آب و فاضلاب
سال:1398 | دوره:30 | شماره:3 (مسلسل 121) |تعداد مقالات:10

در تحلیل هیدرولیک شبکه خطوط لوله، پارامترهای مستقل شبکه از جمله زبری لوله ها و تقاضای گره ها عموماً به صورت مقادیر قطعی تلقی می شوند. این رویکرد برخورد قطعی، به ناچار به حصول نتایج قطعی برای پاسخ های هیدرولیکی شبکه از جمله هد فشاری گره ها منجر خواهد شد. این در حالی است که در واقعیت، ذات غیرقطعی بسیاری از این پارامترها سبب می شود که تغییرات قابل انتظار آنها در قالب تنش، در شبکه منتشر شده و بروز عدم قطعیت و تنش در پاسخ های هیدرولیکی شبکه را به دنبال داشته باشد. برای تحلیل این تنش ها در پژوهش حاضر به ارائه یک رویکرد بر مبنای روش تحلیل فاصله و استفاده از بهینه سازی به عنوان ابزار حل مسئله پرداخته شد. در این روش، بهینه سازی به گونه ای فرموله شد که مصارف گرهی، زبری لوله ها و تراز آب در مخازن هوایی متغیرهای تصمیم گیری مسئله تعریف شده و بازه نامعلوم فشار هر یک از گره های شبکه به عنوان اهداف مسئله جستجو شود. از سوی دیگر، تعداد زیاد گره های مصرف و اجرای تعداد زیادی مدل بهینه سازی تک هدفه به صورت متوالی، زمان زیادی را می طلبد. برای رفع این معضل، در این پژوهش از یک روش بهینه سازی چندهدفه با کارایی مناسب استفاده شد. اجرای روش پیشنهادی روی یک شبکه واقعی مورد مطالعه نشان داد که اعمال 15 درصد تنش در تقاضای گره ها و زبری لوله ها و 1 متر در تراز سطح آب مخازن هوایی، باعث ایجاد تنش هیدرولیکی در هد فشاری گره ها از 7/13-تا 2/10 درصد نسبت به هد فشار قطعی می شود به طوری که در عمل امکان شکست برای تأمین حداقل فشار مجاز طراحی در 125 گره از 128 گره مصرف وجود دارد. نتایج نشان داد که روش ارائه شده در این پژوهش از دقت قابل قبولی در تحلیل تنش های هیدرولیکی شبکه برخوردار است.

با توجه به اهمیت و حساسیت آب در پالایشگاه اصفهان در دو دهه گذشته، تلاشی مستمر در بهینه سازی مصرف آب، بازیافت و احیای پساب های حاصل از واحدهای مختلف عملیاتی صورت گرفته است. پساب واحد اسمز معکوس، که به استخرهای تبخیری پالایشگاه می ریزد، در کانون توجه پژوهشگران برای بازیافت آب قرار گرفته است. یکی از روش های مدرن برای افزایش بهره وری در بازیافت آب شور، روش تقطیر غشایی است که در این پژوهش به منظور بازیافت پساب شور مورد توجه قرار گرفت. در این پژوهش، مدل سازی RSM به منظور بهینه سازی و پیش بینی شرایط عملیاتی تقطیر غشایی پساب لب شور خروجی واحدRO پالایشگاه اصفهان مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها با استفاده از غشای میکرومتخلخل تجاری پلی تترافلرواتیلن بر پایه پلی پروپیلن و با ماژول غشایی صفحه تخت با سطح مؤثر غشایی هشتاد سانتی متر مربع انجام شد. در این پژوهش اثر سه فاکتور دمای خوراک، دبی خوراک و دمای تراویده، بر شار تراویده با استفاده از نرم افزار Design Expert مطالعه شد. نتایج حاصل از مدل سازی نرم افزاری نشان داد که دمای خوراک بیشترین تأثیر را در افزایش شار تراویده دارد به طوری که میزان تأثیر آن بیش از دو برابر اثر دمای تراویده و دبی خوراک است. مقدار بیشینه شار تراویده بهینه در محدوده آزمایش ها L/m2h 67/59 با درجه مطلوبیت 957/0 در شرایط عملیاتی دمای خوراک 70 درجه سلسیوس، دمای تراویده 15 درجه سلسیوس و دبی خوراک 2 لیتر بر دقیقه تعیین شد. نتایج حاصل از این پژوهش نشان داد روش تقطیر غشایی تماس مستقیم می تواند با موفقیت به منظور بازیافت پساب خروجی RO پالایشگاه اصفهان به کار گرفته شود. بهینه سازی پارامترهای عملیاتی در شرایط اقلیمی گرم و سرد اصفهان نیز با استفاده از مدل سازی نرم افزاری قابل محاسبه است.

