آب و فاضلاب
سال:1398 | دوره:30 | شماره:1 |تعداد مقالات:13

مدیریت رواناب شهری و جمع آوری و هدایت آبهای سطحی یکی از دغدغه های اصلی مسئولان و مدیران امور شهری است. اجزای متعدد شبکه زهکشی رواناب، ارتباط تنگاتنگ عملکرد اجزا با یکدیگر و ارتباط این شبکه با دارایی های فردی و اجتماعی در شهرها، منجر به پیچیدگی مدیریت آن می شود. به طور کلی ریسک آبگرفتگی تحت تاثیر عوامل متعددی است که مدیریت یکپارچه این عوامل، مسئله مدیریت رواناب شهری را به یک مسئله چند معیاره تبدیل می کند. در این پژوهش روشی جامع به منظور مدیریت ریسک شبکه های جمع آوری آبهای سطحی ارائه شد. اقدامات لازم به منظور پیاده سازی این روش شامل مدل سازی منطقه مورد مطالعه در نرم افزار Autodesk SSA، است و شامل تعریف لایه های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی، اجتماعی، ترافیکی، زیست محیطی، سیمای شهری و سازه ای و زیرلایه های لازم، استخراج وزن آنها با استفاده از نظرات متخصصان امور شهری و با استفاده از روش تصمیم گیری چندمعیاره AHP و در نهایت تهیه نقشه ریسک آبگرفتگی در کانال ها با استفاده از قابلیت های GIS و روش های تصمیم گیری چند معیاره SAW و TOPSIS به صورت مکانی است. اجرای روش ارائه شده در این پژوهش در مورد کانال های درجه 3 و 4 منطقه 11 شهرداری تهران نشان دهنده ریسک آبگرفتگی زیاد و خیلی زیاد برای 6 تا 9 درصد طول کل کانال است.

امروزه استفاده از روش های مدرن نظیر روش حفاری بدون ترانشه برای تعمیر شبکه فاضلاب، در اغلب کشورهای دنیا توسعه یافته است. در برخی از روش های تعمیر و نوسازی بدون ترانشه در خطوط لوله فاضلاب، انسداد لوله فاضلاب بالادست و پمپاژ فاضلاب به لوله های پایین دست ضروری است. به این منظور بالادست لوله آسیب دیده به کمک تجهیزاتی به نام پلاگ و پکر مسدود می شود و سپس برای جلوگیری از پس زدگی، فاضلاب به سمت لوله های پایین دست پمپاژ می شود که با توجه به میزان و زمان پمپاژ، این انتقال بسیار هزینه بر است. در این پژوهش روشی به نام "پمپاژ حداقلی" (MP) پیشنهاد شد که با بهره گیری از ظرفیت لوله ها و آدم روهای بالادست زمان مورد نیاز برای تعمیر لوله آسیب دیده فراهم شود و در نتیجه هزینه پمپاژ کاهش یابد. در این پژوهش به عنوان مطالعه موردی، لوله های فاضلاب چهارراه نظر و بلوار میرزاکوچک خان اصفهان با استفاده از روش پیشنهادی تعمیر شد و نتایج به دست آمده مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نشان دهنده قابلیت های روش پیشنهادی در کاهش هزینه تعمیر شبکه های فاضلاب شهرها است. با استفاده از روش پیشنهادی میزان پمپاژ و در نتیجه هزینه آن، در منطقه چهارراه نظر شهر اصفهان بین 35 تا 50 درصد و در منطقه بلوار میرزاکوچک خان شهر اصفهان بین 70 تا 85 درصد کاهش یافت.

