آب و فاضلاب
سال:1395 | دوره:27 | شماره:3 (مسلسل 103) |تعداد مقالات:9

در این پژوهش حذف مس از محلولهای آبی با استفاده از نانوذرات دی اکسید منگنز به عنوان جاذب مناسب و جدید مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور نانوذرات دی اکسید منگنز به روش ترسیب الکتروشیمیایی کاتدی سنتز شدند و تاثیر پارامترهای pH، زمان تماس، غلظت جاذب و اثر غلظت اولیه بر فرایند جذب مس در سیستم ناپیوسته مطالعه شد. برای تعیین ویژگی های نانوذرات دی اکسید منگنز، از میکروسکوپ الکترونی روبشی، دستگاه پراش پرتو ایکس و دستگاه طیف سنج مادون قرمز استفاده شد که نتایج حاصل، اندازه متوسط این نانوذرات را بین 30 تا 50 نانومتر نشان داد. نتایج نشان داد که با افزایشpH محلول آبی از 3 تا 7، ظرفیت جذب مس افزایش می یابد، به طوری که در pH بهینه برابر با 7، میزان جذب با مقدار بیش از 96 درصد، به حداکثر خود رسید. همچنین افزایش زمان تماس و میزان جاذب باعث افزایش راندمان حذف شد و نتایج نشان داد که با افزایش غلظت مس، ظرفیت جذب افزایش می یابد. در بررسی ایزوترم های جذب، داده های آزمایشی مطابقت بیشتری با مدل فروندلیچ با ظرفیت جذب بیش از 169 میلی گرم بر گرم نشان دادند. همچنین داده های به دست آمده برای جاذب نشان داد که جذب مس از مدل سینتیک شبه مرتبه دوم تبعیت می کند. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از نانوذرات دی اکسید منگنز، یک روش مناسب با پتانسیل بالا در حذف مس از محلول های آبی است.

در این پژوهش نانوالیاف پلی اکریلونیتریل به روش الکتروریسی تهیه شد. به این منظور محلول پلی اکریلو نیتریل و دی متیل فرمامید با غلظت 10 درصد وزنی در میدان الکتریکی 21 کیلوولت و فاصله صفحه 16 سانتی متر تحت ریسندگی قرار گرفت و نانوالیاف با قطر متوسط 100 نانومتر تولید شد. الیاف به دست آمده دارای قطرهای یکنواخت و متفاوتی بود. مورفولوژی نانو الیاف به وسیله SEM بررسی شد. در مرحله بعد سطح نانوالیاف توسط دی اتیلن تری آمین عامل دار شد و سپس با استفاده از اسپکتروفتومتر FTIR از وجود گروه های آمین در سطح نانوالیاف اطمینان حاصل شد و از این الیاف آمین دار شده برای جذب یون کادمیم استفاده شد. در فرایند جذب خصوصیات شیمیایی الیاف و تاثیرات پارامترهایی مانند pH، دما و زمان مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ها نشان داد در pH برابر 5 تا 7، بیش از 80 درصد یون های کادمیم در مدت 10 دقیقه اول جذب الیاف شد و پس از 10 دقیقه با گذشت زمان بیشتر، تغییر اندکی در افزایش میزان جذب مشاهده شد و با افزایش دما، مقدار جذب اندکی افزایش یافت. بر اساس نتایج به دست آمده جذب یون های کادمیم از مدل لانگمیر تبعیت می کند. در این پژوهش برای اولین بار جذب یون کادمیم توسط نانوالیاف پلی اکریلونیتریل آمین دار انجام شد.

