آب و فاضلاب
سال:1394 | دوره:26 | شماره:4 (مسلسل 98) |تعداد مقالات:15

فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته، منجر به تولید رادیکال های بسیار فعال هیدروکسیل می شوند که این رادیکال ها، پتانسیل بالایی برای اکسیداسیون ترکیبات آلی دارند. یکی از این فرایندها، فنتون است که در آن، یون آهن به عنوان کاتالیست، در یک محیط اسیدی با اکسیدان وارد واکنش شده و تولید رادیکال هیدروکسیل می نماید. این واکنش از نوع واکنش های اکسایش- احیا بوده که یون فلزی، انتقال یک الکترون را می پذیرد. کارایی این روش تحت تاثیر عوامل مختلفی از جمله pH، غلظت آهن و پراکسید هیدروژن، غلظت اولیه آلاینده و زمان واکنش است. این پژوهش با هدف بررسی حذف ترکیبات هیومیکی، از طریق اکسیداسیون پیشرفته با فناوری فنتون در غلظت های بالای 10 میلی گرم در لیتر انجام شد. در این مطالعه نمونه های سنتتیک از اسید هیومیک تهیه شد و تاثیر pH، غلظت های مختلف سولفات آهن و پراکسید هیدروژن در زمان های مختلف، روی حذف و تصفیه پذیری آنها در محلول آبی مطالعه شد و با توجه به تاثیر نسبت پراکسید هیدروژن به آهن، نسبت بهینه تعیین شد. نتایج نشان داد که بالاترین راندمان حذف در شرایط بهینه  pHبرابر 5، نسبت مولی پراکسید هیدروژن به آهن 3.3 به 1، زمان اکسیداسیون 40 دقیقه و در غلظت اولیه 10 میلی گرم در لیتر اسیدهیومیک بوده و میزان جذب اشعهUV254  حدود 0.04 بر سانتی متر و راندمان حذف حدود 80 درصد حاصل شد. به طور کلی نتایج این مطالعه نشان داد که فرایند فنتون می تواند غلظت اسید هیومیک موجود در محیط های آبی را به میزان بالایی کاهش دهد.

رنگ های موجود در پساب صنایع رنگرزی و نساجی به دلیل سمیت و سرطانزایی از جمله خطرناک ترین منابع آلوده کننده محیط زیست به شمار می آیند. یکی از روش های موثر در حذف رنگ موجود در پساب صنایع اکسیداسیون به وسیله فرایند فنتون/ اولتراسونیک به دلیل کارایی بالا در حذف رنگ است. هدف از این تحقیق حذف رنگ راکتیو قرمز 2 به وسیله فرایند فنتون/اولتراسونیک و بررسی عوامل موثر بر آن بود. این مطالعه از نوع تجربی بود که در مقیاس آزمایشگاهی بر روی رنگ راکتیو قرمز 2 انجام شد. سپس تاثیر pH،H2O2 ، Fe2+ بر کارایی حذف رنگ راکتیو قرمز 2 مورد ارزیابی قرار گرفت. بعد از پیدا کردن نسبت های بهینه اثر دما، سرعت اختلاط و غلظت های متفاوت رنگ بر کارایی فرایند فنتون/ اولتراسونیک سنجیده شد. در این مطالعه از دستگاه اولتراسونیک با فرکانس 20 کیلوهرتز و قدرت 100 وات استفاده شد. مقدار پارامترهای بهینه برای فرایند فنتون/اولتراسونیک به صورتpH  برابر 3 و غلظت پراکسید هیدروژن و یون فرو به ترتیب 2 و 0.2 میلی مول در مدت زمان 45 دقیقه بود. به طوری که در نسبت بهینه پراکسید هیدروژن به یون فرو برابر 10، راندمان حذف 98.91 درصد حاصل شد. نتیجه بررسی نشان داد که فرایند فنتون/اولتراسونیک کارایی بالایی در حذف رنگ راکتیو قرمز 2 از محلول های آبی دارد.

