آب و فاضلاب
سال:1396 | دوره:28 | شماره:3 |تعداد مقالات:12

در شرایط کمبود، مدیریت مصرف در شبکه های توزیع آب شهری اجتناب ناپذیر است. یکی از راهکارهای مدیریتی، بهره برداری به روش تامین نوبتی آب در شبکه توزیع است. بهره برداری به این روش، این امکان را فراهم می آورد تا با قطع آب برخی از مصرف کنندگان در بعضی از زمان ها، بتوان در زمان های وصل آب، نیاز گره های مصرفی را تحت فشار مطلوب تامین نمود. یکی از مواردی که در تامین آب به صورت نوبتی حائز اهمیت است، رعایت یکنواختی توزیع آب بین مصرف کنندگان است. در تحقیق حاضر یکنواختی توزیع آب و تامین یک مقدار حداقل از آب، برای همه مصرف کنندگان به ترتیب با عنوان عدالت و انصاف، تعریف شده اند. در این تحقیق یک مدل بهینه سازی برای یافتن برنامه زمانی بهینه تامین نوبتی با هدف بیش سازی تعداد تامین ها، و همزمان تامین قیودات مربوط به بهره برداری از شبکه های توزیع آب توسعه داده شد. برای نشان دادن کارایی مدل ارائه شده، عملکرد آن برای شرایط کمبود آب متفاوت، توسط چندین سناریو در یک شبکه توزیع نمونه دوحلقه ای، مورد بررسی قرار گرفت. برای حل مدل بهینه سازی از ایجاد ارتباط بین الگوریتم بهینه سازی HBMO و شبیه ساز هیدرولیکی EPANET استفاده شد. نتایج به دست آمده حاکی از کارآمدی مدل بهینه سازی توسعه داده شده به منظور یافتن برنامه زمانی بهینه تامین نوبتی است. به طوری که حتی در شرایط تنش آبی بسیار شدید نیز مدل ارائه شده، آب موجود را به صورت 100 درصد عادلانه همراه با رعایت انصاف، بین مصرف کنندگان توزیع نمود.

ایران به دلیل قرار گرفتن در کمربند خشک و نیمه خشک جهان با محدودیت منابع آب مواجه است. در جوامع شهری که کمبود منابع آب دارند، پساب حاصل از تصفیه فاضلاب می تواند به عنوان منبعی قابل اطمینان و جایگزین به ویژه برای آبیاری فضای سبز محسوب شود. این منابع آب می تواند در قسمت های مختلف مانند فلاش تانک سرویس های بهداشتی، آبیاری مزارع و غیره استفاده شود. همچنین این آب می تواند در صنایع مختلفی مانند نساجی، شیمی، پلاستیک و ساختمان مورد استفاده قرار گیرد. در این میان مصارف شرب و پخت وپز که میزان ناچیزی از مصرف کل را شامل می شود، نیاز به کیفیت مناسب مطابق با استانداردهای آب شرب دارند و سایر مصارف می توانند توسط منابع آب غیر شرب تامین شوند. این تحقیق با هدف کمک به استفاده مجدد از آب خاکستری در ساختمان های بلند مرتبه توسط طرح های انگیزشی و فرهنگ سازی برای تشویق سازندگان جهت اجرای این ایده در پروژه های خود انجام شده است. در این تحقیق به تاثیر سپتیک تانک دو مخزنه در کاهش پارامترهای TSS، P، N، COD و BOD پرداخته شد. متاسفانه تعرفه های موجود خرید انشعاب آب از شرکت های آب و فاضلاب تابعی از عرصه و اعیان ساختمان بوده و پارامترهای حجمی در آن ملاحظه نشده است. لذا نیاز به اصلاح شیوه تعرفه گذاری برای انشعابات آب و فاضلاب می باشد. با توجه به هزینه های مازاد ایجاد انشعابات جداسازی آب خاکستری از آب سیاه و هزینه های تصفیه به همراه بازچرخانی در همان ساختمان، با ارائه طرح های تشویقی و پیشنهادی به سازندگان و بخش صنعت، این طرح قابلیت اجرایی و توجیه اقتصادی پیدا خواهد کرد.

