آب و فاضلاب
سال:1396 | دوره:28 | شماره:6 |تعداد مقالات:11

هالوفیت ها گیاهانی هستند که قادراند غلظت های بالای نمک را تحمل کنند. این گیاهان کاربردهای متعددی دارند که یکی از آن ها گیاه پالایی آلاینده های مختلف از محیط زیست است. گیاه پالایی نمک توسط گیاهان هالوفیت اخیراً مورد توجه محققان واقع شده است. در این مقاله گیاه پالایی نمک از محلول ها با استفاده از گیاه هالوفیتی سالیکورنیا اروپایی مورد مطالعه قرارگرفت. گیاه سالیکورنیا اروپایی با استفاده از سیستم کاشت هیدروپونیک و در سه سطح شوری مختلف (هدایت الکتریکی تقریباً برابر با 2000، 6000 و 10000 میکروزیمنس بر سانتی متر) با زمان ماند 7 روز و با سه تکرار برای هر سطح شوری کشت داده شد و پارامترهای هدایت الکتریکی (EC)، غلظت یون های کلسیم، منیزیم، سدیم و کلراید و نیز نسبت جذب سدیم (SAR) قبل و بعد از تصفیه توسط گیاه مذکور اندازه گیری و درصدهای متوسط کاهش پارامترهای مذکور محاسبه شد. نتایج به دست آمده حاکی از آن است که این گیاه مقادیر EC را در سطوح شوری EC~2000 µ s/cm، EC~6000 µ s/cm و EC~10000 µ s/cm به ترتیب 75/16، 05/17 و 11/18 درصد، یون کلسیم را 71/28، 18/27 و 43/40 درصد، منیزیم را 64/31، 35/25 و 46/17 درصد، سدیم را 41/20، 29/17 و 89/23 درصد و کلراید را 24/23، 84/18 و 16/22 درصد کاهش داده است. براساس نتایج این تحقیق گیاه سالیکورنیا اروپایی که به عنوان یکی از گزینه های استفاده زراعی با قابلیت آبیاری توسط آب های شور مطرح است، می تواند به عنوان گزینه مناسبی برای گیاه پالایی نمک نیز مورد استفاده قرار گیرد.

2 و 4 دی کلروفنل یکی از فراوان ترین و رایج ترین آلاینده هایی است که به طور گسترده در پساب صنایع مختلف یافت می شود. میزان تجزیه این آلاینده قبل از تخلیه فاضلاب به آب های پذیرنده اثرات متفاوتی بر سلامت و محیط زیست دارد. از این رو در این پژوهش حذف 2 و 4 دی کلروفنل از محیط های آبی با استفاده از فرایند UV-LED/TiO2 مورد بررسی قرارگرفت. در این مطالعه تجربی، حذف 2 و 4 دی کلروفنل با استفاده از اشعه ماوراء بنفش LED در حضور TiO2 در یک راکتور با مقیاس آزمایشگاهی بررسی شد. تاثیر پارامترهای بهره برداری از جمله pH محلول، در بازه 3 تا 11، غلظت اولیه 2و4 دی کلروفنل 50 تا 200 میلی گرم در لیتر، غلظت TiO2 003/0 تا 025/0 مول بر لیتر و تاثیر شدت یونی بررسی شد. غلظت نهایی ماده آلی با استفاده از دستگاه اسپکتروفتومتری DR 5000 در طول موج 500 نانومتر تعیین شد. نتایج این پژوهش نشان داد که حذف 2 و4 دی کلروفنل تحت تاثیر پارامترهای مختلف بهره برداری بوده و بیشترین کارایی حذف در pH برابر 3 با اضافه کردن 012/0 مول در لیتر دی اکسید تیتانیم و در غلظت اولیه 50 میلی گرم در لیتر ماده آلی و به میزان 82/95 درصد به دست آمد. در استفاده مجزا از UV-LED و TiO2 کارایی حذف به ترتیب 11/32 و 56/36 درصد بود. همچنین، حداکثر کارایی حذف COD در شرایط بهینه بهره برداری 5/71 درصد به دست آمد و نتایج بیانگر عدم تاثیر گذاری به تغییرات شدت یونی در حذف ماده آلی بود. نتایج این پژوهش نشان داد که فرایند ترکیبی UV-LED/TiO2 در شرایط بهینه بهره برداری، امکان استفاده به عنوان یک فناوری نوظهور به منظور تصفیه فاضلاب های صنعتی حاوی 2 و 4 دی کلروفنل را دارد.

