آب و فاضلاب
سال:1393 | دوره:25 | شماره:1 (مسلسل 89) |تعداد مقالات:17

افزایش جمعیت و تغییر ساختار جمعیتی طی دهه های اخیر در کشور، اهمیت نیاز به تغییر در شیوه های مدیریت تقاضای آب شرب شهری و پیش بینی تقاضاهای جدید از طریق تحلیل عوامل موثر بر مصرف آب را بیشتر کرده است. لذا ارزیابی خصوصیات فیزیکی و رفتاری مشترکان آب شرب شهری تحت شرایط مختلف مصرف از اهمیت بالایی برخوردار است. در همین راستا، تحقیق حاضر با هدف بررسی اثر خصوصیات فیزیکی و رفتاری مشترکان شهری و با مدنظر قرار دادن تاثیر شرایط اقلیمی در دوره های زمانی مختلف برای شهر نیشابور در خراسان رضوی انجام شد. از آنجا که پارامترهای تاثیرگذار بر مصارف آب شهری معرفی شده در تحقیقات مختلف قبلی بسیار متفاوت بود، لذا در این تحقیق سعی شده تا با مدنظر قرار دادن تقریبا تمام عوامل موثر با هم (27 متغیر ورودی)، از توانمندی های تست گاما برای ارزیابی اثرات مذکور در یک فضای ناپارامتریک استفاده شود. در ابتدا به کمک تست گاما مقدار نزدیک ترین همسایگی و تعداد داده های مورد نیاز برای مدل سازی تعیین شد. سپس با استفاده از روش های مختلف تعبیه سازی، متغیرهای تاثیرگذار و ترکیبات مختلف این متغیرها که بر میزان مصرف آب شرب موثر بودند، انتخاب شدند. نتایج بررسی ها نشان می دهد که متغیرهای زیادی از جمله متغیرهای مرتبط با عرصه و اعیان، وسایل و تجهیزات کم و پرمصرف، پارامترهای اقلیمی، خصوصیات سیستم توزیع و مشخصات مشترکان، پارامترهای اقتصادی و شرایط مصرف در دوره های قبل بر مصرف دو ماهه، سالانه و مصرف بلندمدت مشترکان آب شرب موثر است. همچنین مصرف متوسط بلندمدت مشترکان شهر نیشابور تقریبا برخلاف نتایج دیگر مطالعات ارائه شده به وضعیت فشار آب شبکه حساس بود، هر چند که رضایت مندی مشترکان از خدمات رسانی شرکت آب و فاضلاب نیز تا حدودی مصرف طولانی مدت آنها را تحت تاثیر خود داشت. بنابراین، تفاوت های کمی و کیفی مشاهده شده در عوامل تاثیرگذار بر مصرف آب شرب، در بازه های زمانی مختلف و تعدد این عوامل، نیاز به نگاه ویژه تر و دقیق تر به مصرف آب مشترکان و بازنگری سیاست های مدیریتی در بخش تامین و تقاضای آب شرب شهری کشور را ضروری می نماید.

در این تحقیق با به کارگیری الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان، روشی ابتکاری بر مبنای قضاوت مهندسی برای حل مساله طراحی جامع بهینه تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی ارائه شد. طراحی جامع بهینه شامل یافتن جانمایی بهینه تصفیه خانه و شبکه و ابعاد بهینه شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی است. طراحی جامع تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی کاری پرهزینه است و بنابراین طراحی بهینه و کم هزینه آن نیازمند مدل سازی مساله در قالب یک مساله بهینه سازی است. مساله طراحی جامع بهینه تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب یک مساله پیچیده غیر خطی مختلط اعداد صحیح است که حل آن با روش های مرسوم امکان پذیر نیست. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان و ارائه روشی ابتکاری، مساله نمونه ای حل و نتایج با نتایج حاصل از به کارگیری الگوریتم ژنتیک مقایسه شد. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی، روشی مناسب در حل مساله طراحی جامع بهینه تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی است.