به منظور کاهش هزینه های تأمین آب و تصفیه پساب, مدیریت یکپارچه آب یکی از موضوعات مهم واحدهای فرایندی به شمار می رود. چند دیدگاه در راستای طراحی بهینه شبکه مصرف آب در صنایع نفت, گاز و پتروشیمی ارائه شده است. هر یک از این دیدگاه ها دارای نقاط ضعف و قوت مخصوص به خود هستند. در پژوهش حاضر راهکاری عمومی و در عین حال ساده به منظور طراحی یکپارچه شبکه های مصرف آب در حالت ناهمدما پیشنهاد شد که دارای دو مرحله می باشد: (1) طراحی شبکه یکپارچه مصرف آب با استفاده از روش پتانسیل غلظتی، و (2) طراحی شبکه انرژی مربوط به شبکه مصرف آب طراحی شده در مرحله قبل با استفاده از روش گرافیکی پینچ. همچنین به منظور اعتبارسنجی و ارزیابی الگوریتم دو مرحله ای پیشنهادی, از یک مثال صنعتی استفاده شد. نتایج اعمال روش پیشنهادی بر روی این واحد صنعتی با نتایج روش های مبتنی بر قوانین فرایندی اعمال شده بر این واحد در سال 2014 مقایسه شد. شبکه مصرف آب طراحی شده با این روش در حالت ناهمدما در مقایسه با شبکه های طراحی شده با روش های دیگر، از نظر مقدار آب و انرژی مصرفی دارای هزینه سالانه کمتری است. از نتایج مهم این پژوهش توسعه یک الگوریتم جامع و جدید به منظور طراحی مفهومی شبکه های مصرف آب در حالت ناهمدما در صنایع فرایندی نظیر صنایع پتروشیمی و پالایشگاه های نفت و گاز است. مقدار آب مصرفی و هزینه سالانه کل در شبکه طراحی شده بر اساس روش پیشنهادی به ترتیب (Kg/s) 77/28 و ($/y)7942 و در شبکه ارائه شده بر اساس روش قبلی به ترتیب (Kg/s) 78/28 و($/y)8427 است.

با گسترش صنعت و شهرنشینی، ورود آلاینده های نوظهور و میکروآلاینده ها به منابع آب از طریق فاضلاب های شهری و صنعتی افزایش یافته است. با توجه به اینکه تصفیه خانه های آب و فاضلاب کشور بیشتر از روش های متداول استفاده می کنند، امکان حذف این نوع آلاینده ها وجود ندارد، بنابراین انسان و دیگر موجودات زنده در معرض آلودگی قرار دارند. روش های تصفیه پیشرفته فاضلاب مانند اکسیداسیون پیشرفته توانایی حذف مواد دارویی مانند کاربامازپین را دارند. در این پژوهش از روش پراکسیداسیون شیمیایی در pH بهینه 3 و شرایط مختلف آزمایشگاهی با پارامترهای موثر زمان، دانسیته جریان، پراکسید هیدروژن و نسبت آهن به پراکسید هیدروژن که از طراحی آزمایش روش پاسخ سطح حاصل شده، برای حذف کارمابازپین استفاده شد. پس از آنالیز نتایج با ضریب همبستگی 94 درصد مشخص شد نسبت آهن به پراکسید هیدروژن، تأثیرگذارترین عامل مستقل است و پس از آن به ترتیب برهم کنش نسبت آهن به پراکسید هیدروژن با دانسیته جریان و برهم کنش پراکسید هیدروژن با نسبت آهن به پراکسید هیدروژن و برهم کنش زمان با نسبت آهن به پراکسید هیدروژن بیشترین تأثیر را بر فرایند حذف کارمابازپین دارند. در پیش بینی دستیابی به حذف بالای 90 درصد، 13 حالت با شرایط محیطی مختلف وجود دارد که با توجه به شرایط مورد نظر قابل انجام است. شرایط بهینه برای دستیابی به حذف 90 درصد در زمان تماس 5/67 دقیقه و غلظت پراکسید هیدروژن 26 میلی مولار و نسبت آهن به پراکسید هیدروژن 002/0 و دانسیته جریان 75/14 میلی آمپر با قابلیت اعتماد 98 درصد قابل دستیابی است.

