آب و فاضلاب
سال:1389 | دوره:21 | شماره:4 (مسلسل 76) |تعداد مقالات:15

در این مقاله، روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) که مبتنی بر دانش کارشناسی است، برای انتخاب بهترین فرایند تصفیه بی هوازی فاضلاب در شهرکهای صنعتی مورد استفاده قرار گرفت. این روش برای تصمیم گیری های چند معیاره پیچیده، به منظور دستیابی به نتایج علمی و قابل قبول استفاده می شود. فرایندهای تصفیه بی هوازی، شامل بستر لجن بی هوازی با جریان رو به بالا (UASB)، راکتور بی هوازی بستر ثابت با جریان رو به بالا (UAFB)، راکتور بافلدار بی هوازی (ABR)، فرایند تماس بی هوازی و لاگون بی هوازی است. این گزینه ها، بر اساس معیارهای فنی، اقتصادی، زیست محیطی و مدیریتی و زیر معیارهای مربوطه وزن دهی شد و نتایج با استفاده از نرم افزار Expert Choice مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. بر این اساس فرایندهای UAFB، ABR، UASB، لاگون بی هوازی و فرایند تماس بی هوازی به ترتیب در اولویتهای اول تا پنجم قرار گرفتند. در نهایت، تحلیل حساسیت که اثر تغییرات پارامترهای ورودی روی نتایج را نشان می دهد، برای معیارهای اصلی فنی، اقتصادی، زیست محیطی و مدیریتی انجام گرفت.

خوردگی یکی از مشکلات اساسی در شبکه های جمع آوری فاضلاب در دنیاست که خسارات اقتصادی و اکولوژیکی بزرگی ایجاد می کند. یکی از انواع مهم این خوردگی ها، خوردگی میکربی است که 20 درصد از کل آسیب های ناشی از خوردگی را به  خود اختصاص می دهد. هدف این مطالعه بررسی پتانسیل خوردگی در شبکه فاضلاب شهرری بر مبنای غلظت گاز سولفید هیدروژن تولیدی در شبکه و میزان ظرفیت اکسیداسیون و احیای فاضلاب بود. در این بررسی میزان غلظت گاز سولفید هیدروژن تولید شده شبکه فاضلابرو شهرری با استفاده از دستگاه پرتابل سولفید هیدروژن سنج با نشان MICRO III مدل G203s و میزان ظرفیت اکسیداسیون- احیای فاضلاب با استفاده از دستگاه پرتابل ظرفیت اکسیداسیون و احیا متر با نشان هانا سنجیده شد. سپس نتایج به دست آمده از این بررسی با بررسی بصری شبکه فاضلاب این منطقه با استفاده از سیستم تلویزیون مدار بسته (CCTV) مدل IBAK مورد مقایسه قرار گرفت. میانگین مقدار غلظت گاز سولفید هیدروژن در ساعت 9 صبح برابر 0.83 قسمت در میلیون با انحراف معیار 0.931 و در ساعت 3 بعد از ظهر 1 قسمت در میلیون با انحراف معیار 1.155 بود. همچنین میانگین ظرفیت اکسیداسیون - احیای اندازه گیری شده در ساعت 9 صبح برابر -8.42 میلی ولت با انحراف معیار 60.43 و در ساعت 3 بعد از ظهر حدود -37.3 میلی ولت با انحراف معیار بود. با توجه به میزان تولید سولفید هیدروژن در شبکه فاضلابرو شهرری و میزان ظرفیت اکسیداسیون- احیا فاضلاب در این شبکه و همچنین بازرسی بصری با سیستم تلویزیون مدار بسته، پتانسیل خوردگی فاضلاب در این شبکه نسبتا بالا ارزیابی شد.

