آب و فاضلاب
سال:1389 | دوره:21 | شماره:3 (مسلسل 75) |تعداد مقالات:15

هدف از این مطالعه، تعیین کارایی فرایند بستر لجن بی هوازی با جریان رو به بالا در تصفیه شیرابه زباله شهری اهواز، تحت شرایط گرمسیری بود. به این منظور، راکتور UASB در مقیاس پایلوت به حجم 30 لیتر، با استفاده از لجن بی هوازی صنایع نیشکر بذردهی شده و توسط شیرابه رقیق شده زباله شهری تغذیه گردید. طی مدت 230 روز، میزان بارگذاری آلی راکتور از  0.58g COD/L.dبه 15g COD/L.d رسانده شد. بالاترین میزان حذف COD در بارگذاری آلی 12g COD/L.d و به میزان 87 درصد به دست آمد. دمای راکتور در مدت زمان تحقیق بین 34 تا 39 درجه سلسیوس نگهداری شد. بالاترین دمای راکتور 39 درجه سلسیوس بود که تحت تاثیر دمای هوای محیط اطراف در راکتور ایجاد شد. همچنین بالاترین میزان حذف COD در بالاترین دمای راکتور یعنی 37 تا 39 درجه سلسیوس حاصل گردید. میانگین دمای شهر اهواز در 7 تا 8 ماه از سال 40 درجه سلسیوس است. با توجه به این شرایط آب و هوایی، برای تصفیه شیرابه زباله شهری اهواز، استفاده از راکتور UASB به دلیل توانایی در دریافت و تصفیه بارهای آلی زیاد و دستیابی به راندمان بالای حذف 87) COD درصد) مناسب و موثر است. لازم به ذکر است که در این روش برای رساندن میزان COD پساب خروجی به حد استانداردهای تعیین شده، لازم است از یک فرایند هوازی پس از راکتور UASB استفاده شود.

در این تحقیق، کارایی فرایند بیوفیلمی با بستر متحرک به منظور تصفیه بیولوژیکی فاضلاب های حاوی مواد مغذی بررسی شد. فرایند مذکور به صورت چهار راکتور جداگانه بی هوازی، آنوکسیک و هوازی ساخته شد که به صورت سری راهبری شدند. از بیوراکتورها به صورت پیوسته و در بارگذاری های مختلف ازت و فسفر و زمان های ماند هیدرولیکی مختلف بهره برداری شد. در ادامه برای مدل سازی بیولوژیکی فرایند از سه مدل حذف آلاینده مرتبه اول، مدل گراو و مدل استوور کین کانن استفاده شد. بر اساس نتایج حاصله و در شرایط بهینه راهبری در راکتور هوازی، نیتریفیکاسیون تقریبا کاملی با متوسط راندمان حذف کل نیتروژن کلدال برابر با 72.99 درصد به وقوع پیوست. متوسط میزان نیتریفیکاسیون ویژه در این راکتور معادل با 1.92g NOx-N/kg VSS.h بود. در طول مطالعه مشخص شد که میزان حذف فسفر در راکتور هوازی، از لحاظ آماری ارتباط معنی داری با میزان آزاد سازی فسفر در راکتور بی هوازی دارد. به طور کلی نتایج نشان داد که در شرایط بهینه، متوسط راندمان حذف نیتروژن کل و فسفر به ترتیب معادل با 9.80 و 8.95 درصد است. در نهایت و با توجه به تحلیل سینتیکی حذف ازت و فسفر، مدل استوور کین کانن به عنوان مدل مناسب برای مدل سازی فرایند بیوفیلمی با بستر متحرک انتخاب شد.