در این تحقیق یک حسگر میکربی برای اندازه گیری BOD طراحی شد. در ساختار این حسگر از یک سلول کلارک به عنوان ترانسفورماتور و از لجن فعال تهیه شده از تصفیه خانه آب و فاضلاب شاهین شهر اصفهان به عنوان شناساگر حسگر استفاده شد. نتایج مربوط به کالیبراسیون حسگر نشان می دهد رابطه خطی بین اختلاف جریان الکتریکی و غلظت محلول استاندارد گلوکز - گلوتامیک اسید، تا مقدار BOD5 برابر با 50 میلی گرم اکسیژن در لیتر برقرار است. مقدار BOD فاضلاب های ورودی و پساب های خروجی از واحدهای تصفیه خانه شرکت مواد غذایی آردینه، شاهین شهر اصفهان و شرکت پگاه اصفهان توسط حسگر اندازه گیری شد. مقایسه نتایج به دست آمده از حسگر و نتایج حاصل از روش استاندارد BOD5 نشان داد میانگین درصد خطای اندازه گیری BOD نمونه های ذکر شده توسط حسگر، برابر با 29.6 درصد است و نتایج مربوط به ارزیابی پایداری حسگر طراحی شده نشان داد مدت زمان پایداری پاسخ حسگر برابر با 3 روز است.

حذف یا کاهش غلظت کروم شش ظرفیتی از فاضلاب تا مقادیر مجاز، به دلیل تجزیه ناپذیری، زیست انباشتگی، سرطان زایی و سمیت آن از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق، جذب فلز کروم شش ظرفیتی از محلول های آبی، توسط مواد جامد خشک شده حاصل از لجن فعال دفعی فاضلاب بهداشتی، مورد بررسی قرار گرفت و تاثیر عوامل مختلف بر جذب از جمله غلظت اولیه (در محدوده 5 تا 90 میلی گرم در لیتر)،pH  (در محدوده 2 تا 8)، سرعت اختلاط (در محدوده 50 تا 200 دور بر دقیقه)، دز جاذب (در محدوده 2 تا 10 گرم در لیتر) و زمان اختلاط (در محدوده 5 تا 480 دقیقه) در راکتور ناپیوسته مطالعه شد. طراحی آزمایش ها بر مبنای روش فاکتوریل کامل انجام شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که زمان تعادل، حدود 120 دقیقه است. ایزوترم جذب کروم توسط لجن فعال دفعی با مدل فروندلیچ و سینتیک آن با مدل شبه مرتبه دوم تطابق دارد. در راکتور ناپیوسته، در شرایط بهینه (غلظت اولیه 90 میلی گرم در لیتر، pH معادل 2، زمان تعادل 120 دقیقه، سرعت اختلاط 200 دور بر دقیقه و دز جاذب 4 گرم در لیتر) بازدهی جذب به 96 درصد رسید و حداکثر ظرفیت 41.69 میلی گرم کروم بر گرم جاذب برآورد شد. به طور کلی می توان نتیجه گرفت که لجن فعال دفعی فاضلاب های بهداشتی، به عنوان یک جاذب زیست تجزیه پذیر، فراوان و ارزان قیمت، عملکرد مناسبی برای حذف کروم از محلول های آبی دارد.

