آب و فاضلاب
سال:1395 | دوره:27 | شماره:1 (مسلسل 101) |تعداد مقالات:12

از آنجا که بخش عمده ای از منابع غذایی از محصولات کشاورزی آبیاری شده با آب های زیرزمینی تامین می شود، پالایش آب های زیرزمینی آلوده با استفاده از روش های داخل محل از قبیل استفاده از حائل های واکنش پذیر تراوا، ضروری به نظر می رسد. با توجه به ضرورت کاهش آلودگی اراضی آلوده به کادمیم در جنوب شهر تهران، در این پژوهش هدف تعیین جاذب کارآمد در نتیجه مقایسه میزان درصد جذب کادمیم توسط جاذب های نانوذرات آهن صفر ظرفیتی با کانی های زئولیت و کلسیت بود. نتایج حاصله حاکی از افزایش قابل توجه درصد جذب کادمیم توسط nZVI نسبت به کلسیم و زئولیت بود. روند افزایش غلظت جاذب نانوذرات آهن از 1 به 2 گرم در لیتر، بر محلول هایی با غلظت 0.2، 0.5 و 4ppm کادمیم بررسی شد و نتایج حاکی از افزایش به ترتیب 5.5، 3.4 و 11.5 درصدی میزان جذب کادمیم پس از گذشت 2 ساعت بود. همچنین در نتیجه افزایش غلظت اولیه آلایندگی از 0.2 به 0.5 ppm، به ازای تزریق 1 و 2 گرم در لیتر نانوذرات آهن پس از گذشت 24 ساعت به ترتیب، 5.45 و 7.75 درصد کاهش میزان جذب گزارش شد. در ادامه اثر شرایط محیطی، تغییرات pH و دما بر میزان جذب بررسی شد. کاهش کادمیم نسبت به غلظت اولیه 4ppm طی 3 ساعت، در شرایط اسیدی (pH=3.7)، 15.37 درصد و در شرایط قلیایی (pH=13.1)، این نسبت به اندازه 92.75 درصد کاهش نشان داد. در نتیجه افزایش دما از 20 به 75 درجه سلسیوس پس از 6 ساعت، غلظت کادمیم 38.5 درصد کاهش داشت. به منظور بررسی اثرات محیط زیستی تزریق نانوذرات در جهت جذب سطحی و ترسیب کادمیم، غلظت یون آهن موجود در محیط اندازه گیری شد. در واکنش محلول 0.5 ppm کادمیم با محلول 2 گرم در لیتر جاذب، غلظت یون آهن پس از 24 ساعت نسبت به غلظت اولیه برابر 0.0041 درصد گزارش شد. در آزمایش های صورت گرفته در محیط متخلخل همگن اشباع قائم، تحت جریان آب آلوده با غلظت 2.92 ppm، تزریق جاذب نانوذرات آهن ظرفیت صفر با غلظت 3 گرم در لیتر منجر به کاهش آلایندگی تا زیر حد مجاز آب آشامیدنی شد. در واکنش نانوذرات آهن با کادمیم محلول در محیط، نانوذرات به عنوان جاذب کارآمد عمل نموده و ضمن جذب سطحی کادمیم در نتیجه گذشت زمان، کادمیم موجود در محیط را در نتیجه عمل ترسیب از محیط واکنش خارج ساخت.

افزایش غلظت مواد مغذی مانند نیترات و فسفات موجب شکوفایی جلبک در منابع آب می شود. این شکوفایی جلبکی باعث تغییر در طعم و بوی آب شده و کیفیت آب را کاهش می دهد. در این پژوهش رشد جلبکی در منابع آب (سد یامچی اردبیل) با استفاده از نانو ذرات اکسید روی بررسی شد. بعد از کشت جلبک های جمع آوری شده از سد یامچی و سپری شدن زمان لازم به منظور رشد جلبک، شناسایی جلبک ها، با تهیه لام و مشاهده در زیر میکروسکوپ انجام شد. نتایج نشان داد گونه های کلادوفورا و اوگلنا در محیط کشت رشد بیشتری داشتند. برای حذف و جلوگیری از رشد جلبک، نانوذرات اکسید روی با استفاده از روش شیمیایی تولید شد. نانوذرات اکسید روی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری و پراش اشعه ایکس مشخصه یابی شد. نتایج نشان داد که قطر نانوذرات بین 10 تا 30 نانومتر و فاز نانوذرات اکسید روی هگزاگونال و بدون هیچ ناخالصی است. اثر نانوذرات با غلظت های مختلف بین صفر تا ppm 3 برای جلوگیری از رشد جلبکی مطالعه شد. به منظور تعیین دز مهارکننده رشد جلبک ها ابتدا از غلظت های کم نانوذرات اکسید روی استفاده شد. نتایج نشان داد که در غلظت های کمتر از 1 میلی گرم در لیتر نانو ذرات اکسید روی، کاهشی در رشد جلبک ها مشاهده نمی شود. اما در غلظت های بیش از 1 میلی گرم در لیتر، کاهش قابل توجهی در میزان جلبک ها مشاهده شد، به طوری که در غلظت های بالای 2 میلی گرم در لیتر، هیچ گونه رشد جلبکی رخ نداد.