حذف عوامل بیماری زا از آب و سرعت انتشار بیماری های منتقل شونده از آن در جامعه، از اهمیت خاصی برخوردار است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر جریان الکتریسیته بر روی باکتری های اشریشیاکلی، استافیلوکوکوس اورئوس و مخمر کاندیدا آلبیکنس بود. به منظور فعال شدن باکتری ها و مخمر، به ترتیب از محیط کشت های نوترینت آگار و سابرو دکستروز آگار استفاده شد. با برداشتن مقداری از کلنی و ریختن در لوله آزمایش سوسپانسیونی تهیه شد. با توجه به شمارش آن در زمان صفر تعداد میکروارگانیسم ها در 1 سی سی سوسپانسیون محاسبه و سوسپانسیون میکربی به منظور انجام آزمایش به درون ظرف الکترولیز ریخته شد. پس از گذشت زمان های5 ،10، 15، 20، 25 و 30 دقیقه نمونه شیرابه میکربی داخل ظرف، با سه بار تکرار، به داخل محیط کشت منتقل شد. پس از گذشت زمان گرمخانه گذاری نتایج ثبت شد. باکتری ها و مخمر به کار گرفته شده در این پژوهش، با ولتاژ 16.5 ولت قابل نابودسازی بود. در ولتاژ 16.5 ولت و جریان 1 میلی آمپر مشخص شد که تعداد باکتریاشریشیاکلی در زمان های 25 و 30 دقیقه به طور معنی داری کاهش یافته است. نتایج نشان داد گونه های مختلف میکروارگانیسم ها حساسیت های متفاوتی به جریان الکتریسیته دارند و به نظر می رسد با افزایش ولتاژ و یا افزایش زمان در معرض جریان قرار گرفتن میکروارگانیسم ها، اثر مهاری بیشتری بر رشد آن ها دیده شود.

تصفیه پساب به علت نقش و اهمیت آن مورد توجه پژوهشگران است. تصفیه پساب روش های متعددی دارد که معمولا به زمان و هزینه زیادی نیاز دارند. پیل سوختی میکربی روشی نوین است که نگرش جدیدی را برای تولید جریان الکتریسیته و به طور همزمان، تصفیه پساب ارائه داده است. سولفید، یون بسیار خطرناکی است که به طور متداول در پساب ها وجود دارد. در این پژوهش از این یون به عنوان دهنده الکترون در محفظه بی هوازی استفاده شد و حذف غلظت های مختلف آن در پیل سوختی میکربی دو محفظه ای مورد بررسی قرار گرفت. افزایش سه غلظت سولفید، 0.1، 0.8 و 5.1 گرم در لیتر به آنولیت بررسی شد. نتایج نشان داد نزدیک به 98 درصد از سولفید موجود در محلول آندی هر سه پیل به ترتیب بعد از 21 ساعت، 6 روز و 10 روز حذف شد. همچنین برای بررسی فعالیت الکتروشیمیایی میکروارگانیسم ها و اکسایش سولفید در محفظه کاتدی از ولتامتری چرخه ای استفاده شد.

فاضلاب های رنگی اثرات زیان آور بسیار جدی بر محیط زیست دارند. افزایش شدت رنگ باعث کاهش میزان ورود نور به محیط آبی و تغییر رشد گیاهان و بی مهرگان می شود. روش های بسیاری برای حذف ترکیبات رنگی از فاضلاب وجود دارد که از آنها می توان به جداسازی غشایی، فرایندهای اکسیداسیون، انعقاد و تصفیه بی هوازی اشاره کرد. همه این روش ها هزینه بری بالایی دارند. فرایندهای بیوجذب از جمله روش های کارا، موثر و ارزان قیمت برای حذف بسیاری از آلاینده ها مانند فلزات سنگین، ترکیبات فنلی، رنگ ها و غیره است. در این تحقیق استفاده از یک بیوجاذب به نام خاکستر گیاه حنظل برای حذف رنگ راکتیو قرمز برای نخستین بار مورد بررسی قرار گرفت. برای افزایش راندمان حذف، سطح خاکستر گیاه به وسیله هیدروکسید سدیم اصلاح شد. اندازه گیری ها و میزان حذف به وسیله اسپکتروفتومتر انجام شد. همچنین اثر پارامترهای موثر بر حذف رنگ مانند غلظت اولیه رنگ، دز جاذب، pH و زمان جذب نیز بهینه شد. مطابق نتایج بهترین شرایط حذف رنگ در غلظت اولیه 90±0.01 میلی گرم در لیتر، دز جاذب برابر 1.75±0.01 گرم در لیتر، pH معادل 2 و زمان 70 دقیقه به دست آمد. بررسی های انجام شده نشان داد ایزوترم جذب از معادله فروندلیچ پیروی می کند. همچنین در بهترین شرایط جذب، ظرفیت جذب جاذب برابر 36 میلی گرم در لیتر در pH برابر با 2 به دست آمد. نتایج نشان داد که خاکستر اصلاح شده حنظل، جاذب موثری برای حذف رنگ از فاضلاب های رنگی است.