آلودگی خاک با نفت خام منجر به ضایعات شدید زیست محیطی در اکوسیستم می گردد. از میان روشهای گوناگونی که برای حذف نفت خام از خاک مورد بررسی قرار گرفته است، شستشوی خاک با کمک ترکیبات زیست فعال سطحی یک روش سریع و اقتصادی است که علاوه بر حذف ترکیبات نفتی از خاک، منجر به حذف فلزات سنگین نیز می گردد. در این مطالعه از پنج منطقه که مدتها در تماس با ترکیبات نفتی بوده اند برای به دست آوردن میکروارگانیسم هایی که توانایی زیستن در مجاورت نفت خام و تولید بیوسورفکتانت ها را دارا باشند، نمونه برداری شد. در این مطالعه 16 میکروارگانیسم، جداسازی و خالص سازی گردید. این میکروارگانیسم ها پس از افزایش تعداد و کشت در محیط معدنی، مورد آزمایش پراکندگی نفت و آزمون شاخص امولسیون سازی (E24) قرار گرفتند. میکروارگانیسمی که 12 A-نامیده شد و یک باکتری گرم منفی میله ای بود دارای بیشترین شاخص امولسیون سازی معادل 36 درصد بود. در این مطالعه به ازای هر لیتر محیط کشت معدنی حاوی 356 میلی گرم میکروارگانیسم، 3 گرم پودر خشک بیوسورفکتانت از محیط کشت، خالص سازی گردید. از میکروارگانیسم مذکور به طور مستقیم و یا پس از تولید و خالص سازی بیوسورفکتانت تولیدی می توان برای تصفیه خاکهای آلوده به ترکیبات نفتی استفاده نمود.

لجن فاضلاب مقدار نسبتا زیادی مواد آلی و املاح دارد که بر خصوصیات  فیزیکی و شیمیایی خاک تاثیر می گذارد و در صورت استفاده بهینه می تواند به عنوان یک کود ارزان قیمت مورد استفاده قرار گیرد. در ایران مطالعات در زمینه تاثیر لجن فاضلاب بر خواص شیمیایی خاک تا حدودی انجام گرفته است ولی تحقیقات بر روی خواص فیزیکی خاک اندک است. در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر تجمعی لجن فاضلاب بر هدایت هیدرولیکی، جرم مخصوص ظاهری، پایداری خاکدانه، نفوذ آب در خاک، EC و pH خاک، آزمایشی در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با هفت تیمار (صفر، 5/22×1, 5/22×2, 5/22×3, 45×1, 45×2 و 45×3 تن در هکتار لجن فاضلاب) در سه تکرار به مدت سه سال انجام گرفت. پس از اعمال تیمار ها در سال سوم، خواص فیزیکی و شیمیایی خاک اندازه گیری گردید. با افزایش سطح لجن، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، نفوذپذیری، پایداری خاکدانه و EC خاک افزایش و وزن مخصوص ظاهری کاهش یافت. همبستگی معنی داری بین مقدار لجن و خصوصیات فیزیکی وجود داشت. در تجزیه به عامل ها، مقدار لجن و کلیه خصوصیات فیزیکی خاک با ضرایب بالا در عامل اول یعنی عامل خواص فیزیکی که بیش از 71 درصد واریانس را توجیه می کند، حضور یافتند که نشان دهنده تاثیر زیاد لجن بر خواص فیزیکی خاک بود. در عامل دوم که عامل pH یا عامل خصوصیات شیمیایی خاک است، فقط pH دارای ضریب بالا بود. عامل دوم 17 درصد از واریانس موجود را توجیه نمود و هیچ رابطه ای با خواص فیزیکی خاک نشان نداد.

