آب و فاضلاب
سال:1393 | دوره:25 | شماره:5 (مسلسل 93) |تعداد مقالات:15

در این مقاله، حذف همزمان کربن و مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) از فاضلاب شهرک صنعتی فرامان در یک راکتور زیستی ناپیوسته منقطع با کنترل زمان هوادهی بررسی شد. آزمایش ها بر اساس طراحی ترکیب مرکزی (CCD) سازمان دهی و سپس با استفاده از روش پاسخ سطحی (RSM)، تحلیل شدند. زمان واکنش و زمان هوادهی به منظور تحلیل، مدل سازی و بهینه سازی فرایند انتخاب شدند و نه پارامتر وابسته به عنوان پاسخ های فرایندی اندازه گیری و محاسبه شدند. دامنه تغییرات زمان واکنش و زمان هوادهی به ترتیب 12 تا 36 ساعت و 40 تا 60 دقیقه بر ساعت انتخاب شد. زمان واکنش به عنوان مهم ترین متغیر شناخته شد که اثر کاهشی بر راندمان حذف کل اکسیژن شیمیایی مورد نیاز (TCOD)، سهم اکسیژن شیمیایی مورد نیاز با تجزیه پذیری بیولوژیکی آهسته (sbCOD)، کل نیتروژن (TN) و کل فسفر (TP) نشان داد. شرایط بهینه عملکرد راکتور زیستی در زمان واکنش 12 تا 16 ساعت و زمان هوادهی 40 تا 60 دقیقه بر ساعت به دست آمد.

فلزات سنگین از آلاینده های مهم محیط زیست است. هدف از این پژوهش بررسی کارایی غشای نانوفیلتر در حذف فلزات سنگین سرب، کادمیم، مس و کروم شش ظرفیتی از آب های حاوی سولفات بود.غشای استفاده شده از نوع NF، مدل حلزونی-مارپیچی و قطر اسمی حد برابر 27 دالتون، با جریان متقاطع و ظرفیت اسمی 0.8 لیتر بر دقیقه بود. اثر متغیرهای غلظت اولیه فلز (دامنه 5 تا 50 میلی گرم در لیتر برای سرب، کادمیم و مس و دامنه 0.1 تا 0.4 میلی گرم در لیتر برای کروم در 4 غلظت)، pH (4-9)، دبی عبوری (0.2، 0.4، 0.6 و 0.8 لیتر بر دقیقه) و غلظت آنیون سولفات (4 غلظت با دامنه 200 تا 800 میلی گرم در لیتر) بر کارایی فرایند در حذف فلزات بررسی شد. اندازه گیری با روش جذب اتمی و اسپکتروفوتومتری انجام شد.حداکثر راندمان حذف سرب، کادمیم، مس و کروم شش ظرفیتی در شرایط بهینه آزمایش به ترتیب برابر 91، 97، 98 و 95 درصد در نمونه های سنتتیک و 72، 53، 87 و 99 درصد در نمونه های واقعی بود. کارایی غشا در حذف سه فلز سرب، کادمیم و مس با افزایش pH و غلظت اولیه فلز نسبت معکوس داشت، اما در حذف کروم شش ظرفیتی، نسبت مستقیم بود. افزایش دبی تا میزان 0.6 لیتر بر دقیقه، افزایش نسبی کارایی غشا را در حذف هر چهار فلز به دنبال داشت. غشای NF، راندمان بالایی در حذف چهار فلز داشته و راندمان حذف در حضور یون های سولفات و افزایش دبی تا یک محدوده مشخص، به طور چشمگیری افزایش یافت. لذا می توان از این روش برای حذف آلاینده های ذکر شده استفاده نمود.

