آب و فاضلاب
سال:1396 | دوره:28 | شماره:4 |تعداد مقالات:12

به دلیل اهمیت آب و نقش آن در زندگی موجودات زنده، تعیین ارزش واقعی آن حائز اهمیت است. در این تحقیق، به برآورد ارزش آب مازاد کشاورزی شهر اصفهان از نظر مردم اصفهان در سال 1393 پرداخته شد و عوامل موثر بر ترجیحات عمومی افراد مورد تحلیل قرار گرفت. با استفاده از روش ارزش گذاری مشروط و مدل رگرسیونی لاجیت، تمایل افراد به پرداخت برای استفاده از آب مازاد کشاورزی تعیین و عوامل موثر بر آن بررسی شد. نتایج این پژوهش نشان داد که تمایل به پرداخت افراد برای استفاده از هر متر مکعب آب مازاد با متغیرهای سرانه قبض آب و تعداد افراد خانواده و متغیر مبالغ پیشنهادی رابطه منفی و با تحصیلات رابطه مثبت و معنی دار دارد. متغیر تعداد افراد خانواده و افراد اخلاق گرا بیشترین کشش را به خود اختصاص داده و بیشترین تاثیر را در تمایل به پذیرش افزایش مبلغ قبض آب داشته اند. پس از برآورد تابع لاجیت، نتایج نشان داد که متوسط مصرف آب مردم اصفهان برای هر خانواده (با میانگین بعد 4 نفر) برابر با 57/27 متر مکعب در ماه و تمایل به پرداخت هر خانواده اصفهانی برای یک متر مکعب آب مازاد کشاورزی برابر 8/5201 ریال در ماه است.

در اثر وقوع انواع تهدیدات چه طبیعی و چه انسان ساخت، خسارت فراوانی ممکن است به زیرساخت های کشور وارد شود. یکی از این زیرساخت های حیاتی، سامانه آبرسانی است. از آنجایی که مهم ترین وظیفه این سامانه در زمان بحران، ناشی از وقوع تهدید، استمرار در انتقال آب به شهروندان می باشد، در صورت قطع استمرار عملکردی باعث تشدید بحران خواهد شد. از این رو باید با ارزیابی تهدیدات در سامانه آبرسانی، نقاط آسیب پذیر شناسایی شود و با شناخت این نقاط راهکارهایی به منظور آسیب پذیری ارائه شود. در این تحقیق ابتدا به ارزیابی دارایی ها و تهدیدات خاص مربوط به سامانه آبرسانی و در ادامه به ارزیابی شدت آسیب پذیری هر یک از تهدیدات احتمالی برای دارایی های مشخص شده پرداخته شد و در نهایت با محاسبه عدد ریسک هر یک از دارایی ها با استفاده از روش رمکپ، دارایی سدها، مخازن به همراه ایستگاه پمپاژ، تصفیه خانه ها و چاه ها به عنوان واحدهای آسیب پذیر مشخص شدند تا بتوان قبل از وقوع بحران با استفاده از این راهکارها میزان آسیب پذیری را کاهش داد. از دیگر نتایج این تحقیق مشخص شدن تهدیدات پایه تاثیرگذار بر این سامانه شامل آلودگی آب، حملات موشکی و سپس حملات سایبری می باشد.

آب های زیرزمینی یگانه منبع تامین آب برای میلیون ها نفر در جهان است و آلوده شدن آنها تاثیرات عمده ای بر سلامت انسان ها، فعالیت صنایع، کشاورزی و محیط زیست دارد. آب شرب شهر قم از طرح ها ی انتقال آب از حوضه ها ی مجاور و چاه ها ی شرب حفر شده در محدوده شهر تامین می شود. کمبود منابع تامین آب و نیاز آبی شدید در شهر باعث شده چاه ها ی شرب داخل شهر نقش مهمی که در گذشته در تامین آب شرب شهر داشته اند، کماکان حفظ کنند. نیترات به عنوان آلاینده ای گسترده و متداول آب زیرزمینی از فعالیت ها ی انسانی و شهری منشاء می گیرد. آلودگی آب های زیرزمینی ممکن است برای سال ها، غیر قابل تشخیص باشد. احیای آبخوان های آلوده مشکل، پر هزینه، و در برخی اوقات غیر ممکن است. به منظور ارزیابی غلظت نیترات چاه های آب شرب شهر قم از نتایج آنالیز 600 نمونه آب که توسط شرکت آب و فاضلاب قم در طی سال ها ی 1385 تا 1392 برداشت شده، استفاده شد. در این آنالیزها 136 نمونه آلوده وجود داشت. همچنین به منظور اطمینان از نتایج آزمایش ها ی شرکت آب و فاضلاب و تعیین محل ها له آلودگی در آذر ماه 1392 از 27 حلقه چاه عمیق در محدوده شهر نمونه برداری و آلاینده نیترات در آزمایشگاه معتمد اندازه گیری شد. در این نمونه برداری میانگین غلظت نیترات نمونه ها 74 میلی گرم در لیتر و انحراف از معیار آنها 37 میلی گرم در لیتر به دست آمد و آلودگی به نیترات در 19 نمونه ( 70 درصد نمونه ها) مشاهده شد. نتایج نشان داد که آبخوان قم در محدوده شهر قم به صورت گسترده به نیترات آلوده می باشد.