شهر قم به دلیل موقعیت جغرافیایی و واقع شدن در کویر مرکزی ایران همواره با مشکل کمبود آب روبرو بوده است و در سال های اخیر به دلایل مختلف از جملهگسترش شهرنشینی، افزایش مهاجرت و رونق گردشگری، این مشکل تبدیل به بحران شده است. با وجود اقدمات انجام شده به منظور پایداری آب شرب از جمله انتقال آب از سر شاخه های دز به قمرود، پیش بینی ها نشان می دهد در صورت ادامه وضعیت موجود، در سال 1401، این شهر در شرایط ناپایداری آبی قرار خواهد گرفت. برای رفع این معضل، در این پژوهش با به کارگیری پویایی سیستم و استفاده از نرم افزار Vensim، سیاست های پایداری آب شرب شهری در یک افق سی ساله شناسایی و ارائه شد. در چنین پژوهش هایی، این سیاست ها اصولا در دو بخش ارائه می شود: بخش عرضه که عبارت است از جداسازی آب شرب از آب غیر شرب، استفاده از پساب یا آب جدید و مدیریت تلفات شبکه آبرسانی؛ و بخش تقاضا که عبارت است از کنترل جمعیت، کنترل الگوی مصارف خانگی و کنترل مصارف معاف از قیمت. اما سیاست تازه و متناسب با این مشکل که در این پژوهش بررسی و پیشنهاد شده است، عبارت است از جداسازی آب شرب از آب بهداشتی و کنترل مصارف کاربری های معاف از قیمت و تاثیر آن ها بر پایداری آب شرب شهری.

یکی از ابزارهای قدرتمند برای تصمیم گیری مدیران، ارزیابی جامع عملکرد سازمان هاست که اطلاعات ضروری و مورد نیاز هر سازمان را در اختیار آن قرار می دهد. یکی از مدل هایی که برای ارزیابی جامع جنبه های مختلف شرکت های آب و فاضلاب با استقبال گسترده ای مواجه شده، مدل کارت امتیازی متوازن (BSC) است. این پژوهش از نوع توصیفی-کاربردی است و اهداف آن شامل انتخاب الگوی جامع ارزیابی، شناسایی و رتبه بندی شاخص ها و زیرمعیارهای اصلی برای ارزیابی عملکرد جامع با مدل BSC است که با تفکیک حوزه های مختلف شرکت های آب و فاضلاب و به کارگیری آن ها به صورت پایلوت در شرکت آب و فاضلاب شهری استان آذربایجان غربی انجام شده است. داده های این پژوهش از بررسی مطالعات کتابخانه ای و میدانی سه نوع پرسشنامه و مصاحبه از کل کارمندان، کارمندان مالی و مشتریان شرکت آب و فاضلاب شهری جمع آوری شد. نتایج بر اساس ضرایب همبستگی و رگرسیون، آزمون میانگین متغیرها و روش فازی نشان می دهد که عملکرد شرکت به ترتیب اولویت در حوزه های BSC شامل فرایندهای داخلی، رشد و یادگیری، مشتری و دیدگاه مالی می باشند. در مدل رگرسیونی متغیر وابسته عملکرد شرکت و متغیرهای مستقل، شامل متغیرهای مختلف در حوزه های کارت امتیاز متوارن است. نتایج نشان داد که بیشترین میزان عوامل موثر بر عملکرد شرکت مورد مطالعه به ترتیب شامل کاهش هزینه های غیرضروری، افزایش و توسعه امکانات جدید، به دست آوردن مشتریان جدید، فراهم سازی زیرساخت ها و منابع سازمانی، توسعه شایستگی ها از طریق آموزش، افزایش رضایت مندی مشتریان، ارتقای کارایی و راندمان و کیفیت در فرایندهای داخلی است.