ترکیبات نفتی یکی از آلودگی های متداول خاک در اطراف پالایشگاه های نفت است که اغلب منجر به آلودگی آب های زیرزمینی نیز می شود. گیاه پالایی برای پالایش خاک های آلوده نسبت به سایر روش های فیزیکی- شیمیایی، موثر و مقرون به صرفه است. در پژوهش حاضر گیاه پالایی خاک های آلوده به هیدروکربن های نفتی در اطراف پالایشگاه اصفهان بررسی شد. ابتدا درصد جوانه زنی چهار گیاه فستوکا، سورگوم، آگروپایرون و جو در خاک آلوده و شاهد بررسی شد. دو گیاه سورگوم و جو که دارای بیشترین درصد جوانه زنی در خاک آلوده بود، برای آزمایش نهایی گیاه پالایی انتخاب شد. پس از گذشت 120 روز از کاشت گیاهان، وزن خشک ریشه و اندام هوایی، تعداد باکتری های کل و نفت خوار، تنفس میکربی و غلظت هیدروکربن های نفتی خاک تعیین شد. تفاوت معنی داری بین تعداد باکتری های کل و نفت خوار در خاک کشت شده با خاک بدون گیاه وجود داشت. میزان تنفس میکربی در ریزوسفر سورگوم در خاک آلوده بیشتر از ریزوسفر جو بود و میزان کاهش غلظت هیدروکربن های نفتی در خاک آلوده کشت شده با سورگوم و جو حدود 52 تا 64 درصد تعیین شد که نسبت به خاک آلوده بدون گیاه 30 درصد بیشتر بود؛ بنابراین سورگوم و جو برای کاهش هیدروکربن های نفتی خاک های آلوده منطقه مورد مطالعه، پیشنهاد می شوند. البته چون دو گیاه فوق می توانند مورد چرای دام قرار گیرند، محیط کشت باید ایزوله شود و از ورود دام جلوگیری شود.

سامانه های فاضلاب به عنوان یکی از مهم ترین زیرساخت های شهری، وظیفه جمع آوری و تصفیه فاضلاب تولیدی به منظور بازگشت به طبیعت و یا استفاده مجدد از فاضلاب را بر عهده دارند که یکی از مهم ترین بخش های این سامانه ها، شبکه های جمع آوری فاضلاب است. عواقب ناگوار ایجاد شکست در این سامانه ها گاهی به حدی است که کارکرد بخشی از شهر را دچار اختلال می کند. عملکرد مناسب یک شبکه جمع آوری فاضلاب وابسته به برنامه بهره برداری و نگهداری آن است که با شناخت نقاط دارای احتمال شکست بالا، می توان با انجام بازرسی های مبتنی بر وضعیت سیستم، عملکرد و کارایی شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش داد. در پژوهش حاضر، مدلی برای محاسبه احتمال رویداد شکست در شبکه های جمع آوری فاضلاب با استفاده از شبکه بیزین معرفی شده است که با توجه به قابلیت های شبکه های بیزین و ویژگی های سیستم های فاضلاب، مدل ارائه شده از کارایی بالایی برخوردار است. روش ارائه شده دارای چهار گام اساسی آماده سازی ورودی های مدل، آموزش شبکه بیزین، صحت سنجی شبکه آموزش دیده و دریافت نتایج خروجی است. برای نشان دادن کاربرد روش معرفی شده، قسمتی از شبکه جمع آوری فاضلاب شهر تهران به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد و با استفاده از احتمال رویداد شکست به دست آمده از مدل، فاضلابروها در پنج گروه از جهت اولویت برنامه های بازرسی و نگهداری تقسیم شده اند. نتایج، نشان دهنده احتمال شکست خیلی کم و کم (37 درصد) و متوسط (60 درصد) برای اکثر فاضلابروهای موجود در شبکه است که البته نو بودن بخش عمده شبکه جمع آوری فاضلاب تهران، می تواند از جمله عوامل آن باشد.