آگاهی از نوسانات زمانی کوتاه مدت تقاضا در شبکه های توزیع آب آشامیدنی، از ابتدایی ترین الزامات طراحی و بهینه سازی یک شبکه است. اصولا ظرفیت شبکه برای تعیین قطر خطوط لوله در بخش های مختلف آن با توجه به ضرورت توانایی سیستم در توزیع آب در شرایط حداکثر تقاضا، با اعمال ضریب حداکثر در متوسط تقاضای روزانه به دست می آید. شواهد موجود نشان می دهد که الگوی روزانه تقاضا که ضریب حداکثر تقاضای شبکه از آن نتیجه می شود، در اثر عوامل بسیار متفاوتی که مهمترین آنها تعداد مشترکان است، از یک منطقه به منطقه دیگر، متغیر بوده و بیشتر مراجع و استانداردهای معتبر با تاکید بر لزوم محلی سازی این الگو، ضرایب حداکثر تقاضای روزانه، ساعتی و ضریب حداکثر خاص خود را پیشنهاد نموده اند. این پژوهش با توجه به اهمیت مطالعات منطقه ای روی ضرایب حداکثر، برای یک گروه از شبکه های روستایی در منطقه شمال شرق استان خوزستان انجام شد. پس از نصب جریان سنج های ثبات از نوع الکترومغناطیس با حداکثر خطای 0.3 درصد و اندازه گیری جریان تقاضا در فواصل زمانی 7.5 دقیقه به مدت یک سال، الگوی روزانه تقاضا و ضرایب حداکثر به دست آمد. تفاوت قابل ملاحظه بین ضرایب حداکثر نتیجه شده از این تحقیق با معیارهای پیشنهادی استانداردها و مراجع ملی و بین المللی، اهمیت منطقه ای کردن ضرایب حداکثر را به وضوح نشان می دهد. برای مثال، در خصوص کوچک ترین شبکه مورد مطالعه، ضریب حداکثر پیشنهادی استاندارد ملی 3-117، 27.3 درصد کمتر از ضریب حداکثر واقعی به دست آمده در پژوهش حاضر است. همچنین نتایج نشان داد که محاسبه ضرایب حداکثر، بدون توجه به اثر منفی تلفات فیزیکی آب به حساب نیامده، می تواند ضرایب حداکثر را بین 14.5 تا 24.5 درصد نسبت به واقعیت کاهش دهد.

در این تحقیق حذف فلز روی از محلول های آبی به وسیله کیتین استخراجی از پوسته میگو با روش بیوجذب آزمایشگاهی مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش ها با تاثیر متغیرهایی همچون pH اولیه (3-7)، غلظت اولیه فلز (50-500 میلی گرم در لیتر) و مقدار جاذب (10-0.5 گرم) در دمای اتاق انجام شد. نتایج حاصل از مطالعه نشان داد که با افزایش غلظت اولیه فلز میزان جذب فلز، کاهش یافته و میزان حذف فلز افزایش می یابد. همچنین داده ها نشان داد که pH بهینه برای بیوجذب موثر فلز روی به وسیله کیتین برابر 7 است. برای توصیف داده های سینتیک، مدل های سینیتک شبه درجه اول و شبه درجه دوم مورد استفاده قرار گرفت. داده های دینامیک برای فلز روی با مدل سینتیک شبه درجه دوم تطبیق داده شد. همچنین داده های آزمایشگاهی به دست آمده با مدل های جذب همچون مدل های لانگمیر و فروندلیچ مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که داده ها با جذب همدمای فروندلیچ بیشترین مطابقت را دارند. همچنین مشخص شد که کیتین استخراجی از پوسته میگو برای حذف روی دارای توان 270.270 میلی گرم در لیتر جذب بوده و در مقایسه با جاذب های دیگر ظرفیت جذب بالایی دارد.

توسعه صنعتی قرن بیستم منجر به نابودی منابع موجود در محیط زیست از جمله هوا، آب و خاک شده است. در این راستا آلودگی خاک به مواد نفتی در کشورهایی که تولید کننده نفت هستند، توجه ویژه ای را می طلبد. پاک سازی محیط از آلاینده های نفتی بسیار پرهزینه و وقت گیر است. گیاه پالایی یا به عبارتی حذف بیولوژیک آلاینده ها، یکی از روش های موثر و ارزان قیمت ولی زمان بر نسبت به سایر فناوری های پاک سازی است. در این پژوهش روند منحنی سینتیک زوال هیدروکربن های نفتی خاک های آلوده خوزستان مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور گیاه لولیم انتخاب و به منظور بررسی روند زوال درصد ترکیبات نفتی، پس از مرحله رشد رویشی با نمونه گیری از خاک محیط ریزوسفر هر 10 روز یک بار، آنالیز درصد ترکیبات نفتی نمونه های خاک صورت گرفت. نتایج حاصل با سه مدل سینتیک درجه صفر، سینتیک درجه اول و مدل هیگوچی مورد برازش قرار گرفت. نتایج حاصل از برازش داده های آزمایش با مدل های یاد شده و مقادیر ضریب تعیین، نشان داد که بهترین برازش با مدل سینتیک درجه اول با ثابت سرعت واکنش و نیمه عمر ماده آلاینده به ترتیب 0.0098 بر روز و 71 روز صورت گرفته است. همچنین نتایج آزمایش های گیاه پالایی با استفاده از گیاه لولیم 65 درصد کاهش ترکیبات نفتی خاک را طی مدت 17 هفته نشان داد.

