آب و فاضلاب
سال:1397 | دوره:29 | شماره:3 |تعداد مقالات:10

در سال های اخیر شاخص های قابلیت اطمینان زیادی به منظور بررسی شبکه های آبی توسط پژوهشگران مختلف تعریف شده است، به طوری که کاربران و مدیران به دلیل پیچیدگی، تعدد و دامنه تغییرات ناهمگون نتایج برای شاخص ها، در به کارگیری آنها دچار سردرگمی هستند. در این پژوهش با در نظر گرفتن ویژگی های یک شاخص کاربردی که شامل نرمال بودن نتایج شاخص، حساسیت مناسب شاخص نسبت به تغییرات پارامترهای شبکه، تغییر جهت مناسب شاخص در شرایط حدی و قابلیت شاخص در پوشش شرایط بحرانی بهره برداری است، شاخص های قابلیت اطمینان هیدرولیکی و کیفی جدیدی ارائه شد. برای این منظور ضوابط و معیارهای طراحی و بهره برداری شبکه های توزیع آب به صورت کنترل حدود تغییرات حداقل و حداکثر و بهینه فشار در گره ها، سرعت جریان در لوله ها و کلر آزاد باقیمانده در گره ها در نظر گرفته شد و شاخص قابلیت اطمینان فشار گرهی، شاخص قابلیت اطمینان سرعت جریان لوله ای، شاخص قابلیت اطمینان کیفی گرهی و شاخص قابلیت اطمینان کل شبکه تعریف شد. برای ارزیابی عملکرد شاخص تعریف شده، از یک شبکه نمونه دوحلقه ای و یک شبکه واقعی توزیع آب استفاده شد. بررسی مقادیر شاخص ها نشان داد که مقدار شاخص ها بین 11/0 و 0/1 در نوسان است و این تغییر نشان دهنده نرمال بودن و حساسیت مناسب شاخص ها است. همچنین با افزایش مقادیر هد و کلر باقیمانده مخزن، شاخص قابلیت اطمینان تلفیقی شبکه ای از 54/0 به 75/0 افزایش یافته و سپس به 54/0 کاهش یافت و این تغییر نشان دهنده تغییر جهت مناسب شاخص در شرایط حدی است. همچنین با شکست برخی اجزای شبکه، مقدار شاخص ها تغییر محسوسی نکرد و این نشان دهنده قابلیت شاخص ها در پوشش شرایط بحرانی است. با نتایج حاصل از این پژوهش مشخص شد که در مجموع شاخص های تعریف شده از کارایی مناسبی برای ارزیابی عملکرد شبکه های توزیع آب برخوردار هستند.

با توجه به اهمیت و کاربرد گسترده فراورده های نفتی و نیز خطرات ناشی از این فراورده ها بر منابع آبهای سطحی در کشور، به کارگیری مدل های مناسب به منظور ارائه اقدامات و برنامه های مدیریتی مهم و ضروری است. در این پژوهش دو نسخه از مدل اصلاح شده CE-QUAL-W2 به منظور شبیه سازی رویداد سقوط تانکر حاوی سوخت ماده فرار آلی MTBE در مجاورت رودخانه خلیفه ترخان در اسفند1381 مورد استفاده قرار گرفت. در این مدل، روش های بهسازی شامل استفاده از ابزارها و تجهیزات مکانیکی به منظور ایجاد آشفتگی، اختلاط و هوادهی مصنوعی به کار گرفته شد. بر اساس نتایج حاصل شده، نسخه دو مدل CE-QUAL-W2 در مقایسه با نسخه یک مدل، قادر به ترسیم مناسب تری از توزیع زمانی و مکانی شرایط کیفی آلودگی در رابطه با داده های میدانی ثبت شده برای MTBE است. علاوه بر این، محاسبه زمان پاک سازی مخزن سد قشلاق در سناریوهای متعدد هواشناسی و هیدرولوژیکی، مقدار بار MTBE و نحوه بهره برداری از مخزن سد نسبت به سناریوی پایه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از این قسمت پژوهش نشان داد که کاهش دمای هوا و افزایش سرعت باد، سبب کاهش زمان پاک سازی مخزن سد می شود. همچنین، عامل دیگری که سبب کاهش زمان پاک سازی مخزن سد قشلاق می شود عبارت است از افزایش جریان دبی ورودی و یا دبی خروجی.