بروز جریان های گذرا به دلیل شرایط بهره برداری در شبکه های آبرسانی امری اجتناب ناپذیر است. بنابراین تحلیل شبکه های آبرسانی برای جریان گذرا، جهت افزایش اعتمادپذیری سیستم امری ضروری است. از طرفی، دقت یک تحلیل به میزان زیادی وابسته به پارامترهای مختلف ورودی به مدل از قبیل زبری جدار لوله ها، اثرات نوسانی ضریب افت غیرماندگار و سرعت موج در لوله ها است. از آنجا که تعیین قطعی این پارامترها در عمل امکان پذیر نیست، این مسئله معمولاً از طریق کالیبراسیون سیستم مورد مطالعه و عمدتاً با روش های سعی و خطا و قضاوت مهندسی انجام می شود. خطوط لوله دارای پیچیدگی های ذاتی در تحلیل هیدرولیکی هستند. از سوی دیگر تعداد و اثرگذاری متقابل پارامترهای دینامیکی در این شبکه ها قابل توجه بوده و تشخیص صریح نقش هر یک در پاسخ های سیستم بسیار دشوار به نظر می رسد. از این رو برای کالیبراسیون شبکه های خطوط لوله تحت فشار تحت جریان های گذرا نیاز به استفاده از روش ها و مدل های سیستماتیک تر است. در این تحقیق با استفاده از تحلیل معکوس جریان گذرا در حوزه فرکانس، به چگونگی تخمین این پارامترها پرداخته شد. روش حل مسئله کالیبراسیون به صورت معکوس بر پایه یک سری اندازه گیری ها و محاسبات پایه گذاری شد، به گونه ای که در آن سعی شد تا تابع هدف با پیدا کردن پاسخ بهینه به حداقل مقدار خود برسد. روش ارائه شده با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی مرجع مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد که استفاده از این روش علاوه بر اینکه نتایجی رضایت بخشی در پی دارد، در عمل ساده بوده و از سرعت بالاتری نسبت به روش معکوس تحلیل جریان گذرا در حوزه زمان برخوردار است.

کانال های مثلثی در مهندسی آب و فاضلاب کاربردهای متنوعی دارند؛ از این رو مشخصات هیدرولیکی جریان در این مقاطع از اهمیت ویژه ای برخوردار است. پژوهشگران روش های مختلفی برای تخمین کانتورهای سرعت در مقاطع منشوری ارائه کرده اند. اکثر روش های ارائه شده اثر زبری جداره ها، نحوه توزیع زبری و جریان های ثانویه را بررسی نمی کنند. با این حال به علت پیچیدگی و غیرخطی بودن کانتورهای سرعت در مجاری روباز، هیچ رابطه ساده ای وجود ندارد که بتواند به طور دقیق کانتورهای سرعت را تخمین بزند. در این پژوهش رهیافتی کارآمد به منظور مدل سازی کانتورهای سرعت در کانال های مثلثی روباز با توزیع زبری غیر یکنواخت، با استفاده از سیستم تطبیقی استنتاج فازی-عصبی ارائه شد. برای آموزش و ارزیابی مدل از اطلاعات آزمایشگاهی شامل 1703 داده در مجاری مثلثی با تقارن هندسی و توزیع زبری غیر یکنواخت استفاده شد. مقایسه نتایج آزمایشگاهی با مقادیر تخمینی توسط مدل نشان می دهد که مدل ANFIS، قابلیت کاربرد در شبیه سازی سرعت موضعی و تعیین کانتورهای سرعت را به خوبی داراست و ارزیابی مستقل نشان می دهد که مقادیر دبی و سرعت متوسط عمقی محاسبه شده از اطلاعات مدل، با دقت زیادی منطبق بر مقادیر آزمایشگاهی است.