آنیلین یکی از ترکیبات حلقوی آمینی نوع اول است که در صنایع مختلفی مانند داروسازی، رنگ سازی، پلاستیک سازی و پتروشیمی کاربرد دارد. این ماده سمی بوده و تخلیه آن به محیط، آثار زیان باری در بر خواهد داشت. لذا استفاده از سیستم مناسب تصفیه، امری ضروری است. در این تحقیق به منظور بررسی کارایی سیستم RBC در حذف آنیلین از چهار سیستم موازی (دو مجموعه سری) به حجم هر یک 3 لیتر استفاده شد. دو راکتور سری اول حاوی 27 دیسک بودند اما در دو سیستم سری دوم، هر راکتور حاوی 14 دیسک بود که با استفاده از آکنه هایی، سطح مخصوص آنها به مقدار کل سطح مخصوص دیسک های سیستم اول افزایش داده شد. دو سیستم تحت شرایط یکسان به مدت 9 ماه راهبری شد و کارایی آنها مورد مطالعه قرار گرفت. به هر سیستم غلظتهای مختلف آنیلین بین 100 تا 1200 میلی گرم در لیتر و بارهای هیدرولیکی متفاوتday . 1.57-6.28 L/m2 اعمال و راندمان های حذف اندازه گیری شد. در انتها در بهترین راندمان حذف، اثر سرعت چرخش دیسک ها بر کارایی سیستم مورد بررسی قرار گرفت. راندمان حذف COD با افزایش بار هیدرولیکی کاهش و با افزایش سرعت دیسک ها افزایش یافت و با کاهش تعداد دیسک ها و افزایش سطح مخصوص آنها تغییر محسوسی در عملکرد سیستم ایجاد نشد. دو سیستم در غلظت 400 میلی گرم در لیتر آنیلین، تحت بار هیدرولیکی  1.57 L/m2و سرعت 15 rpm ، راندمان حذف قابل قبولی داشتند که برای سیستم های RBCI و RBCII به ترتیب برابر با 88 و 86 درصد بود. نتایج NMR ، حاکی از شکسته شدن حلقه بنزنی و تبدیل آن به ترکیبات آلیفاتیک آلکنی بود. لذا راکتور RBC به عنوان یک فرایند تصفیه پیشرفته، قابلیت مناسبی در حذف بیولوژیکی ترکیب سخت تجزیه پذیر آنیلین تا غلظت 400 میلی گرم در لیتر دارد.

برای بررسی تاثیر اشعه گاما بر گندزدایی آب و فاضلاب، نمونه های آب خام و آب فیلتر شده تصفیه خانه آب اصفهان، نمونه های پساب ثانویه خروجی تصفیه خانه فاضلاب شمال اصفهان، پساب ثانویه زلال سازی شده با زمان ماند یک روز و پساب ثانویه فیلتر شده جمع  آوری شد. با استفاده از دستگاه درمانی 60CO مولد اشعه گاما با نرخ انتشار اشعه 405.38 CGy/min ، نمونه های آب در دزهای 20-160 Gy و نمونه های پساب در دزهای 80-240 Gy پرتودهی گردید. برای تعیین میزان کلیفرم قبل و بعد از پرتودهی، بر روی نمونه ها کشت میکربی انجام شد. بر اساس نتایج آزمایش های میکربی، تقریبا 100 درصد کلیفرم های کل و مدفوعی در نمونه های آب در دز 160 Gy از اشعه گاما غیر فعال شدند. کارایی اشعه گاما در غیر فعال سازی کلیفرم های کل پساب در دز، بسته به کیفیت آنها متفاوت بود و برای نمونه های پساب ثانویه، زلال شده و فیلتر شده به ترتیب 64 ,83 ,56 درصد بود. کاهش کلیفرم های مدفوعی نیز به ترتیب  81 ,58 ,46درصد به دست آمد. همچنین کاهش موثر (5 تا 80 درصد) بار کلیفرمی نمونه های پساب، در دزهای  120-240 Gyمشاهده شد. طبق منحنی های دز– پاسخ، با افزایش دز پرتو، غیر فعال سازی کلیفرم ها به صورت خطی افزایش می یابد. با دز گامای مورد استفاده در این مطالعه در نمونه های آب، راندمان حذف کامل کلیفرم ها حاصل گردید. اما برای نمونه های فاضلاب با وجود راندمان های بالای80  درصد در نمونه های فیلتر شده پساب، هنوز استاندارد زیست محیطی مرتبط با پارامترهای میکربی پساب برآورده نمی شود، بنابراین لازم است دزهای بالاتر اشعه مورد استفاده قرار گیرد.

به منظور پیشگیری از خطرات ناشی از مقادیر زیاد فلوراید، حذف این ماده از طریق تصفیه آب تا حد استاندارد آب آشامیدنی، ضروری به نظر می رسد. هدف از این مطالعه بررسی عملکرد نوعی رزین جاذب آبدار در حذف فلوراید از آب بود. آزمایش ها در محیط بسته انجام گردید و تاثیر پارامترهای زمان تماس (5 تا 120 دقیقه(،(3-9)pH  و ایزوترم های جذب مورد بررسی قرار گرفت. میزان جذب فلوراید در آغاز سریع بود، سپس میزان جذب با سرعت کمتری تا رسیدن به حالت تعادل در 120 دقیقه ادامه یافت. حذف بهینه فلوراید در محیط های اسیدی یعنی pH بین 3 تا 5.5 مشاهده شد. مدل لانگمیر برای توصیف فرایند جذب در این مطالعه مناسب تر بود.