در این پژوهش قابلیت سه فرایند اکسیداسیون پیشرفته UV/TiO2،UV/H2O2  و UV/O3 در حذف رنگزای اسید قرمز 14 که یکی از پر مصرف ترین رنگزاها در صنایع نساجی است، در محیط آبی بررسی شد. در فرایند UV/TiO2 بیش از 90 درصد رنگزا با غلظت 40 میلی گرم در لیتر در شرایط بهینه با pH برابر 3، در مدت زمان 30 دقیقه، توسط 0.4 گرم در لیتر دی اکسید تیتانیم و شدت تابش 30UV وات حذف شد. همچنین در فرایند UV/O3 در شرایط بهینه با pH برابر 9، زمان ماند 15 دقیقه، غلظت 250 میلی گرم در لیتر رنگزا و غلظت ازن ورودی 9/0 گرم بر ساعت و شدت تابش 30UV وات، بیش از 90 درصد حذف شد. در فرایند UV/H2O2 نیز در شرایط بهینه pH برابر 3، زمان ماند 160 دقیقه، غلظت 75 میلی گرم در لیتر رنگزا و 8 میلی مولار پراکسید هیدروژن و شدت تابش 90UV وات، بیش از 90 درصد تصفیه شد. با توجه به نتایج حاصل، دو فرایند UV/H2O2 و UV/O3 روش های موثری در رنگبری از فاضلاب هستند؛ اما فرایند UV/O3 فرایندی پرهزینه و نیازمند تجهیزات خاص است. فرایند UV/TiO2 در حذف  CODموثر نیست و نانو ذرات باید توسط سانتریفوژ یا ته نشینی از فاضلاب جدا شوند تا مشکلات بعدی به وجود نیاید. درنتیجه فرایند UV/H2O2 با توجه به کاهش موثر رنگزا و COD در مدت زمان کوتاه و همچنین راهبری آسان، به عنوان فرایند مناسب تر در تصفیه فاضلاب صنایع نساجی توصیه می شود.

پوسته شاه میگو به منظور استخراج کیتین در مهرماه 1381 از بندر کنارک جمع آوری، خالص سازی و خشک شد. استخراج کیتین از پوسته با روش های مرسوم شیمیایی طی مراحل کانی زدایی، حذف مواد پروتئینی و مواد رنگی انجام شد. پوسته توسط اسید استیک و کلرید سدیم یک درصد خالص سازی شد که دارای 12 درصد کیتین خالص است. شناسایی و تعیین ساختار ملکولی کیتین حاصله با روش های طیف سنجی مادون قرمز و پراش اشعه ایکسBET  و تجزیه عنصری دستگاهی انجام شد. طیف FT-IR کیتین استخراج شده با طیف FT-IR استاندارد مرک کاملا مطابقت داشت. کیتین یک پلیمر خطی -n استیل کلوگز امین است که یون های فلزی می توانند روی این گروه ها جذب شوند. بررسی سینتیکی واکنش کیتین با یون روی نشان داد که زمان تعادل جذب شش ساعت است. ایزوترم های جذب لانگمیر برای یون های سرب، روی و کادمیم با غلظت اولیه 3-10×2 مولار در  pHهای مختلف و قدرت یونی 0.002 مولار و دمای اتاق با روش نیمه پیوسته ظرفی تهیه شد. بیشترین مقدار یون های فلزی جذب شده روی کیتین در pH برابر 6.75 برای کادمیم، 0.119، مول بر کیلوگرم، برای روی، 0.714 مول بر کیلوگرم و برای سرب، 1.630 مول بر کیلوگرم می باشد. نمودارهای مقادیر تعادلی یون های فلزی و جذب شده روی کیتین نسبت به pH نشان می دهند که ظرفیت جذب کیتین بهpH ، زمان واکنش، غلظت یون فلزی، و اندازه ذرات کیتین بستگی دارد. بنابراین کیتین به عنوان یک پلیمر طبیعی غیر سمی می تواند در سم زدایی آب به علت وجود یون های فلزی سنگین به کار رود.

