آب و فاضلاب
سال:1398 | دوره:30 | شماره:6 (مسلسل 124) |تعداد مقالات:10

افزایش فزاینده نیازهای آبی در بخش های مختلف کشاورزی، شرب و صنعت و از طرف دیگر تغییرات اقلیمی که منتج به کاهش منابع آب تجدیدپذیر شده باعث محدودیت های جدی در اعمال شیوه های متعارف و سنتی مدیریت منابع آب به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک از جمله فلات مرکزی ایران شده است. برای مدیریت موثر منابع آب، ضروری است علاوه بر سیستم طبیعی، سیستم های اجتماعی-اقتصادی و سیستم اداری-نهادی مرتبط با منابع آب نیز بررسی شوند. هدف پژوهش حاضر، مطالعه سیستم اداری-نهادی مدیریت آب در حوضه زاینده رود است. عموما برای مطالعه سیستم های منابع آب، از روش های کمی استفاده می شود، لکن عدم وجود داده های کمی کافی، ضعف مدل های کمی در انطباق با سیستم های انسانی و عدم توانایی برای ارائه یک تصویر کلی از مسئله، از جمله چالش های پیش روی این مدل ها محسوب می شوند؛ لذا استفاده از روش های کیفی در کنار روش های کمی، برای شناخت این سیستم ها ضروری است. در پژوهش حاضر، با استفاده از روش کیفی تئوری زمینه ای، به عنوان یک روش کیفی نظام مند، مهم ترین مشکلات سیستم اداری-نهادی مدیریت آب در حوضه زاینده رود مطالعه شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد، اطلاعات ناقص و اشتباه، فهم متفاوت از مسائل، جلسات ناکارآمد، تعارض منافع، عدم هماهنگی بین سازمان ها، امکان فساد و ضعف نظارت از جمله عواملی هستند که سبب شده اند ساختار اداری فعلی ناکارآمد باشد. ریشه این مشکلات نیز عدم وجود شفافیت و عدم مشارکت ذینفعان در مدیریت منابع آب است...

شبکه های توزیع آب یکی از مهم ترین و حساس ترین زیرساخت های شهری می باشند که اخیرا با توجه به رشد جمعیت و افزایش نیاز مصرف کنندگان، با چالش هایی از قبیل کاهش فشار و شکست لوله ها روبرو هستند که همگی به علت طراحی های نامناسب و مبتنی بر اهداف اقتصادی است. برای رفع این مشکلات در هنگام طراحی یک سامانه توزیع آب شهری همواره باید اطمینان پذیری شبکه نیز در نظر گرفته شود. در این پژوهش به منظور بهینه سازی شبکه های توزیع آب، دو هدف اصلی کمینه سازی هزینه و بیشینه سازی اطمینان پذیری شبکه در نظر گرفته شد. برای محاسبه اطمینان پذیری شبکه از شاخص تاب آوری تودینی و برای شبیه سازی هیدرولیکی آن از مدل EPANET 2. 0 استفاده شد. سپس با استفاده از نسخه دوم الگوریتم تکاملی مبتنی بر قوت پارتو (SPEA2) و ایجاد ارتباط پویا با مدل هیدرولیکی EPANET 2. 0 در محیط نرم افزار MATLAB، بهینه سازی چند هدفه چهار شبکه توزیع آب شامل شبکه های دوحلقه ای، کادو، هانوی و پهنه D شهر مشهد انجام گرفت. بهینه سازی توامان دو هدف اصلی شامل کمینه سازی هزینه و بیشینه سازی شاخص تاب آوری تودینی منجر به تولید پاسخ های بهینه در قالب جبهه پارتو شد. یک پاسخ بهینه تحت عنوان نقطه C با استفاده از روش چانه زنی Young از جبهه پارتوی نهایی تولید شده در هریک از شبکه ها معرفی شد. پاسخ منتخب C در شبکه های دوحلقه ای، هانوی و کادو به ترتیب 91/22، 13/17 و 41/7 درصد فشار متوسط شبکه را نسبت به کمترین هزینه آن در این پژوهش (نقطه A)، افزایش داد. همچنین پاسخ منتخب C در شبکه پهنه D شهر مشهد با افزایش 23/4 درصدی فشار متوسط شبکه نسبت به طراحی اولیه شرکت مشاور (نقطه D) نشان داد گزینه طراحی شده توسط شرکت مشاور به عنوان پاسخی مغلوب در زیر جبهه پارتوی نهایی این پژوهش قرار می گیرد. در این پژوهش شاخص تاب آوری تودینی با تکیه بر افزایش فشار گرهی توانایی خود را در جهت بالا بردن اطمینان پذیری شبکه نشان داد که این امر موجب می شود شبکه در شرایط بحرانی و یا شکست لوله ها، با ضریب اطمینان بالایی قادر به تامین فشار و دبی مناسب در سایر نقاط باشد. همچنین عملکرد رضایت بخش الگوریتم چند هدفه SPEA2 در ارائه جبهه پارتوی بهینه برای مسائل مورد نظر نشان داد که از الگوی طراحی توسعه داده شده در این پژوهش می توان به منظور ارائه یک مجموعه جواب بهینه به کارفرما، برای انتخاب نقاطی که در آن ها هر دو عامل هزینه و اطمینان پذیری توامان در شرایط مطلوبی هستند، استفاده نمود.