به منظور بررسی اثرات استفاده از پساب خروجی تصفیه خانه شهر زابل به همراه کودهای دامی و شیمیایی بر غلظت عناصر مختلف و عملکرد علوفه و دانه ذرت، آزمایشی به صورت کرت های خرد شده در قالب طرح بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار در سال زراعی 1385-86 در پژوهشکده کشاورزی دانشگاه زابل انجام گرفت. تیمار اصلی طرح شامل دو سطح :W1 آبیاری با آب معمولی و :W2 آبیاری با پساب خروجی تصفیه خانه شهر زابل بود. تیمار فرعی، پنج سطح کودی شامل :F1 عدم کوددهی، :F2 100درصد کود دامی، :F3 50درصد کود دامی،F4 : 100درصد کود شیمیایی و :F5 50درصد کود شیمیایی را در بر داشت. نتایج نشان داد استفاده از پساب به طور معنی داری سبب افزایش عملکرد علوفه تازه، خشک و دانه ذرت نسبت به آبیاری معمولی می گردد. همچنین تیمار پساب، تاثیر معنی داری بر غلظت عناصر N، P و K در علوفه گیاه ذرت داشت اما تاثیر آن بر غلظت Zn، Mn و Fe معنی دار نبود. در بین تیمارهای کودی نیز، بالاترین عملکرد علوفه تازه، علوفه خشک و دانه و همچنین غلظت عناصر N،P  و K از تیمار 100 درصد کود شیمیایی حاصل شد. بالاترین میزان غلظت عناصر Zn،Mn  و Fe نیز در علوفه ذرت از تیمار 100 درصد کود دامی به دست آمد.

در این تحقیق حذف سرب از محیط آبی با استفاده از پوسته شلتوک، خاک اره و ساقه آفتابگردان مورد مطالعه قرار گرفت. ابتدا جاذبها تهیه شدند و سپس با استفاده از الک شماره 30 و 40، ذرات با اندازه متوسط 500 میکرون از هرکدام به دست آمد. محلول سرب با غلظت 25 میلی گرم در لیتر ساخته شد و آزمایش های جذب انجام گردید. نتایج نشان داد که زمان تعادل برای پوسته شلتوک 90 دقیقه و برای دو جاذب دیگر هر کدام 120 دقیقه است.pH بهینه جذب برای هرسه جاذب برابر 6 به دست آمد. همچنین نتایج آزمایش ها نشان داد که با کاهش غلظت ورودی سرب از 80 به 1 میلی گرم در لیتر، راندمان جذب برای هر سه جاذب افزایش می یابد. به طوری که منحنی راندمان جذب برای جاذبهای مختلف، همگرا می شود. راندمان جذب با افزایش جرم نیز زیاد می شود. آزمایش های ایزوترم جذب نشان داد که مدل تمکین از برازش بهتری نسبت به مدل های لانگمیر و فروندلیچ برخوردار است.

آبشویی مواد مغذی کودی و سموم موجود در زهاب اراضی کشاورزی، از عوامل مهم تغییر کیفیت آبهای سطحی و زیرزمینی است. در تولید محصولات کشاورزی، قسمت اعظم نیتروژن مورد نیاز گیاهان از طریق کودها تامین می شود. بررسی ها نشان داده است که درصدی از کودهای نیتروژنه از دسترس ریشه گیاهان خارج شده و به آبهای زیرزمینی یا رودخانه ها می پیوندد. استفاده از فناوری های نوین در مدیریت کشت، آبیاری، کوددهی و نیز تغییر در ساختار کودها و آفت کشها، می تواند نتایج مثبتی را در کاهش آبشویی نیتروژن داشته باشد. هدف از این تحقیق، بررسی تاثیر کاربرد زئولیت کلینوپتی لولایت بر کاهش آبشویی اوره از خاک بود. در این مطالعه گلخانه ای، چهار سطح زئولیت صفر، 5، 10 و 15 درصد اضافه شده به یک خاک لوم رسی سیلتی، یک سطح آبشویی 25 درصد عمق خالص آبیاری، یک سطح کوددهی اوره با غلظت 60 میلی گرم در لیتر و دو زئولیت میانه (مش 50 و 200) و زئولیت مشهد (مش 200)، در چهار بار آبیاری در نظر گرفته  شد. نتایج به دست آمده تاثیر مثبت کارایی زئولیت را در کاهش آبشویی اوره نشان  داد. میزان غلظت نیتروژن خروجی تیمار بدون زئولیت (خاک معمولی) از 1337 میلی گرم در لیتر پس از آبیاری اول به 316 میلی گرم در لیتر پس از آبیاری چهارم رسید. ولی در مورد کاربرد 15درصد زئولیت میانه با مش 50، این اعداد به ترتیب 427 و 54 میلی گرم در لیتر بودند. مقایسه زئولیت های مش 200 میانه و مشهد نشان داد که زئولیت مشهد در نگهداری کود اوره موثرتر است. زئولیت، علاوه بر کاهش ورود اوره به آبهای زیرزمینی، قادر است سرعت انتقال آلودگی را نیز کاهش دهد. دانه بندی زئولیت می تواند بر کاهش آبشویی مواد آلاینده تاثیر معنی داری داشته باشد به طوری که ذرات ریزتر قدرت بیشتری در جذب و نگهداری اوره دارند.