فلز سرب کاربردهای زیادی در صنایع گوناگون دارد. به دلیل سمی بودن این فلز، تخلیه پساب های صنعتی حاوی آن، خطرات جبران ناپذیری برای محیط زیست و اکوسیستم های زنده دارد. این پژوهش با هدف بررسی استفاده از خاک اره درخت اوکالیپتوس به عنوان جاذبی ارزان قیمت برای حذف سرب از پساب انجام شد. آزمایش ها در سیستم ناپیوسته انجام شد و تاثیر پارامترهای pH، مقدار جاذب، زمان تماس و غلظت اولیه سرب مورد بررسی قرار گرفت. باتوجه به نتایج، حداکثر راندمان جذب سرب 25/96 درصد بود که در pH و زمان تماس 7 و 30 دقیقه و مقدار جاذب 10گرم در لیتر به دست آمد. با افزایش غلظت اولیه سرب مقدار فلز جذب شده و درصد حذف افزایش یافت. داده های این مطالعه تطابق خوبی با ایزوترم لانگمیر نشان دادند. آنالیز سینتیک نشان داد که جذب سرب با مدل سینتیکی جذب مرتبه دوم مطابقت دارد (998/0=R2). با توجه به راندمان بالای حذف سرب توسط خاک اره درخت اوکالیپتوس می توان از این روش به عنوان روشی کارآمد و ارزان قیمت برای جذب سرب استفاده نمود.

با توجه به بحران خشکسالی در ایران و لزوم صرفه جویی در مصرف آب و شناخت عوامل تعیین کننده آن، در این پژوهش تلاش شد کارایی متغیرهای تئوری رفتار برنامه ریزی شده در پیش بینی رفتار دانشجویان برای صرفه جویی در مصرف آب مورد مطالعه قرار گیرد. برای انجام پژوهش از روش پیمایش استفاده شد و طی آن پرسشنامه آن در میان 122 دانشجوی دختر ساکن در خوابگاه های دانشگاه یزد توزیع شد. در نهایت داده ها توسط روش های آماری SPSS تحلیل شدند. نتایج پژوهش نشان داد که متغیرهای قصد رفتاری و کنترل رفتاری درک شده، توانستند 44 درصد تغییرات رفتار دانشجویان برای صرفه جویی در مصرف آب را توضیح دهند. ضمناً دو سازه هنجارهای ذهنی و کنترل رفتاری درک شده توانستند 34 درصد تغییرات قصد دانشجویان برای صرفه جویی در مصرف آب را توضیح دهند. بنابراین آن دسته از دانشجویانی که قصد بیشتر برای انجام رفتار صرفه جویی در مصرف آب داشته و معتقد بودند که تسلط بهتری بر رفتار خود برای صرفه جویی دارند، در نهایت رفتار بهتری برای صرفه جویی در مصرف آب داشتند.