پروژه های بزرگ و پیچیده زیربنایی به خصوص پروژه های آب و فاضلاب همواره در معرض بروز ریسک های مختلف برون و درون سازمانی قرار دارند. با توجه به افزایش حجم و پیچیدگی پروژه های آب و فاضلاب روستایی و محدودیت های تامین بودجه و منابع مورد نیاز، موفقیت انجام آن ها در گرو شناسایی، ارزیابی، اولویت بندی و مدیریت ریسک است. در این پژوهش با استفاده از ادبیات مروری، تنظیم چک لیست و نظرات خبرگان و کارشناسان، ریسک های موجود در پروژه های آب و فاضلاب روستایی گیلان شامل 60 ریسک بر اساس 10 حوزه استاندارد دانش مدیریت پروژه شناسایی شد. شاخص های رتبه بندی در این پژوهش به دو بخش شاخص های اولیه و تکمیلی تقسیم شد...

آلودگی آب یکی از مشکلات مهم جوامع امروزی است و همزمان با پیشرفت جوامع بشری، این مشکل نیز افزایش می یابد. یکی از مهم ترین آلاینده ها، وجود رنگ در نمونه های آبی است. جذب سطحی یکی از موثرترین فرایندها برای حذف این دسته از آلاینده ها است. در این پژوهش به بررسی فرایند و شرایط بهینه حذف رنگ مالاشیت سبز از محلول های آبی توسط پسماند چای عطری دوغزال پرداخته شد. برای دستیابی به شرایط بهینه حذف آلاینده، پارامترهای غلظت اولیه محلول رنگ، جرم جاذب، مقدار pH اولیه محلول و مدت زمان تماس جاذب و رنگ در دمای آزمایشگاه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان داد که با افزایش جرم جاذب و همچنین کاهش غلظت اولیه رنگ، کارایی حذف آلاینده افزایش می یابد. همچنین مشاهده شد که در pH قلیایی، بازده حذف رنگ افزایش یافت و با افزایش مدت زمان تماس جاذب و رنگ، میزان حذف رنگ توسط جاذب از محیط آبی بیشتر شد. جذب رنگ مالاشیت سبز بر روی پسماند چای از مدل همدمای فروندلیچ پیروی می کند و بازده فرایند، بیش از 95 درصد است. به منظور مدل سازی فرایند از مدل شبکه عصبی مصنوعی استفاده شد که نتایج تجربی و نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مصنوعی مطابقت زیادی را نشان دادند و ضریب تعیین رگرسیون برابر با 9981/0 به دست آمد. پسماند چای عطری دوغزال به عنوان یک جاذب ارزان قیمت و در دسترس می تواند برای حذف آلاینده های آلی از محیط های آبی به کار برده شود. همچنین شبکه عصبی مصنوعی به عنوان یک روش مناسب برای مدل سازی فرایند جذب می تواند مورد استفاده قرار گیرد.