فلزات سنگین یکی از مهم ترین آلودگی های محیط زیست به شمار می آیند. افزایش غلظت این فلزات در آب، بیش از حد تعیین شده در مقررات زیست محیطی، می تواند اثرات جبران ناپذیری برای سلامتی انسان داشته باشد. هدف از این پژوهش حذف یا کاهش فلزات سنگین از قبیل سرب، روی و کادمیم توسط نانو لوله های کربنی اصلاح شده با کیتوزان از محیط های آبی است. در این پژوهش نانو لوله کربنی چند جداره اصلاح شده با کیتوزان به عنوان جاذب استفاده شد. برای تکمیل آزمایش از محلول نمک نیترات فلزات سنگین تهیه شده با آب مقطر به عنوان محلول استفاده شد. متغیرهای مورد مطالعه در این پژوهش عبارت بودند از pH محلول، زمان ماند، غلظت اولیه فلزات سنگین و مقدار جرم جاذب. کلیه تجزیه و تحلیل های آزمایشگا هی بر اساس استاندارد متد انجام شد. برای شناسایی و تعیین اصلاح ساختار جاذب اصلاح شده از طیف سنجی مادون قرمز و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که راندمان جاذب در جذب آلاینده با افزایش زمان ماند، غلظت فلزات سنگین و pH افزایش می یابد. بهترین عملکرد جاذب با راندمان بیش از 75 درصد در شرایطی به دست آمد که pH برابر 7، زمان 120 دقیقه و غلظت اولیه فلزات سنگین برابر با 20 میلی گرم در لیتر بود. با رسم نمودار ایزوترم های جذب لانگمیر و فروندلیچ مشخص شد که فرایند جذب از ایزوترم جذب فروندلیچ تبعیت می کند. با نتایج به دست آمده در این پژوهش می توان نتیجه گرفت که استفاده از نانو لوله های کربنی اصلاح شده با کیتوزان، راه حل مناسبی به عنوان جاذب موثر در حذف فلزات سنگین از قبیل سرب، روی و کادمیم از محیط های آبی می با شد.

جیوه از خطرناک ترین فلزات سنگین شناخته شده است که برای انسان، حیوان و محیط زیست بسیار خطرناک است. عوامل مختلفی ازجمله پساب کارخانه ها موجب افزایش مقدار جیوه در آب شده است، با توجه به مضرات جیوه، توسعه روش هایی نوینی مبنی بر حذف این فلز در منابع آب آلوده بسیار قابل اهمیت است. یکی از روش های متداول برای حذف فلزات سنگین از آب، استفاده از نانو لوله های کربنی به عنوان جاذب است. در دهه های اخیر کاربرد نانو فناوری در تصفیه آلاینده ها با توجه به سهولت و اقتصادی بودن، در مقایسه با روش های شیمیایی و بیولوژیکی متداول توسعه بیشتری یافته است. نانولوله های کربنی به علت خواص ویژه متمایز از سایر مواد کربنی و نانو ذرات، در بسیاری پژوهش ها مورد توجه قرار گرفته اند. هدف این پژوهش، یافتن شرایط بهینه برای حذف فلز جیوه توسط نانو لوله های کربنی چند جداره عامل دار شده با تریس (٢-آمینواتیل) آمین و ارائه نتایج و استفاده از آن ها به منظور گسترش روش حذف آلاینده جیوه موجود در آب و پساب می باشد. نانولوله های کربنی چند دیواره با روش رسوب بخار شیمیایی توسط دستگاه طراحی و ساخته شده در آزمایشگاه، تولید و خالص سازی شدند و سپس با تریس (2-آمینواتیل) آمین عامل دار شدند. پس از این عمل نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده با تریس (2-آمینواتیل) آمین تهیه شده توسط طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، رامان، تجزیه حرارتی وزن سنجی، میکروسکوپ الکترونی و آنالیز عنصری مورد بررسی قرار گرفتند. جذب یون های جیوه از آب با استفاده از این نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده صورت گرفت و میزان جذب جیوه در نمونه ها با استفاده از روش ICP (induced coupled plasma) اندازه گیری شد. تاثیر عواملی مثل تغییرات pH، غلظت محلول اولیه، وزن جاذب و زمان تماس با استفاده از سیستم ناپیوسته بر میزان جذب بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که حذف یون های جیوه به شدت به میزان pH وابسته است. بیشینه ظرفیت جذب مربوط به جاذب تحت شرایط بهینه برای یون های جیوه برابر 115 میلی گرم در گرم به دست آمد. اطلاعات به دست آمده، با همدماهای جذب لانگمیر و فروندلیچ انطباق داده شد. بهترین بازده جذب نیز برابر 1± 95 به دست آمد. نتایج این پژوهش به طور خلاصه نشان داد که حذف جیوه از منابع آب الوده توسط نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده با تریس (٢-آمینواتیل) امکان پذیر می باشد.