پهنه بندی کیفیت آب و ارائه تصویر صحیح از وضعیت کیفی آب های سطحی باعث می شود تا هرگونه تصمیم گیری مدیریتی که اثرات محیط زیستی آن به صورت مستقیم و یا غیرمستقیم متوجه آب های سطحی باشد، با آگاهی بیشتری اتخاذ شود. پهنه بندی کیفی بر اساس معیار آلودگی انجام می شود. در تعیین این معیار، پارامترهای مختلفی از کیفیت آب با توجه به داده های تاریخی موجود و نوع مصارف آبی تاثیر دارد و در نظر گرفتن همه پارامترهای کیفی آب برای تحلیل کیفیت آب یک رودخانه مشکل است و مدل پیشنهادی را پیچیده می سازد. در این مقاله از رویکرد تحلیل مولفه های اصلی به منظور کاهش پارامترهای کیفی آب در تعیین معیار آلودگی استفاده شد. این روش برای کاهش ابعاد داده استفاده شده است، به این ترتیب مولفه هایی از مجموعه داده که بیشترین تاثیر را در واریانس دارند، حفظ می شوند. نتایج به دست آمده نشان می دهد، مولفه اصلی اول می تواند 93.59 درصد از تغییرات داده ها، دو مولفه اصلی اول می توانند 96.67 درصد از تغییرات داده ها و به همین ترتیب شش مولفه اصلی اول 99.99 درصد از تغییرات داده ها را توصیف کنند. سپس بر اساس معیار آلودگی تعیین شده، از روش تحلیل طبقه بندی فازی به منظور دسته بندی بازه های رودخانه استفاده شد. ابتدا با استفاده از رابطه فازی ممدانی به فازی سازی اطلاعات پرداخته شد و سپس ماتریس تجانس توسط روابط فازی تشکیل شد. در نهایت با مشخص کردن حدود آستانه مناسب، طبقه بندی کیفی صورت گرفت. در این مقاله، با استفاده از اطلاعات کیفی آب جمع آوری شده از نقاط پایش کیفی در طول رودخانه زاینده رود، کارایی روش پیشنهادی ارزیابی شد.

در این مطالعه با توجه به اهمیت منابع سطحی در تامین آب شرب و لزوم استفاده از مواد شیمیایی گوناگون در مراحل مختلف تصفیه این گونه آب ها، میزان مصرف مواد منعقد کننده در فرایند تصفیه آب مورد بررسی قرار گرفت. یکی از مهم ترین قسمت های فرایند تصفیه آب، مربوط به میزان مصرف مواد منعقدکننده در واحد انعقاد و لخته سازی است. در تصفیه خانه، برای تعیین نوع و غلظت منعقدکننده مناسب، از آزمایش جار استفاده می شود. این آزمایش وقت گیر و همراه با خطا است و نمی توان زیاد به نتایج آن استناد کرد. برای رفع این مشکل می توان از روش های هوشمند استفاده کرد. در این تحقیق داده های آزمایشگاهی سال 91-1390 پس از جمع آوری و پالایش، مورد مطالعه قرار گرفتند. با بهره گیری از سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی (ANFIS) و شبکه های عصبی نوع GMDH و با استفاده از نتایج تجربی به منظور دستیابی به مقدار بهینه مصرفی منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه خانه رشت، دو مدل غیرخطی ارائه شد.اثر پارامترهای ورودی شامل دما، pH، کدورت، جامدات معلق، هدایت الکتریکی و رنگ بر میزان مصرف منعقدکننده بررسی شد. نتایج نشان داد مدل ANFIS نسبت به مدل GMDH کارایی بهتری برای پیش بینی میزان مصرف منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید دارد.

هیدروکربن های آروماتیک حلقوی به دلایل مختلفی از جمله احتراق ناقص سوخت های فسیلی در محیط پراکنده می شوند. این مواد برای انسان و محیط زیست سمی بوده و اثر سرطان زایی دارند. پاکسازی آلودگی های هیدروکربن های آروماتیک حلقوی به سه روش فیزیکی، شیمیاییو زیستی انجام می شود. روش زیستیکه به طور معمول شامل تبدیل آلودگی به مواد غیرسمی با استفاده از فرایندهای میکربی است، موثرترین و بی ضررترین راهکار به نظر می رسد. در این تحقیق ابتدا اقدام به غنی سازی، جداسازی و خالص سازی باکتری های بومی از خاک آلوده به این ترکیبات شد و در نهایت، باکتری هایی که توانایی رشد و تولید مثل در شرایط حضور هیدروکربن های آروماتیک حلقوی را داشتند، به روش PCR شناسایی شدند. نتایج نشان داد که این باکتری ها باسیل های گرم منفی هستند که با تعیین توالی ژنوم جزء گونه هایی از شوانلا، سدوموناس و آکروموباکتر شناسایی شدند. نتایج این تحقیق کارایی باکتری ها را برای حذف آلودگی هیدروکربن های آروماتیک حلقوی از محیط های آلوده تاکید می کند.