حذف آلودگی ها به وسیله جاذب، یک روش مفید و موثر برای حذف فلزات سنگین از نمونه های آبی است. جیوه یکی از انواع فلزات سنگین است که اثرات بسیار مخربی بر سلامت انسان و محیط زیست دارد. این پژوهش با هدف بررسی عملکرد نانولوله کربنی مغناطیسی شده، برای حذف جیوه از محلول های آبی انجام شد. از روش سطح پاسخ بر مبنای مدل باکس-بنکن برای ارزیابی اثر متغیرهای مستقل مانند pH محلول، غلظت اولیه جیوه، دز جاذب و زمان تماس بر عملکرد پاسخ (درصد حذف جیوه) استفاده شد. ابتدا نانولوله کربنی مغناطیسی شده سنتز شد و مشخصات جاذب به وسیله آنالیزهای SEM و FT-IR و XRD بررسی شد، سپس آزمایش های جذب بر اساس طراحی آزمایش انجام شد. نتایج حاصل از آنالیز مشخصات جاذب نشان داد که ذرات اکسید آهن به خوبی بر روی نانولوله های کربنی چند دیواره نشانده شده اند و جاذب خاصیت مغناطیسی پیدا کرده است. نتایج حاصل از انجام آزمایش ها توسط نرم افزار Design Expert آنالیز و تحلیل شد و مناسب ترین مدل برای رسم منحنی های سطح پاسخ که روش مرتبه دوم بوده است، مشخص شد. بر اساس نتایج آزمایش ها بیشترین راندمان حذف جیوه تحت شرایط pH برابر 6، دز جاذب 6/0 گرم در لیتر، غلظت اولیه جیوه ppm 10 و زمان تماس 150 دقیقه حاصل شد که معادل 85 درصد بود...

فلزات سنگین از جمله آلاینده های محیط زیست هستند که مواجهه انسان با بعضی از آنان از طریق آب و مواد غذایی می تواند مسمومیت های مزمن و خطرناکی را ایجاد کند. مشکل مسمومیت آب های آشامیدنی به آرسنیک در تمامی کشورها جان بسیاری از انسان ها را به خطر انداخته است. در پژوهش حاضر حذف فلز سنگین آرسنیک از آب با استفاده از نانوجاذب اکسید آهن/N-ایزوپروپیل اکریل آمید/ کیتوزان به صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. در این پژوهش برای جذب فلز سنگین آرسنیک، از یک نانوجاذب مغناطیسی استفاده شد که یک روش ابداعی است. به منظور افزایش ظرفیت جذب، از عملیات پیوندزنی پلیمر بر روی سطح نانوذره استفاده شد که با این کار، سطح ویژه جاذب به مقدار قابل توجهی افزایش یافت. در واقع با قرار دادن پلیمرها بر روی جاذب، میل ترکیبی افزایش می یابد. نتایج نشان داد، نانوجاذب سنتز شده توانایی جذب آرسنیک را در غلظت های مختلف دارد، اما میزان آن در غلظت های مختلف متفاوت است. ایزوترم های لانگمیر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین رادوشکویچ با داده های آزمایشگاهی جذب آرسنیک در دمای 45 درجه سلسیوس و pH برابر 5/7 در غظت های مختلف برازش شدند؛ مقدار 9956/0=R2 برای مدل لانگمیر، تایید می کند که این مدل برای برازش داده های آزمایشگاهی مناسب است. میزان جذب آرسنیک در شرایط بهینه در pH برابر با 5/7، مقدار جاذب 10 میلی گرم، زمان تماس 60 دقیقه، دمای 45 درجه سلسیوس و غلظت 10میکروگرم در لیتر، مقدار 2/82 درصد به دست آمد.