یکی از مسائل مهم در مدیریت منابع آب، مساله قیمت تمام شده آب است. عوامل موثر بر قیمت آب را می توان به چهار بخش توزیع آب، خرید، تامین و استحصال آب، تصفیه و گندزدایی و نگهداری تاسیسات و تجهیزات آب تقسیم نمود. هر یک از این چهار بخش به متغیرهای جزئی تری تقسیم می شوند. در این پژوهش متغیرهای موثر بر این چهار بخش شناسایی و با استفاه از روش تحلیل عاملی اولویت بندی شدند. متغیرهای هر چهار بخش در دو عامل دسته بندی شدند. در بخش توزیع آب عامل اول شامل متغیرهای هزینه حمل و نقل، اجاره ماشین آلات، استهلاک ساختمان و استهلاک ماشین آلات و تجهیزات تولید، و عامل دوم شامل متغیرهای استهلاک وسائط نقلیه تولید و تعمیر و نگهداری دارایی های ثابت تولید می باشند. در بخش تصفیه عامل اول شامل متغیرهای استهلاک تاسیسات، توزیع و فروش حقوق آبدار، گندزدا، استهلاک ماشین آلات و تجهیزات تولید و استهلاک ساختمان و عامل دوم شامل متغیر اجاره ماشین آلات است. در بخش خرید عامل اول شامل متغیرهای استهلاک ماشین آلات و تجهیزات تولید، آب خریداری شده، اجاره ماشین آلات، هزینه حمل و نقل و استهلاک وسائط نقلیه تولید و در عامل دوم متغیر استهلاک ساختمان قرار دارند. در بخش نگهداری تاسیسات در عامل اول متغیرهای استهلاک ماشین آلات و تجهیزات تولید، استهلاک وسایط نقلیه تولید، استهلاک ساختمان و هزینه نگهداری توسط آبدار و در عامل دوم متغیرهای استهلاک سایر دارایی ها، اجاره ماشین آلات، توزیع و فروش حقوق آبدار قرار دارند.

بحران منابع آب به دلیل روند رو به رشد مصارف آب به ویژه در کشورهای در حال توسعه، از اهمیت زیادی برخوردار است و چشم انداز تولید و دستیابی به امنیت غذایی را در این کشورها به شدت تهدید می نماید. تجارت آب مجازی به عنوان راهکاری جهت غلبه بر بحران کمبود آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مطرح بوده و بر پایه تامین آب مواد غذایی مورد نیاز از خارج از محدوده و وارد نمودن مواد آب بر از بخش های دارای آب کافی است. با توجه به اینکه بخش صنعت در حال حاضر به عنوان پایه توسعه استان زنجان مطرح شده است، لذا مطالعه حاضر با هدف تجزیه و تحلیل تجارت آب مجازی در بخش صنعت استان زنجان انجام شد. برای انجام این پژوهش از اطلاعات طرح آمارگیری از کارگاه های صنعتی ده نفر کارکن و بیشتر مرکز آمار ایران برای سال 90-1389، استفاده شد. ضمن دسته بندی صنایع، نیاز آبی و تولیدات این صنایع، میزان آب مورد نیاز آنها تخمین زده شد. نتایج نشان داد که بیشترین محتوای آب مجازی استان زنجان به صنعت تولید زغال کک و پالایشگاه ها، صنعت تولید کاغذ و محصولات کاغذی و صنعت مواد غذایی و آشامیدنی به ترتیب با میانگین 32.70، 26.14 و 11.63 مترمکعب بر میلیون ریال، اختصاص دارد. همچنین میزان کل صادرات آب مجازی بخش صنعت استان زنجان، معادل 3.10 میلیون مترمکعب برآورد شده است که 50 درصد آن به فعالیت تولید فلزات اساسی اختصاص دارد. یافته های تحقیق بیانگر آن است که استان زنجان در بخش صنعت در مجموع صادرکننده خالص آب مجازی است.

