آب و فاضلاب
سال:1397 | دوره:29 | شماره:2 |تعداد مقالات:13

مونوآروماتیک های بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلین که به اختصار BTEX نامیده می شوند، از آلاینده های زیست محیطی بسیار مهم به شمار می آیند. قابلیت حل شدگی BTEX در آب زیاد است و این نوع آلودگی در محیط های آبی با سرعت بسیار زیادی منتشر می شوند. یکی از روش های مورد توجه در تصفیه، فرایند جذب توسط نانولوله های کربنی به عنوان یک روش نوین است. هدف از این پژوهش حذف BTEX به روش جذب سطحی با استفاده از نانولوله های کربنی تک دیواره پوشیده شده با نانو ذرات اکسید روی از محلول های آبی بود. نانو کامپوزیت تهیه شده با استفاده از FTIR، XRD، FESEM وEDAX شناسایی شد. pH نقطه صفر بار جاذب تعیین شد. سپس تاثیر پارامترهای عملیاتی مختلف با هدف به دست آوردن شرایط مطلوب برای انجام فرایند جذب از جمله مقدار نانوجاذب، زمان تماس، pH، دما و قدرت یونی محلول به روش ناپیوسته مطالعه شد. شرایط مطلوب برای حذف توسط نانولوله های کربنی در 20 دقیقه تماس، pH برابر 6، مقدار جاذب 10 میلی گرم، دمای 20 درجه سلسیوس و غلظت نمک 2 گرم در لیتر به دست آمد. نتایج این پژوهش نشان داد که نانولوله های کربنی تک دیواره پوشیده شده با اکسید روی به طور موثری بنزن، تولوئن، اتیل بنزن و زایلن را از آب جذب می نماید و دارای پتانسیل خوبی برای تصفیه فاضلاب های آلوده به مواد نفتی است.

فلزات سنگین مواد سمی هستند که از طریق دفع زباله در آب و محیط به زنجیره غذایی وارد می شوند. پژوهش حاضر با هدف بررسی حذف یون کادمیم از محلول آبی توسط نانوساختار کنوکارپوس انجام شد. به این منظور کنوکارپوس توسط آسیاب گلوله ای در اندازه نانو خرد شد و تاثیر پارامترهای تجربی مانند pH، زمان، دز جاذب و غلظت اولیه کادمیم در فرایند ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفت. برای تعیین ویژگی های جاذب از آزمون های PSA، FTIR وSEM استفاده شد. با تصویربرداری از جاذب نشان داده شد که گودی های عمیق سطح جاذب نشان دهنده جذب بهتر کادمیم است. 5/8 درصد ذرات جاذب در محدوده نانو ذره و 5/91 درصد ذرات در محدوده نانو ساختار بودند. نتایج نشان دادند که pH بهینه جذب کادمیم 6 و حداکثر راندمان حذف و ظرفیت جذب کادمیم به ترتیب برابر 9/80 درصد و 86/0 میلی گرم بر گرم بود. مقایسه مدل های ایزوترم و سینتیک جذب نشان داد که مدل ایزوترم لانگمیر و مدل سینتیک هوو به ترتیب با داشتن مقادیر R2 برابر 998/0 و 990/0 نسبت به سایر مدل ها از برازش بهتر و شرح بهتری از داده های جذب برخوردار بودند. پژوهش حاضر نشان داد که جاذب نانوساختار کنوکارپوس یک جاذب موثر برای حذف کادمیم از محلول های آبی است.

در پژوهش حاضر، از یکی از روش های جدید توسعه یافته برای پیش تغلیظ و اندازه گیری مقدار کم نیکل در نمونه های آبی و استخراج فاز جامد مغناطیسی با استفاده از نانولوله های کربنی مغناطیسی استفاده شد. در این پژوهش برای افزایش انتخابگری از لیگاند α-فوریل دی اکسیم به عنوان عامل کیلیت استفاده شد. به منظور انجام استخراج، پس از افزودن مقدار بهینه لیگاند به نمونه حاوی نیکل و تنظیم pH محلول روی 9، هفت میلی لیتر از محلول جاذب به آن افزوده و به مدت 15 دقیقه هم زده شد. سپس فاز آبی و جاذب توسط یک آهنربای قوی جدا شد. در نهایت با شستن آنالیت از جاذب با محلول مناسب، جذب آن توسط دستگاه اسپکترومتری جذب اتمی شعله ای اندازه گیری شد. پارامترهای موثر بر استخراج و پیش تغلیظ نیکل بررسی و بهینه شدند. تحت شرایط بهینه، منحنی کالیبراسیون در محدوده 5/2 تا 375 میکروگرم در لیتر خطی بوده و حد تشخیص روش برابر 8/0 میکروگرم در لیتر بود. این روش توسعه یافته با موفقیت برای تعیین مقدار نیکل در نمونه های آبی به کار برده شد. مقدار راندمان نسبی اندازه گیری نیکل در نمونه های آبی 7/98-1/102 درصد به دست آمد. نتایج نشان می دهد نانولوله های کربنی مغناطیسی می توانند به عنوان جاذب موثر و ارزان برای پیش تغلیظ و استخراج نیکل از نمونه های حقیقی به کار روند.

