآکتور با بستر ثابت و جریان رو به بالا در مقیاس آزمایشگاهی مورد ارزشیابی قرار گرفت. قطر دانه های گوگرد 2.8-5.6 میلی متر و تخلخل بستر %40 بود. برای کشت و تکثیردنیتریفایرها از لجن تصفیه خانه فاضلاب شهرک قدس استفاده شد. در ابتدا با تغییر غلظت نیترات ورودی، نسبت های استویکیومتری سولفات تولید شده و قلیاییت مصرف شده به ازای نیتروژن نیترات حذف شده به ترتیب برابر با 7.05 و 2.92 میلی گرم بر میلی گرم به دست آمد. تحت شرایط قلیاییت کافی، نیترات با غلظت ورودی 650 میلی گرم در لیتر برحسب نیتروژن و بار حجمی 0.792 کیلوگرم نیتروژن نیترات در متر مکعب در روز، به طور کامل حذف شد. با کاهش قلیاییت ورودی به مقادیری کمتر از نیاز استویکیومتری آن در دنیتریفیکاسیون اتوتروفیک، کارآیی حذف نیترات رو به کاهش گذاشت تا در قلیاییت 810 میلی گرم در لیتر برحسب کربنات کلسیم، به %60.2 رسید. در این وضعیت ماده آلی متانول از غلظت 248 تا 743 میلی گرم در لیتر معادل 20 الی 60 در صد نیاز استویکیومتری آن در فرآیند دنیتریفیکاسیون هتروتروفیک، به خوراک ورودی اضافه شد. با افزودن متانول، نسبت های استویکیومتری فوق روند نزولی پیدا کرد و در نهایت به ترتیب به حدود 2.66 و صفر رسید. همزمان با کاهش سولفات تولید شده و قلیاییت مصرف شده، کارآیی حذف نیترات و متانول ورودی تقریبا به %100 رسید و pH و کدورت خروجی افزایش یافت. مجموعه این تغییرات بر وقوع همزمان دنیتریفیکاسیون هتروتروفیک و اتوتروفیک مصرف کننده گوگرد صحه گذاشت و نشان داد که افزودن مقادیر کنترل شده ماده آلی به فاضلاب های با قلیاییت کم، می تواند ضمن تامین قلیاییت، عملکرد دنیتریفیکاسیون اتوتروفیک مصرف کننده گوگرد را بهبود بخشد.

در مطالعه حاضر، کارآیی فرآیند بیوفیلمی با بستر متحرک طراحی شده در مقیاس آزمایشگاهی به منظور تصفیه بیولوژیکی فاضلاب سنتتیک حاوی مواد مغذی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تحلیل سینتیکی فرآیند با توجه به حذف فسفر و نیتروژن با استفاده از مدلهای ریاضی مختلف انجام شد. فرآیند مذکور به صورت چهار رآکتور جداگانه بی هوازی، آنوکسیک و هوازی به صورت سری ساخته شد و به طور پیوسته در بارگذاری های مختلف فسفر و نیتروژن و زمان های ماند هیدرولیکی مختلف راهبری شد. در شرایط بهینه و در رآکتور هوازی، نیتریفیکاسیون تقریبا کاملی با متوسط راندمان حذف آمونیوم برابر با %99.72 به وقوع پیوست. متوسط میزان نیتریفیکاسیون ویژه در این رآکتور معادل با 1.92g NOx-N/kg VSS-h بود. طبق نتایج حاصله، میزان دنیتریفیکاسیون در رآکتور آنوکسیک ثانویه با افزایش بارگذاری NOx-N روند افزایشی داشت. میزان حذف فسفر در رآکتور هوازی، از لحاظ آماری ارتباط معنی داری با میزان آزادسازی فسفر در رآکتور بی هوازی داشت. در شرایط بهینه، متوسط راندمان حذف نیتروژن کل و فسفر به ترتیب معادل با 80.9 و 95.8 درصد بود. بر اساس نتایج حاصل از تحلیل سینتیکی فرآیند بیوفیلمی با بستر متحرک، مدل استوور - کین کانن به منظور مطالعات مدل سازی و تحلیل داده های تجربی انتخاب شد، بطوریکه با استفاده از مدل استوور - کین، کانن، ضرایب همبستگی بالای 0.9862 و 0.986 به ترتیب به منظور حذف فسفر و نیتروژن بدست آمد. بنابراین از مدل مذکور می توان به منظور پیش بینی رفتار و با طراحی فرآیند بیوفیلمی با بستر متحرک استفاده کرد.