افزایش آلودگی آب ها به آلاینده ها و محدودیت منابع آبی، محققان را وادار به توسعه روش های متنوع برای تصفیه آب های آلوده کرده است. استفاده از نانوذرات آهن صفرظرفیتی پایدار شده با اسید آسکوربیک به عنوان روشی کارآمد در حذف سرب از آب های آلوده می تواند موثر باشد.اهداف این تحقیق سنتز و تعیین مشخصات نانوذرات آهن صفرظرفیتی پایدار شده با اسیدآسکوربیک در شرایط هوازی و ارزیابی توانایی آن در حذف سرب از محلول های آبی با استفاده از روش سطح پاسخ بود. در این تحقیق از طرح مرکب مرکزی و روش سطح پاسخ با در نظر گرفتن چهار فاکتور شامل غلظت نانوذرات آهن صفر ظرفیتی 0.5، 1 و 2 گرم در لیتر، غلظت اولیه سرب 5، 10 و 20 میلی گرم در لیتر، pH برابر 2، 5 و 7 و مدت زمان 5، 20، 60 دقیقه برای یافتن شرایط بهینه استفاده شد. نتایج بهینه سازی روش سطح پاسخ نشان داد کاربرد 2 گرم در لیتر از آهن صفرظرفیتی، محلول سرب با غلظت 25 میلی گرم در لیتر، pH برابر 7 و مدت زمان 60 دقیقه منجر به حداکثر راندمان حذف عنصر سرب معادل 97.93 درصد از محیط آبی می شود. بر اساس نتایج این تحقیق میزان کارایی نانو آهن صفرظرفیتی در حذف سرب در محلول های آبی بسیار بالا بوده و می تواند به عنوان یک روش کارآمد در رفع آلودگی آب ها معرفی شود. همچنین روش سطح پاسخ را می توان به خوبی در بهینه سازی این خصوصیات به کار برد.

با توجه به فراوانی نیترات در آب و مشکلات ناشی از آن، حذف آن از جمله اهداف مهم در پالایش آب است. به منظور بررسی اثر اسید هیومیک بر کارایی پالایش نیترات توسط نانوذرات آهن صفر، آزمایشی به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی در سه تکرار انجام شد. در این مطالعه نانوذرات آهن صفر ظرفیتی به روش هم رسوبی سنتز و برای بهبود پایداری در محیط آبی بر روی ذرات شن تثبیت شدند. غلظت های مختلف اسید هیومیک شامل 0، 0.25، 0.75 میلی گرم در لیتر و غلظت نانوذرات آهن صفر ظرفیتی شامل 1، 1.5 و 2 میلی گرم در لیتر بود و سپس تغییرات محتوی نیترات در محلول مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که نانوذرات آهن صفر ظرفیتی قادراند نیترات محلول در آب را احیا کنند و در نتیجه موجب حذف آن از محلول شوند. حضور اسید هیومیک راندمان حذف نیترات توسط نانوذرات آهن صفر را کاهش می دهد.بیشترین حذف نیترات حدود 58 درصد در pH برابر 4 و غلظت نانوذرات آهن صفر ظرفیتی برابر 1 میلی گرم در لیتر و کمترین میزان حذف نیترات حدود 3.7 درصد در pH برابر 5 و غلظت نانوذرات آهن 2 میلی گرم در لیتر مشاهده شد.نتایج این آزمایش نشان داد که اسید هیومیک عامل مهمی در احیای نیترات بوده و این تاثیر در غلظت های پایین تر اسید هیومیک بیشتر است. بیشترین راندمان احیای نیترات توسط نانوذرات آهن صفر، در عدم حضور اسید هیومیک در pH برابر 4 معادل 44 درصد بود. همچنین مناسب ترین مقدار pH برای حذف نیترات برابر4 و راندمان حذف در این pH به طور میانگین 34 درصد مشاهده شد.