سورفاکتانت ها مواد شیمیایی آلی هستند که به مقدار زیادی در پاک کننده ها استفاده می شوند. در میان سورفاکتانت های آنیونی، آلکیل بنزن سولفونات خطی (LAS) بیشترین استفاده را دارد. تخلیه فاضلاب خام یا تصفیه شده به محیط، باعث بروز مشکلات زیست محیطی عمده ای می گردد. دراین مطالعه 64 نمونه فاضلاب به مدت یک سال برداشت شد و بر اساس روشهای استاندارد آنالیز گردید. بررسی نتایج حذف سورفاکتانت های آنیونی در برکه ها در فصول مختلف نشان داد که بیشترین راندمان حذف سورفاکتانت های آنیونی در فصل تابستان و در برکه اختیاری ثانویه و کمترین آن در پاییز و در برکه بیهوازی است. همچنین نتایج حاصله نشان  داد که براساس استاندارد محیط زیست، پساب خروجی از برکه های تثبیت شهر یزد برای تخلیه به آبهای سطحی، مصارف کشاورزی و تخلیه به چاه جاذب با P value<0.05 دارای اختلاف معنی دار و بالاتر از حد مجاز است.

در این مقاله تئوری های مختلف گرانولاسیون بی هوازی لجن مورد بررسی قرار گرفت. به طور کلی این تئوری ها را می توان در سه دسته فیزیکی، میکربی و ترمودینامیکی تقسیم بندی نمود. در نگرش فیزیکی به فرایند گرانولاسیون، پدیده بر حسب ملاحظه شرایط فیزیکی حاکم بر راکتور، مانند سرعت جریان های رو به بالای گاز و مایع، جامدات معلق در جریان خروجی یا هسته لجن، خردشدن و حذف لجن اضافی، توضیح داده می شود. تئوری های میکربی، گرانولاسیون  لجن را بر مبنای ویژگی های ارگانیسم های معین و مشخص و نیز مشاهده خصوصیات گرانول ها از جمله ساختار گرانول و میکروبیولوژی مربوط به آن، تشریح می کنند. در دیدگاه ترمودینامیکی، عواملی نظیر آبگریزی، تحرک الکتروفورتیکی، انرژی درگیر در فرایند چسبیدن و تاثیر فعالیت جابجایی پروتون در سطح غشاهای باکتریایی مورد بررسی قرار می گیرند.

تعیین سیاست های بهینه بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی زمانی که تصمیم گیران و ذینفعان متفاوت با اهداف متضادی وجود دارند، مساله ای پیچیده است. در این مقاله، یک روش جدید برای تدوین قوانین بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی در زمان واقعی، ارایه شد. در روش پیشنهادی، برای تعیین منحنی های تعامل بین اهداف، از الگوریتم ژنتیک چندهدفه NSGA-II و در رفع اختلاف بین تصمیم گیرندگان، از تئوری رفع اختلاف یونگ استفاده شد. همچنین برای برطرف نمودن مشکل زمان اجرای مدل بلند مدت در بهره برداری در زمان واقعی، استفاده از ماشین های بردار پشتیبان احتمالاتی که قابلیت ایجاد خروجی احتمالاتی و ارایه قوانین مدیریت منابع آب را دارا هستند، پیشنهاد گردید. مدل ارایه شده برای تدوین قوانین بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی تهران به کار گرفته شده است. ذینفعان در منطقه مورد مطالعه، دارای مطلوبیتهای متفاوت و بعضا متضادی نظیر تامین آب با کیفیت مناسب، کاهش هزینه های پمپاژ، بهبود کیفیت آب آبخوان و کنترل نوسانات سطح آب زیرزمینی هستند. در روش ارایه شده، مدل های شبیه سازی جریان آب زیرزمینی MODFLOW و پخش و انتقال آلاینده MT3D با مدل بهینه سازی NSGA-II تلفیق شدند تا منحنی های تعامل بین اهداف به دست آیند. بهترین نقطه روی منحنی تعامل به کمک مدل رفع اختلاف یونگ انتخاب شد. نتایج مدل پیشنهادی نشان دهنده اهمیت اعمال یک مدل رفع اختلاف یکپارچه و قابلیت مناسب ماشین های بردار پشتیبان در تدوین قوانین بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی در زمان واقعی در منطقه مورد مطالعه است. نتایج نشان می دهند که میزان دقت قوانین تخصیص آب محاسبه شده در مرحله صحت سنجی بیش از 80 درصد است. بر اساس این قوانین، تغییرات تجمعی تراز سطح آب زیرزمینی در آبخوان تهران در یک دوره برنامه ریزی 15 ساله در حد 80 سانتی متر محدود شده است.