به منظور طراحی صحیح و ارزیابی کارایی واحدهای تصفیه آب لازم است پایش میکربی آبهای سطحی که به عنوان منابع آب آشامیدنی تلقی می شوند، مورد توجه قرار گیرد. سنجش آنزیمی رویکردی است که به منظور ارزیابی سریع کیفیت میکربی منابع آبی به کار می رود. در این مطالعه برای بررسی کیفیت میکربی آب رودخانه کارون، روش سنجش آنزیمی با استفاده از محیط مایع LMX با روش متداول تخمیر چند لوله ای MTF مقایسه گردید. میانگین شمارش شده کلیفرم های کل به روش LMX و MTF به ترتیب برابر با 9928 MPN/100ml و 7564 و برای اشریشیاکلی 6684 MPN/100ml و 6546 بود. آنالیز آماری، این اختلاف را برای برآورد کلیفرم های کل، معنی دار نشان داد اما در مورد اشریشیاکلی اختلاف معنی داری حاصل نگردید. با توجه به یافته های این مطالعه به نظر می رسد که LMX روش مناسبی برای ارزیابی و شمارش کلیفرم های کل و اشریشیاکلی در آبهای سطحی است. سرعت، سادگی و شمارش همزمان کلیفرم های کل و اشریشیاکلی از مزایای این روش محسوب می گردد.

تعیین اهمیت اثرات زیست محیطی، یکی از مهم ترین مسایل و دغدغه های موجود در فرایند ارزیابی اثرات زیست محیطی (EIA) طرحها و پروژه ها است که عمدتا به ماهیت چند معیاره بودن آن بستگی دارد. اهمیت یک اثر زیست محیطی تنها مبتنی بر شدت آن اثر نیست و لازم است معیارهای دیگری نیز در تعریف اهمیت اثر لحاظ گردند. در این تحقیق برای نخستین بار در فرایند ارزیابی اثرات زیست محیطی (EIA) در ایران، از مدل Electre TRI به عنوان یکی از معتبرترین تکنیک های طبقه بندی تصمیم گیری چند معیاره به منظور تعیین اهمیت اثرات زیست محیطی طرحهای توسعه منابع آب، استفاده شد. نتایج حاصل از کاربرد این مدل، با یکی از روشهای ارزیابی در کشور که در ارزیابی اثرات زیست  محیطی سد و شبکه آبیاری زهکشی اردبیل به کارگرفته شده است و همچنین با روش جمع وزنی به عنوان یکی از روشهای موجود ارزیابی اثرات زیست محیطی در تجربیات جهانی، مقایسه گردید. تعیین معیارهای برآورد اهمیت اثر، بر اساس بررسی مراجع ملی و بین المللی از دیگر فعالیت های انجام یافته در این تحقیق بود. لازم به ذکر است که از جمله ورودی های مدلElectre TRI ، علاوه بر ارزش کمی معیارهای اثر زیست محیطی، وزن معیارها است. با توجه به عدم وجود متدولوژی مدون برای تعیین وزن معیارها در روشهای موجود ارزیابی اثرات زیست محیطی در ایران، در این تحقیق وزن معیارها بر اساس روش جمع وزنی، تعیین شد. تحقیق حاضر گامی در جهت معرفی روشهای جدید ارزیابی اثرات زیست محیطی در سطح جهانی و امکان کاربرد آن در فرایند EIA در ایران بود. این تحقیق می تواند راهگشای انجام تحقیقات بیشتر در خصوص متدولوژی های موجود ارزیابی اثرات زیست محیطی در سطح جهانی و ارتقا روشهای موجود در کشور باشد.