فلزات سنگین یکی از آلاینده های محیط زیست است که امروزه تلاش زیادی برای حذف آن انجام می شود. در این پژوهش، خاک اره اصلاح شده با دی اتیلن تری آمین به عنوان یک جاذب موثر به منظور حذف آهن (III) از نمونه های آبی، مورد بررسی قرار گرفت. در ابتدا خاک اره توسط دی اتیلن تری آمین اصلاح شد. آنالیز SEM نشان داد که سطح ذرات در اثر اصلاح تغییر یافته است. سپس فاکتورهای موثر بر فرایند حذف، از قبیل pH محلول، دز جاذب، زمان تماس و دور شیکر بهینه شدند. شرایط بهینه برای غلظت های مختلف آهن بین 20 تا 300 میلی گرم در لیتر به کار برده شد؛ در تمام حالات، میزان حذف قابل توجه بود. در شرایط بهینه بیش از 3/0 ± 95 درصد آهن به غلظت 50 میلی گرم در لیتر با به کارگیری دز جاذب 5/1 گرم در لیتر در مدت زمان 15 دقیقه حذف شد که نشان دهنده ظرفیت بالا و عملکرد سریع جاذب در حذف آهن است. داده های جذب تعادلی با استفاده از مدل های ایزوترمی لانگمیر و فروندلیچ بررسی شد. داده های تعادل جذب سطحی به خوبی با همدمای لانگمیر مطابقت داشت. بیشینه ظرفیت جذب تعادلی لانگمیر معادل 200 میلی گرم در گرم برآورد شد. بر اساس نتایج آزمایش ها، سینتیک فرایند جذب با مدل سینتیک شبه مرتبه دوم مطابقت بیشتری داشت. این روش به طور موفقیت آمیزی برای حذف آهن (III) از آب شرب شهری، آب چاه، آب رودخانه و پساب صنعتی کاربرد دارد.

یکی از روش های اکسیداسیون شیمیایی در تصفیه آب و فاضلاب استفاده از فرات پتاسیم است. هدف از این پژوهش بهینه سازی مصرف فرات پتاسیم در تصفیه فاضلاب صنایع فرش با به کارگیری طرح مرکب مرکزی و روش سطح پاسخ بود. نمونه های این مطالعه تجربی از فاضلاب یک کارخانه تولید فرش جمع آوری شد. نمونه گیری به صورت ماهانه و در دو فصل انجام شد. اندازه گیری پارامترهای پژوهش بر اساس روش های ذکر شده در کتاب استاندارد متد انجام شد. برای تعیین شرایط بهینه حذف COD، رنگ، کدورت و TSS توسط فرات پتاسیم از روش پاسخ سطح و طرح مرکب مرکزی استفاده شد. نتایج نشان داد که دو متغیر مستقل pH و غلظت فرات پتاسیم و اثرات متقابل آنها اثرات معنی داری در حذف متغیرهای پاسخ COD، کدورت، رنگ و TSS داشتند. شرایط بهینه برای حذف این چهار آلاینده برای مقدار فرات پتاسیم برابر با160 میلی گرم در لیتر و برای pH برابر 5/4 بود. در این شرایط میزان حذف COD، کدورت، رنگ و TSS به ترتیب 86، 84، 85 و 83 درصد بود. نتایج نشان داد که مدل درجه دوم آماری، برازش خوبی بر داده های آزمایشگاهی دارد. فرات پتاسیم به عنوان یک ترکیب موثر برای کاهش آلاینده های COD، کدورت، رنگ و TSS از فاضلاب تولیدی صنایع نساجی، به ویژه فرش پیشنهاد می شود. این فرایند می تواند به عنوان تصفیه مقدماتی و در مواردی که تصفیه زیستی به عنوان تصفیه اصلی به کار می رود، به عنوان تصفیه تکمیلی به کار رود.