در پژوهش حاضر، به منظور تامین برق آبی سامانه سه مخزن (مخازن کارون 4، خراسان 1 و کارون 3)، به بررسی روش های برنامه ریزی غیرخطی، الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی ژنتیک با موقعیت ثابت ژن در استخراج سیاست های بهره برداری به هنگام در دو رویکرد وابسته به پیش بینی و مستقل از پیش بینی جریان پرداخته شد. همچنین از قاعده بهره برداری غیرخطی در استخراج منحنی فرمان استفاده شد و تابع هدف کمبود کل و معیارهای ارزیابی کارایی برای ارزیابی نتایج هر یک از روش ها مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت با استفاده از نتایج حاصل از بهره برداری به هنگام در سامانه های تک مخزنه کارون 4، خرسان 1 و کارون 3 به مقایسه عملکرد دو سامانه تک مخزنه و سه مخزنه پرداخته شد. نتایج حاصل از این مطالعه، حاکی از کارایی مناسب روش FLGGP در استخراج قاعده بهره برداری در هر دو رویکرد مورد بحث بود. در مقایسه دو رویکرد وابسته به پیش بینی و مستقل از پیش بینی، اختلاف زیادی مشاهده نشد و به این ترتیب می توان از رویکرد مستقل از پیش بینی به علت سهولت استفاده از آن، در استخراج قاعده بهره برداری سامانه مخازن استفاده نمود.

متیل ترشیوبوتیل اتر ماده افزودنی به بنزین برای افزایش عدد اکتان است. این ماده دارای حلالیت بالایی در آب است. هدف اصلی این مقاله ارزیابی تاثیر این ماده برمیزان حلالیت بنزین در آب، مقدار COD و مطالعه سینتیک حذف متیل ترشیوبوتیل اتر از آب بود. سینتیک حذف این ماده به روش عاری سازی در تماس با هوا در دمای ثابت در راکتور ساکن دارای همزن، با آنالیز نمونه ها در فواصل زمانی مناسب، انجام شد. نتایج نشان داد سینتیک حذف این ماده مرتبه اول است. ثابت های سرعت 0.0055 و 0.0074 بر دقیقه به ترتیب در سرعت های هم زدن 100 و 250 دور بر دقیقه به دست آمد. در سرعت هم زدن کم، COD با زمان به طور خطی کاهش یافت، اما در سرعت هم زدن زیاد، کاهش COD با زمان تابع نمایی شد. در این پژوهش حلالیت بنزین حاوی متیل ترشیوبوتیل اتر، اتانول و متانول در آب بررسی شد. حلالیت بنزین در آب در حضور اتانول و متانول در مقایسه با بنزین خالص کاهش داشت و به ترتیب از 90 به 80 و 69 میلی گرم در لیتر رسید. در صورتی که حلالیت بنزین در آب در حضور ماده متیل ترشیوبوتیل اتر به 778 میلی گرم در لیتر افزایش یافت. نتایج نشان داد حضور این ماده، حلالیت بنزین در آب را 8 برابر افزایش می دهد.

استفاده از نانو ذرات آهن جذب شده روی آلژینات کلسیم می تواند موجب حذف مطلوبنیترات از آب های زیرزمینی شود. هدف از انجام این مطالعه تولید نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی در درون گرانول های آلژینات کلسیم برای حذف نیترات از آب های آلوده بود. در این مطالعه تاثیر فرایند آهن صفر ظرفیتی جذب شده روی آلژینات کلسیم در pH های 3 و 4 و 5 و 6 و زمان ماند15 تا 60 دقیقه و غلظت نیترات 20 تا 300 میلی گرم در لیتر و غلظت آلژینات کلسیم 0.5، 1 و 2 گرم در لیتر مورد بررسی قرار گرفت. آهن صفر جذب شده روی آلژینات کلسیم دارای راندمان حذف 43 تا 68.5 درصد در غلظت های بین 20 تا 300 میلی گرم در لیتر نیترات بود. در pH بین 2 تا 10 و در غلظت 1گرم در لیتر آهن صفر ظرفیتی جذب شده روی آلژینات کلسیم، راندمان حذف نیترات به ترتیب برابر با 47 تا 72 درصد بود. در pH برابر 2، راندمان حذف نیترات حدود 2 برابر زمانی بود که pH معادل 10 بود. راندمان حذف نیترات در غلظت های 0.5 تا 10 گرم در لیتر آهن صفر جذب شده روی آلژینات کلسیم و زمان ماند 15 تا 90 دقیقه، 81-57 درصد بود. از نانو آهن صفر جذب شده روی آلژینات کلسیم می توان به عنوان بستر برای نگهداری ترکیبات نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در آب زیرزمینی برای حذف نیترات استفاده کرد.