بهره برداری تلفیقی منابع آبهای سطحی و زیرزمینی در مقایسه با بهره برداری جداگانه این منابع، منجر به افزایش اعتمادپذیری و کاهش کمبودها و هزینه های بهره برداری می گردد. در این تحقیق دو گزینه بهره برداری از آب زیرزمینی و بهره برداری تلفیقی منابع آب حوضه ابهر مورد توجه قرار گرفت. به این منظور دو مدل بهینه سازی پارامتر گسترده به نامهای GWOpt و CONJ به ترتیب برای بهره برداری آب زیرزمینی و بهره برداری تلفیقی آبهای سطحی و زیرزمینی، هر دو با هدف حداقل سازی افت تراز آبخوان ارایه شد. بالا بودن حجم محاسبات مدل های بهینه سازی گسترده در سیستم های واقعی، محدودیت های مختلفی در پی داشته است. در این راستا، به منظور توسعه مدل ها از رویکرد ماتریس پاسخ واحد استفاده شد. مدل های بالا در قالب برنامه ریزی خطی تهیه گردید. در این رویکرد ابتدا رفتار آب زیرزمینی به کمک مدل شبیه سازی MODFLOW در قالب ماتریس های پاسخ واحد مشخص شد و این مقادیر در مدل بهینه سازی قرار گرفت. نتیجه حل مدل بهینه سازی نشان داد که میزان افت تراز میانگین برای مدل CONJ از مدل GWOpt کمتر است. همچنین در مقایسه با مدل شبیه سازی که بیانگر شرایط بهره برداری واقعی است، با لحاظ نمودن محدودیتهای مختلف، در مجموع شش درصد کاهش افت به دست آمد. به منظور کاربرد عملی مدل پیشنهادی، یک نرم افزار که در حکم یک سیستم تصمیم یار بود، توسعه یافت.

در مطالعه حاضر مدیریت آب سد کارده با استفاده از روش برنامه ریزی تصادفی بازه ای چند مرحله ای در شرایط عدم قطعیت مورد بررسی قرار گرفت. برنامه ریزی بازه ای چند مرحله ای از ترکیب دو برنامه ریزی پویا و بازه ای در چارچوب بهینه سازی تصادفی تشکیل می شود. پویایی مدل، به کارگیری خط مشی از پیش تعریف شده در طی فرایند بهینه سازی و استفاده از پارامترهای بازه ای و احتمالات در شرایط عدم قطعیت از مزیتهای این تکنیک است. این روش، سناریوهای تصمیم گیری تحت مقادیر مختلف کمبود آب را ارایه می دهد. داده های مطالعه از سازمان آب منطقه ای و شرکت آب و فاضلاب استان خراسان رضوی و برای سالهای 67 تا 86 جمع آوری شد. نتایج نشان داد در بدترین شرایط، طی سه سال آینده (تا سال 90) به ترتیب 9/1، 55/2 و 1/3 میلیون مترمکعب کمبود آب در بخش شهری و 22/0، 32/0 و 75/0 در بخش کشاورزی رخ خواهد داد. کاهش 5/0، 7/0 و 1 مترمکعب در الگوی مصرف ماهانه بخش شهری و افزایش 6، 11 و 20 درصد در راندمان آبیاری بخش کشاورزی تحت پوشش سد کارده، راهکارهای مناسبی برای رویارویی با بحران کم آبی در سه سال آینده است.