تخمین مشخصات ماده آلوده کننده با استفاده از پارامتر های هندسی و هیدرولیکی جریان، یکی از عوامل موثر در پیش بینی انتقال آلودگی در رودخانه ها است. روش های عددی و تحلیلی مناسبی برای شبیه سازی انتقال و پخش آلودگی توسعه داده شده، اما هیچ یک از آن ها قبل از کالیبره کردن با اطمینان قابل استفاده نیستند. بنابراین ساخت مدلی که بتواند با سرعت بیشتر و با اطلاعات کلی، انتقال آلودگی را پیش بینی کند، ضروری به نظر می رسد. از جمله روش های جدیدی که برای مدل سازی پیش بینی رفتار پدیده ها استفاده می شوند، روش های هوشمند داده محور می باشند. در این پژوهش پیش بینی سرعت پیک آلودگی توسط دو مدل برخورد گروهی با داده ها (GMDH) و مدل هوشمند تلفیقی (GMDH-HS) صورت گرفت. بنابراین دو مدل با کد نویسی در نرم افزار MATLAB بر مبنای دو روش ساخته و به کار گرفته شدند. پارامتر های ورودی به این مدل ها شامل دبی نسبی بی بعد (Q'a)، سطح نفوذ بی بعد (D'a)، نسبت دبی به سطح نفوذ بی بعد و شیب رودخانه (S) بود. به منظور صحت سنجی مدل های استفاده شده از تابع استاندارد Mackey-Glass استفاده شد. نتایج کاربرد دو مدل حاکی از عملکرد مناسب، دقت بالای هر دو مدل به ویژه مدل GMDH و افزایش دقت محاسبه سرعت پیک آلودگی به میزان حدودا 52 درصد نسبت به بهترین معادله رگرسیونی بود.

با توجه به آلاینده های موجود در فاضلاب کارواش ها، تصفیه فاضلاب ناشی از این صنعت کمک بزرگی به حفظ منابع آب سطحی و زیرزمینی است. این پژوهش با هدف تعیین کارایی سیستم انعقاد و UV/H2O2 در تصفیه فاضلاب کارواش انجام شد. فاضلاب استفاده شده در این پژوهش از خروجی نهایی کارواش خودروهای سبک با روش شست و شوی دستی تهیه شد و نمونه برداری به صورت مرکب انجام شد. به منظور مطالعه تصفیه پذیری فاضلاب، ابتدا نمونه به منظور ته نشینی و کاهش TSS به مدت 2 ساعت به حال سکون نگه داشته شد. در مرحله اول تصفیه با انجام فرایند انعقاد با کمک دستگاه جارتست، بهینه سازی pH و دز کلرورفریک انجام شد. سپس نمونه ها وارد راکتور UV/H2O2 شد و تحت تاثیر پرتوی فرابنفش قرار داده شد. نهایتا مقادیر پارامترهای مورد نظر مانند COD و BOD5 در پساب خروجی از فرایند اکسیداسیون در زمان های تعیین شده سنجش شد. یافته ها نشان داد که راندمان حذف COD در فرایند انعقاد و UV/H2O2 به ترتیب برابر با 70 و 2/93 درصد بود. راندمان کلی سیستم تصفیه ترکیبی بر مبنای COD و BOD5 به ترتیب برابر با 98 و 5/97 حاصل شد و مشخص شد که سیستم پیشنهاد شده یک روش موثر در تصفیه فاضلاب کارواش و تامین استانداردهای تخلیه پساب است.