در سال های اخیر، سواحل دریای خزر متحمل فشارهای شدید انسانی به ویژه به علت ورود آلاینده های نفتی ناشی از فعالیت های استخراجی و پالایش نفت و تخلیه فاضلاب های خانگی و صنعتی شده و دچار خسارات جدی شده است. هدف از این مطالعه، تعیین منشا و سطوح یکی از خطرناک ترین آلاینده های نفتی، یعنی هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای در سواحل جنوبی دریای خزر (شهرستان انزلی) و مقایسه آن با استانداردهای موجود، به منظور کسب اطلاعات پایه برای اتخاذ فعالیت مدیریتی صحیح بود. به این منظور نه نمونه رسوب سطحی از این ناحیه برای آنالیز این آلاینده ها با استفاده از کروماتوگرافی گازی با طیف سنج جرمی جمع آوری شد. غلظت های مجموع PAHs در گستره 736 تا 9009 نانوگرم بر گرم وزن خشک، همراه با تمایل افزاینده ای به سمت غرب تعیین شد. همچنین منشا این ترکیبات با به کار گیری شاخص های متعدد، پتروژنیک تشخیص داده شد. در مقایسه با راهبردهای کیفی رسوب فلوریدا، TELs/PELs، سطوح نیمی از ترکیبات PAHs متجاوز از TELs و غلظت ترکیبات نفتالن، فلورن و فنانترن در برخی ایستگاه ها متجاوز از PELs به دست آمد که احتمالا منجر به آثار سمی حاد خواهند شد؛ اما در مقایسه با راهبردهای ایالات متحده ERLs/ERMs، اغلب ترکیبات در اکثریت ایستگاه ها، سطوح کمتر از ERLs را نشان دادند. در نتیجه به کارگیری راهبردهای کیفی ایالت فلوریدا روش محافظه کارانه تری برای حمایت از موجودات زنده ساکن رسوب است.

شرایط موجود در سیستم های فاضلابی به گونه ای است که سازه های بتنی این تاسیسات را مورد حمله قرار داده و باعث آسیب جدی و در نتیجه تحمیل خسارت های سنگین می شود. در این پژوهش، نتایج مطالعات میدانی تاثیر شرایط محیطی و بهره برداری تاسیسات فاضلاب بر مقاومت بتن ارائه شد. این کار با به کارگیری بتن هایی با طرح اختلاط و مقاومت های متفاوت و روش تعیین مقاومت پیچش، در تصفیه خانه ای در شهر ملایر صورت گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که در محیط اسیدی فضای بالای خط جریان درون لوله های انتقال فاضلاب همچنین با pH برابر با 4 تا 6، مقاومت نمونه های بتنی با کاهش pH، کاهش بیشتری از خود نشان دادند. مقاومت تمام نمونه هایی که به مدت 135 روز در محیط های خنثی قرار گرفتند، روند رو به رشدی داشتند. به علاوه مشاهده شد که بعضی از نمونه های بتنی قرار داده شده در محیط های قلیایی مانند بتن فاقد مواد افزودنی و هوادار، کاهش مقاومت و برخی نیز مانند بتن دارای ده درصد میکروسیلیس، افزایش مقاومت داشتند.