در این پژوهش اثر تلقیح لجن فعال فاضلاب به پسماندهای آلی تولید شده در مزارع ذرت با هدف بررسی تغییرات مواد مغذی طی ورمی کمپوست، موردمطالعه قرار گرفت. از لجن فاضلاب به عنوان منبع باکتری های تثبیت کننده نیتروژن و محلول کننده فسفر در چهار سطح استفاده شد. تیمارها به مدت 30 روز، پیش کمپوست شده و سپس توسط لجن فاضلاب تلقیح شدند و به مدت 40 روز ورمی کمپوست شدند. نتایج بررسی نشان داد که عمل تلقیح این باکتری ها به بستر تولید ورمی کمپوست همراه با فعالیت کرم های خاکی، موجب تسریع فرایند تجزیه زیستی مواد آلی می شود. افزایش غلظت لجن فاضلاب از 0 تا 6000 میلی گرم در لیتر، موجب کاهش میزان مواد آلی کل (از 32.76 به 29.91 درصد)، مواد جامد فرار (آلی) کل (از 49.85 به 48.02 درصد) و نسبت کربن به نیتروژن (از 19.59 به 16.06) و افزایش میزان نیتروژن کلدالی کل (از 1.68 به 1.87 درصد)، نیترات (از 1476.75 به 1699.60 میلی گرم در کیلوگرم)، میزان فسفر کل (از 1.66 به 1.77 گرم در کیلوگرم) و هدایت الکتریکی (از 3.10 به 3.48 میلی زیمنس بر سانتی متر) شد. نتایج نشان داد غلظت 6000 میلی گرم در لیتر لجن فاضلاب در میان سایر تیمارها، اثرات مطلوب تری بر کیفیت ورمی کمپوست نهایی داشت. بنابراین، تکرارپذیری فرایند و کیفیت محصول نهایی، این امکان را فراهم می کند که از روش این آزمایش برای پژوهش هایی که در آن نیاز به کاهش جرم مخلوط زائدات کمپوست است، استفاده شود.

هدف از این پژوهش، پیش بینی بارش فصلی حوضه آبریز اهرچای در شمال غربی ایران بود که با استفاده از الگوهای پیوند دور اقلیمی شامل اطلاعات متوسط فشار هوا و دما در سطح دریاها در طول دوره آماری 1965 تا 2005 به دست آمد. مدل های پیش بینی برای دو فصل تر (از دسامبر تا می) و فصل خشک (از ژوئن تا نوامبر) توسعه داده شدند. از این رو، پس از دریافت اطلاعات الگوهای پیوند دور اقلیمی شناسایی شده بر اقلیم شمال غرب کشور، از روش همبستگی و روش آزمون گاما برای انتخاب بهترین متغیرهای پیش بینی کننده و بهترین ترکیب آنها استفاده شد. در نهایت با استفاده از مدل ماشین بردار پشتیبان، بارش فصلی پیش بینی و نتایج آن با مدل رگرسیون چند متغیره مقایسه شد. نتایج نشان دهنده نقش موثر مدل آزمون گاما در تعیین متغیرهای ورودی و ترکیب آنها بود. همچنین عملکرد مدل ماشین بردار پشتیبان با مدل مبنای رگرسیون چند متغیره به عنوان یک مدل مبنا مقایسه شد.

در این پژوهش ایده جدیدی برای کمینه سازی نوسانات تراز آب در اثر افزایش ناگهانی در دبی پمپاژ پایین دست کانال بر پایه الگوریتم حرکت دسته جمعی ذرات ارائه شد. بهترین هیدروگراف ورودی به کانال که می تواند نوسانات تراز سطح آب را حداقل کند با استفاده از بسط فوریه و تعیین ضرایب آن با استفاده از هوش مصنوعی دسته جمعی به دست آمد. با این ایده، امکان تبدیل این مساله به یک مساله بهینه سازی و حل آن با استفاده از روش های متداول به وجود خواهد آمد. برای این منظور، مدل عددی قوی تحلیل جریان غیر دائمی غیر یکنواخت با خاصیت تسخیر شوک با مدل بهینه سازی ترکیب شد. نتایج نشان داد که این روش می تواند یک ایده کارآمد برای حل این مساله و مسائل مشابه باشد. هیدروگراف به دست آمده از این روش توانست با روشی ساده تر، نسبت به روش های پیچیده تحلیلی، نوسانات تراز آب را به مقدار محسوسی کاهش دهد. با استفاده از روش پیشنهادی، نوسانات سطح آب نسبت به حالت بدون کنترل 43.6 درصد و نسبت به حالتی که منحنی کنترل با استفاده از حساب تغییرات به دست می آید، 4.4 درصد کاهش داشت.