بسیاری از رنگ ها به علت ترکیب پیچیده آروماتیک و انحلال زیاد در آب، سمی، سرطان زا و زیست تخریب ناپذیرند، بنابراین حذف آنها از پساب حائز اهمیت است. در این پژوهش، سیلیکات میان حفره با ساختار شش وجهی منظم به روش سل-ژل سنتز شد و پس از اصلاح سطح آن با کیتوزان (Ch-HMS)، به عنوان جاذب برای حذف رنگ زرد مستقیم 86 استفاده شد. برای بررسی جاذب سنتزشده، از روش های SEM، FTIR، XRD و BET استفاده شد. تاثیر پارامترهایی مانند pH، مقدار جاذب و زمان تماس بر راندمان حذف رنگ بررسی شد. نتایج نشان داد که حدود 92 درصد رنگ با استفاده از 075/0 گرم کامپوزیت در pH برابر 2 و در زمان تماس 60 دقیقه حذف شد. داده های تعادلی جذب با استفاده از هم دماهای لانگمیر، فروندلیچ، تمکین و الوویچ با کمک رگرسیون خطی مدل سازی شدند. هم دمای لانگمیر بهترین تطابق را با داده های آزمایشگاهی با ظرفیت 71/43 میلی گرم بر گرم داشت. در این پژوهش مشخص شد که اصلاح سطح HMS با کیتوزان و سنتز نانوکامپوزیت، موجب افزایش ظرفیت جذب رنگ بر روی آن می شود و این جاذب می تواند به عنوان یک جاذب کارآمد و قوی برای حذف آلاینده ها از محیط های آبی استفاده شود.

انحلال زیاد یون نیترات در آب باعث عدم کارایی بسیاری از روش های تصفیه موجود برای حذف این یون از محیط های آبی شده است. به دلیل نیاز به استفاده از روش های تصفیه به صورت درجا به ویژه در مورد آب های زیرزمینی، جایگزینی روش های ناکارآمد قدیمی با ترکیبات جدید امری ضروری است. در این پژوهش کارایی نانوکامپوزیت فعال شده دندریمر-گرافن اکساید در حذف نیترات از محیط های آبی در مقیاس آزمایشگاهی و به صورت پایلوت مورد بررسی قرار گرفت. به منظور عامل دار نمودن نانوکامپوزیت دندریمر-گرافن اکساید از اسید کلریدریک 20 درصد و برای فعال سازی آن از آون و سپس کوره استفاده شد. آزمایش ها به صورت ناپیوسته بر روی نمونه های سنتتیک و با تغییر فاکتورهای موثر در واکنش مانند غلظت نیترات، pH، زمان ماند و غلظت نانوکامپوزیت فعال شده دندریمر-گرافن اکساید صورت گرفت. غلظت باقیمانده نیترات محلول به روش اسپکتروفتومتری تعیین شد و کارایی حذف با استفاده از آزمون آماری ONE WAY ANOVA و نرم افزار SPSS-16 مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین راندمان حذف نیترات در غلظت 025/0 میلی گرم در لیتر نانوکامپوزیت فعال شده دندریمر-گرافن اکساید با pH برابر 5/7 و زمان ماند 15 دقیقه و به میزان 90 درصد برای نمونه با غلظت نیترات 45 میلی گرم در لیتر به دست آمد. نتایج این پژوهش نشان داد که راندمان حذف نیترات توسط نانوکامپوزیت فعال شده دندریمر-گرافن اکساید با غلظت نانوکامپوزیت و زمان تماس، pH و غلظت اولیه نیترات رابطه دارد. با توجه به عامل دار نمودن نانوکامپوزیت دندریمر-گرافن اکساید توسط اسید کلریدریک، انجام تبادل یون، میان یون نیترات و یون کلر عامل اصلی حذف نیترات از محیط واکنش است. با توجه به توانایی مطلوب نانوکامپوزیت تولیدی، می توان این روش را به عنوان روشی مناسب به منظور تصفیه آبها یا پساب های حاوی یون نیترات به صورت درجا مورد استفاده قرار داد.