سورفکتانت ها دسته ای از ترکیبات شیمیایی هستند که اثرات زیست محیطی بسیاری از قبیل تغذیه گرایی، تولید کف و کاهش اکسیژن محلول دارند. این پژوهش با هدف بررسی آزمایشگاهی حذف سورفکتانت آنیونی سدیم دودسیل بنزن سولفونات با استفاده از سیستم شناورسازی الکتریکی انجام شد. پایلوت مورد استفاده به شکل مکعب مستطیل با حجم مفید 735 میلی لیتر شامل الکترودهایی مشبک (مش بندی شده) و تک قطبی از جنس فولاد ضد زنگ به صورت افقی بود. در این پژوهش پارامترهای موثر بر فرایند شامل فاصله بین الکترودها 5/0 تا 5/1 سانتی متر، غلظت اولیه سورفکتانت 50 تا 1000میلی گرم در لیتر، pH (3 تا 11)، شدت جریان الکتریکی 5/0 تا 5/1 آمپر و هدایت الکتریکی 950 تا 3500 میکروزیمنس بر سانتی متر به روش تک متغیری بررسی و بهینه شد. طبق نتایج حاصل شده بهترین درصد حذف سورفکتانت و COD در طول یک ساعت آزمایش به ترتیب 84/93 و 90 برآورد شد. این نتیجه در شرایط pH برابر با 8، فاصله یک سانتی متر بین الکترودها، غلظت اولیه سورفکتانت برابر با 750 میلی گرم در لیتر، یک آمپر جریان الکتریکی و 1440 میکروزیمنس بر سانتی متر هدایت الکتریکی حاصل شد. در این شرایط میزان انرژی مصرفی 020/45 کیلو وات ساعت بر کیلوگرم سورفکتانت حذف شده و انحلالآند معادل 04/1 کیلوگرم آهن بر کیلوگرم سورفکتانت حذف شده بود. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده در این پژوهش نشان داد که حذف سورفکتانت آنیونی از قبیل مایع ظرف شویی با استفاده از سیستم شناورسازی الکتریکی انجام پذیر است.

کمبود آب یک تهدید جهانی است و تصفیه پساب های صنعتی برای جلوگیری از پیامدهای نامطلوب محیط زیستی امری ضروری است. فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته، آلاینده های آلی را با تولید گونه های فعال اکسیژن بدون پسماندهای ثانویه تخریب می کنند. در این پژوهش، حذف ماده رنگزای راکتیو سبز 19 (RG19) از محیط آبی با استفاده از فرایند ازن زنی تحت تابش فرابنفش (O3/UV) بررسی شد. سامانه با جریان چرخشی مجهز به لامپ UV و مخزن ازن زنی برای تخریب ماده رنگزا به کار گرفته شد و غلظت RG19 توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج جذب بیشینه 625 نانومتر اندازه گیری شد. مقایسه حذف RG19 توسط فرایندهای O3 و O3/UV نشان داد که فرایند ترکیبی (O3/UV) در شرایط عملیاتی مشابه کارایی رنگ زدایی بیشتری دارد. به علاوه، نتایج به دست آمده نشان داده که راندمان حذف با افزایش مقدار ازن و کاهش غلظت ماده رنگزا افزایش می یابد و فرایند رنگ زدایی به طور موثری در شرایط بازی به دلیل افزایش تولید رادیکال های هیدروکسیل انجام می شود. سینتیک شبه مرتبه اول برای حذف RG19 مشاهده شد. انرژی الکتریکی به ازای هر مرتبه (EEO) با استفاده از فرایند ترکیبی O3/UV در pH مطلوب کاهش یافت که نشان دهنده اثر هم افزایی مناسب فرایندهای فتولیز و ازن زنی است. در نهایت روش طراحی ترکیب مرکزی با موفقیت برای پیش بینی درصد کارایی حذف در pH برابر 10 برای متغیرهای مستقل شامل غلظت RG19 (6/379 تا 4/1220 میلی گرم در لیتر)، دبی جرمی ازن (5/2 تا 2/7 گرم در ساعت) و زمان فرایند (8/4 تا 2/55 میلی گرم در لیتر) با عملکرد مناسب (99/0 = R2) و بهینه سازی فرایند به کار گرفته شد. رنگ زدایی از RG19، توسط فرایند O3/UV با موفقیت انجام گرفت. بعد از بررسی تاثیر پارامترهای عملیاتی بر درصد رنگ زدایی، مدل غیرخطی CCD برای پیش بینی درصد حذف توسعه یافت و یکی از شرایط بهینه برای تخریب کامل ماده رنگزا به صورت غلظت رنگ 524 میلی گرم در لیتر دبی جرمی ازن 7 گرم در ساعت و زمان فرایند 54 دقیقه در pH برابر 10 پیش بینی شد که به صورت آزمایشگاهی نیز به طور قابل قبولی تایید شد. به دلیل اثر هم افزایی فتولیز و ازن زنی، انرژی الکتریکی مصرفی در pH بهینه کاهش می یابد.