کربن فعال محصول ارزشمندی است که کاربردهای محیط زیستی و صنعتی بسیاری دارد و لذا تولید آن از مواد زائد کم ارزش، یک اقدام اقتصادی- محیط زیستی محسوب می شود. با توجه به تعدد عوامل موثر بر خواص جذبی کربن فعال تولیدی، به منظور شناخت عوامل اصلی تاثیرگذار و بهینه سازی فرایند تولید کربن فعال، از طراحی آزمایش به روش تاگوچی استفاده شد. بر اساس تحلیل نتایج در این روش، نسبت آغشتگی و عامل فعالساز در مقایسه با سایر عوامل، به ترتیب بیشترین تاثیر را بر عدد یدی کربن فعال پوست بادام داشتند. در این تحقیق با بهینه سازی فرایند فعالسازی شیمیایی پوست بادام درختی، کربن فعال با عدد یدی 1331 میلی گرم بر گرم تولید شد. آزمایش های جذب نشان داد که سینتیک جذب هیدروکربن های محلول نفتی روی کربن فعال پوست بادام از واکنش مرتبه دوم تبعیت کرده و نزدیک به 95 درصد جذب طی 30 دقیقه اول اتفاق افتاده است. همچنین داده های ایزوترم جذب از مدل ایزوترم فروندلیچ به خوبی تبعیت کردند.

یکی از پارامترهای شیمیایی کیفیت آب، میزان سرب موجود در آن است. مشکلات عدیده ناشی از تجمع این عنصر در بدن انسان، لزوم توجه به آن را نشان می دهد. حضور سرب در آب آشامیدنی کشور ما به طور عمده ناشی از وجود این فلز سنگین در لوله و متعلقات مربوط به لوله کشی های منازل، شیرآلات برنجی و برنزی مصرفی در انشعابات آب و نیز در داخل منازل به عنوان شیرهای انتهایی برداشت است. به دلیل اهمیت بهداشت آب آشامیدنی و مضرات سرب برای انسان، در این پژوهش ده نمونه شیر برنجی و برنزی مصرفی در انشعابات آب، به عنوان یکی از منابع نشت سرب در سیستم آبرسانی، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت و میزان غلظت سرب ناشی از آنها در آب اندازه گیری شد. همچنین این پارامتر برای نه نمونه از شیرهای انشعاب پلی پروپیلن نیز که اخیرا تولید و مصرف آنها در کشور افزایش یافته، اندازه گیری شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که میزان سرب ناشی از شیرهای برنجی و برنزی بسیار زیاد و از 7 تا 700 برابر غلظت مجاز این عنصر در آب آشامیدنی است. غلظت سرب ناشی از شیرهای پلی پروپیلن بسیار کمتر از شیرهای برنجی و برنزی بوده و در نیمی از نمونه ها در محدوده مجاز قرار داشت.

هدف از این پژوهش، بررسی کاربرد تصمیم گیری چند شاخصه در مدیریت فاضلاب و انتخاب محل و روش مناسب برای جمع آوری و تصفیه فاضلاب در شهر ورزقان، و تاثیر انتخاب روش تصمیم گیری در رتبه بندی نهایی گزینه ها بود. عوامل متعددی در انتخاب محل تصفیه خانه فاضلاب تاثیرگذاراند. هر کدام از این عوامل به شرایط محل بستگی دارند و بار وزنی متفاوتی در تصمیم گیری دارند. با در نظر گرفتن شرایط خاص جغرافیایی و ژئوتکنیکی محل، ابتدا پنج گزینه مطرح شده برای انتخاب محل تصفیه خانه توسط روش تحلیل سلسله مراتبی مورد بررسی قرار گرفت و سپس چهار گزینه غیر متعارف جمع آوری فاضلاب شامل سپتیک تانک با خروجی ثقلی، سپتیک تانک با خروجی تحت فشار، شبکه مکشی و شبکه ساده جمع آوری فاضلاب برای این منطقه در نظر گرفته شد. زمین های بایر مابین شهر ورزقان و روستای دیزج صفرعلی برای احداث تصفیه خانه فاضلاب توسط این روش، گزینه مناسب تری تشخیص داده شد. همچنین نتایج پژوهش نشان داد که استفاده از شبکه ساده جمع آوری فاضلاب، بهینه ترین روش در منطقه مورد مطالعه است.