آب و فاضلاب
سال:1391 | دوره:23 | شماره:3 (مسلسل 83) |تعداد مقالات:18

در سامانه های توزیع آب حوادث ایجاد شده در لوله ها از اهمیت بالایی برخوردار است. در شکست لوله ها عوامل متعددی همچون سن، قطر، جنس، شرایط اجرا و نصب، شرایط بهره برداری و غیره دخیل بوده و بررسی ها نشان دهنده عدم جامعیت روابط ارائه شده در پیش بینی نرخ شکست لوله ها است. در این تحقیق، ساختاری با استفاده از ترکیب مدل های نوین بهینه سازی و شبیه سازی تدوین گردید. در این ساختار برای شبیه سازی نرخ شکست لوله ها از شبکه های عصبی مصنوعی استفاده شد. با توجه به عدم توانایی شبکه های عصبی در مشخص نمودن تاثیر هر متغیر مستقل بر متغیر وابسته، در این تحقیق برای تعیین پارامترهای ورودی موثر در نرخ شکست و همچنین مناسب ترین پارامترهای مرتبط با ساختار شبکه عصبی مصنوعی، از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک با هدف ارائه ساختاری با کمترین میزان خطای شبیه سازی، استفاده گردید. متغیرهای تصمیم در این الگوریتم مشخصات شبکه عصبی و پارامترهای موثر بر نرخ شکست هستند. با اجرای ساختار پیشنهادی، علاوه بر پارامترهای موثر در شکست لوله، بهترین ساختار شبکه عصبی تعیین گردید. با استفاده از نتایج این تحقیق می توان مناسب ترین رابطه نرخ شکست لوله ها را با توجه به پارامترهای تاثیرگذار بر آن استخراج نمود. نتایج این تحقیق بیانگر آن است که روش ترکیبی پیشنهادی قادر است پارامترهای بهینه و موثر در نرخ شکست لوله ها را از میان عوامل متعدد موثر در شکست، استخراج کند و باعث ارتقای قابلیت و قدرت تعمیم شبکه عصبی گردد که این امر نشان دهنده کارایی بالای روش پیشنهادی در شبیه سازی روابط غیرخطی و پیچیده است.

در این تحقیق، ابتدا ضمن توصیف روشهای مختلف ارزیابی میزان آسیب پذیری آبهای زیرزمینی از آفت کشها و عدم قطعیت آنها، آسیب پذیری آبهای زیرزمینی دشت کشاورزی زیر پوشش شبکه آبیاری و زهکشی سد پاشاکلا (البرز) در استان مازندران از 7 آفت کش مختلف در شرایط متعارف مشخصات آفت کشها (t1.2, Koc) به روش شاخصهای پتانسیل حرکت ارزیابی شد و پهنه بندی آسیب پذیری آبهای زیرزمینی این دشت با استفاده از نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی انجام شد. سپس با توجه به عدم قطعیت مشخصات آفت کشها و کمبودهای اطلاعاتی برای استفاده از روشهای رایج تحلیل عدم قطعیت، شاخصهای پتانسیل حرکت آفت کشها در سناریوهای بدترین و بهترین شرایط از مشخصات آفت کشها محاسبه شد که به ترتیب «آسیب پذیری در بدترین شرایط» و «آسیب پذیری در بهترین شرایط» نامگذاری شدند. سپس به کمک این شاخصهای پتانسیل حرکت، پهنه بندی آسیب پذیری مجددا انجام شد و با نقشه های پهنه بندی اولیه با شرایط متعارف مقایسه گردید. در ادامه با توجه به مقدار منطقه ای شاخصهای مختلف حرکت آفت کشها که برای سناریوهای مختلف محاسبه شده اند، رتبه بندی آفت کشها به روش «برنامه ریزی مرکب» انجام شد و در نهایت با تلفیق نتایج بخشهای قبلی، آفت کشها به سه گروه مناسب، متوسط و نامناسب دسته بندی شدند. نتایج دسته بندی ها نشان داد که از بین آفت کشهای مطالعه شده، 2,4 D Acid، Dimethoate و Fenvalerate برای منطقه مطالعاتی مناسب و Metsulfuron و Triclopyr نامناسب هستند و دیگر آفت کشهای مطالعه شده حالت بینابینی دارند.

طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب شامل قیود و ضوابط فنی گسترده ای می شود. این مهم، ارائه آلترناتیوهای امکان پذیر را برای طراح بسیار دشوار و زمان بر می سازد. از سوی دیگر به منظور ارائه یک طرح اقتصادی و یا به تعبیری بهینه سازی شبکه مورد مطالعه، روش اعمال قیود بسیار حائز اهمیت است و دامنه کاربرد روشهای بهینه سازی را در این خصوص محدود می نماید.در تحقیق حاضر یک مدل ریاضی توام تحلیل هیدرولیکی و طراحی به گونه ای توسعه داده شده است که همه محدودیتها و ضوابط طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب به طور خودکار در آن تامین می شوند. در اینجا یک آلترناتیو نرمال طراحی به صورت برداری دلخواه و بدون شرط از مقادیر بین صفر و یک تعریف می گردد. این بردار نماینده قطر و شیب لوله ها و موقعیت ایستگاههای پمپاژ در سیستم است. سپس مقادیر نرمال با توجه به هیدرولیک جریان و قیود مساله کد برداری شده و آلترناتیو طراحی اصلی بازتولید می شود. با استفاده از این مدل هر آلترناتیو ورودی امکان پذیر است و لذا مساله طراحی شبکه کاملا بدون شرط قابل حل خواهد بود. در انتها کاربرد مدل پیشنهادی با تعریف و تحلیل یک شبکه نسبتا بزرگ نشان داده شد. همچنین برای نمایش سهولت و قابلیت مدل در همراهی با روشهای بهینه سازی نیز از روش شبیه سازی ذوب فلزات به منظور ارائه طرح اقتصادی سیستم بهره گرفته شد. نتایج نشان می دهد که هزینه ساخت شبکه و سرعت همگرایی بهینه سازی با استفاده از مدل بدون شرط پیشنهادی به طور قابل ملاحظه ای بهبود می یابد.

استفاده از تالاب مصنوعی یکی از روشهای شناخته شده تصفیه فاضلاب است که پساب خروجی آن می تواند بدون مشکل وارد محیط زیست شده و یا در کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق به منظور بررسی کارایی تالابهای مصنوعی در تصفیه فاضلاب روستایی از یک پایلوت تالاب مصنوعی با جریان زیرسطحی که پساب حاصل از سپتیک تانک موجود در منازل مسکونی را دریافت می نمود، استفاده شد.این تالاب مصنوعی در استان البرز، شهرستان کرج، روستای مراد تپه ساخته شد. پایلوت با ظرفیت 540 لیتر در شبانه روز با ورق گالوانیزه به طول 20 متر، عمق 1 متر، و عرض 30 سانتی متر در محل ساخته شد. ابتدا و انتهای آن به طول 0.5 متر و عمق 0.6 متر از قلوه سنگ پر شده بود و ما بین این دو قسمت، ماسه سرند شده درشتی که تخلخل آن a=0.39 و حداکثر اندازه 10 درصد از دانه های آن 2 میلی متر با رسانندگی هیدرولیکی 1575 فوت مکعب برفوت مربع در روز (Ks) بود، ریخته شد و روی آن به ارتفاع 10 سانتی متر خاک نباتی وجود داشت. این مطالعه از شهریور 1388 تا شهریور 1389 به مدت یک سال به طول انجامید. گیاه مورد استفاده در تالاب، نی معمولی با نام علمی فاراگمیتس استرالیس بود و پارامترهای BOD، COD TSS، TN و TP به صورت هفتگی و در طی مدت زمان مذکور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان داد که BOD فاضلاب ورودی از 31±57 میلی گرم در لیتر به4±8 میلی گرم در لیتر در پساب خروجی، با میانگین زدایش 15±79 درصد و COD فاضلاب ورودی از 47±97 میلی گرم در لیتر به 12±24 میلی گرم در لیتر در پساب خروجی، با میانگین زدایش 16±70 درصد کاهش یافت.مجموع جامدات معلق فاضلاب ورودی از 47±40 میلی گرم در لیتر به 4±5 میلی گرم در لیتر در پساب خروجی، با میانگین زدایش 16±76 درصد تقلیل یافت. میزان ازت فاضلاب ورودی (TN) از 6±13 میلی گرم در لیتر به 3±4 میلی گرم در لیتر در پساب خروجی، با میانگین زدایش 26±59 درصد و میزان فسفر فاضلاب ورودی (TP) از 7.53 میلی گرم در لیتر به 0.86 میلی گرم در لیتر در پساب خروجی، با میانگین زدایش 86درصد کاهش یافت.

