آب و فاضلاب
سال:1394 | دوره:26 | شماره:2 (مسلسل 96) |تعداد مقالات:14

حذف آلاینده ها در اکوسیستم های آبی به ویژه آب های آشامیدنی، همواره مورد نظر پژوهشگران بوده است. در دهه های اخیر، از ترکیبات طبیعی به عنوان جاذب در حذف آلاینده ها به فراوانی استفاده شده است. پژوهش های مختلف انجام گرفته در دنیا، نشان داده است که یکی از روش های موثر در زمینه حذف آلاینده ها، فناوری نانو است. در این پژوهش، برای اولین بار در دنیا از یک گونه از اسفنج های بومی خلیج فارس متعلق به رده دموسپونژیا که دارای حفره های نانو است برای حذف یون های کلسیم، منیزیم، کبالت، کادمیم و سرب از آب استفاده شد. میزان جذب در دانه بندی های مختلف اسفنج، زمان تماس و میزان pH بررسی شد. نتایج نشان داد که این نوع اسفنج قادر است مقادیر مختلفی از یون های یادشده را جذب نماید. میزان جذب یون های کلسیم، منیزیم و کبالت توسط این نوع اسفنج بسیار ناچیز بود و بیشترین ظرفیت جذب مربوط به یون کادمیم در محدوده pH برابر 5 و غلظت 5 میلی گرم در لیتر، برابر 2.37 میلی گرم بر گرم و یون سرب در محدوده pH برابر 4.5 تا 5 و غلظت 300 میلی گرم در لیتر و اندازه ذرات با دانه بندی 230 مش با ظرفیت جذب 79.19 میلی گرم، به ازای هر گرم جاذب به دست آمد.

در این پژوهش از فرایند ازن زنی در راکتور ناپیوسته برای تصفیه فاضلاب حاوی اسید اورانژ 7 استفاده شد. متغیرهای مستقل شامل غلظت رنگزا در محدوده 5 تا 250 میلی گرم در لیتر، pH در محدوده 4 تا 12، دبی جرمی ازن با مقادیر 12 و 20 میلی گرم در دقیقه و دبی حجمی ازن به میزان 0.5 و 1 لیتر بر دقیقه بودند. طبق نتایج، در شرایط بهینه شامل غلظت 100 میلی گرم در لیتر رنگزا، pH برابر 11، دبی جرمی ازن 20 میلی گرم بر دقیقه و دبی حجمی 1 لیتر بر دقیقه پس از 150 دقیقه، میزان حذف رنگزا 100 درصد و میزان حذف30 COD  درصد به دست آمد. بر اساس منحنی جذبی، جذب نور فاضلاب با ازن زنی در شرایط بهینه پس از حذف رنگزا، در بازه 450 تا500 نانومتر، 100 درصد افزایش یافت. طبق نتایج آزمایش GC-Mass و مقادیر LD50، اسید اورانژ 7 به ترکیبات سمی تر 1 و 4- نفتالین دی ال، 1- نفتیل آمین، 2- نفتل و آنیلین تبدیل شد، که برای از بین بردن آن ها باید فرایند ازن زنی تا حذف کامل COD ادامه یابد. سطوح بهینه پارامترهای موثر بر تصفیه فاضلاب واقعی نساجی با روش تاگوچی برای متغیرهای pH، میزان ازن تزریقیو دبی تزریق ازن به ترتیب 11، 20 میلی گرم در دقیقه و 1 لیتر بر دقیقه به دست آمد.

کمبود منابع آب یکی از مهم ترین چالش های حیاتی برای اغلب کشورهای جهان است. تهران به عنوان پایتخت و پرجمعیت ترین شهر ایران نیز با مساله کمبود منابع آبی در سال های اخیر مواجه شده است که در صورت عدم مدیریت صحیح آن به یک بحران تهدیدآمیز برای منطقه تبدیل خواهد شد. در پژوهش حاضر با به کارگیری مدل سازی پویا و روش تحلیل پویایی های سیستم، تلاش شد با دیدی جامع نسبت به سیستم آب منطقه تهران و با استفاده از شبیه سازی رفتاری در محیط نرم افزار ون سیم به مدیریت یکپارچه منابع آب در این حوضه آبریز کمک شود. پس از اعتبارسنجی الگو، سیاست هایی در جهت بهبود فاصله موجود میان عرضه و تقاضای آب، که به عنوان متغیر اصلی و رفتار مرجع سیستم شناخته شده بود، آزموده شدند. نتایج شبیه سازی نشان داد که سیاست های کنترل جمعیت و فناوری نسبت به سایر سیاست ها تاثیر قابل توجهی بر بهبود وضعیت آب منطقه دارند؛ با این حال سیاست های کنترل جمعیت و فناوری می توانند همزمان با سیاست هایی همچون اعمال مالیات و تعرفه ها همراه شوند تا موثرتر عمل نمایند.