نیترات یکی از آلاینده های خطرناک محیط های آبی است که منجر به بروز مشکلات بهداشتی فراوانی می شود. این پژوهش با هدف حذف نیترات از محلول های آبی با استفاده از میان حفره سیلیکایی MCM-41 عامل دار شده با گروه آلی دی آمینی (NH2-NH-MCM-41) انجام شد. ابتدا میان حفره MCM-41 سنتز گردید و به روش پیوند تکمیلی با گروه های آلی دی آمینی عامل دار شد. برای شناسایی مواد سنتز شده، از آنالیزهای XRD، BET و FTIR استفاده شد. نتایج به دست آمده از آزمایش های جذب نیترات در سیستم ناپیوسته جذبی، میزان بالای مقدار جذب و درصد حذف را نشان داد. میزان بهینه pH برابر 7، میزان بهینه جاذب 5 گرم در لیتر و غلظت اولیه بهینه آنیون نیترات 110 میلی گرم در لیتر محاسبه شد. تاثیر زمان تماس جاذب با آنیون نیترات نشان داد که بالاترین میزان جذب در زمان 15 دقیقه است. مقدار جذب برای جاذب  NH2-NH-MCM-41برابر 15.74 میلی گرم در گرم به دست آمد و درصد حذف آنیون نیترات توسط این جاذب نیز میزان 75 درصد را نشان داد. همچنین داده های جذب تعادلی با استفاده از مدل های ایزوترمی لانگمیر و فروندلیچ بررسی و بیشینه ظرفیت جذب تعادلی معادل 29.8 میلی گرم بر گرم برآورد گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که جاذب میان حفره NH2-NH-MCM-41 می تواند به عنوان جاذبی مناسب برای حذف آنیون های نیترات از محیط های آبی مورد استفاده قرار گیرد.

این تحقیق به منظور ارزیابی اثر استفاده از پراکسید هیدروژن و پلی آلومینیوم کلراید بر فرایند الکتروشیمیایی در حذف رنگ از فاضلاب نساجی صورت گرفت. در این تحقیق فرایند الکتروشیمیایی در مقیاس آزمایشگاهی با استفاده از الکترودهای مس انجام شد و اثر متغیرهای شدت جریان (400-100 میلی آمپر)، pH (3-10)، غلظت پراکسید هیدروژن (0.005-0.02 مول) و غلظت پلی آلومینیوم کلراید (200-50 میلی گرم در لیتر) بر رنگ زدایی و معدنی سازی بررسی شد. شرایط بهینه الکتروشیمیایی در حضور پراکسید هیدروژن در pH معادل 3، غلظت پراکسید هیدروژن 0.01 مول و شدت جریان 300 میلی آمپر و برای فرایند الکتروشیمیایی در حضور پلی آلومینیوم کلراید pH معادل 7، غلظت پلی آلومینیوم کلراید 100 میلی گرم در لیتر و شدت جریان 300 میلی آمپر به دست آمد. نتایج نشان داد که فرایند الکتروشیمیایی در حضور پراکسید هیدروژن موثرتر از پلی آلومینیوم کلراید است. حداکثر انرژی مصرفی فرایند الکتروشیمیایی در حضور پراکسید هیدروژن و پلی آلومینیوم کلراید به ترتیب 3.91 و 3.52 کیلووات ساعت بر مترمکعب بعد از 50 دقیقه بود. در نهایت می توان نتیجه گرفت که فرایند الکتروشیمیایی، یک فرایند موثر و قابل اعتماد در حذف رنگ و مواد آلی از فاضلاب های رنگی است.