خشکسالی به عنوان یکی از مهم ترین بلایای طبیعی است که ممکن است در هر رژیم آب و هوایی اتفاق بیفتد. از آنجا که وقوع خشکسالی اجتناب ناپذیر است، بنابراین شناخت آن به منظور مدیریت بهینه منابع آب، از اهمیت بسزایی برخوردار است. از موثرترین عوامل در تدوین طرحهای مقابله با خشکسالی و مدیریت آن، طراحی سیستم های پیش بینی خشکسالی است که بتوان اثرات مخرب ناشی از آن را به حداقل رساند. به این منظور در این تحقیق برای پیش بینی خشکسالی های آتی، از تلفیق الگوریتم ژنتیک و مدل ترکیبی شبکه عصبی- موجکی در تحلیل شاخص بارندگی استاندارد شده، استفاده گردید و در نهایت نشان داده شد که به کارگیری روش تلفیقی مذکور در مقایسه با تلفیق الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی، نتایج مطلوبی را ارائه می دهد.

آرسنیک یکی از سمی ترین آلاینده های موجود در آبهای زیرزمینی و سطحی است که سلامت انسان و سایر موجودات زنده را به خطر می اندازد. حذف آرسنیک توسط روشهای مختلفی انجام شده است. در این تحقیق میزان حذف آرسنیک و کاهش آن با استفاده از نانوذرات آهن صفر ظرفیتی تا حد استاندارد (0.01 میلی گرم در لیتر) از آب آشامیدنی بررسی گردید. آزمایش ها بر اساس روش بچ در راکتور با حجم 100 میلی لیتر آب حاوی 1 میلی گرم در لیتر آرسنیک انجام گردید. برای اختلاط بهتر و توزیع کامل نانو ذره در آب، اختلاط در دستگاه اولتراسونیک انجام شد. سپس آرسنیک توسط کاغذ صافی واتمن 0.45 میکرومتر از آب جدا گردید. میزان آرسنیک باقیمانده در آب به وسیله دستگاه ICP با دقت سنجش As>0.01 میلی گرم در لیتر اندازه گیری شد. در این پژوهش اثر متغیرهای زمان اختلاط، pH، میزان ماده نانو ذره، مقدار ماده آرسنیک و یون های رقیب مورد بررسی قرار گرفت. پس از انجام آزمایش های متعدد، توانایی حذف 100 درصد 1 میلی گرم آرسنیک توسط 0.05 گرم نانو ذره آهن در مدت زمان کوتاه 8 دقیقه مشخص گردید. در دامنه pH بین 5 تا 10 توانایی حذف بالای 98 درصد آرسنیک وجود دارد. استفاده از نانو ذرات آهن برای حذف آرسنیک از آب روش سریع و موثری است و عوامل و شرایط متفاوت بر روی میزان درصد حذف تاثیر چندانی ندارد.