آب تمیز لازمه حیات و حفظ اکوسیستم است. هدف از این پژوهش، ارزیابی اثرات ضد باکتریایی نانوذرات روی، بر رشد اشرشیاکلی و انتروکوکوس فکالیس به عنوان شاخص آلودگی آب و همچنین بررسی فعالیت ضد باکتریایی فیلترهای آب پوشش داده شده با این نانو ذرات در حذف باکتری های یادشده بود. خاصیت ضد باکتریایی نانوذرات روی، 5 و 100 نانومتری در غلظت های 12.5، 25.0، 50.0 و 100.0 میلی گرم در میلی لیتر در شرایط آزمایشگاهی به روش انتشار چاهک بررسی شد. حداقل غلظت مهارکنندگی و حداقل غلظت کشندگی این نانوذرات نیز به روش براث دایلوشن تعیین شد. برای بررسی ویژگی تصفیه کنندگی نانوذرات اکسید روی، این ذرات به روش رسوبی بر روی فیلترهای پلی پروپیلنی پوشش داده شدند. فیلتراسیون آب آلوده با تعداد استاندارد از باکتری های مورد آزمایش انجام شد. بیشترین هاله عدم رشد نانوذرات اکسید روی 5 نانومتری بر علیه اشرشیاکلی و انتروکوکوس فکالیس در غلظت 100.0 میلی گرم در میلی لیتر به ترتیب 14.0±1.73 و 11.67±1.52 به دست آمد. حداقل غلظت مهارکنندگی نانوذرات اکسیدروی نیز 25.0میلی گرم در میلی لیتر به دست آمد. آزمون های آماری، رابطه بین غلظت نانوذرات و اثرات ضد باکتریایی آن ها را معنی دار نشان دادند (P<0.001). فیلتر پلی پروپیلنی پوشش داده شده با نانوذرات اکسیدروی 5 نانومتری، در جلوگیری از رشد و حذف اشرشیاکلی موثر بود.

در این پژوهش، کارایی تصفیه خانه های فاضلاب ارومیه، خوی، میاندوآب، سلماس و بوکان در سال های 1387 تا 1390، بر پایه رویکرد قابلیت اطمینان ارزیابی شد. این رویکرد، بازدهی کلی تصفیه خانه و فرایندهای آن را پیش بینی می نماید و غربالگری فناوری های تصفیه را امکان پذیر می سازد. اطلاعات BOD5، COD و TSS از طریق سوابق ثبت شده در شرکت آب و فاضلاب آذربایجان غربی، بررسی محلی و مصاحبه با اپراتورها جمع آوری شد. تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SPSS انجام شد. برای تعیین قابلیت اطمینان مشاهده ای، قابلیت اطمینان ارزیابی شده، ضریب اطمینان پذیری و درصدهای مورد انتظار مطابقت با استانداردهای تخلیه، از روش معتبر مدل سازی نیکو و همکاران استفاده شد. نتایج به دست آمده نشان داد که خصوصیات پساب خروجی تصفیه خانه ها از نظر پارامترهای بررسی شده، عمدتا از توزیع لگاریتمی نرمال تبعیت می کنند. در تمام تصفیه خانه ها مورد بررسی، قابلیت اطمینان مشاهده ای و قابلیت اطمینان ارزیابی شده و درصدهای مورد انتظار مطابقت با استانداردهای تخلیه، رابطه معنی داری با هم داشتند. فرایندهای SBR و بیولاک نسبت به لاگون ها هوادهی دارای بیشترین مقدار قابلیت اطمینان مشاهده ای (90 تا 100 درصد)، قابلیت اطمینان ارزیابی (93 تا 100 درصد)، درصد مورد انتظار برآورد استاندارد (95 تا 99.97) و کمترین مقدار COR (0.41 تا 0.64) بودند. بنابراین ضرایب به دست آمده در این بررسی را می توان برای طرح ها توسعه و احداث سیستم ها مشابه به کار برد.