از اثرات آبیاری درازمدت با پساب تصفیه شده شهری بر ویژگی های رطوبتی خاک، اطلاعات کمی در دست است. منحنی رطوبتی خاک اهمیت پایه ای در فیزیک خاک دارد و در بسیاری از مطالعات آب و خاک ضروری است. هدف از این پژوهش، ارزیابی اثر درازمدت آبیاری با پساب شهرکرد بر شکل و ضرایب منحنی رطوبتی در منطقه طاقانک بود. رطوبت خاک در مکش های صفر، 20، 50، 100، 200 و300(FC) ، 500، 1000، 5000، 8000،10000  و 15000 (PWP) سانتی متر تعیین شد و مدل های ون گنوختن، بروکس- کوری، کوسوگی و درنربرازش داده شد. بر اساس آماره های ضریب تبیین، مجموع مربعات خطا و معیار اطلاعاتی آکائیکه مدل ون گنوختن با شرط (1-1/n) به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. آبیاری با پساب به مدت 13 سال ضریب θs را 8 درصد افزایش داد ولی آبیاری طولانی تر یعنی 23 سال، مقدار این ضریب را تغییر نداد. اگرچه آبیاری با پساب به مدت 13 سال تغییری در ضریب a نداد، اما آبیاری طولانی تر با پساب،  aرا از 0.03 به 0.014 کاهش داد که به معنی افزایش نقطه مکش ورود هوا از 30 به 70 سانتی متر است. آبیاری با پساب تمایل به افزایش n داشته، ولی افزایش معنی دار در طول 23 سال آبیاری با پساب اتفاق نیفتاده است.

امروزه شبیه سازی شبکه های جمع آوری فاضلاب که در شرایط عادی بهره برداری اجرا می شود، پاسخگوی مناسبی برای ارزیابی عملکرد شبکه در شرایط غیرعادی و بحرانی نیست. بنابراین در این پژوهش، به منظور برنامه ریزی برای مدیریت عملکرد شبکه در شرایط بحرانی، مانند بروز خطرات طبیعی و انسان ساز، الگویی برای ارزیابی ریسک شبکه های فاضلاب در مواجهه با بحران ها تدوین شد. در این الگو، پارامترهای ریسک که احتمال وقوع تهدیدات، شدت اثر آن ها و آسیب پذیری اجزای شبکه بودند، با استفاده از روش های تصمیم گیری چند شاخصه فازی از طریق پرسش نامه و تعریف معیارهایی برای سنجش اثر آن ها اندازه گیری شدند. با توجه به بزرگی ریسک های محاسبه شده، تهدیدات و مخاطرات در چند گروه یعنی تهدیدات با ریسک کم تا تهدیدات با ریسک زیاد، دسته بندی شدند و رویکردهای اصلی به کار رفته در برابر آن ها به سه دسته رویکردهای مقابله با ریسک، انتقال ریسک و پذیرش ریسک تقسیم شد. این روند برای شبکه فاضلاب منطقه تحت پوشش تصفیه خانه شهرک غرب تهران، به عنوان مطالعه موردی اجرا شد و بحران های ورود آلاینده شیمیایی و تغییرات شدید در کیفیت فاضلاب به عنوان پرمخاطره ترین بحران ها شناخته شد. رویکرد پیشنهادی در مقابل این بحران ها رویکرد مقابله و کاهش خطر ریسک است.

این مقاله کاربرد یک نسخه جدید از الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات را برای طراحی شبکه های توزیع آب پیشنهاد می کند. مساله بهینه سازی طراحی شبکه های توزیع آب حلقوی، به عنوان یک مساله بهینه سازی NP-Hard شناخته شده است که نمی تواند به آسانی توسط روش های سنتی بهینه سازی حل شود. در این مقاله، برای افزایش سرعت همگرایی الگوریتم PSO، مفهوم اندازه گروه دینامیکی به کار گرفته شد. در این سیاست، اندازه گروه به صورت دینامیکی مطابق با تعداد تکرار الگوریتم تغییر می کند. علاوه بر آن، یک رویه جهش جدید معرفی می شود تا خاصیت تنوع طلبی الگوریتم PSO را افزایش داده و به رهایی از کمینه های محلی کمک کند. این نسخه جدید PSO، الگوریتم بهینه سازی گروه ذرات دینامیکی جهشی است. الگوریتم پیشنهادی برای حل مسائل طراحی شبکه های توزیع آب به کار گرفته شد و دو مثال کاربردی و مقایسه ای ارائه شد تا کارایی و موثر بودن روش پیشنهادی را نشان دهند.