هدف اصلی این مقاله بررسی شاخصهای بازدهی نسبت به مقیاس و صرفه های ناشی از مقیاس که دلیلی بر وجود انحصار طبیعی است و همچنین بررسی وضعیت تغییرات تکنولوژیکی و نرخ رشد بهره وری عوامل تولید در شرکت آب و فاضلاب شیراز بود. به این منظور از فرم تابع هزینه ترانس لاگ برای برآورد تابع هزینه فرایند عرضه آب در این شرکت استفاده شد. چارچوب تجزیه و تحلیل بر مبنای روش رگرسیون های به ظاهر نامرتبط تکراری بود. برای براورد پارامترهای تابع هزینه از داده های سری زمانی فصلی طی دوره زمانی 1378 تا 1385 استفاده شد. در این شرکت از چهار عامل تولید: نیروی کار، سرمایه، مواد اولیه و سایر خدمات در فرایند تولید بهره گرفته شد. نتایج حاصل از تحقیق حاکی از وجود بازدهی کاهنده نسبت به مقیاس و عدم صرفه جویی ناشی از مقیاس بود که وجود انحصار طبیعی در این شرکت را رد می نمود. شاخص پیشرفت تکنولوژی حاکی از کاهش هزینه ها در نتیجه پیشرفت تکنولوژی و محاسبه شاخص رشد بهره وری نیز نشان دهنده وجود رشد بهره وری در طول دوره مورد مطالعه بود.

در این مطالعه کارایی سیستم UV/NiO به عنوان یکی از فرایند های اکسیداسیون پیشرفته برای حذف رنگ پلی آزوی قرمز مورد بررسی قرار گرفت. این تحقیق به صورت پایلوت در مقیاس آزمایشگاهی و به طور ناپیوسته راهبری گردید.پرتو فرابنفش مورد استفاده در این تحقیق توسط لامپ UV کم فشار 11W تامین شد. تاثیر عوامل مختلف از جمله pH، زمان های تابش مختلف، غلظتهای مختلف اکسید نیکل و غلظتهای اولیه رنگ بررسی گردیدند. نتایج آزمایش با سیستم UV/NiO نشان داد که UV به تنهایی قادر به حذف رنگ DR 80 نیست. اکسید نیکل یک کاتالیست موثر در حذف رنگ توسط فرایند نانوفتوکاتالیستی است. با کاهش pH، کارایی حذف رنگ افزایش می یابد و pH بهینه برابر 4 است. در نهایت بالاترین کارایی حذف برای رنگ DR 80 با غلظت 25 و 50 میلی گرم در لیتر به ترتیب برابر 94.29 و 82.22 درصد توسط فرایند UV/NiO حاصل گردید. فرایند رنگبری توسط فرایند UV/NiO از سنتیک واکنش درجه دوم کاذب تبعیت می کند.به طور کلی فرایند UV/NiO روش موثری در حذف رنگ پلی آزو DR 80 از محلولهای آبی است.

مدیریت جامع حوزه های آبخیز شهری و بهره وری موثر منابع آن به خصوص منابع آبی، نیازمند شناخت هیدرولوژی منطقه است. در این بین وقایع سیلابی آبخیزهای شهری و رواناب تولید شده در زمان سیلابها از نقطه نظر استحصال و مصارف مختلف حائز اهمیت زیادی است. در این تحقیق به منظور بررسی امکان استفاده از مناسب ترین سیستم استحصال رواناب در زمان وقایع سیلابی آبخیز شهری اراک، با جمع آوری اطلاعات پایه از حوزه های آبخیز مشرف به شهر در ابتدا با آنالیز خوشه ای مناطق همگن گروه بندی شد و در هر منطقه با استفاده از مدل بارش- رواناب SCS میزان رواناب در چند پایه زمانی و دوره بازگشت محاسبه گردید و با استفاده از تجزیه و تحلیل سلسله مراتبی و استفاده از معیار ها و ضوابط کمی و کیفی، سیستم های مختلف استحصال آب شهری برای هر منطقه همگن تعیین گردید.