در دهه اخیر، راکتور با گرانول های هوازی به عنوان یک فناوری جدید برای حذف آلاینده ها از فاضلاب، مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این پژوهش برای توصیف کارایی راکتور حاوی گرانول های هوازی با بچ های متوالی، برای حذف همزمان COD، نیتروژن و فسفر، یک مدل ریاضی ارائه و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه شد. یک راکتور آزمایشگاهی با حجم کاری سه لیتر به صورت بچ های متوالی برای حذف آلاینده ها مورد بهره برداری قرار گرفت. همچنین یک مدل با استفاده از نرم افزار آکواسیم ارائه و برای بررسی ساختار میکربی و نیز کارایی سیستم، در غلظت های مختلف اکسیژن و بارهای ورودی مختلف COD، نیتروژن و فسفر به کار گرفته شد. نتایج مدل نشان داد که بخش عمده ای از گرانول ها، از میکروارگانیسم های ذخیره کننده فسفات تشکیل شده اند. در حالی که میزان اکسیژن، بر حذف COD و فسفر تاثیری ندارد ولی حذف نیتروژن، کاملا به میزان اکسیژن وابسته است. حذف بیش از 98 درصد نیتروژن، در محدوده 40 تا 45 درصد غلظت اشباع اکسیژن در مدل و 35 درصد در راکتور آزمایشگاهی به دست آمد. نتایج مدل و آزمایش تجربی حذف نیتروژن و فسفر در بارهای مختلف ورودی آلاینده ها، تطابق خوبی را نشان داد. نتایج حاصل از مدل در غلظت های مختلف اکسیژن و بارهای مختلف ورودی COD، نیتروژن و فسفر تطابق کیفی مناسبی را با نتایج آزمایشگاهی نشان داد. به دلیل پیچیده بودن سیستم گرانول های هوازی و طولانی بودن انجام آزمایش های تجربی، مدل پیشنهادی به خوبی می تواند برای توصیف کیفی فرایندهای پیچیده در سیستم گرانول های هوازی به کار برده شود.

امروزه از گیاه پالایی به عنوان روشی موثر و کم هزینه برای تصفیه آب های آلوده استفاده می شود. در این پژوهش برای جذب یون نیکل، از دو گیاه نیلوفر آبی و نخل مرداب استفاده شد. به این منظور از چهار حوضچه نیلوفر آبی و چهار حوضچه نخل مرداب که غلظت یون نیکل در آنها 2، 5، 10 و 15 میلی گرم در لیتر و pH محلول به ترتیب 5/5، 5/6، 5/7 و 5/8 بود، استفاده شد. دمای آزمایش برای تمام نمونه ها 25 درجه سلسیوس و ثابت بود. مشاهده شد پس از 20 روز، بیشترین مقدار جذب برای گیاه نخل مرداب، در شرایط غلظت ppm2 و pH برابر 5/5 و برای گیاه نیلوفر آبی، در غلظت ppm2 و pH برابر 5/6 است. بررسی جذب همدما به وسیله مدل های لانگمیر و فروندلیچ نشان داد که رفتار جذب نیکل برای گیاه نخل مرداب و نیلوفر آبی به ترتیب از مدل فروندلیچ و لانگمیر پیروی می کند. آنالیز اندام های ریشه، برگ و ساقه نمونه ها پس از پایان جذب نیکل، به وسیله دستگاه اسپکتروفتومر جذب اتمی انجام شد و نتایج نشان داد که ریشه هر دو گیاه بیشترین سهم جذب را نسبت به سایر اندام های گیاه دارند به نحوی که مقدار جذب در ریشه نخل مرداب و نیلوفر آبی به ترتیب 9/79 و 39/86 درصد بود.