در این مقاله، یک روش عددی جدید بر پایه روش عناصر مرزی متقابل دوگانه برای درونیابی داده های پراکنده ارائه شد. برای این منظور، از 120 حلقه چاه موجود در منطقه نوق رفسنجان نمونه برداری و شوری آب آن ها اندازه گیری شد. ضمن پهنه بندی مکانی وضعیت شوری آب های زیرزمینی منطقه مورد مطالعه، دقت تخمینگر پیشنهادی با تخمینگرهای معمول (کریجینگ معمولی و معکوس فاصله وزندار) مقایسه شد. به علاوه، کارآمدترین روش درونیابی از طریق تعیین میانگین رتبه ای هر کدام از سه تخمینگر مزبور تعیین شد. نتایج نشان داد که دقت روش عناصر مرزی متقابل دوگانه، به علت دارا بودن مقادیر کمتر شاخص های اعتبارسنجی جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و جذر میانگین مربعات خطای نسبی (RMSE%) و نیز مقدار بیشتر شاخص نیکویی تخمین (G)، نسبت به تخمینگرهای کریجینگ و معکوس فاصله وزندار برتری نسبی دارد. همچنین، استفاده از میانگین رتبه ای و انحراف استاندارد رتبه ها به منظور دوری جستن از اثرات داده های پرت نشان داد که روش عناصر مرزی متقابل دوگانه از کارایی تخمین بالاتری نسبت به دو تخمینگر دیگر برخوردار است. با این وجود، ترکیب روش عناصر مرزی متقابل دوگانه با متغیرهای کمکی در راستای بهبود کارایی درونیابی و توسعه یک الگوریتم کاربرپسند با قابلیت کاربرد در یک بسته نرم افزاری سامانه اطلاعات جغرافیایی، نیازمند پژوهش های بیشتری است.

پیش بینی تقاضای آب شهری ابزاری مهم برای طراحی، بهره برداری و مدیریت سیستم های تامین آب شهرها به شمار می رود. تعدد عوامل اثرگذار بر تقاضای آب شهری و تغییر اثر آنها با تغییر شرایط، باعث ضعف روش های تحلیلی ریاضی سنتی در این زمینه شده است. تا کنون روش های متعددی برای پیش بینی تقاضای آب شهری مورد استفاده قرار گرفته است که الگوریتم های تکاملی از پرکاربردترین آنها است. در این تحقیق از ترکیب روش برنامه ریزی بیان ژن که سرعت همگرایی و دقت بالایی در محاسبات و شبیه سازی دارد، با آنالیز تبدیل موجک برای پیش بینی تقاضای روزانه آب در شهر همدان استفاده شد. مصرف آب روزهای قبل و پارامترهای اقلیمی به عنوان عوامل موثر بر تقاضای آب در نظر گرفته شد. در بخش اول این مطالعه، کارایی روش برنامه ریزی بیان ژن در پیش بینی تقاضای روزانه آب شهری مورد بررسی قرار گرفت و بهترین مدل برای پیش بینی تعیین شد و در بخش دوم، تاثیر آنالیز تبدیل موجک بر نتایج، ارزیابی شد. بر اساس نتایج حاصل، مدلی با ورودی هایی شامل مصرف آب یک، دو، سه و هفت روز قبل بهترین مدل برای پیش بینی تقاضای روزانه آب، در مطالعه موردی حاضر است. ترکیب روش برنامه ریزی بیان ژن با آنالیز تبدیل موجک نتایج پیش بینی را تا 10 درصد بهبود می بخشد.