امروزه استفاده از پساب یا آب خاکستری برای کشاورزی به شدت در حال گسترش است در حالی که استفاده از آنها خطراتی نیز به همراه دارد. فلزات سنگین موجود در پساب حتی در مقادیر اندک به دلیل ضریب تجمع پذیری بالا در محیط، عدم تجزیه پذیری و ماندگاری زیاد، شدت سمیت و آلوده سازی خاک در زمان آبیاری از جمله معضلات استفاده از پساب در کشاورزی است که باید به نحوی مدیریت شود. در این خصوص روش گیاه پالایی به دلیل سازگاری با محیط زیست و قدرت پالایش محیط از مزیت مناسبی برخوردار است. به منظور بررسی قدرت گیاه پالایی سورگوم شیرین، این گیاه با پساب شهری آبیاری شد. ابتدا پساب آنالیز شد. با اضافه نمودن ترکیبات کادمیم، سرب و آرسنیک به پساب، سه تیمار 1/0، 1 و 10 میلی گرم در لیتر از فلزات مذکور در پساب شهری ایجاد شد و به مدت 12 هفته گلدان های مربوطه با تکرار مناسب آبیاری شد. نمونه های ریشه، ساقه، برگ، بذر، خاک و زهاب گلدان ها به صورت جداگانه برای آنالیز هضم اسیدی و تزریق به دستگاه جذب اتمی برداشت شد و نتایج توسط روش های آماری مقایسه شد. نتایج نشان داد که میزان انباشت کادمیم و سرب در گیاه سورگوم نسبت به آرسنیک بسیار بیشتر است و به بیش از ده برابر می رسد. از طرف دیگر ضریب جذب یا توانایی گیاه در جذب عناصر در مورد کادمیم و سرب با افزایش غلظت در خاک، به سرعت کاهش یافته و در مورد آرسنیک، ضریب جذب گیاه با افزایش غلظت آن در خاک تا اندازه ای افزایش می یابد. در مورد میزان انباشت مواد، توانایی تمامی بافت ها در انباشت کادمیم و سرب یکسان بوده و در مورد آرسنیک، بیشترین تجمع این عنصر در ریشه است و در بخش های هوایی آن مقدار کمتری تجمع می یابد. این پژوهش نشان می دهد الگوی انباشت فلزات سنگین در گیاه سورگوم و همچنین میزان نهایی انباشت، ضریب جذب و تغییرات آن نسبت به غلظت محیط در عناصر مختلف متفاوت است و با توجه به غلظت نهایی انباشت و ضریب جذب، گیاه سورگوم شیرین گونه ای مناسب برای پالایش کادمیم و سرب در پساب های شهری در غلظت های پایین است و این امر می تواند از انباشت تدریجی آلاینده های مذکور در خاک جلوگیری نماید.

آب به عنوان یک پدافند غیرعامل مهم محسوب می شود، به طوری که یکی از راهکارهای تهاجم دشمن به ویژه در مناطق مرزی کشور (مانند خراسان جنوبی) تسلط بر منابع آبی حداقلی منطقه است. همچنین رشد تقاضا و حجم ثابت منابع آب شیرین تجدیدپذیر منجر به کمیابی آن شده و زمینه را برای توسعه نظریه های علم و اقتصاد با موضوع تخصیص منابع کمیاب فراهم شده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی عوامل موثر بر الگوی مصرف آب شرب برای منابع کمیاب با استفاده از نظرات کارشناسان با بهره گیری از روش های تحلیل سلسله مراتبی و TOPSIS است. نتایج نشان داد که راهبردهای اعمال تعرفه های متناسب با شرایط و هزینه های تولید و توزیع، تهیه و به کارگیری برچسب بهره وری آب بر روی کلیه تجهیزات و لوازم خانگی، استفاده از کاتالوگ های آموزشی و هشدارهای تبلیغاتی جهت کاهش مصرف آب، نصب وسایل و تجهیزات مصرف آب در مدارس و مراکز آموزشی و بعضی از مساجد و نگرش جامع منابع آب در ایران، بهترین راهبرد در میان راهبردهای الگوی مصرف آب شرب مناطق خشک است. نتایج این پژوهش نشان می دهد که ترکیب مدل فرایند تحلیل سلسله مراتبی و شباهت به گزینه ایده آل(TOPSIS) می تواند در بررسی و اولویت بندی راهبردهای الگوی مصرف آب شرب مورد استفاده قرار گیرد.