بسیاری از رنگ های آلی مانند رنگ کاتیونی متیلن بلو به دلیل ساختار پیچیده آروماتیک و حلالیت بالا در آب، سمی، سرطانزا و غیر قابل تجزیه زیستی می باشند، لذا حذف آنها از پساب ضروری است. در این تحقیق، سیلیس نانوحفره SBA-15 به روش هیدروترمال سنتز و سپس به روش پساسنتزی با گروه تک شاخه آمینی (NH2-SBA-15) و دندریمرآمینی (MDA-SBA-15) عامل دار شد. اثر اصلاح سطح بر روی کارایی جذب رنگ متیلن بلو در سیستم ناپیوسته بررسی شد. ویژگی نانو جاذب های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FT-IR، SEM و BET انجام شد. نتایج نشان داد که در شرایط یکسان، کارایی حذف متیلن بلو با استفاده از نانو جاذب MDA-SBA-15، 37 میلی گرم بر گرم است که به ترتیب 2.6 و 3.3 برابر بیشتر از این کارایی برای جاذب های NH2-SBA-15 و SBA-15 است. فرایند جذب با استفاده از چهار مدل ایزوترمی لانگمیر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین-رادکوویچ مدل سازی شد. همبستگی زیاد داده ها با مدل جذب لانگمیر بیانگر جذب تک لایه ای متیلن بلو بر روی MDA-SBA-15 است. پارامترهای حاصل از ایزوترم تمکین نشان داد که روند جذب با MDA-SBA-15 گرمازا است. کارایی بیش از 90 درصدی MDA-SBA-15 نسبت به دو نانو جاذب دیگر در حذف رنگ متیلن بلو از محیط آبی نشان داد که می توان از آن به عنوان یک جاذب موثر در فرایند تصفیه استفاده نمود.

در این پژوهش، برای حذف رنگزای اسید قرمز 14 در سیستم دوغابی از نانوذرات دو فلزی آهن- نیکل استفاده شد که ساخت آن از روش رسوب دهی شیمیایی کلرید آهن توسط عامل احیا کننده قوی سدیم بورهیدرید بود. پارامترهای غلظت اولیه رنگزا، دز نانوذرات، pH، مدت زمان طی شده از ساخت تا استفاده نانوذرات، سرعت همزن و دما برای رسیدن به شرایط بهینه بررسی شد. سپس برای شناسایی سایر عوامل موثر، آزمایش های شاهد، در شرایط بهینه انجام شد. شرایط بهینه در دمای 2±25 درجه سلسیوس در غلظت نانوذرات تازه برابر 0.05 گرم در لیتر، غلظت اولیه رنگزا 200 میلی گرم در لیتر، pH برابر 7.5 و دو دقیقه هم زدن به دست آمد. طبق نتایج حاصل، این نانوذرات فعالیت بسیار بالایی داشتند به طوری که راندمان حذف رنگزا در شرایط بهینه پس از 2، 30 و 240 دقیقه به ترتیب 79.39، 90.52 و 94.42 درصد و همچنین راندمان حذف COD بعد از گذشت 4 ساعت از شروع واکنش برابر 72.61 درصد به دست آمد.

حضور پساب های حاوی ترکیبات آنتی بیوتیکی مانند پساب صنعت داروسازی از مشکلات جدی در رابطه با آلودگی محیط زیست به حساب می آید. فرایند ازن/ پرسولفات، فرایندی نو ظهور در حذف آلاینده های مقاوم در برابر تصفیه متداول است. این فرایند با بهره گیری از رادیکال آزاد سولفات به عنوان اکسید کننده قوی، کارایی بالایی در حذف آلاینده های مقاوم دارد. در این مطالعه تجربی، کارایی این فرایند در حضور آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین با غلظت 10 تا 100 میلی گرم در لیتر در حضور صفر تا 15 میلی مولار پرسولفات در مدت زمان واکنش 30 دقیقه در راکتور نیمه پیوسته با حجم مفید یک لیتر بررسی شد. نتایج نشان می دهد که در شرایط بهینه بهره برداری شامل: pH برابر 3، دز پرسولفات برابر 10 میلی مولار، دز ازن برابر 1 گرم در ساعت و غلظت اولیه آنتی بیوتیک برابر 10 میلی گرم در لیتر، این فرایند قادر است 96 درصد از آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین را حذف نماید. با تغییر در شرایط آزمایش، راندمان فرایند تغییر می کند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد، فرایند ازن/ پرسولفات، می تواند یک فرایند مناسب برای حذف آلاینده های مقاوم و دیر تجزیه پذیر باشد.