در این تحقیق سیستمی شامل اتصال یک روش موثر و اقتصادی برای تولید در محل و کنترل شده هیدروژن و دی اکسید کربن و استفاده از بیوراکتور با بستر ثابت، طراحی شد و توانایی آن در حذف نیترات از آب شرب مورد ارزیابی قرار گرفت. هدف اصلی این پژوهش توسعه یک فناوری ارزان بود که برای یون نیترات کاملا انتخابی عمل کند و برای دیگر پارامترهای کیفی آب شرب، کمترین تغییرات را داشته باشد. گازهای هیدروژن و دی اکسید کربن به ترتیب به عنوان دهنده الکترون و منبع کربنی باکتری های دنیتریفایر اتوتروفیک، با روشی ارزان با اعمال ولتاژ بسیار پایین برق مستقیم (10-5 ولت) در راکتور الکتروشیمیایی با الکترولیز متانول تولید شدند و به بیوراکتور دنیتریفیکاسیون تلقیح شده توسط باکتری های دنیتریفایری که به طور طبیعی در آب حضور دارند، تزریق شد. نتایج بهره برداری پایلوت با آب یک چاه آلوده به نیترات با غلظت 120 میلی گرم در لیتر در آبخوان تهران به مدت 160 روز نشان داد که با مصرف انرژی الکتریکی نسبتا پایین و تنها با تزریق دو گاز بی ضرر هیدروژن و دی اکسید کربن، بدون افزودن هیچ گونه ماده شیمیایی دیگر، برای غلظتهای نیترات معمول موجود در منابع آبی شرب با زمان ماند 2 تا 5 ساعت می توان به راندمان حذف بیش از 95 درصد دست یافت.

زمینه و هدف: امروزه آلودگی آبهای سطحی و بویژه زیرزمینی به نیترات در برخی مناطق جهان در حال افزایش است. از آنجا که نیترات دارای اثرات بهداشتی و محیطی می باشد، افزایش آن در آب زیرزمینی منجر به غیرقابل استفاده شدن منابع آب زیرزمینی شده است. بنابراین همانگونه که نیاز به آب در سراسر جهان در حال افزایش است، کاهش غلظت نیترات از آب شرب امری ضروری می باشد. پودر منیزیم فلزی پتانسیل مناسبی برای حذف نیترات در محیط آبی دارد. هدف این مطالعه بررسی موضوع کینتیک احیای شیمیایی نیترات توسط پودر منیزیم و آنالیز برخی فاکتورهای موثر بر دنیتریفیکاسیون شیمیایی است.روش بررسی: غلظت نیترات در طول موج 220 نانومتر با اسپکترفوتومتر تعیین گردید. به منظور تعیین عملکرد راندمان حذف نیترات توسط منیزیم، از آب مقطر دوبار تقطیر برای آماده سازی معرفها و آب آلوده به نیترات استفاده شد. هر یک از آزمایشات سه بار تکرار و میانگین نتایج مورد بررسی قرار گرفت.یافته ها: از آنالیز کینتیکی مطالعات منقطع مشخص گردید که واکنش کاهش شیمیایی نیترات توسط پودر منیزیم با توجه به ثابت میزان واکنش مشاهده شده (Kobs) از نوع درجه اول می باشد. تاثیر شدت اختلاط بر میزان کاهش شیمیایی نشان داد که دنیتریفیکاسیون توسط پودر منیزیم غالبا یک واکنش سطحی محدود شونده از لحاظ انتقال جرم می باشد. همچنین در این مطالعه مشخص شد که دوز منیزیم با Kobs رابطه دارد. (R2>0.99)نتیجه گیری: در این مطالعه مشخص گردید که دنیتریفیکاسیون کامل در یک محلول سنتتیک در طی چند دقیقه تماس با پودر منیزیم تحت شرایط اتمسفری و بدون کنترل pH در طی واکنش قابل دستیابی است. سرعت دنیتریفیکاسیون با پارامترهایی مانند زمان تماس، دوز منیزیم، میزان اختلاط و غلظت اولیه نیترات وابسته است.