گونه های متنوع گیاه اکالیپتوس استفاده های متعددی دارد. بنابراین لازم است میزان سازگاری آنها در شرایط مختلف اکولوژیکی مورد ارزیابی قرار گیرد. به این دلیل سازگاری گونه و جمعیت های مختلف اکالیپتوس با استفاده از پساب شهری و صنعتی در شرایط تصفیه خانه فاضلاب یزد، مورد بررسی قرار گرفت. طرح در قالب بلوک های کامل تصادفی و در چهار تکرار با کاشت هشت گونه و جمعیت، به تعداد 36 اصله در هر تکرار، به فاصله 3×3 متر اجرا گردید. گونه های مورد استفاده عبارت بودند از: اکالیپتوس سالینگا، اکالیپتوس روبیدا (166-sh)، اکالیپتوس سارجنتی، اکالیپتوس ویمینالیس، اکالیپتوس ماکارتوری (169-sh)، اکالیپتوس سالیگنا (171-sh)، اکالیپتوس بوتریودیس (20762)، اکالیپتوس میکروتکا و اکالیتپوس کامالدولنسیس. نتایج بررسی های به عمل آمده در پایان سال اول و دوم پس از کاشت نشان داد که بین گونه و جمعیت های مختلف، اختلاف معنی داری (P<0.01) از نظر درصد استقرار، میزان رشد ارتفاعی و قطری، حجم تاج پوشش و قطر تنه وجود داشت. بیشترین درصد استقرار در پایان سال اول مربوط به گونه های اکالیپتوس کامالدولنسیس (41-zh)، اکالیپتوس سارجنتی و اکالیپتوس میکروتکا به ترتیب با 98.6، 95.8، و 94.4 درصد و در پایان سال دوم نیز مربوط به همین گونه ها به ترتیب 98.6، 95.1 و 92.4 درصد بود. از نظر میزان رشد نیز اکالیپتوس کامالدولنسیس در پایان سال اول و دوم نسبت به سایر گونه و جمعیت ها برتر بود، هر چند در برخی از صفات با سایر گونه ها اختلاف معنی داری را نشان نداد. در مجموع به نظر می رسد استفاده از این گونه برای جنگل کاری و تولید چوب در شرایط محیطی مشابه محل اجرای طرح مناسب باشد. گونه هایی چون اکالیپتوس روبیدا (166-sh)، اکالیپتوس سالیگنا و ویمینالیس (15211) نیز به دلیل رشد سریع می توانند به عنوان گونه های برتر در جنگل کاری و آبیاری آنها با پساب معرفی شوند، هر چند ممکن است تلفات اولیه آنها زیاد باشد. گونه اکالیپتوس سارجنتی به دلیل مقاومت در برابر شوری آب و خاک و تا حدودی در مقابل سرما و همچنین به دلیل رشد سریع آن به ویژه رشد قطری، می تواند در زمره گیاهان مناسب برای بیابان زدایی از طریق آبیاری با فاضلاب و یا پساب مطرح گردد.

در مقاله حاضر به بررسی یکی از روش های سازه ای کنترل سیل (گوره ها) پرداخته شد. به منظور تسریع بخشیدن در طراحی گوره ها، در این مقاله یک روش بهینه سازی پیشنهاد شد که می تواند جایگزین مناسبی برای روش های معمول طراحی باشد. مزیت استفاده از روش بهینه سازی در این است که با یک بار حل مدل (یا چند بار به منظور تحلیل های تکمیلی) می توان به گزینه بهینه رسید و دیگر نیازی به بررسی گزینه های منفرد مختلف و متنوع نیست. به منظور بهینه سازی ابعاد گوره ها که شامل ارتفاع گوره و فاصله گوره از کرانه رودخانه است، از تحلیل سود - هزینه استفاده گردید. مدل بهینه سازی حاصل، یک مدل غیرخطی است که حل آن توسط نرم افزار لینگو 12 صورت گرفت. در این تحقیق سیستم پیشنهادی کنترل سیلاب رودخانه خشک معالی آباد (تنگ سرخ) شیراز مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به مطالعات انجام گرفته و در پی اجرای مدل، سیلاب با دوره بازگشت 20 ساله دارای بیشترین سود خالص سالانه بوده و به عنوان سیل طراحی انتخاب شد. همچنین مقادیر به دست آمده برای ارتفاع گوره و فاصله آن از کرانه رودخانه به ترتیب برابر با 1.7 متر و 6.1 متر بود.