آرسنیک یکی از خطرناک ترین آلاینده های منابع آب است که سلامت انسان و سایر موجودات را تهدید می کند. بنابراین حذف آرسنیک از منابع آب در اولویت برنامه های بهداشتی قرار دارد. را ه های مختلفی برای حذف آرسنیک وجود دارد. در این پژوهش از دو روش اسمز معکوس و نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد. برای انجام آزمایش، متغیرهای دما، غلظت آرسنیک، pH، غلظت نانوذره آهن و زمان اختلاط در نظر گرفته شد. نتایج پژوهش نشان داد در هر دو روش اسمز معکوس و استفاده از نانوذره آهن، با افزایش غلظت آرسنیک کارایی حذف افزایش یافته است. برای غلظت 5/1 میلی گرم در لیتر به ترتیب با 98 و 2/95 درصد حذف آرسنیک، بیشترین راندمان به دست آمد. در روش اسمز معکوس تاثیر دما وpH مشابه بود و با افزایش این دو متغیر درصد حذف آرسنیک نیز افزایش یافت. در روش اسمز معکوس درصد حذف آرسنیک در pH برابر9 و دمای 30 درجه سلسیوس، به ترتیب برابر 98/95 و 56/96 به دست آمد. نتایج پژوهش نشان داد که افزایش زمان اختلاط و دما در روش حذف آرسنیک با نانوذره آهن باعث افزایش کارایی حذف آرسنیک و افزایش pH باعث کاهش آن می شود.

در بین روش های تصفیه فاضلاب، روش های بیولوژیکی به دلیل هزینه های پایین تر و راندمان مناسب تر، کاربرد گسترده تری دارند. راکتورهای زیستی غشایی در برخی از تصفیه خانه های فاضلاب به کار می روند که گرفتگی غشاء آنها موضوع بسیار مهمی است. در میان کمیت های موثر در کنترل گرفتگی غشاء، تاثیر شار بحرانی اثبات شده است. شار بحرانی تحت تاثیر سه گروه اصلی متغیر شامل متغیرهای لجن، متغیرهای عملیاتی و نوع غشاء است. در این تحقیق اثرات برخی فاکتورها روی شار بحرانی در یک بیوراکتور غشایی مستغرق آزمایش شد. متغیرهای اختلاف فشار دو سر غشاء، میزان غلظت پروتئین و کربوهیدرات موجود در ترکیبات پلیمری خارج سلولی و تولیدات میکربی محلول، همچنین تاثیر بعضی از متغیرهای عملیاتی مانند حالت مکش متناوب و مکش پیوسته در دو محدوده از غلظت لجن که مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با افزایش میزان شار، نرخ گرفتگی غشاء افزایش می یابد. نتایج اثرات EPS روی CF نیز نشان می دهد که هیچ رابطه ای بین این دو دیده نمی شود، شاید به این دلیل که EPS بیشتر به صورت فلاک ها یا لخته های بزرگ تر موجود است. همچنین نتایج حاکی از ارتباط معکوس شار بحرانی با غلظت بخش کربوهیدرات از تولیدات میکربی محلول می باشد و به عنوان نتیجه اصلی، اثر مثبت حالت های استراحت در مکش متناوب روی کنترل گرفتگی غشاء نیز مشاهده شد.

یکی از دلایل عملکرد ضعیف فیلترها ناشی از شستشوی معکوس آنهاست. این پژوهش با هدف ارزیابی فرایند فیلتراسیون و عملکرد فیلترهای شنی تصفیه خانه آب اصفهان پس از شستشوی معکوس و با بررسی کدورت و شمارش زئوپلانکتون ها انجام شد. مدت زمان این بررسی چهار ماه بود و در فیلترهای شنی فاز 1 و 2 تصفیه خانه انجام شد. به منظور بررسی عملکرد پس از فیلتراسیون، میزان کدورت و شمارش میکروسکوپی بررسی شد. میانگین تغییرات کدورت و شمارش زئوپلانکتون های نماتد و روتیفر در زمان های مختلف بعد از شستشوی معکوس مورد بررسی قرار گرفت. نقطه شکست کدورت و کاهش زئوپلانکتون ها بعد از زمان 15 تا 20 دقیقه شستشوی معکوس رخ داد. تعداد نماتدها و روتیفرها در فاز 1 تا زمان 10 دقیقه، به ترتیب 13 و 12 عدد در لیتر افزایش یافت و در زمان 20 دقیقه، به ترتیب به 7 و 9 عدد کاهش پیدا کرد. در فاز 2 نیز در زمان 20 دقیقه تعداد نماتدها و روتیفرها به ترتیب به 8 و 6 عدد در لیتر کاهش یافت. این تغییرات بر اساس آزمون t معنی دار بود (p<0. 001). کدورت آب خروجی فیلترها نیز بعد از زمان 15 تا 20 دقیقه به کمتر ازNTU 2/0 رسید. برای محدود شدن تعداد ذرات معلق و ارگانیسم ها در آب خروجی بهتر است فیلتر 20 دقیقه بعد از شستشوی معکوس در مدار قرار گیرد.