یکی از مهم ترین روش های مدیریت مصرف، کاهش آب به حساب نیامده و تلفات آب در سامانه های آب رسانی شهری و روستایی است. عدم دقت کنتورها می تواند در ارزیابی برنامه های کنترل هدررفت و برنامه های حفاظت منابع، تاثیر مستقیمی داشته باشد و منجر به تصمیمات نادرستی شود. در این پژوهش برای شبیه سازی عددی تاثیر نصب مستقیم پمپ بر عملکرد کنتورهای آب خانگی، یک نمونه کنتور توربینی از نوع چند افشانه انتخاب شد. در شبیه سازی فرض شد که مقدار گشتاورهای ترمزی مکانیکی وارد بر پروانه کنتور مانند گشتاور اصطکاک یاتاقان ها و مغناطیس، ناچیز و در حد صفر است. جریان ورودی و خروجی کنتور کاملا توسعه یافته و مدل آشفتگی SST: K-ω انتخاب شد و سرعت چرخش پروانه کنتور در دبی های مختلف به دست آمد. مقایسه نتایج حل عددی با داده های تجربی آزمون های شرکت سازنده، حداکثر خطای 66/9 درصد را نشان داد. بنابراین می توان برای بررسی تاثیر نصب مستقیم پمپ در خروجی کنتور آب بر عملکرد آن، از شبیه سازی عددی استفاده نمود. به عنوان یک نمونه کاربردی، عملکرد کنتور آب در حالت قرار گرفتن پمپ گریز از مرکز به صورت مستقیم بعد از آن، شبیه سازی شد و نتایج آن با حالت بدون پمپ مقایسه شد. رفتار کنتور در حالتی که پمپ در خروجی آن نصب شده بود نسبت به حالت بدون پمپ در دبی های مختلف، متفاوت بود. این تفاوت ناشی از تغییر پروفیل جریان و زاویه برخورد آب با پروانه است. نتایج نشان داد که در شرایط یکسان و در دبی های بیشتر از 536 لیتر بر ساعت، سرعت چرخش پروانه نسبت به حالت بدون پمپ حداکثر 17 درصد کاهش می یابد و در نتیجه کنتور نسبت به حالت بدون پمپ، دارای خطای منفی در اندازه گیری و به اصطلاح کم کار می شود، اما در دبی های کمتر از 75 لیتر بر ساعت، سرعت چرخشی پروانه نسبت به حالت بدون پمپ، تقریبا دو برابر افزایش می یابد و به همین ترتیب خطای اندازه گیری کنتور نسبت به حالت بدون پمپ، بیشتر و به اصطلاح پرکار می شود.

آب بدون درآمد یکی از مهم ترین مسائل مرتبط با شبکه های توزیع آب است که برای شناسایی و کاهش آن راهکارهای مختلفی ارائه شده است. در این پژوهش با استفاده از کالیبراسیون شبکه به روش الگوریتم مورچگان، مقدار و موقعیت آب بدون درآمد و موقعیت نشت های بزرگ شناسایی شد. سپس با تلفیق نشت یابی مبتنی بر کالیبراسیون و حداقل جریان شبانه، مولفه های آب بدون درآمد به تفکیک ناحیه محاسبه شد. این روش بر روی شبکه توزیع آب گلبهار به کار برده شد و با کاربرد آن، مقادیر نشت زمینه، نشت بزرگ و تلفات ظاهری شناسایی شد. نتایج نشان داد که بیشترین سهم تلفات آب مربوط به تلفات فیزیکی ناشی از شکستگی در لوله ها است. تلفات فیزیکی ناشی از شکستگی در لوله ها، نشت زمینه و تلفات ظاهری به ترتیب 57، 32 و 11 درصد آب بدون درآمد است. همچنین موقعیت نشت های بزرگ در ناحیه 1، 5 و ناحیه 7 واقع شده است.