فنل و مشتقات آن ترکیباتی به شدت سمی می باشند که به راحتی می توان آنها را از پساب های صنایع مختلفی مانند پالایشگاه های نفت، صنایع پتروشیمی، معادن به ویژه زغال سنگ و کارخانه های مواد شیمیایی حذف کرد. ورود این مواد به محیط زیست باعث آلودگی های شدید به ویژه در منابع آبی می شود. در گذشته از روش های فیزیکوشیمیایی برای حذف فنل و مشتقات آن استفاده می شد اما امروزه تصفیه زیستی در اولویت قرار دارد. هدف از این پژوهش شناسایی و جداسازی باکتری های تجزیه کننده فنل از پساب کارخانه گل گهر سیرجان بود. در این تحقیق برای جداسازی باکتری های تجزیه کننده فنل، نمونه برداری از مناطق مختلف پساب کارخانه گل گهر سیرجان صورت گرفت و با استفاده از روش های غنی سازی در محیط بوشنل- هاس همراه با فنل به عنوان منبع کربن، باکتری های تجزیه کننده فنل جداسازی شدند. باکتری های برتر در تجزیه فنل با استفاده از پرایمرهای ویژه ژن 16S rRNA و انجام واکنش زنجیره ای چندگانه و در نهایت تعیین توالی باند حاصله شناسایی شدند. در طی این تحقیق، 17 سویه باکتریایی تجزیه کننده فنل از نمونه های خاک و پساب جمع آوری شده از مناطق مختلف معدن جداسازی شد. با انجام آزمون های غربالگری، تعداد چهار سویه به عنوان سویه های برتر انتخاب شدند. بالاترین غلظتی از فنل که به این باکتری ها تجزیه می شد، غلظت 0.4 گرم در لیتر بود. نتایج حاصل از شناسایی مولکولی نشان داد که این باکتری های برتر تجزیه کننده فنل متعلق به جنس های سودوموناس اس پی و نیتراتیرداکتر اس پی و سالجنتی باکتر اس پی هستند. در مجموع نتایج این تحقیق نشان داد پساب کارخانه گل گهر سیرجان دارای تعداد زیادی از باکتری های تجزیه کننده فنل به ویژه جنس های مذکور است و با به کارگیری این باکتری ها در پساب حاصل از کارخانه گل گهر می توان میزان آلودگی این کارخانه را به طور قابل توجهی کاهش داد.

فاضلاب بیمارستانی یکی از انواع فاضلاب های شهری است که با توجه به منبع تولید آن ممکن است حاوی عوامل پاتوژن و میکروارگانیسم ها، انواع عوامل بیماری زای روده ای، باکتری یایی، ویروسی، عوامل انگلی و مواد سمی موجود در شیرابه پساب های بیمارستانی از جمله فلزات سنگین باشند. در این پژوهش میزان جذب عناصر کادمیم، روی، مس، نیکل، آهن و سرب موجود در پساب بیمارستانی به روش گیاه پالایی، با استفاده از گیاه وتیور بررسی شد. به این منظور گیاه وتیور بر اساس طرح کاملا تصادفی، در قالب 8 تیمار و 4 تکرار کشت و با ترکیب های مختلفی از آب معمولی و پساب بیمارستانی، به مدت 75 روز آبیاری شد. مطابق نتایج به دست آمده، بیشترین تجمع عناصر سرب، مس، روی، آهن، نیکل به ترتیب به میزان 9.244، 2.313، 2.3188، 2625.3 و 27.638 در قسمت ریشه گیاه و عنصر کادمیم به میزان 3.45 میکروگرم در گرم ماده خشک در خاکی که گیاه در آن کاشته شده بود، رخ داد و مقادیر خیلی کمی از عناصر سنگین در قسمت شاخ و برگ گیاه وتیور تجمع یافت. تجمع بیشتر فلزات مس، سرب، نیکل و روی در ریشه نسبت به اندام هوایی نشان دهنده مکانیسم تحمل گیاه در غلظت های بالای فلزات در خاک است. به طور کلی استفاده از گیاه وتیور به عنوان گزینه موثر در کاهش آلودگی پساب های بیمارستانی توصیه می شود.

