آب و فاضلاب
سال:1395 | دوره:27 | شماره:4 (مسلسل 104) |تعداد مقالات:12

در این پژوهش به منظور حذف کروم از محلول های آبی ماده نانو حفره MCM-41 آمین دار شده با استفاده از روش پیوندزنی پس سنتزی به وسیله گروه 3-آمینوپروپیل تری متوکسی سیلان تولید شد. آنالیزهای پراش پرتو ایکس، جذب - واجذب گاز نیتروژن، وزن سنجی حرارتی و طیف سنجی عبوری مادون قرمز فوریر (FT-IR)، تشکیل ماده میان حفره با ساختار منظم و عامل دار شدن با گروه آمین را تصدیق کرد. NH2-MCM-41 به عنوان جاذب برای حذف یون های کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی استفاده شد. جذب در سیستم ناپیوسته برای ارزیابی اثر متغیرهای pH محلول، مقدار جاذب، غلظت یون های فلزی و دما انجام شد. نتایج به دست آمده نشان داد که با افزایش مقدار جاذب، درصد جذب افزایش و ظرفیت جذب کاهش یافت، به طوری که بیشترین میزان ظرفیت جذب 124 میلی گرم در گرم با مقدار جاذب 0.2 گرم در لیتر به دست آمد. همچنین pH برابر 3 به عنوان pH بهینه به دست آمد. بررسی تغییرات میزان جذب با افزایش غلظت یون های کروم نشان داد که با افزایش غلظت، درصد جذب کاهش و میزان ظرفیت جذب افزایش می یابد. نتایج مطالعه ترمودینامیک نشان داد که فرایند جذب به شدت وابسته به دما است و ظرفیت جذب با افزایش دما افزایش یافت که بیانگر گرماگیر بودن و طبیعت خودبخودی فرایند جذب است.

استفاده از یون های دو ظرفیتی آهن یکی از روش های فعال سازی آنیون پرسولفات است. هدف از این پژوهش، فعال سازی الکتریکی آنیون پرسولفات و بررسی کارایی فرایند در تجزیه آنتی بیوتیک سفتریاکسون از پساب های سنتتیک دارویی بود. در این پژوهش، از یک راکتور منقطع به حجم مفید 1 لیتر، مجهز به الکترودهای آهن متصل به دستگاه تولید جریان مستقیم استفاده شد. تاثیر پارامترهای pH، ولتاژ، غلظت پرسولفات و غلظت اولیه سفتریاکسون بر کارایی فرایند سنجیده شد. میزان خوردگی الکترودها، اثرات هم افزایی پارامترها، تعیین سینتیک واکنش و میزان حذف COD بررسی شد. نتایج نشان داد پارامترهای اشاره شده تاثیر چشمگیری بر کارایی دارند، کارایی فرایند در شرایط pH برابر 3، ولتاژ 10 ولت، غلظت پرسولفات 50 میلی مول در لیتر و غلظت اولیه سفتریاکسون 0.18 میلی مول در لیتر در مدت زمان 45 دقیقه، 96 درصد تعیین شد. با تغییر پارامترها از حالت بهینه، کارایی فرایند کاهش یافت. کارایی فرایند در حذف COD در مدت زمان بهینه، 72 درصد بود. همچنین سینتیک فرایند درجه یک بود. بهره گیری از فرایند الکتریکی در راستای فعال سازی آنیون پرسولفات دارای مزایای عمده مانند کاهش مصرف آهن دو ظرفیتی و دستیابی به کارایی بالا در حذف آنتی بیوتیک است. این روش می تواند به عنوان یک روش جایگزین برای تصفیه آلاینده های مقاوم و کاهش آلودگی ها باشد.

در این پژوهش فرایند فتوالکتروکاتالیستی در دمای محیط، تحت نور خورشید، با کاتدی از جنس گرافیت و آندی از جنس فولاد زنگ نزن با پوشش نانوکامپوزیت ZnO/TiO2، برای حذف رنگ فاضلاب سنتزی انجام شد و خصوصیات سطح پوشش دهی شده از طریق آزمایش SEM مشخص شد. نتایج نشان داد که شرایط بهینه پارامترهای موثر بر فرایند، شامل یک میلی آمپر بر سانتی متر مربع جریان،pH  برابر 6.5، عدم هوادهی، 100 میلی گرم در لیتر غلظت اولیه رنگزا، 30 سانتی متر مربع سطح الکترود، 0.01 مولار غلظت الکترولیت و زمان آزمایش 360 دقیقه است. در این شرایط، کارایی سیستم در حذف رنگزا و COD به ترتیب 99 و 97 درصد حاصل شد و میزان انرژی مصرفی به ازای هر ppm رنگزای حذف شده معادل 0.15 KWh/ppm به دست آمد. طبق نتایج به دست آمده، روش فتوالکتروکاتالیستی به دلیل تولید رادیکال های هیدروکسیل، سوپراکسید و غیره، روشی قدرتمند در حذف ترکیبات آلی به ویژه فاضلاب حاوی رنگزا و آلاینده های مقاوم به شمار می آید و همچنین می تواند به منظور کاهش هزینه های اجرایی به عنوان پیش تصفیه مورد استفاده قرار گیرد.