عملکرد سیستم های تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، به وجود عوامل مختلف نظیر مواد مغذی و ویتامین ها بستگی دارد. در این پژوهش میزان تاثیر غلظت های مختلف اسید فولیک (0.1، 0.2 و (0.4ppm به همراه مقادیر مختلف نیتروژن (20، 30 و (40ppm و فسفر (4، 6 و (10ppm بر تصفیه بیولوژیکی فاضلاب صنعتی پتروشیمی تبریز مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین شرایط بهینه رشد میکروارگانیسم ها از روش تاگوچی با آرایه ارتوگونال L9 استفاده شد. مقادیر کدورت، BOD5، TSS و MLSS به عنوان پارامترهای اساسی تصفیه فاضلاب مورد اندازه گیری قرار گرفت. نتایج نشان داد که فقط تاثیر فاکتور نیتروژن در حذف BOD5 معنی دار بود که میزان تاثیر آن برابر  73.4درصد به دست آمد. اسید فولیک با 42.7 درصد بیشترین تاثیر را در کاهش TSS نشان داد. فقط کاربرد اسید فولیک در افزایش MLSS با 90.1 درصد تاثیر، معنی دار به دست آمد. غلظت های 0.2ppm اسید فولیک،  30ppmنیتروژن و 4ppm فسفر در سه پارامتر مورد بررسی سبب ایجاد شرایط بهینه شدند. اثرات متقابل سطح اول اسید فولیک× سطح دوم فسفر بر کاهش کدورت، سطح دوم اسید فولیک× سطح دوم فسفر بر کاهش BOD5، سطح دوم نیتروژن× سطح دوم فسفر بر کاهش TSS و سطح اول نیتروژن× سطح اول فسفر بر افزایش MLSS، دارای بیشترین تاثیر بودند. این نتایج نشان داد که افزودن اسید فولیک، نیتروژن و فسفر به فاضلاب پتروشیمی تبریز که فاقد این مواد است، علاوه بر بهبود رشد میکروارگانیسم ها، سبب بهبود پارامترهای پساب خروجی می شود.

با توجه به اهمیت کیفیت میکربی آب آشامیدنی و نبود مطالعه ای جامع و تحلیلی بر روی کیفیت میکربی آب آشامیدنی در مناطق روستایی شهرستان تکاب، در این پژوهش، کیفیت میکربی آب آشامیدنی در مناطق روستایی شهرستان تکاب بررسی شد. مطالعه توصیفی- مقطعی حاضر در تابستان و پاییز سال 1391، در مناطق روستایی شهرستان تکاب انجام شد پارامترهای میکربی مورد مطالعه،شامل کل کلیفرم و کلیفرم گرماپای به روش تخمیر لوله ای و نیز شمارش میکربی هتروتروفیک بود. 50 درصد روستاهای غیر زیر پوشش که از آنها نمونه برداری شد آلوده به کلیفرم و کلیفرم گرماپای بودند و در روستاهای زیر پوشش آبفار 11.9 درصد دارای آلودگی کلیفرمی و 9.5 درصد دارای آلودگی کلیفرم گرماپای بودند. میزان بهره مندی جمعیت روستایی از آب شرب سالم، از نظر کلیفرم در روستاهای زیر پوشش، غیر زیر پوشش و کل روستاها به ترتیب 88.4، 27.5 و 85 درصد بود و از نظر کلیفرم گرماپای به ترتیب 96.4، 27.5 و 91 درصد بود. در مورد آزمون هتروتروفیکدر کلیه روستاها اعم از زیر پوشش و غیر زیر پوشش تعداد موارد هتروتروفیک کوچک تر از 500، صفر بود. بر اساس آخرین رهنمود سازمان بهداشت جهانی، که 90 درصد فقدان باکتری اشرشیاکلی گرماپای در آب آشامیدنی اجتماعات کمتر از 5000 نفر را، با شرط کفایت نمونه برداری، عالی دانسته است، کیفیت میکربی آب آشامیدنی در روستاهای شهرستان تکاب مطلوب ولی پایین تر از استاندارد کشوری بود.