پیش بینی مصرف آب و شناسایی عوامل موثر بر آن، از گام های مهم در مدیریت بحران آب است. پژوهش های انجام شده نشان می دهد پارامترهای هواشناسی به عنوان مهم ترین گروه در زمینه برآورد کوتاه مدت مصرف آب در نظر گرفته شده اند. در این پژوهش با استفاده از روش رگرسیون وارون قطعه ای خوشه بندی شده به شناسایی متغیرهای هواشناسی اثرگذار بر مصرف آب خانگی شهر قم پرداخته شد. با استفاده از این روش علاوه بر کاهش بعد، می توان مسئله همخطی را نیز رفع نمود. داده ها شامل هفت پارامتر هواشناسی و مصرف آب خانگی ماهانه طی سال های 1380 تا 1392 بود. تحلیل داده ها نشان داد که می توان به جای هفت متغیر اولیه تنها از دو مولفه جدید که ترکیبی خطی از متغیرهای مستقل هستند، استفاده نمود. در مولفه اول حداکثر سرعت وزش باد و رطوبت نسبی دارای بار منفی (757/0 و 4/0) و در مولفه دوم میانگین حداقل دما دارای بار منفی (753/0) و متوسط دمای هوا با بار مثبت (634/0) بیشترین تاثیر را بر مولفه ها داشتند. نتایج رگرسیون روی این متغیرها، معنی داری حداقل میانگین دما با ضریب 018/0 و حداکثر سرعت وزش باد با ضریب 004/0-و ضریب تعیین 92 درصد را نشان داد. مقایسه روش پیشنهادی در این پژوهش با روش معمول آنالیز مولفه اصلی در تحلیل داده های چند متغیره، نشان از خطای کمتر رگرسیون وارون قطعه ای خوشه بندی شده دارد و همچنین با توجه به تاثیر همخطی بر نتایج شبکه عصبی، روش ارائه شده عملکرد بهتری نسبت به روش های معمول پیش بینی مصرف آب دارد.

شناسایی الگوی مصرف آب خانگی در میان شهروندان شهر ایلام با رویکرد بخش بندی مصرف کنندگان بر اساس ویژگی های جمعیت شناختی در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفت. الگوی مصرف آب با رویکردی نگرشی رفتاری بررسی شد. جامعه آماری پژوهش شامل تعدادی از مصرف کنندگان آب خانگی شهر ایلام بود. از این جامعه نمونه ای با حجم 313 نفر به روش خوشه ای چندمرحله ای برای پاسخ به پرسشنامه پژوهش انتخاب شدند. ابزار گردآوری داده ها در این پژوهش پرسش نامه ای بود که توسط پژوهشگران طراحی شده بود. پایایی پرسش نامه از طریق آزمون آلفای کرون باخ با ضریب 78/0 تایید شد. روایی پرسش نامه نیز با استفاده تحلیل عاملی تاییدی مورد تایید قرار گرفت. برای خوشه بندی مصرف کنندگان، از روش خوشه بندی دو مرحله ای استفاده شد. یافته های پژوهش در مورد الگوی مصرف آب و ویژگی های جمعیت شناختی در بین مصرف کنندگان آب خانگی، 5 خوشه را نشان داد. نتایج نشان داد مصرف کنندگانی که در خوشه های پرمصرف قرار دارند، دارای تحصیلات پایین تری هستند. همچنین افراد بیکار عموماً در خوشه های پرمصرف قرار می گیرند.

مدل تخصیص عادلانه کمی و کیفی آب در سیستم های رودخانه-مخزن امکان تصمیم گیری در مورد مقدار تخصیص آب را با لحاظ اثرات بلندمدت جنبه های هیدرولوژیکی، اقتصادی و زیست محیطی، فراهم می نماید. تخصیص آب بر اساس سه معیار عدالت، بهره وری و پایداری، با در نظر گرفتن عدم قطعیت در پارامترهای هیدرولوژیکی انجام می شود. در این روش، ابتدا مدلی برای تخصیص کمی-کیفی بر اساس سه معیار ذکر شده در مدل بهینه سازی GAMS توسعه داده شد. با شناسایی عدم قطعیت موجود در داده های ورودی، بر مبنای روش بهینه سازی سناریو، سناریوسازی انجام شد. برای هر زیرسناریو، مقدار تخصیص آب به وسیله مدل ابتدایی تعیین شد و سپس به وسیله مدل ردیاب، مقدار تخصیص آب در هر سناریو به دست آمد. کارایی روش پیشنهادی برای سیستم رودخانه-مخزن رودبال، در حوضه آبریز رودخانه رودبال در جنوب شرقی استان فارس واقع در جنوب ایران، ارزیابی شد. پس از بررسی های انجام شده مشخص شد، پارامتر دارای عدم قطعیت در منطقه، میزان آورد رودخانه و بحرانی ترین پارامتر کیفی، غلظت TDS است. با توجه به عدم قطعیت موجود، سه سناریو ترسالی، نرمال و خشکسالی ایجاد شد. نتایج حاصل از به کارگیری مدل پیشنهادی نشان می دهد در سال های تر و نرمال 100 درصد و در سال های خشکسالی نیز به طور میانگین 61 درصد نیاز آببران تامین می شود. حجم مخزن نیز همواره بیش از کمترین حجم ممکن (35 میلیون متر مکعب)و مقدار TDS در نقاط کنترلی کمتر از 1000 میلی گرم در لیتر (مقدار استاندارد) می باشد. مقدار سه معیار در نظر گرفته شده نیز بالاترین مقدار ممکن می باشند. براساس نتایج حاصله، سیستم رودخانه-مخزن رودبال، در تامین نیاز آببران بخش کشاورزی، در سال های تر و نرمال مشکلی ندارد و لذا می توان در این سال ها آب را به منظور استفاده در سال های خشک، ذخیره سازی نمود. در سال های خشک، تخصیص آب بین آببران به گونه ای صورت گرفته است که شاخص های یاد شده دارای بیشترین مقدار باشند و در ضمن حجم ذخیره مخزن به جز در ماه های پایانی افق بهینه سازی به مقدار حداقل نرسد.