جذب زیستی یکی از فناوری های موثر در حذف فلزات سنگین است. هدف از این پژوهش، جداسازی سودوموناس مقاوم و تعیین شرایط بهینه رشد آن، تعیین حداقل غلظت بازدارنده و بررسی حذف زیستی سویه بود. برای انجام پژوهش، 5 نمونه از پساب های نفتی مناطق خوزستان در شرایط سترون جمع آوری شد و به آزمایشگاه منتقل شد. نمونه های همگن رقیق شده پساب، بر روی محیط لوریا برتانی آگار دارایppm  5 لید نیترات کشت داده شدند و پس از گذشت 24 ساعت در دمای 37 درجه سلسیوس، پرگنه سویه های مقاوم برای غربالگری روی محیط مکانکی آگار کشت داده شد. این باکتری ها با آزمون های بیوشیمیایی شناسایی شدند. در مجموع 24 سویه سودوموناس جدا شد که 10 سویه مقاوم به سرب بود. حداقل غلظت مهارکنندگی رشد، برای غربالگری و جداسازی سویه های مقاوم از 100 تا 2100 ppm انجام شد. سپس پلیت ها در دمای 37 درجه به مدت 24 ساعت نگهداری شدند و در این بین، سویه Mso1 برای آزمایش های فراتر انتخاب شد. آزمایش تعیین حساسیت آنتی بیوتیکی نشان داد که سویه مربوطه نسبت به کلرامفنیکل به میزان 30 میکروگرم و اریترومایسین به میزان 15 میکروگرم مقاوم است. رشد بهینه باکتری در حضور سرب در دمای 40 درجه سلسیوس، سرعت تکان100 rpm  و pH برابر با 6، با روش اسپکتروفتومتری در 600 نانومتر تعیین شد. در این مطالعه سویه Mso1 ظرف مدت 24 ساعت، 38.45 درصد سرب را از محیط حذف کرد. این پژوهش، اهمیت استفاده از گونه های سودوموناس را در اصلاح زیستی پساب آلوده به سرب آشکار می کند.

فرایند استخراج شکر از نیشکر، دارای حجم بالای پساب با مقادیر زیادی از مواد آلی و اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی است که دفع آن ها به رودخانه ها و محیط زیست موجب آلودگی و به خطر افتادن حیات آبزیان می شود. این پژوهش به منظور بررسی و تعیین ضرایب سینتیکی سیستم تصفیه بی هوازی تصفیه خانه فاضلاب کشت و صنعت نیشکر امام خمینی (ره) شوشتر در سال 1391 انجام شد. پارامترهای BOD5، COD و TSS در فاضلاب ورودی و خروجی راکتور اندازه گیری و با تعیین پارامترهای طراحی و بهره برداری سیستم، ضرایب سینتیکی Kd، KS، Kmax، Y و mmax با استفاده از معادلات اصلاح شده مونود محاسبه شد. در این مطالعه kd، Y، ks، mmax و kmax برای کاربرد فرایند UASB در تصفیه فاضلاب کارخانجات نیشکر به ترتیب 506.4 میلی گرم در لیتر، 0.053 g vss/g COD،d-1 0.086، 0.0049 d-1 و 0.055 d-1 به دست آمد. از ضرایب سینتیکی به دست آمده در این پژوهش می توان در راهبری، و نیز تهیه مبانی طراحی تصفیه خانه های صنایع نیشکر مشابه با این صنعت به ویژه در مناطق گرمسیری استفاده کرد.

برآورد نیاز جریان محیط زیستی در اکوسیستم های رودخانه ای در ایران کار جدیدی است. هدف اصلی در این پژوهش، ارزیابی جریان محیط زیستی به روش های مختلف در یک رودخانه شاخص، با جریان دائمی بود. در این بررسی، نیاز اکولوژیکی رودخانه مشترک مرزی زاب در شمال غرب ایران در سه بازه مختلف، در طول 160 کیلومتر با روش هیدرولیکی محیط خیس شده با دو الگوریتم شیب منحنی و حداکثر انحنا، همچنین با روش ترکیبی شبیه ساز زیستگاه و نیز روش کنترل کیفیت آب، برآورد شد. نتایج برآورد به روش های اکو- هیدرولیکی با نتایج شبیه روش های اکو- هیدرولوژیکی مقایسه شد. نتایج ارزیابی نشان داد که روش اکو- هیدرولوژیکی شامل «انتقال منحنی تداوم جریان در کلاس زیستی B (حفاظت پایدار تنوع زیستی با وجود طرح های توسعه منابع آب)، برای بازه بالادست (درابکای خانه)، گزینه مناسبی است. در این گزینه زرده ماهی به عنوان گونه شاخص زیستی انتخاب شد. در حالی که روش ترکیبی اکو- هیدرولیکی برای دو بازه میانی و پایین دست (گرژال و پل سردشت)، مناسب تر هستند. بر این اساس، دبی جریان متوسط محیط زیستی در سه بازه بالا به ترتیب 2.3، 7.6 و 7.9 مترمکعب بر ثانیه به دست آمد. توزیع ماهانه جریان محیط زیستی در هر یک از سه بازه نیز تعیین و پیشنهاد شد.