به دلیل تغییرات فیزیکی فیلتر، همچون تغییر در اندازه دانه های بستر، شکسته شدن نازل ها و تغییرات دمای آب، میزان رژیم شستشو در طول سال تغییر می کند. با استفاده از پمپ های دور متغیر می توان این رژیم بهینه را ثابت نگه داشت. در این تحقیق آزمایش ها بر روی یک فیلتر ماسه ای تند تک لایه در ابعاد حقیقی انجام شد و انبساط بهینه بین 7 تا 8 درصد به دست آمد. تحقیقات متعدد قبلی نشان داده است که برای جلوگیری از جوشش بستر، جریان آب و هوا باید به آهستگی و به تدریج تا میزان طراحی افزایش یابد؛ در تصفیه خانه های متعارف با استفاده از شیر کروی این کنترل صورت می گیرد که موجب تلفات انرژی و بروز فشارهای متغیر بر روی پمپ ها و بلوئر می شود. در صورتی که با استفاده از پمپ های دور متغیر می توان با حفظ فشار نسبتا ثابت به رژیم شستشوی بهینه دست یافت. پمپ های دور متغیر به دلیل تامین کردن رژیم های شستشوی مختلف، این امکان را در اختیار طراحان و بهره برداران قرار می دهد تا انبساط بهینه را در بستر فیلتر به دست آورند. در این تحقیق میزان انبساط نتایج مثبتی همچون کاهش دوران بلوغ فیلتر، کاهش کدورت خروجی به زیرNTU 3/0 و صرفه جویی در مصرف آب شستشو به میزان 15 تا 20 درصد و در مصرف برق پمپ های شستشوی معکوس، به میزان 30 تا 50 درصد را به همراه داشت.

با توجه به آلودگی منابع آب و خاک و لزوم جذب، کاهش و تعدیل اثرات فلزات سنگین، ظرفیت زیست پالایی فلز کادمیم توسط گونه های درختی آب دوست صنوبر دلتوئیدس و دارتالاب مورد بررسی قرار گرفت. پژوهش حاضر در قالب طرح کاملاً تصادفی با چهار تیمار شامل شاهد، 50، 100 و 150 میلی گرم کادمیم در کیلوگرم خاک و سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد با افزایش میزان کادمیم محیط، غلظت کادمیم در اندام های مختلف دو گونه افزایش یافت، به طوری که بیشترین غلظت کادمیم در برگ، ساقه و ریشه دارتالاب و صنوبر دلتوئیدس در تیمار 150 میلی گرم بر کیلوگرم کادمیم و به ترتیب برابر با 6/18، 33/35 و 06/89، و 44/29، 56/61 و 60/104 میلی گرم بر کیلوگرم مشاهده شد. میزان غلظت کادمیم از ریشه به سمت ساقه و برگ ها در هر دو گونه دارای روند کاهشی بود. فاکتور انتقال کادمیم در دو گونه نسبت به شاهد افزایش یافت و بیشترین آن 1065/1و 006/1 مربوط به صنوبر و دارتالاب و در تیمار 50 میلی گرم بر کیلوگرم مشاهده شد. در راستای توسعه پایدار و استفاده بهینه از منابع آب و خاک و نظر به اهمیت تصفیه بیولوژیکی پساب ها و پاکسازی محیط زیست آلوده به خصوص فلزات سنگین، کشت گونه های آب دوست، صنوبر و دارتالاب با پتانسیل بالای گیاه پالایی به عنوان گونه های تجمع دهنده برای فلزات سنگین در محیط های آلوده پیشنهاد شد.