با توجه به خشکسالی های اخیر و افزایش میزان تقاضا، استفاده از منابع آب زیرزمینی در بیشتر مناطق کشور در اولویت قرار گرفته است. در این راستا برداشت های بی رویه منجر به بروز مشکلاتی برای آبخوان دشت ها شده است. با توجه به اینکه به منظور اعمال محدودیتهای برداشت در اغلب مدل های مدیریت منابع آب، لازم است آبخوان به صورت پیوسته و زمانمند شبیه سازی شود و از طرفی استفاده از این مدل ها در فرایند بهینه سازی منجر به افزایش زمان اجرا می شود، لازم است مدل هوشمندی جایگزین مدل عددی شبیه سازی آبخوان شود. در این تحقیق با توجه به خصوصیات هیدروژئولوژیکی آبخوان و مقادیر اندازه گیری شده برای پارامترهای کمی آبخوان، مدل کمی عددی آبخوان تهیه شده و سپس با استفاده از نتایج آن و به کارگیری مدل شبیه ساز شبکه عصبی دینامیکی، تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی برای افق برنامه ریزی به صورت معادلاتی ارایه گردید. میزان کل تغذیه و تخلیه آبخوان و تراز سطح آب زیرزمینی در گام زمانی قبل به عنوان پارامترهای ورودی و تراز سطح آب زیرزمینی در انتهای دوره شبیه سازی به عنوان پارامتر خروجی در مدل شبیه ساز استفاده شد. به منظور تدوین مدل شبیه ساز، چهار مرحله در نظر گرفته شد که عبارت اند از تدوین مدل شبیه سازی آبخوان و واسنجی نمودن آن، تولید مجموعه داده های ورودی- خروجی برای آموزش مدل شبیه ساز، آموزش مدل شبیه ساز برای ساختارهای گوناگون، صحت سنجی و استخراج مدل شبیه ساز برتر برای برقراری ارتباط با مدل بهینه سازی. نتایج ارایه شده نشان دهنده کارایی مدل پیشنهادی به منظور شبیه سازی و پیش بینی رفتار تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی در مقایسه با مدل های شبکه عصبی استاتیکی بود.

هدف از این تحقیق، مدل سازی بهره برداری از سیستم های پیچیده چندمخزنی به روش الگوریتم جامعه مورچگان ACOR و مقایسه آن با الگوریتم ژنتیک GA به عنوان یکی از قوی ترین الگوریتم های مطرح در این زمینه بود. در این راستا، از الگوریتم های GA و ACOR برای تعیین میزان بهره برداری بهینه درازمدت در یک سیستم سه مخزنی واقع در حوزه آبریز کرخه استفاده شد. سیستم مورد نظر در این تحقیق یک سیستم چندمخزنی خاص بود. به این مفهوم که علاوه بر بهینه نمودن میزان خروجی از هر مخزن، لازم بود تخصیص بهینه بین چهار منطقه کشاورزی به منظور تامین نیاز آبیاری به طور همزمان انجام شده و نیازهای زیست محیطی نیز در هر بازه رعایت گردد. از الگورتیم مورچگان تعداد محدودی کاربرد در زمینه منابع آب یافت می شود، اما از کاربرد ACOR موردی به چشم نمی خورد. لذا برعکس روش GA کارایی روشهای مبتنی بر جامعه مورچگان در حل مسایل منابع آب در حد مناسب ارزیابی نشده است. در این تحقیق ACOR به عنوان جدیدترین روش از الگوریتم های جامعه مورچگان مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. سپس، عملکرد این الگوریتم با GA مقایسه  شد. نتایج این بررسی نشان  داد که الگوریتم ACOR با افزایش تعداد متغیرهای تصمیم، علاوه بر افزایش زمان محاسبات، با کاهش میزان بهینگی مواجه خواهد شد و بدون ایجاد تمهیداتی، ACOR از حل مسایل پیچیده منابع آب ناتوان خواهد بود. برای غلبه بر بخشی از این مشکل، تکنیک های خاصی معرفی شد و در الگوریتم ACOR استفاده گردید. این تکنیک ها قادراند زمان محاسبات را به صورت قابل توجهی کاهش داده و نتایج را به طور محسوسی بهبود بخشند.