امروزه موضوع جداسازی و حذف اورانیم از لحاظ مسائل محیط زیستی، بهداشتی و استراتژیکی اهمیت فراوانی یافته است. این عنصر دارای کاربرد مهم و پرسودی است که پژوهشگران را به سمت شناسایی روش های حذف اورانیم همراه با احیای آن کشانده است. در این پژوهش با سنتز جاذب C14/Fe3O4@SiO2، و با ایجاد کمپلکس اورانیم بنزامید سعی در حذف اورانیم بر روی جاذبی با قابلیت احیای مناسب شد. ابتدا جاذب Fe3O4@SiO2 سنتز و توسط ماده تری اتوکسی سیلان اصلاح شد. ویژگی های فیزیکی جاذب توسط آنالیز SEM و FTIR بررسی شد. سپس آزمایش هایی در زمینه تاثیر سرعت اختلاط، زمان، قدرت یونی و قابلیت استفاده مجدد جاذب انجام گرفت. در نهایت کارایی این جاذب در حذف اورانیم از پساب واقعی مورد بررسی قرار گرفت. آنالیز SEM و FTIR تاییدکننده سنتز و اصلاح موفق جاذب Fe3O4@SiO2 بودند. اگرچه بر اساس آنالیز آماری، سرعت اختلاط و قدرت یونی همانند زمان عواملی موثر بر کارایی جاذب محسوب می شوند، اما تنها سبب افزایش 5 درصد و کاهش 17 درصد راندمان حذف همزمان با افزایش سرعت اختلاط تا 250 و قدرت یونی تا 1.5 مولار شدند. بالاترین راندمان حذف اورانیم در پساب سنتتیک 97 درصد بود که در پساب واقعی به 49 درصد کاهش یافت. جاذب C14/SiO2_Fe3O4 با برخورداری از هسته مغناطیسی و سطحی مقاوم، علاوه بر جداسازی آسان و توانایی قابلیت استفاده مجدد بالا، دارای تاثیرپذیری اندک از تغییر سرعت اختلاط و قدرت یونی است و قابلیت بالایی در حذف اورانیم از پساب واقعی دارد.

یکی از روش هایی که برای جداسازی فلزهای سنگین از زیستگاه های آبی استفاده می شود، جذب زیستی است. هدف این پژوهش، ارزیابی پیامد هوموسی شدن و توانایی ریزجانداران کاه گندم در جذب و نگهداری سرب از محیط های آبی بود. برای دستیابی به این هدف، کاه گندم در دمای آزمایشگاه و رطوبت 70 درصد برای هوموسی شدن نگهداری شد و در هر یک از روزهای 1، 20 و 60، نمونه هایی از آن برداشت شد و برخی از ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی آن ها بررسی شد. سپس دو زیر نمونه سترون و ناسترون از آن آماده شد و همدماهای جذب سرب بر هر یک از مانده های نمونه برداری شده سترون و ناسترون با کاربرد غلظت های گوناگونی از سرب در محلول 0.001 نرمال نیترات سدیم در pH برابر 6 بررسی شد. از میان همدماهای جذب لانگمیر، فروندلیچ و تمکین تنها مدل تمکین بر داده های جذب سرب خوب برازش نشد. بیشترین گنجایش جذب سرب 63.36 و 108.41 میلی گرم بر گرم به ترتیب در نمونه کاه گندم تازه - سترون شده و کاه گندم هوموسی شده ناسترون براورد شد. درصد جذب سرب در بالاترین غلظت به کار رفته آن در نمونه های ناسترون کاه گندم در روزهای انکوباسیون 1، 20 و 60 به ترتیب برابر 32.21، 43 و 60.96 درصد بود. با پیشرفت هوموسی شدن کاه گندم ضریب های K1، n و Kf نیز افزایش یافت. همه فراسنجه های جذب سرب در کاه گندم ناسترون به اندازه چشمگیری بیشتر از نمونه های سترون شده بود و این نشان می دهد که ریزجانداران کاه توانایی بالایی در جذب سرب از محیط آبی دارند.