باقیمانده داروها به عنوان ترکیبات آلاینده در منابع آبی منجر به ایجاد خطر برای انسان و دیگر جانداران می شود. بنابراین برای حفظ محیط زیست حذف آن ها از فاضلاب امری ضروری است. لذا این مطالعه با هدف بررسی کارایی حذف داروی تاموکسیفن توسط نانوذرات مگنتایت عامل دار شده با هیدروکربن های درخت سان از محلول آبی انجام شد. به این منظور جاذب به روش هم رسوبی شیمیایی سنتز و کارایی آن در حذف دارو مورد ارزیابی قرار گرفت. ویژگی های ظاهری جاذب با استفاده از میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM)، دستگاه پراش پرتو ایکس، pH نقطه صفر (pHpzc)، طیف مادون قرمز، آنالیز TGA و منحنی VSM بررسی شد. غلظت باقیمانده تاموکسیفن در محلول آبی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج 236 نانومتر خوانده شد. نتایج بیانگر آن بود که با افزایش زمان تماس تا 40 دقیقه، مقدار pH برابر با 7 و مقدار جاذب تا 03/0 گرم، کارایی حذف تاموکسیفن از محلول افزایش می یابد. همچنین پیروی فرایند جذب از ایزوترم جذب فروندلیچ و مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم به اثبات رسید. با استناد به نتایج می توان اذعان کرد که از نانوذرات مگنتایت عامل دار شده با هیدروکربن های درخت سان می توان به عنوان یک جاذب مؤثر و در دسترس برای حذف باقیمانده تاموکسیفن از فاضلاب و پساب شرکت های دارویی استفاده کرد.

در سال های اخیر توجه زیادی بر روی حذف رنگ از پساب های صنایع نساجی صورت گرفته است که نه تنها به دلیل سمیّت این پساب ها بلکه به دلیل ظاهر ناخوشایندی است که به پساب می دهند. روش های مختلفی برای حذف رنگ مورد استفاده قرار گرفته است. یکی از رایج ترین روش های مؤثر و ارزان قیمت، فرایند جذب سطحی است. در این پژوهش نانوکامپوزیت پلی آنیلین-مولیبدوفسفات قلع (II) به روش ساده و مقرون به صرفه ای سنتز شد. برای شناسایی نانوکامپوزیت سنتز شده از آنالیزهای دستگاهی FT-IR، XRD، EDS، BET، TEM و FESEM استفاده شد. سپس کارایی نانوکامپوزیت تهیه شده در حذف رنگزای راکتیو نارنجی 122 بررسی شد. نتایج حاصل از SEM نشان داد که اندازه ذرات در حدود 80 نانومتر بوده و ساختار آن با توجه به طیف XRDبه حالت آمورف است. نتایج نشان داد که فرایند جذب در 40 دقیقه به تعادل می رسد و مقدار حذف با افزایش دز جاذب افزایش و با افزایش غلظت رنگزا و pH کاهش می یابد. مطابق نتایج ایزوترم جذب سطحی، جذب رنگزای راکتیو نارنجی 122 بر روی نانوکامپوزیت پلی آنیلین مولیبدوفسفات قلع II از ایزوترم لانگمیر تبعیت می کند و حداکثر ظرفیت جذب رنگزا توسط 42/47 میلی گرم بر گرم به دست آمد. نتایج آزمایش ها نشان داد که 1/0گرم از نانوکامپوزیت قادر به حذف 56/87 درصد از رنگزای راکتیو نارنجی 122 در غلظت اولیه 50 میلیگرم در لیتر و درpH برابر 2 است.

حذف نیترات به منظور استفاده مجدد از زهاب کشاورزی، کنترل تغذیه گرایی و کاهش اثرات محیط زیستی، اهمیت زیادی دارد. برای این منظور اثر اصلاح زئولیت با غلظت های سورفکتانت (HDTMABr) به مقدار 0، 10، 15، 20 و 25 میلی گرم در لیتر با ستون هایی با ارتفاع 30 سانتی متر و قطر 32 میلی متر مورد آزمایش قرار گرفت. به منظور مدل سازی منحنی شکست ستون جذب نیز مدل های سینتیکی بوهارت-آدامز، توماس و دز-پاسخ اصلاح شده به علاوه مدل هوش مصنوعی ANFIS مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد با افزایش ظرفیت جذب تعادلی از 07/0 به 74/0 میلی گرم در گرم، زمان شکست و اشباع نیز افزایش می یابند. اصلاح زئولیت طبیعی با غلظت 25 میلی گرم در لیتر سورفکتانت، به عنوان بهترین سطح غلظت سورفکتانت انتخاب شد. در بین مدل های جذب، مدل توماس و مدل دز-پاسخ اصلاح شده قادر به پیش بینی ضرایب دینامیکی جذب بودند ولی مدل دز-پاسخ اصلاح شده، کارایی و دقت بالاتری نشان داد. نتایج پژوهش حاکی از آن است که افزایش غلظت سورفکتانت، منجر به افزایش ظرفیت جذب تعادلی می شود. سیستم استنتاج عصبی-فازی تطبیقی با میانگین خطای نسبی 3/23 درصد، جذر میانگین مربعات و خی دو 9/3 و 2/7، کارایی بالاتری نسبت به مدل دز-پاسخ اصلاح شده و در مجموع نسبت به مدل های ریاضی جذب از خود نشان داد.