مدل سازی پارامترهای کیفی آب های زیرزمینی به عنوان یکی از منابع تامین آب شهری، کشاورزی و صنعتی بسیار حائز اهمیت است. همراه با توسعه استفاده از روش های نوین مدل سازی در سال های اخیر، استفاده از ابزارهای پیش پردازش زمانی و مکانی داده ها در بالا بردن دقت این روش ها اهمیت زیادی یافته است. در پژوهش حاضر از ابزارهای زمین آمار یا کوکریجینگ و نقشه های خود سازمانده به ترتیب به عنوان تخمین گر مکانی و خوشه بندی در ترکیب با مدل شبکه عصبی- فازی انفیس برای پیش بینی زمانی پارامترهای کیفی هدایت الکتریکی و مقدار کل جامدات محلول در آب زیرزمینی دشت اردبیل استفاده شد. همچنین در این مطالعه، اثر خوشه بندی مکانی در پیش بینی زمانی هدایت الکتریکی و مقدار کل جامدات محلول بررسی شد. نتایج نشان داد که خوشه بندی مکانی با انتخاب ورودی های موثر، روش مناسبی در جهت بهبود پیش بینی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با استفاده از مدل انفیس است.

تغییر کاربری اراضی فرایندی تدریجی است. یکی از تبعات تغییر کاربری اراضی تغییر در کمیت و کیفیت آب زیرزمینی است. تغییرات کمّی معمولا با بررسی سالانه بیلان آب زیرزمینی قابل پایش است، اما سنجش تغییرات کیفی فرایندی پر هزینه و زمان بر است. مدل های دراستیک و سینتکس با استفاده از مشخصه های آبخوان شرایط پیش بینی آسیب پذیری در آبخوان را فراهم می کنند. به منظور مدیریت کاربری اراضی در آینده در دشت خویس که در جنوب غرب ایران واقع شده است، آسیب پذیری آبخوان با استفاده از مدل دراستیک و سینتکس مورد ارزیابی قرار گرفت. اصول مدل دراستیک بر پایه پارامترهای هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی موثر بر انتقال آلودگی است. پارامترهای مدل سینتکس نیز همان پارامترهای مدل دراستیک بوده ولی فرایند وزن و رتبه دهی پارامترها در این روش انعطاف بیشتری دارد. پس از تهیه نقشه های آسیب پذیری، درستی ارزیابی های صورت گرفته با استفاده از نقشه هم مقدار نیترات مورد صحت سنجی قرار گرفت که میزان همبستگی نقشه هم نیترات آب زیرزمینی با مدل دراستیک و سینتکس به ترتیب 40 و 84 درصد بود. با تحلیل حساسیت به دو روش حذف نقشه و تک پارامتری نیز میزان تاثیرگذاری هر کدام از پارامترها در آلوده سازی آبخوان مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جنوب شرق منطقه دارای بیشترین خطر آسیب پذیری است.