کیتوزان به عنوان منعقدکننده در تصفیه آب و فاضلاب نه تنها دارای عملکرد قابل مقایسه ای با منعقدکننده های رایج است بلکه بسیاری از معایب آنها را نیز ندارد. با این حال دارای خاصیت باکتری کشی ضعیف تری نسبت به آنها است. در این تحقیق اثر سینرژیستی پرمنگنات پتاسیم به عنوان یک ماده اکسید کننده قوی، بر میزان غیرفعال سازی کلیفرم های گوارشی و حذف کدورت توسط کیتوزان مورد بررسی قرار گرفت. نمونه فاضلاب سنتتیک با مخلوط کردن بنتونیت با آب خام و اضافه کردن محیط کشت خالص کلیفرم های گوارشی، آماده گردید. پس از آماده سازی نمونه سنتتیک فاضلاب و تعیین کدورت و انجام کشت میکربی برای تعیین تیتر اولیه کلیفرم های گوارشی، دزهای مختلف کیتوزان و پرمنگنات پتاسیم به صورت مجزا و ترکیبی طی آزمایش جار به آن تزریق گردید. سپس میزان حذف کدورت و کلیفرم های گوارشی تعیین و مورد ارزیابی قرار گرفت. استفاده همزمان از این دو ماده باعث افزایش میزان حذف کدورت و کلیفرم های گوارشی گردید. در بیشترین دز ترکیبی مورد استفاده (3 میلی گرم در لیتر کیتوزان و 1.5 میلی گرم در لیتر پرمنگنات پتاسیم) میزان کلیفرم های گوارشی به کمتر ازMPN/100mL 100 کاهش یافت که معادل 4 لگاریتم حذف بود. استفاده ترکیبی از پرمنگنات پتاسیم و کیتوزان در تصفیه سوم فاضلاب می تواند کیفیت میکربی پساب را تا حد بسیار بالایی افزایش دهد که این امر سبب کاهش میزان مواد گندزدا می شود و در نتیجه در مرحله گندزدایی مواد جانبی کمتری تولید خواهد شد.

در این تحقیق تجزیه ترکیب ارگانوفسفره تری اتیل فسفات با استفاده از نانوفتوکاتالیست دی اکسید تیتانیوم و به کارگیری اشعه فرابنفش بررسی شد. به این منظور تاثیر پارامترهایی از قبیل غلظت آلودگی، غلظت نانوکاتالیست، pH محلول و شدت تابش فرابنفش به ترتیب در بازه های 10 تا 50 میلی گرم در لیتر، 0 تا 100 میلی گرم در لیتر، 2 تا 12 و 30 تا 90 وات بر فرایند فتوکاتالیست مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین جذب نانوفتوکاتالیست در سطوح مختلف pH، به کارگیری آب اکسیژنه به جای فتوکاتالیست و مقایسه راندمان نانو دی اکسید تیتانیوم و میکرو دی اکسید تیتانیوم بررسی گردید. نتایج حاکی از آن بود که افزایش غلظت آلودگی کاهش تجزیه را در پی دارد. افزایش نانوکاتالیست در ابتدا باعث افزایش راندمان و سپس کاهش آن می گردد. با دور شدن از pH خنثی، تجزیه کاهش یافته و افزایش توان منبع تابشی افزایش تجزیه را در بر دارد. جایگزینی فتوکاتالیست به میزان 400 میلی گرم در لیتر با آب اکسیژنه به میزان 24 میلی گرم در لیتر نیز نتیجه مشابهی به دست می دهد. همچنین جذب در محدوده بازی بیشتر بوده و راندمان ذرات نانو به مراتب بالاتر از ذرات میکرو بود.