محدودیت منابع آب در اقلیم های خشک و نیمه خشک، باعث شده که مصرف کنندگان اقدامات لازم برای محافظت و بهره برداری و کنترل تغییرات کیفی آن ها را در برنامه کاری خود قرار دهند. در همین راستا یکی از بهترین روش های مطالعات منابع آب، ردیابی با ایزوتوپ هاست. ایزوتوپ ها با قرار گرفتن در مولکول آب از زمان تشکیل باران در اتمسفر، نفوذ، جریان و ظهور، قادرند اطلاعات ارزشمندی از سیکل هیدرولوژی ارائه دهند. به منظور حفاظت، کنترل و بهره برداری از منابع آبی، تعیین علل تغییر کیفیت و افزایش شوری آب های زیرزمینی آبخوان شبستر-صوفیان، که در شرق دریاچه ارومیه قرار دارد، با همکاری مؤسسه تحقیقات آب، آب منطقه ای آذربایجان شرقی و آژانس بین المللی انرژی اتمی بررسی شد. در این پژوهش 76 نمونه آب در فصول خشک و مرطوب برداشت شد و تعیین مقدار اکسیژن هجده، دوتریوم، تریتیوم، ترکیب شیمیایی و آنالیز آن ها در آزمایشگاه صورت پذیرفت. سرانجام بر اساس آنالیزها و تحلیل جایگاه نمونه ها روی نمودارهای ایزوتوپی، عواملی نظیر تبخیر، انحلال رسوبات تبخیری و تداخل آب های شور با آبخوان، از علل اصلی این تغییرات شناخته شد. تفاوت چشمگیر ترکیبات و جایگاه نمونه آب دریاچه بیان نمود که آب دریاچه عامل شوری آبخوان نیست.

آنچه در نگاه اول به نظر می رسد آن است که ضمانت اجرای کیفری یا مجازات، باید دست کم از طریق ارعاب، اصلاح و بازپروراندن در پیشگیری از جرم بهره برداری غیرمجاز از منابع آب زیرزمینی تأثیر مثبت داشته باشد. اما نگاهی به آمارهای موجود از ارتکاب جرم موصوف، مشکلاتی را در سیاست جنایی فعلی در قبال آن نشان می دهد که می تواند ریشه در تکیه به کارایی ضمانت اجراهای کیفری صرف داشته باشد. علاوه بر این، کارایی مجازات ها مستلزم برخورداری از ویژگی هایی است که جزء ذاتی آنهاست. همچنین، رعایت اصول و معیارهای صحیح جرم انگاری و سپس مجازات انگاری در وضع و تعیین مجازات ضروری است. بررسی فلسفه وضع مجازات در برخورد با جرم بهره برداری غیرمجاز از منابع آب زیرزمینی و میزان صحت به کارگیری مجازات در سیاست جنایی موجود در وهله اول و سپس میزان تبعیت مجازات های تعیینی از معیارهای بایسته مذکور و نهایتاً بررسی میزان کارایی این مجازات ها، در این مقاله مورد بررسی قرار گرفت.

کاربرد روش های توسعه کم اثر و مدیریت بهینه از جمله راهکارهای مناسب برای کاهش اثرات توسعه شهری بر مقدار سیلاب است. به این منظور با توجه به موقعیت شهرستان تهران و توسعه روزافزون آن، پژوهش حاضر در مورد اثر روش های LID-BMPبا استفاده از مدل SWMM بر میزان رواناب منطقه 22 تهران با مساحت 54000 هکتار انجام شد. این پژوهش شامل پنج سناریوی شرایط فعلی، بام سبز، صفحه نفوذپذیر، جوی باغچه و بام سبز-صفحه نفوذپذیر-جوی باغچه در پنج دوره بارش (2، 5، 10، 50 و 100 ساله) برای 19 زیرحوضه در این منطقه بود. نتایج نشان داد که اثربخشی هر سه روش در کاهش رواناب با افزایش دوره بازگشت بارش تا 50 سال اجرای روند صعودی داشت ولی در دوره بازگشت 100 ساله، اثر این روش ها کاهش یافت. اجرای بام سبز بیشترین و جوی باغچه کمترین اثر را در کاهش مقدار رواناب داشتند. همچنین مقایسه دبی پیک این روش ها نسبت به طرح جامع مدیریت سیلاب تهران نشان داد که بام سبز بیشترین اثر را بر کاهش دبی پیک سیلاب داشت.