پیش بینی دقیق ضریب انتشار طولی در رودخانه های طبیعی تا حد بسیار زیادی در تعیین توزیع غلظت آلاینده ها در چنین محیط هایی موثر است. عدم قطعیت موجود در نتایج به دست آمده از مدل های پیش بینی می تواند در تصمیم گیری های مناسب برای برخورد با مواد آلاینده در رودخانه ها تاثیر منفی داشته باشد. به همین دلیل، تحلیل و تعیین عدم قطعیت مدل های مورد استفاده برای پیش بینی این پارامتر بسیار مفید است. در این تحقیق با توجه به اهمیت این امر، با استفاده از مدل های شبکه عصبی (ANN) و نروفازی تطبیقی(ANFIS) ، ابتدا مدل مناسب برای پیش بینی ضریب انتشار طولی در رودخانه های طبیعی ارایه گردید و در ادامه تحلیل عدم قطعیت دو مدل مذکور بر مبنای روش مونت کارلو انجام شد. برای این منظور از اطلاعات هیدرولیکی و هندسه جریان استفاده گردید. نتایج این تحقیق بیانگر این مطلب بود که اگرچه مدل ANN در پیش بینی ضریب انتشار طولی دارای عملکرد خوبی است، اما نتایج این مدل با عدم قطعیت زیادی همراه است. با مقایسه نتایج به دست آمده از تحلیل عدم قطعیت دو مدل ANN و ANFIS مشخص گردید که مدل ANFIS نسبت به مدل ANN از عدم قطعیت کمتری برخوردار است و از این لحاظ بر مدل ANN برتری دارد.

حضور فلزات سنگین در غلظتهای بالا در خاک برای گیاهان، حیوانات و انسان سمی است. در این تحقیق مناطق جنوبی تهران و آب آبیاری این منطقه که همواره تحت تاثیر عوامل آلوده کننده و روانابهای عبوری این شهر قرار می گیرد، مورد مطالعه قرار گرفت. نمونه های خاک از 18 ایستگاه نمونه برداری جمع آوری و پس از استخراج فلزات سنگین به روش عصاره گیری، با استفاده از جذب اتمی، تعیین غلظت گردید. در این مطالعه غلظت برخی فلزات سنگین از جمله سرب، کادمیم، روی، مس و نیکل در بافت خاکهای منطقه جنوب تهران تعیین شد تا در صورت نزدیک بودن و یا افزون شدن غلظت از سطح با پتانسیل خطرزایی برای منطقه، بتوان تدابیر حفاظتی به منظور جلوگیری از گسترش آلودگی را اندیشید. نتایج نشان داد که گرادیان غلظت کلیه پارامترهای مورد مطالعه از شمال به جنوب و از غرب به شرق منطقه رو به افزایش بود. میانگین غلظت سرب، کادمیم، روی، مس و نیکل در ایستگاههای شمالی منطقه به  ترتیب 12/61، 42/1، 07/61، 85/25 و 22/29 میلی گرم بر کیلوگرم و در ایستگاههای جنوبی به ترتیب معادل 40/76، 62/2، 05/172، 85/69 و 40/37 میلی گرم بر کیلوگرم محاسبه شد. در منطقه مورد مطالعه نواحی جنوبی در مقایسه با نواحی شمالی در تماس بیشتری با روانابهای سطحی قرار داشتند و این احتمالا می تواند باعث پراکندگی غلظتی بیشتر در نواحی شمالی شود. ممکن است عبور کلیه روانابها در خط القعر محدوده مورد مطالعه یعنی جنوب منطقه و کاربرد وسیع این روانابها برای آبیاری زمین های کشاورزی این منطقه یکی از دلایل تجمع فلزات در بافت خاکهای منطقه باشد. بنابراین مطالعه حاضر لزوم توجه بیشتر به استفاده از روشهایی مثل تصفیه روانابها و عدم کاربرد آنها بر روی زمین به منظور جلوگیری از گسترش آلودگی در محیط را نشان داد.