تخلیه پساب های رنگی به اکوسیستم های طبیعی خطرات جدی را برای محیط زیست و حیات آبی ایجاد نموده است. مالاشیت سبز یک رنگ بازی است که کاربردهای صنعتی بسیار گسترده به خصوص در صنعت آبزی پروری در سطح دنیا دارد. در این پژوهش کاربرد طراحی ترکیبی مرکزی تحت روش سطح پاسخ در جذب رنگ مالاشیت سبز از محلول های آبی با استفاده از نانوجاذب ترکیبی کلینوپتیلولایت-نانو ذرات آهن (Cl-nZVI) بررسی شد. ساختار جاذب تولید شده با استفاده از آنالیزهای میکروسکوپ الکترونی روبشی، آنالیز عنصری به روش تفرق اشعه ایکس و آنالیز تعیین ویژگی های مغناطیسی توصیف شد. اثر پارامترهای مختلف شامل pH، غلظت اولیه رنگ و دز جاذب بر میزان کارایی جذب برای یافتن بهترین شرایط جذب مورد مطالعه قرار گرفت. در مجموع20 سری آزمایش توسط نرم افزار (Design Expert. 7. 0) طراحی شد و کارایی جذب به عنوان پاسخ به نرم افزار داده شد. مقادیر بهینه برای سه متغیرpH، دز جاذب و غلظت رنگ مالاشیت سبز به ترتیب برابر با 6/5، 43/1 گرم در لیتر و 21/49 میلی گرم در لیتر بوده است. تحت شرایط بهینه پارامترهای موثر در فرایند جذب، کارایی جذب بالایی (90/57 درصد) برای حذف رنگ MG به دست آمد. به علاوه میزان مطلوبیت در فرایند بهینه سازی 963/0 به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده، جاذب Cl-nZVI می تواند یک گیرنده مناسب و ارزان قیمت برای جذب رنگ مالاشیت سبز از پساب صنایع نساجی و فعالیت آبزی پروری باشد.

استانداردهای کیفی پساب ها نسبت به گذشته سختگیرانه تر شده و لذا نیاز به بهبود کیفیت خروجی فاضلاب های تصفیه شده روز به روز در حال افزایش است. از طرفی با افزایش فشار بر منابع آب سراسر جهان، لازم است بازیافت و استفاده مجدد از خروجی فاضلاب مورد توجه قرار گیرد. اخیراً بیوراکتورهای غشایی که از محبوبیت و توجه زیادی برخورداراند به عنوان یک فناوری امیدبخش در تصفیه فاضلاب مطرح شده اند. در راستای بهبود کیفیت خروجی تصفیه خانه فاضلاب شهری شیراز، تصفیه فاضلاب شهری توسط تکنولوژی بیوراکتور غشایی در مقیاس پایلوت میدانی در تصفیه خانه فاضلاب شهری شیراز به مدت 9 ماه مورد مطالعه قرار گرفت. پایلوت ساخته شده در این تحقیق از یک راکتور هوادهی به حداکثر حجم مفید 230 لیتر و یک حوضچه غشایی به حجم 110 لیتر تشکیل شد و یک غشا به فرم الیاف توخالی درون حوضچه غشایی استفاده شد. 7 زمان ماند هیدرولیکی متفاوت هوادهی از 2 تا 12 ساعت بر روی این پایلوت مورد آزمایش قرار گرفت و عملکرد سیستم در حذف مواد آلی، نیتروژن آمونیاکی، مواد معلق و کدورت و همچنین ظرفیت غشاء بررسی شد. بازدهی سیستم در حذف مواد آلی در تمام دوره به جز زمان ماند هیدرولیکی 2 ساعت کاملاً پایدار و ثابت بود. به طوری که کاهش COD و BOD به ترتیب به بیش از 95 و 99 درصد رسید. نیتریفیکاسیون به طور کامل انجام شد و در تمام دوره به جز زمان ماند هیدرولیکی 2 ساعت پایدار و ثابت بود. غلظت مواد معلق خروجی سیستم تقریباً برابر صفر و میزان کدورت کمتر از NTU 1 به دست آمد. همچنین بررسی ظرفیت غشا نشان داد که فلاکس متوسط Lm-2 h-1 5/5 در خلا متوسط 3/0 اتمسفر قابل دستیابی است. نتایج نشان داد که عملکرد سیستم بیوراکتور غشایی مورد مطالعه در تصفیه فاضلاب شهری شیراز در مقایسه با سایر سیستم های تصفیه فاضلاب شهری رایج خیلی بالاتر بود و بازدهی سیستم تحت تاثیر زمان ماندهای هیدرولیکی 3 تا 12 ساعت راکتور هوادهی نبود. بنابراین با توجه به کیفیتی که پساب خروجی این سیستم دارد به طور یقین می تواند جهت مصارف بسیار زیادی در صنعت و کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد.