در این پژوهش قابلیت الگوریتم کاوش سیستم ذرات باردار (CSS) در حل مسائل بهینه سازی مهندسی آب بررسی شد. ابتدا دو نمونه از مسائل نسبتا پیچیده ریاضی توسط الگوریتم CSS حل شد و نتایج آن با نتایج سایر الگوریتم های فراکاوشی مقایسه شد. در انتها کاربرد مدل بهینه سازی توسعه داده شده توسط الگوریتم CSS در تخصیص بار آلاینده با رویکرد مجموع حداکثر بار روزانه (TMDL) در رودخانه، نشان داده شد. به منظور قضاوت درست از کارایی این الگوریتم، نتایج در قالب جداول و نمودارهایی ارائه شد. نتایج نشان داد سرعت الگوریتم مذکور نسبت به سایر الگوریتم های فراکاوشی بیشتر است و دقت آن نیز در حل مسائل بهینه سازی مهندسی آب رضایت بخش است.

تغییرات کیفیت آب، رویکرد مناسبی برای پایش آلودگی های غیر نقطه ای است. در مطالعه حاضر، اطلاعات کیفیت آب 81 ایستگاه آبسنجی واقع بر رودخانه های استان مازندران در خلال سال های 1391 و 1392 مورد بررسی قرار گرفت. مرز زیر حوضه های بالادست ایستگاه ها ترسیم شد و سنجه های سیمای سرزمین در دو سطح کلاس و سیما برای زیر حوضه های موجود استخراج شدند. از تحلیل مولفه های اصلی برای تعیین پارامترهای کیفیت آب و از رگرسیون خطی پیشرو به منظور تعیین سنجه های بهینه در توصیف تغییرات هر کدام از پارامترها استفاده شد. پنج مولفه اول قادر به توصیف 96.61 درصد از تغییرات کیفیت آب رودخانه های استان مازندران بودند. برای مدل سازی ارتباط میان سنجه های سیمای سرزمین و پارامترهای کیفیت آب از شبکه عصبی-فازی تطبیقی و رگرسیون چند متغیره خطی استفاده شد. نتایج حاکی از بود رگرسیون چند متغیره خطی توانسته است پارامترهای SAR، TDS، pH، NO3 و PO43- را با ضریب تبیین 0.81، 0.56، 0.73، 0.44 و 0.63 در مرحله آزمون پیش بینی نماید. این در حالی است که ضریب تبیین شبکه عصبی-فازی به ترتیب برابر با 0.82، 0.79، 0.82، 0.31 و 0.36 بوده است. بنابراین، شبکه عصبی-فازی در اغلب موارد کارایی بالاتری داشته و این امر ارتباط غیر خطی میان پارامترهای کیفیت آب و سنجه های سیمای سرزمین را نشان می دهد. از آنجا که کاربری ها و پوشش سرزمین مختلف در حوضه دارای تاثیر زیادی بر کیفیت آب خروجی، آلاینده های در دسترس و بار مواد محلول در رودخانه ها هستند، استفاده از روش این پژوهش می تواند به عنوان ابزاری تکمیلی در برنامه ریزی منطقه ای و ارزیابی اثرات محیط زیستی در برنامه های توسعه مطرح شود.

در این مطالعه به بررسی رسوبات کربنات کلسیم در قنات اسفزار در استان خراسان جنوبی پرداخته شد. مطالعات بر اساس کاهش سختی موقت آب در لوله های انتقال آب شرب در محدوده قنات انجام پذیرفت. با توجه به اینکه این قنات تنها منبع تامین کننده آب شرب در سطح منطقه است لذا بررسی آن حائز اهمیت است. بر این اساس با افزایش pH آب توسط آهک اقدام به تشکیل رسوب در یک مخزن شد. برای تسریع در تشکیل هسته های رسوب از منعقدکننده های شیمیایی استفاده شد. بر اساس بهینه سازی صورت گرفته از بین منعقدکننده های سولفات آهن II، سولفات مس II و سولفات آهن III در pH برابر 9.5، ماده سولفات آهن III با توجه به مقدار EC برابر 440ds و pH برابر 7 انتخاب شد. بر اساس آنالیز ابعادی با استفاده از عدد رینولدز شبیه سازی با استفاده از دبی قنات، انجام شد که با توجه به نتایج آزمایشگاه مورد واسنجی قرار گرفت. نتایج نهایی در سیستم آبرسانی قنات کاهش رسوبات کربنات کلسیم را در سیستم آبرسانی منطقه نشان داد.