شناسایی میکروارگانیسم های گوگردخوار گام مهمی در گوگردزدایی میکربی ترکیبات آلی خصوصا نفت است. گوگردزدایی میکربی از نظر اکولوژیک بی خطر و از نظر اقتصادی قابل توجیه است. لذا دستیابی به اطلاعاتی در مورد شناسایی، جداسازی و آداپتاسیون میکروارگانیسم های مورد نظر از جنبه های مختلف عملیاتی، اقتصادی و زیست محیطی از اهمیت زیادی برخوردار است. بدیهی است که نوع میکروارگانیسم های موجود با توجه به شرایط محیطی محل و خصوصیات نفت تغییر می کند و پیدا کردن این گونه ها در شرایط و وضعیت محل می تواند میزان کارایی میکرواگانیسم ها را افزایش دهد. هدف از انجام این پژوهش شناسایی و جداسازی باکتری های تجزیه کننده گوگرد از لجن بیولوژیکی تصفیه خانه فاضلاب پالایشگاه نفت تهران است. در این پژوهش کاربردی - توصیفی به مدت 12 ماه در هر ماه 10 نمونه از نقاط مختلف حوض ته نشینی در ارتفاعات و مساحت های مختلف برداشت شد و پس از به هم زدن و یکنواخت کردن به آزمایشگاه منتقل شد. سپس جداسازی باکتری های گوگردخوار از لجن تصفیه خانه فاضلاب پالایشگاه نفت تهران انجام شد. به منظور جداسازی میکروارگانیسم ها ابتدا نمونه ها در محیط های کشت اختصاصی و افتراقی کشت داده شد و پس از تشکیل و تکثیر کلنی ها با انجام آزمایش های متعدد، میکروارگانیسم ها شناسایی شدند. باکتری هایی که در این پژوهش شناسایی شدند، عبارت ند از: برواندیوموناس وسیکالاریس، آسینتوباکتر اس پی پی، کلستریدیوم اس پی پی، آلکالیجنس اس پی پی، اشیرشیاکلی، باسیلوس اس پی پی، کلبسیلا اس پی پی، آکروموباکتر اس پی پی، دی سیلفو ویبریو اس پی پی. همچنین سایر جنس هایی از خانواده بزرگ سودوموناس ایزوله شدند. با توجه به محیط کشت اختصاصی و شرایط اختصاصی به کار رفته در این پژوهش می توان نتیجه گرفت که تمامی باکتری های شناسایی شده، از گوگرد به عنوان تنها منبع انرژی استفاده کرده اند. دستاورد مهم دیگر این پژوهش در مورد توانایی برواندیوموناس وسیکالاریس به منظور تجزیه گوگرد است. این باکتری برای اولین بار به عنوان باکتری تجزیه کننده گوگرد در این پژوهش گزارش شده است و تاکنون گزارشی در این مورد ارائه نشده است.

در این پژوهش فرایند استخراج فنل از فاضلاب با استفاده از روش های هوشمند مدل سازی شد. از روش های هوشمند شامل شبکه پرسپترون چندلایه، شبکه بر پایه توابع شعاعی و ماشین بردار رگرسیونی برای مدل سازی استفاده شد. طراحی ساختار بهینه شبکه ها از 184 مجموعه داده تجربی انجام شد. ورودی های شبکه شامل حجمی آلی به آبی، سرعت روتور، دما،pH  و زمان و خروجی شبکه بازده استخراج فنل بود. برای ارزیابی عملکرد و توقف شبکه ها از ضریب تعیین و میانگین مربع خطا برای هر سه مدل استفاده شد. مقایسه نتایج کلیه مدل ها نشان داد که مدل ماشین بردار رگرسیونی با میانگین مربع خطا برابر 0.684 و ضریب بهترین مدل است. پارامترهای بهینه فرایند شامل نسبت حجمی آلی به آبی 0.22، سرعت روتور 350 دور در دقیقه، دما 22.86 درجه سلسیوس،pH  برابر 5.7، زمان 15.86 دقیقه و بازده استخراج متناظر 96.35 به دست آمد.