آنیلین به عنوان یک ترکیب سخت تجزیه پذیر در پساب بسیاری از صنایع وجود دارد. هدف از انجام این مطالعه تعیین کارایی فرایند شناورسازی با هوای محلول در حذف آنیلین از محیط های آبی بود. در این مطالعه کاربردی-تجربی از پایلوت شناورسازی با هوای محلول در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد. پس از تعیین شرایط بهینه pH و دز پلی آلومینیوم کلراید توسط آزمایش جار، تاثیر پارامترهای موثر در فرایند شناورسازی با هوای محلول، شامل غلظت ماده منعقدکننده (10، 20، 30، 40 و 60 میلی گرم در لیتر)، زمان لخته سازی (5، 10، 15 و 20 دقیقه)، زمان شناورسازی (5، 10، 15 و 20 ثانیه)، فشار اشباع (5، 3.3، 4 و 4.5 اتمسفر) و کدورت NTU) 60، 40، 30، 20 و 10) بر میزان کاهش پارامترهای COD و آنیلین محاسبه شد. نتایج نشان داد که فرایند شناورسازی با هوای محلول می تواند پارامترهای COD و آنیلین را به ترتیب به میزان 86.6 درصد و 95 درصد در pH برابر 6، غلظت اولیه آنیلین معادل 200 میلی گرم در لیتر، زمان لخته سازی 10 دقیقه، زمان شناورسازی 20 ثانیه، فشار اشباع 4 اتمسفر و غلظت 20 میلی گرم در لیتر PAC کاهش دهد. همچنین نتایج حاکی از آن بود که با افزایش کدورت در فرایند شناورسازی، راندمان حذف کاهش می یابد. با توجه به نتایج به دست آمده از این تحقیق می توان بیان داشت که فرایند شناورسازی با هوای محلول می تواند روش موثری برای حذف آنیلین از محیط های آبی باشد.

هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای (PAH) و آلکان های نرمال، گروه بزرگی از آلاینده های پایدار محیطی را تشکیل می دهند. در این مطالعه به منظور بررسی پراکنش و منشاء ترکیبات PAH و آلکان های نرمال در رسوبات سطحی سواحل جنوب غربی دریای خزر و مقایسه آن ها با استاندارهای موجود، تعداد18 نمونه رسوب سطحی از 2 نیم خط عمود بر ساحل استان گیلان (سنگاچین و هشت پر، از اعماق10، 20 و 50 متری) جمع آوری شد و نمونه ها با استفاده از دستگاه کروماتوگرافی گازی با طیف سنج جرمی مورد آنالیز قرار گرفتند. منشاء آلکان های نرمال بر اساس شاخص های (0.76-0.95) CPI، (3.3-6.56) U/R، (0.21-0.42) pr/ph انجام گرفت. همچنین تعیین منشاء ترکیبات PAH به روش نسبت های تشخیصی (1.93-13.37) LMW/HMW، (11.44-16.7) Phenanthrene/Anthracene، (4.69-10.33) Chrysene/Benzo (a) anthracene، (0.53-0.69) Fluoranthene/Pyrene و (0.05-0.08) MP/P انجام گرفت که بر اساس این نسبت ها وجود منشاء غالب پتروژنیک برای هیدروکربن ها در منطقه ثابت شد. غلظت کلی 30 ترکیب PAH و آلکان های نرمال در رسوبات به ترتیب 626.95 تا 3842.53 نانوگرم بر گرم و823.8 تا3899.5 میکروگرم بر گرم به دست آمد. بر اساس استانداردهای آمریکا سطوح ترکیبات نفتالین، آسنفتیلن، آسنفتن و فلورن بالاتر از غلظت استاندارد ERLs در ایستگاه های عمق 50 متری هشت پر و سنگاچین بود، درحالی که بر اساس استانداردهای کانادا، سطوح این ترکیبات در تمام ایستگاه های بالاتر از استاندارد ISQGs بود. نکته حائز اهمیت غلظت بالای ترکیب نفتالین به عنوان سمی ترین ترکیب PAH در تمام ایستگاه ها بود که نیاز به توجه بیشتر به این ترکیب را برای اتخاذ روش های صحیح مدیریتی می طلبد.