در این تحقیق به مطالعه میزان حذف ماده آلی رنگزای قرمز اسیدی 14 مورد استفاده در صنایع نساجی از طریق فرایند فوتواکسیداسیونی UV/S2O82- از آب آلوده پرداخته شد.تاثیر متغیرهای موثر بر میزان حذف از قبیل غلظت S2O82-، Ag+، غلظت اولیه رنگزا و دما بررسی گردید. تبدیل یون پراکسی دی سولفات به رادیکال سولفات (SO4-*) در حضور کاتالیزور نقره، حرارت و نور ماوراء ب نفش افزایش یافته و این رادیکال به عنوان یک اکسنده قوی تر از پراکسی دی سولفات موجب افزایش اکسایش و تخریب آلاینده ها می گردد. تغییرات طیف جذبی محلول رنگزای قرمز اسیدی 14 در طی فرایند فوتواکسیداسیون مشخص نمود که پیک جذبی در طول موج بیشینه 514 نانومتر به شدت کاهش می یابد که دلالت بر تخریب سریع رنگزای آزو و رنگ زدایی از محلول دارد. نتایج این مطالعه نشان داد که فرایند اکسایش در حضور نور ماوراء بنفش و اکسیدکننده پراکسی دی سولفات می تواند انتخاب کارآمدی برای تصفیه پسابهای حاصل از صنایع نساجی باشد.

بیوسورفکتانت ها قادر به تشکیل کمپلکس با فلزات سنگین مانند سرب، نیکل، کادمیم و نهایتا پاکسازی آنها از خاک هستند. در این پژوهش، یک سویه باکتری تولید کننده بیوسورفکتانت جدا شده از نمونه کود آلی کارخانه کمپوست اصفهان (جنس باسیلوس) و سودوموناس آئروجینوزا ATCC3027 به منظور تولید بیوسورفکتانت جداگانه در آب پنیر کشت داده شدند. مایع رویی سوسپانسیون های میکربی برای شستشوی فلزات سنگین نمونه کود آلی کارخانه کمپوست استفاده شد. میزان کل فلزات سنگین سرب، نیکل، کروم، کادمیم، روی، مس و منگنز قبل و بعد از تیمار توسط دستگاه اسپکتروفتومتر جذب اتمی اندازه گیری شد. در نهایت مشاهده گردید متوسط میزان فلزات سنگین موجود در نمونه بعد از تیمار با مایع رویی سودوموناس آئروجینوزا ATCC3027 برای سرب، نیکل، کروم، کادمیم، مس، روی و منگنز به ترتیب 52، 49، 60، 33، 32، 25 و 22 درصد کاهش داشت. این کاهش در مورد نمونه تیمار شده با مایع رویی سویه باسیلوس برای عناصر مذکور به ترتیب 45، 39، 42، 33، 40، 41 و 29 درصد است که نشان دهنده توانایی بیوسورفکتانت در جذب فلزات از ماتریکس کود است.

این تحقیق به منظور بررسی غلظت فلزات سنگین سرب، جیوه، کادمیم، منگنز، آهن، روی و مس در بافتهای عضله، کبد و آبشش ماهی بیاه در رودخانه کارون در استان خوزستان انجام شد. به این منظور نمونه برداری در زمستان 1388 صورت پذیرفت. پس از بیومتری 72 نمونه صید شده، بافتهای عضله، کبد و آبشش جداسازی شدند. آماده سازی و آنالیز نمونه ها طبق روش استاندارد MOPPAM صورت گرفت. اندازه گیری غلظت فلزات اندامهای مورد مطالعه توسط روش هضم خشک و با کمک دستگاه جذب اتمی در آزمایشگاه انجام شد. نتایج این تحقیق نشان داد که میانگین غلظت فلزات سنگین در بافت عضله حداقل و در بافت آبشش حداکثر است. در اندامهای مختلف ماهی بیاه غلظت آهن به ترتیب بیش تر از روی، سرب، منگنز، کادمیم، مس و جیوه بود (P<0.05). بین میزان تجمع فلزات سرب، جیوه، کادمیم، آهن و مس در بافتهای عضله، کبد و آبشش یک رابطه خطی مثبت و معنی دار وجود داشت (P<0.05). روی در عضله و کبد اختلاف معنی داری نداشت، اما در عضله و کبد با آبشش اختلاف معنی داری نشان داد (P<0.05). منگنز در کبد و آبشش اختلاف معنی داری نداشت، اما در کبد و آبشش با عضله، اختلاف معنی دار بود (P<0.05).