صافی شنی در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد فراون دارد. تجمع و ته نشینی ذرات در بستر صافی، سبب ایجاد افت بارصافی می شود؛ در چنین مواقعی عموماً شستشوی فیلتر الزامی است. در این پژوهش یک فیلتر تند شنی تک لایه ثقلی با محیط شن سیلیسی برای کاهش غلظت های متفاوت سرب به کار گرفته شد. مقادیر رسوب و افت بار حاصله در محیط فیلتر با استفاده از ترکیب مدل های کارمن-کوزنی (Karman-Cozeny)، رز و گریگوری (Rose and Gregory) در دبی های مختلف فیلتراسیون شبیه سازی شد. نتایج به دست امده نشان داد که بیشترین زمان در رسیدن به مقادیر متفاوت از افت فشار، در کمترین میزان ورودی غلظت فلز 25 میلی گرم در لیتر و بیشترین مقدار از بار سطحی 22/6 مترمکعب بر مترمربع در ساعت می باشد. بیشترین راندمان حذف فلز به میزان 92 درصد، در بار سطحی 11/3 مترمکعب بر متر مربع در ساعت و غلظت ورودی فلز 25 میلی گرم در لیتر حاصل شد. مقایسه زمان رسیدن به یک میزان مشخص از افت فشار، در شرایط متفاوت از دبی فیلتراسیون و غلظت ورودی فلز، نشان می دهد که در مقادیر کمتر افت یعنی 5 و 7 سانتی متر، تفاوت زمانی کمتر است. مقایسه شیب خطوط در یک دبی مشابه، برای مقادیر کمتر ورودی سرب به فیلتر، شیب بیشتری را نشان می دهد.

ارتقا و بهبود فرایندهای تصفیه فاضلاب و همچنین بهبود وضعیت کیفی جریان خروجی از تصفیه خانه های ثانویه راه کار مفیدی برای بازیافت آب است. از این رو استفاده از روش های طبیعت محور که دارای هزینه اولیه نسبتاً پایین و کاربری آسان هستند، مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش از سیستم صافی درشت دانه با جریان افقی استفاده شد. برای تحقق بخشیدن این پژوهش، خروجی از تصفیه خانه فاضلاب پرکندآباد مشهد طی مدت عملکرد پایلوت ارزیابی شد. عملکرد صافی درشت دانه با جریان افقی در مقیاس پایلوت با چهار محفظه در اندازه سنگدانه های متفاوت و در سه نرخ فیلتراسیون 5/0، 1 و 5/1 مترمکعب بر متر مربع در ساعت مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، عملکرد صافی تحت تاثیر فاضلاب ارزیابی شد. مقایسه سه نرخ فیلتراسیون نشان داد که بالاترین راندمان در حذف BOD5 و COD که معادل61 و 63 درصد بوده، در نرخ فیلتراسیون 5/0 متر در ساعت حاصل شد. تجزیه و تحلیل نمونه ها در نرخ 5/0 متر در ساعت نشان داد که با افزایش زمان کارکرد صافی (T)، درصد حذف BOD5 و COD تا ماه چهارم راهبری سیستم، ابتدا تا 65 درصد افزایش داشت و بعد از آن تا پایان مدت زمان راهبری سیستم این میزان به ترتیب به 8/56 و 5/61 درصد کاهش یافت. همچنین نشان داده شد که استفاده از صافی چهار قسمته، راندمان سیستم را در مقایسه با صافی های سه قسمته به کار برده شده در پژوهش های پیشین، بهبود بخشیده است. با استفاده از صافی درشت دانه افقی چهار قسمته احتمال اینکه بتوان آبی با کیفیت قابل قبول در ارتباط با حدود مجاز در مورد شاخص های BOD5 و COD برای امور آبیاری و کشاورزی تولید کرد، قابل دسترس است.