یکی از مهم ترین خطرات تهدیدکننده شبکه های آب شهری، حملات عمدی به منظور آلوده کردن آب شبکه با آلاینده های شیمیایی است. تصمیمات و اقداماتی که بعد از تشخیص آلودگی در شبکه های توزیع آب شهری انجام می پذیرد، معمولا تحت شرایط پیچیده ای است و باید سعی شود که بهترین تدابیر برای حفظ سلامت عموم صورت پذیرد. این راهکارها می تواند شامل اعلام خطر عمومی، ایزوله کردن ناحیه آلوده شده توسط شیرهای موجود در شبکه به منظور جلوگیری از گسترش آن، تخلیه آب از شیرهای آتش نشانی موجود در شبکه و همچنین استفاده از پمپ ها باشد. در این تحقیق، مدیریت پیامدهای ناشی از حملات شیمیایی، با بهره گیری از راهکارهای ذکرشده و با در نظر گرفتن دو هدف اصلی کمینه کردن تعداد گره های آلوده و یک هدف جدید با عنوان کمینه کردن زمان بازگشت شبکه به حالت عادی «در کنار کمینه کردن تعداد عملیات واکنشی بررسی شد. این مساله با استفاده از الگوریتم جامعه مورچه ها برای اولین بار به صورت تک هدفه و دو هدفه مورد مطالعه قرار گرفت. یکی از نتایج مهم این تحقیق، نقش اساسی استفاده از پمپ ها در مدیریت پیامدهای ناشی از این گونه حملات است.

هدف از این پژوهش،به کارگیری فرایندهای غشایی میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون به منظور بهبود کیفیت فیزیکی و میکربی و استفاده مجدد از پساب شستشوی فیلترهای شنی تصفیه خانه های آب بود. پساب شستشوی معکوس فیلترها 3 تا 5 درصد کل آب تصفیه شده را تشکیل می دهدکه در اکثر تصفیه خانه ها این پساب دفع می شود. اما با توجه به بحران آب، تصفیه و برگشت آن به ابتدای تصفیه خانه از نظر فنی و اقتصادی مناسب تر است. در این پژوهش در مقیاس پایلوت از مدول های غشایی میکروفیلتر و اولترافیلتر استفاده شد. پس از نمونه برداری از پساب، بر اساس دستورالعمل های کتاب روش های استاندارد، درصد حذف پارامترهای مورد نظر نسبت به زمان، در سه فرایند میکرو فیلتراسیون، اولترافیلتراسیون و فرایند ترکیبی میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون بررسی شد. نتایج نشان داد که ترکیب میکروفیلتر و اولترافیلتراسیون قادر است پارامترهای کدورت، MPN، COD، TSS و آهن را به ترتیب برابر 99.9، 100، 61.5، 99.9 و 98.8 درصد کاهش دهد. در مجموع قابلیت های فنی این روش برای بازیابی پساب حاصل از شستشوی معکوس فیلترهای شنی تصفیه خانه های آب شهری تایید شد.

پلی اتیلن ترفتالات رایج ترین ماده مورد استفاده در ساخت بطری های نگهدارنده آب معدنی است. تری اکسید آنتیموان مصرف شده برای شکل گیری ظروف PET، ممکن است آب را با مواد تشکیل دهنده خود آلوده نماید. در این پژوهش، تاثیر زمان نگهداری (1تا 8 هفته)، دمای نگهداری (20- تا 80 درجه سلسیوس)،  pH(6.3 تا 8.3)، نور خورشید و اشعه UV بر میزان نشت آنتیموان از بطری های PET به داخل 15 نوع آب معدنی موجود در استان فارس، با استفاده از دستگاه اسپکترومتر جذب اتمی با کوره گرافیتی بررسی شد. میزان آنتیموان در هفته اول و دوم در همه نمونه ها پایین تر از حداکثر تراز آلودگی استاندارد ایران (ppb 5) بود ولی در هفته چهارم در یک نمونه (نمونه A) و در هفته هشتم در 3 نمونه ( نمونه های A، F و J با غلظت های به ترتیب 5.48، 5.08 و 5.06 میکروگرم در لیتر) از حداکثر تراز آلودگی بیشتر شد. نور خورشید، اشعه UV، تغییر pH آب معدنی و نگهداری در دماهای 20-، 60 و 80 درجه سلسیوس باعث شد میزان آنتیموان به بالاتر از حداکثر تراز آلودگی برسد. بنابراین قرار دادن بطری های آب معدنی در شرایط نامناسب محیطی باعث نشت آنتیموان به داخل آب شده و تهدیدی برای سلامتی مصرف کنندگان است.