در شرایط جریان گذرا رفتار خطوط انتقال آب بر اساس مشخصات آنها تغییر می یابد. در پژوهش حاضر فشار با یک فشارسنج حساس و سریع در خطوط انتقال آب بوکان و پیرانشهر اندازه گیری شد. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار بنتلی همر انجام پذیرفت. افت اصطکاک با روش های مختلف محاسبه شد. نتایج نشان داد که روش ناپایدار ویتکوفسکی در مقایسه با سایر روش ها، حداقل خطا را دارد. افزایش سرعت موج، بر فشارهای حداکثر، اثر مستقیم و بر فشارهای حداقل، اثر معکوس داشت. در خط انتقال کوتاه تر، کاهش سرعت موج بر فشار حداکثر، اثر مستقیم و بر فشار حداقل اثر معکوس داشت. خط انتقال طولانی احتمال تخریب بیشتری داشت و حداقل و حداکثر فشار در پریود اول به وقوع پیوست. خط انتقال با طول کمتر دارای نوسانات فشار سریع تری بود و حداقل فشار در پریود اول رخ نداد. تطابق از نظر پریود زمانی در زمان های ابتدایی وجود داشت و در خط انتقال با طول زیاد تا انتهای داده برداری حفظ شد. با گذر زمان این تطابق در خط انتقال کوتاه تر حذف شد.

در سال های اخیر با افزایش جمعیت و صنعتی شدن جهان، صنایع نمک زدایی از آب دریا به منظور تامین نیازهای فزاینده شهرهای ساحلی به آب شیرین، گسترش زیادی یافته اند. پساب بسیار شور، محصول ثانویه فرایند تولید آب شیرین در تاسیسات نمک زدایی آب دریا است که معمولاً با استفاده از انواع تخلیه کننده های دریایی سطحی و مستغرق به محیط دریا تخلیه می شود. هدف اصلی تخلیه کننده ها دستیابی به ترقیق مناسب و کاهش اثرات مخرب محیط زیستی تخلیه فاضلاب بر محیط زیست است. در این پژوهش اثر شکل کانال در تخلیه سطحی پساب های با شناوری منفی از دو مقطع مستطیلی و ذوزنقه ای با قطر معادل یکسان در محیط ساکن و همگن مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش ها در اتاق تاریک و با استفاده از دوربین دیجیتال انجام شد و از طریق تحلیل رقومی تصاویر، مورد پردازش قرار گرفت. موقعیت نقطه غوطه وری، نقطه برخورد و میزان ترقیق در نقطه برخورد همراه با موقعیت و ترقیق نهایی جریان در محیط از جمله پارامترهای مورد بررسی در این پژوهش بود. نتایج مشاهدات آزمایشگاهی به صورت کمی در قالب مجموعه ای از نمودارها و روابط بی بعد ارائه شد. در نهایت از سنجه های آماری مانند مقادیر ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و ضریب تعیین (R2) برای بررسی دقت روابط بی بعد ارائه شده، استفاده شد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که هرچه شکل کانال تخلیه کننده به شکل بهترین مقطع هیدرولیکی (نیم دایره) نزدیک تر باشد، جریان در امتداد ناحیه میدان نزدیک، مشخصات هندسی و اختلاط بهتری خواهد داشت.