به دلیل افزایش جمعیت و گسترش فعالیت های صنعتی و محدود بودن منابع آب، بسیاری از کشورها با مشکل کمبود آب شیرین مواجه هستند. در این شرایط رویکرد استفاده از آب های شور و شیرین سازی آنها اجتناب ناپذیر است. در سراسر جهان برای نمک زدایی از آب شور دریا از دو نوع فناوری اصلی غشایی و گرمایی استفاده می شود. در این مطالعه، شیرین سازی آب شور با استفاده از روش انجمادی مستقیم و روش هیدرات انجام شد. مواد مورد استفاده در آزمایش آب مقطر، نمک های سدیم کلراید و سدیم برماید می باشند. برای یافتن مدت زمان مناسب برای آزمایش انجمادی و هیدرات، رشد کریستال توسط دوربین میکروسکوپی مورد بررسی قرار گرفت. دستگاه آزمایشی شامل یک راکتور ساکن با دو استوانه هم محور بود. با ایجاد سرمایش درون استوانه داخلی، کریستال های یخ در جداره بیرونی آن تشکیل می شود، به این ترتیب غلظت نمک در شورابه باقیمانده افزایش می یابد. میزان حذف نمک در آب شور با استفاده از دستگاه هدایت سنج الکتریکی اندازه گیری شد. نمک در غلظت پایین به عنوان ایجاد سایت برای هسته زایی عمل می کند، در نتیجه می تواند به عنوان تسریع کننده در نظر گرفته شود. نتایج نشان می دهد که در روش انجمادی با افزایش غلظت نمک، میزان حذف نمک از آب شور کاهش می یابد. ولی در روش هیدرات روند متفاوتی مشاهده شد به گونه ای که در غلظت های بسیار پایین درصد حذف کمتری مشاهده شد و در غلظت های بالاتر درصد حذف نمک بیشتر شد تا در نهایت به مقدار ثابتی نزدیک شد. نتایج نشان داد که در مجموع راندمان جداسازی نمک در روش هیدرات بالاتر از روش انجمادی است. به منظور بررسی اثر اندازه آنیون در راندمان جداسازی، آزمایش انجمادی و هیدرات بر روی دو نمک NaCl وNaBr که کاتیون مشترک و آنیون مختلف دارند در غلظت های مختلف انجام گرفت تا علاوه بر تاثیر غلظت نمک، افزایش اندازه آنیون بر بازدهی فرایند حذف نمک نیز مورد بررسی قرار گیرد. نتایج نشان می دهد که در مجموع راندمان جداسازی نمک در روش هیدرات بالاتر از روش انجمادی است و همچنین هر چه شعاع یونی بیشتر شود، احتمال حضور یون در شبکه کریستالی کمتر می شود و در نتیجه راندمان جداسازی نمک افزایش می یابد. از طرف دیگرنمک در غلظت پایین به عنوان ایجاد سایت برای هسته زایی عمل می کند، در نتیجه می تواند به عنوان تسریع کننده در نظر گرفته شود.