رابطه های عمومی تخمین توزیع سرعت متوسط عمقی در کانال های باز با مقطع ذوزنقه ای، نتایج مناسبی ارائه نمی کنند. از این رو در این مقاله به ارائه روشی جدید برای تخمین این پارامتر در کانال های صاف ذوزنقه ای با بهترین مقطع هیدرولیکی پرداخته شد. در این روش، توزیع سرعت متوسط عمقی با استفاده از رابطه تنش برشی جداره محاسبه شد. برای واسنجی مدل تحلیلی، از نتایج مدل سازی آزمایشگاهی استفاده شد. نتایج حاصل از مقایسه مدل تحلیلی و آزمایشگاهی نشان می دهد که روش ارائه شده از دقت قابل قبولی برخوردار است.

آب یکی از منابع محدود و موثر در توسعه پایدار است که برای کشورهای در حال توسعه نظیر ایران، از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. مدیریت الگوی مصرف، برای حفظ منابع آب امری ضروری است. از جمله پیش شرط های مدیریت رفتار و کنترل و ساماندهی الگوی مصرف، شناخت عوامل تاثیرگذار بر رفتار مصرف کنندگان است. تحقیق حاضر به مطالعه رفتار مصرف آب به عنوان یکی از انواع رفتارهای زیست محیطی پرداخته و رابطه پارادایم نوین اکولوژیکی و نگرش نسبت به مصرف آب را با رفتار مصرف آب مورد بررسی قرار داد. برای انجام تحقیق از روش پیمایش استفاده شد و پرسشنامه تحقیق در میان اعضای نمونه ای بالغ بر 384 نفر (شهروندان زنجان) توزیع شد و تحلیل داده ها با استفاده از روش های آماری SPSS انجام شد. نتایج تحقیق نشان داد که رفتار مصرف آب با پاردایم نوین اکولوژیکی و نیز نگرش نسبت به مصرف آب رابطه دارد. از میان عوامل جمعیت شناختی، سن و درآمد افراد، تاثیری در رفتار مصرف آب نداشت. در پایان، با توجه به یافته های تحقیق و با علم به محدودیتهای روش تحقیق کمی، پیشنهاد شد که مساله مصرف آب با استفاده از روش تحقیق کیفی مورد بررسی قرار گیرد. همچنین برای سیاست گذاری مصرف آب پیشنهاد شد که با آموزش های لازم، زمینه های ایجاد شهروند محیط زیستی فراهم شود.

مدل سینتیک شبه درجه دوم برای ارزیابی مکانیسم جذب سطحی در محلول های آبی، مدل مفیدی است. این مدل توسط دو روش خطی و غیرخطی بیان می شود. روش خطی با استفاده از رگرسیون خطی به چهار فرم نوشته می شود و روش غیر خطی با استفاده از روش آزمون و خطا توسط Solver add-In در محیط Excel به دست می آید. ارزیابی و مقایسه مقادیر ضریب همبستگی (r2) بهترین تطابق داده ها را با مدل پیش بینی می کند. در مطالعه حاضر، سینتیک شبه درجه دوم جذب سطحی کبالت (II) از محلول های آبی توسط دو روش خطی و غیر خطی بررسی شد. نتایج نشان داد که مقادیر متفاوتی از ضریب همبستگی برای چهار فرم روش خطی به دست می آید. در بین چهار فرم روش خطی، مدل سینتیکی شبه درجه دوم خطی نوع اول (مدل هو)، دارای بالاترین مقدار ضریب همبستگی بود. نتایج حاکی از این است که روش غیر خطی نسبت به روش خطی، نتیجه بهتری از تطابق داده های تجربی با مدل شبه درجه دوم را نشان می دهند.