استفاده از لجن فاضلاب به عنوان کود در اراضی کشاورزی در بسیاری کشورها رایج است که می تواند نقش موثری بر عملکرد گیاه داشته باشد. البته این افزودنی های آلی می توانند باعث افزایش فلزات سنگین در خاک شوند. این پژوهش با هدف بررسی اثربخشی کلات DTPA بر قابلیت دسترسی کادمیم در گیاه ذرت در یک خاک تیمار شده با لجن فاضلاب در شهرستان اراک صورت پذیرفت. تیمارهای آزمایشی شامل کاربرد لجن فاضلاب (0، 15 و 30 تن در هکتار) آلوده شده با کادمیم در مقادیر0، 5، 10 و 15 میلی گرم در کیلوگرم و کاربرد کلات DTPA به مقدار 0 و 5/1 میلی مول بر کیلوگرم خاک بود. بعد از گذشت 60 روز از کاشت ذرت، ویژگی های فیزیکی-شیمیایی خاک و غلظت کادمیم در خاک و گیاه ذرت اندازه گیری شد. کاربرد 5/1 میلی مول کلات DTPA در خاک آلوده به 5 میلی گرم کادمیم، باعث افزایش معنی دار میزان کادمیم قابل دسترس خاک شد. افزودن کلات DTPA به خاک حاوی 30 تن در هکتار لجن فاضلاب آلوده به 10 میلی گرم کادمیم به ترتیب باعث افزایش17 و 25 درصدی در میزان کادمیم در ریشه و ساقه گیاه ذرت شد. نتایج به دست آمده از این تحقیق حاکی از آن است که همزمان با افزایش کاربرد لجن فاضلاب اثربخشی استفاده از کلات جهت گیاه پالایی کادمیم کاهش یافته است، به طوری که کمترین اثر بخشی گیاه پالایی مربوط به تیماری بوده که بیشترین سطح لجن فاضلاب (30 تن در هکتار) با کمترین سطح آلودگی ( 5 میلی گرم کادمیم) را داشته است.

با عنایت به ناپایداری های ایجاد شده در زمینه هدایت منابع آب، لزوم نگرش پیوسته در طی دو دهه گذشته به وضوح ایجاد شده است. همچنین حکمرانی شایسته و پایدار منابع آب به عنوان مکملی بر مدیریت به هم پیوسته مورد توجه قرار گرفته است. هدف از این تحقیق ارائه مدل مفهومی حکمرانی پایدار در مدیریت منابع آب با تاکید بر آموزش و ظرفیت سازی می باشد. در این تحقیق با مرور دیدگاه های مختلف بین المللی، نتایج اجلاس ها و کنفرانس های جهانی آب یک مفهوم جامع و کامل از حکمرانی پایدار در مدیریت بهم پیوسته منابع آب با تاکید بر آموزش و ظرفیت سازی ارائه شده است. سپس با مراجعه به منابع بین المللی و نیز اسناد بالادستی مصوب مدیریت آب کشور، معیارها و شاخص های مناسب انتخاب شدند. روش تحقیق توصیفی از نوع پیمایشی و ابزار تحقیق پرسشنامه بود. روایی شاخص ها با استفاده از نظرات اساتید و متخصصان مربوطه، اعتبارسنجی و پایایی شاخص ها با استفاده از فرمول آلفای کرونباخ، 94/0 محاسبه شد. با مراجعه به 110 نفر از مدیران ارشد آب کشور، اساتید منابع آب دانشگاه ها، مدیران ارشد کشاورزی، متخصصان خبره آب در جوامع بومی، فعالان سازمان های مردم نهاد و با روش تمام شماری، تمامی معیارها و شاخص ها در فضای فازی و با بکارگیری نرم افزار فازی، رتبه بندی شدند. الگوی ارائه شده متشکل از 9 معیار و 52 شاخص بود که در بین آن ها، معیار مشارکت مردمی و شاخص آموزش و ظرفیت سازی، بیشترین امتیاز را کسب نمود. نتایج تحقیق نشان می دهد مدل مفهومی پیشنهادی، کاملاً منطبق با حکمرانی پایداری است که هم اکنون مطرح است. در حکمرانی پایدار به نقش بسیار کلیدی مشارکت مردمی، آموزش و ظرفیت سازی کلیه سیاست گذاران و ذی نفعان در فرایند تصمیم گیری و برنامه ریزی ها تاکید شده است.