تصفیه فاضلاب های حاوی هیدروکربن های نفتی به دلیل سمیت این نوع فاضلاب ها و تبعات خطرناکی که برای محیط زیست دارد ضروری است. یکی از سیستم های بیوفیلمی که در تصفیه فاضلاب های مختلف، مقاومت خوبی در برابر شوک های سمی و هیدرولیکی دارد، راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک است. در تحقیق حاضر نقش سه مکانیسم عریان سازی، جذب توسط توده زیستی و تجزیه بیولوژیکی در راکتور بیوفیلمی با آکنه های پلی اتیلنی لانه زنبوری به منظور تصفیه فاضلاب پالایشگاه نفت تهران بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق، مقدار بهینه عوامل بارگذاری (TPH 278 )میلی گرم در لیتر با COD معادل 1000 میلی گرم در لیتر، زمان ماند 22 ساعت و درصد پرشدگی آکنه 50 درصد به دست آمد. بررسی های آزمایشگاهی تایید نمود که در حذف هیدروکربن های نفتی، هر سه مکانیسم عریان سازی، جذب و تجزیه بیولوژیکی بسته به غلظت هیدروکربن های نفتی به میزان مختلف تاثیرگذاراند. به طوری که مکانیسم غالب حذف، در بارگذاری های کمتر (TPH برابر57 میلی گرم در لیتر با COD معادل 200 میلی گرم در لیتر) تجزیه بیولوژیکی و در بارگذاری های بالاتر (TPH برابر 278 میلی گرم در لیتر با COD معادل 1000 میلی گرم در لیتر)، عریان سازی بود. در شرایط بهینه میزان حذف هر یک از سه مکانیسم در TPH برابر 278 میلی گرم در لیتر (با COD معادل 1000 میلی گرم در لیتر) به ترتیب عریان سازی با 58 درصد، تجزیه بیولوژیکی با 29 درصد و جذب بیولوژیکی با 13 درصد به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان می دهد، حذف هیدروکربن های نفتی از طریق مکانیسم عریان سازی و جذب بیولوژیکی حداکثر طی ساعت اول فرایند اتفاق می افتد.

ارزیابی آسیب پذیری به عنوان ابزاری مدیریتی در راستای حفاظت از منابع آب زیرزمینی انجام می شود.در این تحقیق آسیب پذیری آبخوان آبرفتی شاهرود با استفاده از مدل دراستیک که یک مدل تجربی در ارزیابی پتانسیل آلودگی سفره آب زیرزمینی در مقیاس منطقه ای می باشد، بررسی شد و تحلیل حساسیت پارامترهای مدل در راستای شناخت مهم ترین پارامترهای تاثیرگذار بر آسیب پذیری انجام شد. لایه های اطلاعاتی مدل شامل عمق آب زیرزمینی، تغذیه، محیط آبخوان، توپوگرافی، اثر منطقه غیراشباع و هدایت هیدرولیکی بر اساس تحلیل اطلاعات موجود و لایه بافت خاک سطحی بر اساس پردازش تصاویر ماهواره ای و تدقیق آن با نمونه برداری و آنالیز بافت خاک در محیط GIS تهیه و رتبه دهی شدند. پس از محاسبه شاخص آسیب پذیری، تحلیل حساسیت نقشه آسیب پذیری آبخوان شاهرود به دو روش حذف پارامتر و آنالیز تک پارامتری انجام شد. پس از اعمال وزن مناسب از همپوشانی لایه ها شاخص دراستیک بین 28 تا 148 برآورد شد. حاشیه شمالی و بخش هایی از جنوب غرب آبخوان، بالاترین آسیب پذیری را داشتند و سایر مناطق آبخوان آسیب پذیری متوسط تا کم را نشان دادند. مقدار پایین غلظت نیترات در مناطق کشاورزی و افزایش آن به بیش از 45 میلی گرم در لیتر در بخش های شمالی آبخوان شاهرود تاکیدی بر صحت پهنه بندی آسیب پذیری توسط مدل دراستیک می باشد. بر اساس نقشه آسیب پذیری آبخوان شاهرود، 1.6 درصد از مساحت سفره از پتانسیل آلودگی (آسیب پذیری)، بسیار بالا، 10 درصد از پتانسیل بالا، 28.8 درصد از پتانسیل آلودگی متوسط و 18.9 درصد از پتانسیل کم برخوردار بوده و مابقی (40.5 درصد) فاقد خطر آلودگی می باشند.