هدف این پژوهش، برآورد میزان سمیت منابع آب زیرزمینی استان با استفاده از شاخص IRWQIGT و پهنه بندی آن با سامانه اطلاعات جغرافیایی و از نوع مطالعات توصیفی تحلیلی بود که به مدت 14 ماه بر روی منابع آب زیرزمینی استان سمنان انجام شد. برای این منظور، عملیات نمونه برداری از تمامی 41 چاه تامین کننده آب شهرهای استان سمنان به مدت یک سال به صورت ماهی یک بار و در فاصله زمانی مهر ماه 1392 تا مهر 1393 از طریق شیر برداشت خروجی از چاه صورت گرفت. سپس در آزمایشگاه، مقدار پارامترهای شیمیایی مورد نیاز برای تعیین شاخص IRWQIGT شامل آرسنیک، فنل، جیوه، دترجنت، کادمیم، سرب، کروم، سیانید، آهن، منگنز و هیدروکربورهای نفتی با استفاده از روش های کتاب استاندارد متد 2008 تعیین و بر اساس آن، مقدار این شاخص محاسبه شد. همچنین با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی، نقشه پهنه بندی سمیت آبهای زیرزمینی استان سمنان بر اساس شاخص IRWQIGT تهیه شد. نتایج پژوهش مقدار شاخص IRWQIGT در آبهای زیرزمینی استان سمنان را بین 96.54 تا 98.2 نشان داد و آب منطقه در محدوده بسیار عالی قرار داشت. همچنین مقدار کمینه این شاخص در شهر سرخه، 96.585 و مقدار بیشینه آن در شهر مهدی شهر، 98.076 بود. بر اساس نتایج این پژوهش، به طور کلی کیفیت آبهای زیرزمینی استان سمنان در حد بسیار عالی است، مقدار تمام پارامترهای کیفی آب در تمامی منابع آبی استان در حد استاندارد قرار داشته و خطری متوجه شهروندان شهرهای مختلف استان از نظر سمیت آبهای زیرزمینی نیست.

در این پژوهش، خواص جذبی کربن فعال تهیه شده از پسماند حاصل از دانه های روغن کشی شده کنجد که با پلی وینیل الکل روکش شده بودند، برای حذف رنگ های راکتیو قرمز 198 و آبی 19 از پساب صنایع نساجی مطالعه شد. مجموعه فرایند برای تعیین تعدادی از فاکتورهای موثر در ظرفیت جذبی پلی وینیل الکل مورد استفاده قرار گرفت و تاثیر pH، مقدار جاذب، زمان تماس و غلظت اولیه رنگ بررسی شد. همچنین ایزوترم های جذبی و سینتیکی واکنش مطالعه شد. در این پژوهش بالاترین حذف رنگ در pH برابر 3 به دست آمد. بازده حذف رنگ از پساب همراه با افزایش زمان تماس برای هر دو رنگ تا 90 دقیقه افزایش یافت. سینتیک جذب رنگ های آبی و قرمز از مدل شبه درجه دوم تبعیت کرد. غلظت رنگ های آبی و قرمز در پساب به روش اسپکتروفتومتری به ترتیب در طول موج های 590 و 517 نانومتر اندازه گیری شد. مجموعه نتایج نشان داد که پلی وینیل الکل قابلیت خوبی در جذب رنگ دارد و می توان از آن به عنوان یک جاذب موثر، ارزان قیمت و در دسترس برای تصفیه پساب صنایع نساجی استفاده کرد.

پیش بینی تقاضای آب شهری و طراحی ظرفیت مناسب برای سامانه عرضه آب شهری شامل شبکه های انتقال و مجتمع های تصفیه آب، ضرورت استفاده از الگوهای رفتاری و پیش بینی مقدار مصرف آب در شهرها را آشکار می نماید. قرار گرفتن شهر رشت در مسیر کریدور شمال - جنوب و پیش بینی ایفای نقش جدید آن به عنوان قطب تجارت و بازرگانی خارجی لزوم بازنگری در ساختارهای شهری و اخذ آمادگی برای گسترش زیرساخت ها و زیربناهای لازم را گوشزد می نماید. در پژوهش حاضر با بهره گیری از سه رهیافت خود توضیح جمعی میانگین متحرک فصلی، شبکه عصبی مصنوعی و الگوی هیبرید خود توضیح جمعی میانگین متحرک فصلی در ترکیب با الگوریتم پس انتشار خطا به الگوسازی و پیش بینی مقدار مصرف آب شرب شهر رشت پرداخته شد. در این راستا، سری زمانی ماهانه مصرف آب شهر رشت طی سال های 1380 تا 1387 مورد استفاده قرار گرفت. به منظور ایجاد الگویSARIMA ، کاربرد آزمون ریشه واحد مدنظر قرار گرفت. نتایج بیانگر وجود ریشه ها در تمامی فراوانی ها برای سری زمانی ماهانه مصرف آب شرب شهر رشت بود. از این رو، با انتخاب فیلتر مناسب، برازش الگوهای SARIMA انجام شد. پس از تعیین خروجی الگوی ANN، با استفاده از خروجی های الگوی SARIMA، ساختار الگوی هیبرید SARIMABP نیز ایجاد شد. پیش بینی مقدار مصرف آب شهر رشت برای ماه های سال 1388 با استفاده از سه الگوی یادشده گویای برتری و قدرت پیش بینی بالای الگوی هیبرید SARIMABP بود به طوری که شاخص های دقت پیش بینی مقدار خطای 0.41 درصد را برای این الگو نشان داد. از سوی دیگر، دو الگوی SARIMA و ANN نیز با خطای پیش بینی کمتر از یک درصد نتایج مطلوبی را برای استفاده مدیران شهری فراهم نموده است.