در منابع آبی استان گیلان، مقدار زیادی از علف کش ها (بوتاکلر) به دلیل استفاده بی رویه از کودهای شیمیایی برای افزایش محصول در مزارع برنج وارد آب می شود. در این پژوهش اثرات ازن زنی برای حذف سم بوتاکلر باقیمانده از آب بررسی شد. نمونه ها در طی چهار فصل از 20 چاه منتخب جمع آوری شد و پس از تثبیت پارامترهای فیزیکوشیمیایی با استفاده از سیستم استخراج مایع و کروماتوگرافی گازی آنالیز شدند. اندازه گیری های کمی با روش افزایش استاندارد انجام شد و برای بررسی روش های حذف از دستگاه مولد ازن استفاده شد. برای بررسی های آماری نیز از نرم افزار SPSS بهره گرفته شد. مطابق نتایج به دست آمده، غلظت باقیمانده بوتاکلر در نمونه های آنالیزشده بالاتر از حد استانداردهای جهانی به دست نیامد. در بررسی روش حذف، تاثیر پارامترهای دما، سختی و pH مطالعه شد و مشخص شد که در آب هایی با pH قلیایی و دمای بالا، راندمان حذف بوتاکلر به روش ازن زنی افزایش می یابد و این در حالی است که با افزایش سختی، این راندمان کاهش می یابد. همچنین در بررسی حاضر از مدل سینتیکی شبه نوع اول، برای بررسی نرخ تماس ازن با بوتاکلر استفاده شد و با توجه به نتایج به دست آمده مشخص شد که حاصلضرب غلظت ازن در مدت زمان تماس، با لگاریتم میزان بوتاکلر رابطه خطی و غیرمستقیم دارد.

امروزه وجود ترکیبات مقاوم سمی از جمله فنل در محیط زیست مشکلات بهداشتی و محیط زیستی فراوانی ایجاد کرده اند. در این پژوهش کارایی پوسته غلاف گیاه آکاسیاتورتیلیس به عنوان جاذب ارزان قیمت و قابل دسترس در حذف فنل بررسی شد. این پژوهش تجربی در مقیاس آزمایشگاهی در یک سیستم ناپیوسته انجام پذیرفت. در این راستا اثر متغیرهای مهم بهره برداری از قبیل غلظت اولیه فنل 0.5، 1، 2، 4، 8، 16، 32 و 64 میلی گرم در لیتر، دز جاذب 0.1، 0.2، 0.4، 0.8 و 1.6 گرم در لیتر در اندازه های مشخص شده مش بین 30 تا 60 و 60 تا 100، pH با مقادیر 2، 4، 6، 8، 10، 12 و زمان تماس 10،20، 30، 40، 50، 60 دقیقه بررسی شد. همچنین ایزوترم های جذب فروندلیچ و لانگمیر به منظور تشریح ارتباط بین میزان محلول رنگی و جاذب تعیین شد. نتایج آزمایش ها نشان داد موثرترین ظرفیت جذب فنل در pH بهینه 2، دز جاذب بهینه 0.2 گرم در لیتر با مش 60 تا 100 و زمان تماس 10 دقیقه به دست آمد که بالای 95 درصد بود. با افزایش غلظت فنل، کارایی حذف نیز افزایش یافت؛ اما این سرعت حذف در غلظت های بالا کمتر بود. همچنین فرایند جذب با مدل فروندلیچ انطباق بیشتری داشت. بر اساس یافته های حاصل از مطالعه حاضر، نتیجه گیری می شود که پوسته غلاف گیاه آکاسیاتورتیلیس با توجه به کارایی بالا، می تواند به عنوان جاذب طبیعی موثر، کارآمد و در عین حال ارزان قیمت در حذف فنل از محلول های آبی مورد استفاده قرار گیرد.