به منظور مدل سازی و مدیریت منابع آب، تعیین تغذیه خالص آب زیرزمینی امری ضروری است. مدل حرکت تجمعی بارش که بر اساس تعادل آب زیرزمینی است، به دلیل سادگی و حداقل نیاز به پارامترهای تصادفی، به طور گسترده برای تخمین تغذیه آب زیرزمینی به کار می رود. بارندگی مهم ترین منبع تغذیه آب زیرزمینی در حوضه کرون واقع در اصفهان به شمار می رود. منطقه مورد مطالعه در ناحیه خشک و نیمه خشک قرار گرفته و به جز بارندگی منبع دیگری برای تغذیه آبهای زیرزمینی وجود ندارد. تخمین تغذیه آبهای زیرزمینی از بارندگی کار ساده ای نیست زیرا به پارامترهای نامعلومی وابسته است. در این تحقیق از مدل CRD به منظور تغذیه آب زیرزمینی حوضه کرون استفاده شد. این مدل نسبت به دیگر روشهای کلاسیک تخمین تغذیه آبهای زیرزمینی به داده های زیادی نیاز ندارد. بهینه کردن این روش با کوچک کردن جذر میانگین مربع خطا بین داده های اندازه گیری شده و محاسبه شده سطح ایستابی، انجام شد. بر اساس مدل CRD، میانگین سالانه تغذیه آب زیرزمینی از طریق بارندگی در زیرحوضه کرون در استان اصفهان حدود 48.7 میلیون متر مکعب برآورد گردید.

استفاده مجدد از ضایعات آلی مانند لجن فاضلاب، روش مناسبی برای باز گرداندن مواد آلی و برخی عناصر غذایی به خاک به شمار می رود. قبل از کاربرد ضایعات آلی تعیین احتمال انباشت فلزات سنگین در خاک و آلودگی زنجیره غذایی انسان و حیوان در نتیجه کاربرد این ترکیبات، الزامی است. هدف از انجام این پژوهش گلخانه ای، تعیین اثر لجن فاضلاب شرکت پلی اکریل بر غلظت کادمیم شاخساره ذرت و مقایسه آن با کودگاوی و نمک معدنی کادمیم بود. این پژوهش در قالب طرح کاملا  تصادفی با سه تیمار (کودگاوی، لجن فاضلاب با نسبت 25 تن در هکتار و دو سطح کادمیم 10 و 5  میلی گرم بر کیلوگرم به صورت کلرید کادمیم) انجام شد. پس از برداشت گیاهان غلظت کادمیم در شاخساره آنها اندازه گیری شد. افزایش سطح کادمیم در تیمارهای آلی و نمک معدنی موجب افزایش معنی دار غلظت کادمیم شاخساره ذرت گردید. غلظت کادمیم گیاه در خاک تیمار شده با لجن فاضلاب پلی اکریل و نمک معدنی کادمیم به طور معنی داری بیشتر از خاک تیمار شده با کود گاوی بود. بر اساس نتایج این پژوهش، مقدار جذب کادمیم توسط گیاه در حضور ضایعات آلی به طور معنی داری کمتر از خاک تیمار شده با نمک معدنی بود.

هدف اصلی این مقاله پیش بینی ضریب انتشار طولی در رودخانه های طبیعی با استفاده از مدل توسعه داده شده شبکه عصبی مصنوعی بر مبنای توابع آموزش شبه- نیوتنی بود. به این منظور از اطلاعات هیدرولیکی و هندسه جریان استفاده گردید. مجموع کل اطلاعات مورد استفاده در این تحقیق، 100 سری داده بود که به سه دسته آموزش، دسته نظارت بر آموزش و دسته آزمایش تقسیم شد. در این تحقیق، ابتدا با دیدی انتقادی به مرور برخی از مهم ترین تحقیقات انجام گرفته در این زمینه پرداخته شد که نتیجه آن نمایان ساختن اشکالات موجود در برخی از این مطالعات بود. در گام بعدی به منظور ارایه مدلی که قادر به مدل سازی ضریب انتشار طولی در رودخانه های طبیعی باشد، رویکردی جدید از شبکه عصبی بر مبنای توابع آموزش شبه- نیوتنی که کمتر مورد توجه محققان بوده، معرفی شد. در نهایت نیز با بررسی نقش این دسته از توابع آموزش بر عملکرد شبکه، بهترین ساختار شبکه برای این منظور پیشنهاد گردید. نتایج به دست آمده از این تحقیق بیانگر دقت قابل قبول مدل پیشنهادی بود به طوری که مقادیر ضریب تعیین و میانگین قدرمطلق خطا برای مرحله آزمایش به ترتیب معادل 0.85 و 53 بود.