از هیدروسیکلون برای جداسازی جامدات معلق سنگین تر از آب از جمله ماسه و سیلت استفاده می شود. در این تحقیق پس از شناسایی تمام فاکتورهای موثر بر عملکرد هیدروسیکلون ها، نسبت به بهینه سازی متغیرهای تاثیر گذار با روش طراحی آزمایش تاگوچی اقدام شد. با هدف بهینه سازی عملکرد هیدروسیکلون در حذف ماسه از آب، 18 هیدروسیکلون بر اساس متغیرهای تاثیرگذار شامل قطر ورودی، قطر سرریز، قطر ته ریز، قطر بدنه هیدروسیکلون، ارتفاع بخش استوانه ای، ارتفاع کل و نیز ارتفاع دیافراگم، طراحی، ساخته و مورد آزمایش قرار گرفت. برای بهینه سازی این هیدروسیکلون ها، از دو غلظت حداقلی و حداکثری جامدات معلق (شن و ماسه) اخذ شده از نمونه های چا ه های سطح شهر مشهد به ترتیب معادل20 و 100 میلی گرم در لیتر و با توزیع مشاهده شده، استفاده شد. نتایج آنالیزهای آماری نشان داد که در شرایط بهینه، نسبت قطر ورودی و قطر سرریز به قطر هیدروسیکلون، مشابه و معادل 225/0 و قطر ته ریز به آن معادل 15/0 است. همچنین نسبت ارتفاع بخش استوانه ای و ارتفاع دیافراگم به ارتفاع کل هیدروسیکلون نیز به ترتیب 12/0 و 08/0 تعیین شد. علاوه براین، راندمان جرمی حذف ماسه ها در شرایط بهینه و بسته به تکرارهای مختلف، بین 9/95 تا 4/98 درصد پیش بینی شد. این در حالی است که با ساخت هیدروسیکلون بهینه و آزمایش آن در سه تکرار، این رقم بالغ 1/1± 2/97 درصد بود. مقایسه نتایج راندمان جرمی پیش بینی شده توسط روش تاگوچی نسبت به مقادیر واقعی اندازه گیری شده که با ساخت هیدروسیکلون بهینه انجام شد، نشان داد که نتایج مورد نظر بسیار به هم نزدیک هستند. نسبت های هندسی تعیین شده در این تحقیق نیز عموماً در محدوده بین حداقل و حداکثر نسبت های ارائه شده در هیدروسیکلون های به کار رفته در معدن کاری است. از این نسبت ها و پس از افزایش مقیاس، می توان در ساخت هیدروسیکلون های خاص ماسه زدایی از آب استفاده نمود.

تعیین گستره و سرعت توسعه هاله آلودگی در منابع آب گامی اساسی در طراحی شیوه پاکسازی است. این فرایند به ویژه برای منابع آب زیرزمینی به دلیل دسترسی دشوار و تعدد متغیر ها پیچیده است. در پژوهش حاضر، روش پردازش تصاویر برای تعیین ناحیه آلودگی و تحلیل میزان پخش مواد همراه جریان تراوش در محیط متخلخل پیشنهاد شده است. علاوه بر الگوریتم پردازش تصاویر در نرم افزار MATLAB، از تحلیل کمترین مجموع مربعات و حل معادله پخش نیز استفاده شد و ضرایب هیدرودینامیکی پخش در بستر های متخلخل در محدوده وسیعی از زمان و مکان بدون ایجاد اغتشاش و با دقت قابل قبول محاسبه شد. تحلیل و راستی آزمایی نتایج نشان دهنده دقت مناسب و محدود بودن خطا به کمتر از 11 درصد بود، لذا این روش در مطالعه پدیده پخش از کارایی لازم برخوردار است. در این پژوهش تخمین ضریب پخش پذیری به عنوان تابعی از مشخصات محیط متخلخل و عدد پکله ارائه شد، به طوری که این ضریب در محیط با دانه بندی بین 5/0 تا 3 میلی متر در دامنه 002/0 تا 0028/0 متر به دست آمد که نشانگر تاثیر زیاد دانه بندی بر روی ضریب پخش پذیری است.