امروزه همزمان با رشد روز افزون جمعیت در جوامع شهری، تامین آب شرب سالم و بهداشتی از جمله چالش های پیش روی کشورهای خشک و کم آب در جهت حرکت به سمت توسعه پایدار است. با توجه به اهمیت روز افزون تصفیه آب و نقش آن در دنیا، بهبود و بالا بردن کیفیت عملکرد تصفیه خانه ها بیشتر نمایان می شود. در این پژوهش با استفاده از فرایند تحلیل سلسه مراتبی روش AHP به بررسی معیارها و عوامل تاثیرگذار در عملکرد تصفیه خانه های آب بکار گرفته شد. برای بررسی این مدل جامع، کیفیت عملکرد سه تصفیه خانه در استان های همدان، ایلام و کرمانشاه بررسی شد. عملکرد تصفیه خانه ها براساس آمارهای به دست آمده از شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و در سه بخش فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی براورد شد و براساس استاندارد ملی ایران مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. برای انجام آزمایش ها در مدت سه ماه از هر تصفیه خانه 3 بار نمونه برداری انجام شد. در بررسی های انجام شده مشاهده شد که در بین پارامترهای میکربی، باکتری های گرماپای (E. Coli) و در بین ویژگی های فیزیکی، کدورت بیشترین اهمیت را دارد. همچنین آمونیاک، نیترات و نیتریت مهم ترین ویژگی های آلاینده های شیمیایی آب می باشند. نتایج نشان داد کیفیت آب خروجی تصفیه خانه آب کرمانشاه بهترین کیفیت را در بین تصفیه خانه های مورد آزمایش دارد.

وزارت نیروی کشور ایران در حال بررسی تنظیم مبحث 16 مقررات ملی ساختمان های شهری است که در آن همه ساختمان های مسکونی بیش از چهار طبقه با بیش از ده واحد آپارتمانی ملزم به داشتن مخزن ذخیره آب با گنجایش 12 ساعت مصرف آب می باشند. عملی شدن این مقررات در آینده ممکن است اثرات منفی در کیفیت شبکه آب اشامیدنی داشته باشد. در این پژوهش به ارزیابی تاثیر بهره برداری نادرست بر خرابی کنتور، تعمیرات اضافی در شبکه توزیع و کیفیت آب شرب مخازن ذخیره نصب شده در داخل ساختمان های بلند مرتبه پرداخته شد. برای تحقق بخشیدن به این پژوهش از روش مشاهده میدانی وضعیت سیستم پمپ و مخزن ساختمان استفاده شد. نمونه برداری و آنالیزهای کیفی بر اساس کتاب استاندارد متد 2005 صورت پذیرفت و بانک اطلاعاتی امور مشترکان و بهره برداری شرکت آب و فاضلاب به عنوان منبع آمار مورد استفاده قرار گرفت. آزمون های کیفی متداول بر روی 50 مخزن نشان داد که 10 درصد نمونه ها دارای بار باکتریایی هتروتروف کمتر از cfu/ml 500 و 8 درصد نمونه ها دارای آلودگی کل کلیفرم بود. کدورت بالاتر از NTU 1 در برخی مخازن مشاهده شد. این مقدار کدورت هر چند از نظر استاندارد قابل قبول است، اما به کنترل های جدی تری نیاز دارد. 82/4 درصد مشترکان اقدام به پمپاژ مستقیم کرده بودند که افزایش قابل توجهی در هزینه، خرابی کنتور و افت فشار را در پی داشته است. بررسی کیفیت میکربی مخازن ساختمان ها نشان می دهد که احتمال آلودگی میکربی در آب شرب مخازن ذخیره خانگی، خرابی کنتور و ایجاد تعمیرات اضافی شبکه آبرسانی به وسیله عوامل انسانی و محیطی وجود دارد. از این رو انجام بازدیدهای دوره ای و پیگیری های قانونی برای شرکت های آب و فاضلاب و ادارات بهداشت امری ضروری است.