آب و فاضلاب
سال:1401 | دوره:33 | شماره:1 |تعداد مقالات:10

محدودیت منابع آب شیرین و تخلیه آب به صورت پساب شهری و صنعتی در محیط زیست یکی از چالش های مهمی است که بشریت همواره با آن روبه رو بوده است. استفاده از غشاهای تصفیه در بازیابی پساب ها یکی از راه حل های اساسی برای مقابله با این معضل جهانی است. ازاین رو در این پژوهش، عملکرد غشاهای نانوفیلتراسیون و اسمز معکوس در تصفیه پساب صنعتی عسلویه مقایسه و ارزیابی شد. غشاهای به کار رفته در این سیستم از نوع تجاری به صورت مارپیچ بافته شده از جنس پلی آمید بود. اثر پارامترهای فشار و دبی جریان بر شار عبوری از غشا، کل مواد جامد محلول، درصد تصفیه و درصد گرفتگی غشا بررسی شد. در هر دو غشا با افزایش فشار از 5 تا 7 بار در دبی ثابت L/h720، شار جریان افزایش و میزان TDS کاهش یافت. بیشینه درصد تصفیه در فشار 7 بار مشاهده شد که برای غشاهای NF و RO به ترتیب 92 و 4/98 درصد به دست آمد که نشان دهنده بالاتر بودن عملکرد تصفیه غشای RO نسبت به NF است. افزایش دبی جریان از 600 تا L/h840 در فشار ثابت 7 بار موجب افزایش شار جریان برای نمونه ها شد. میزان TDS با افزایش دبی در غشای NF روند کاهشی و سپس افزایشی را نشان داد در حالی که در غشای RO تغییرات ناچیز بود. همچنین، میزان دبی تاثیری بر روی درصد تصفیه غشای RO نداشت اما در غشای NF ابتدا روند افزایشی و سپس کاهشی مشاهده شد. بیشترین میزان درصد تصفیه با غشاهای NF و RO در دبی جریان L/h 720 به ترتیب 92 و 5/98 درصد به دست آمد. بررسی اثر افزایش فشار و دبی جریان بر درصد گرفتگی نشان داد میزان گرفتگی در غشای RO افزایش می یابد در حالی که در غشای NF این میزان بستگی به برایند اثر دبی و فشار دارد.

آگاهی از وضعیت کیفی رودخانه های ورودی به دریای خزر، می تواند نقش به سزایی در برنامه ریزی برای حفظ و مدیریت سلامت دریا و رودخانه های آن و همچنین آبزیان آنها داشته باشد. استان مازندران تعداد زیادی رودخانه دارد که به دریای خزر می ریزند. بنابراین به منظور تعیین سلامت رودخانه های ورودی به سواحل دریای خزر از ناحیه استان مازندران، کیفیت آب 28 مصب رودخانه در امتداد سواحل این استان به کمک شاخص های کیفی آب بررسی شد. برای انجام کار، نمونه برداری از آب در مصب 28 رودخانه انجام و مقدار برخی پارامترهای فیزیکوشیمیایی شامل اکسیژن محلول، pH، کلیفرم مدفوعی، اکسیژن خواهی شیمیایی و اکسیژن خواهی بیولوژیکی، غلظت فسفات، نیترات، آمونیاک، ذرات کل محلول، ذرات کل جامد و ذرات کل آب، به همراه غلظت ترکیبات بیسفنول A و نونیل فنول سنجش شد. سپس وضعیت کیفی آب این رودخانه ها توسط شاخص های کیفی NSFWQI، IRWQISC و شاخص آلودگی Liou بررسی شد. بیشترین غلظت ترکیب BPA در مصب رودخانه های کاظم رود، تجن، عالم کلا، کلایه بن، محمودآباد، طلارود و نوشهر با دامنه 99/1 تا 94/18میلی گرم در لیتر و بیشترین غلظت ترکیب NP در مصب رودخانه های چالک رود، اسپی رود، چالوس، عالم کلا، فریدون کنار و ماشلک رود با دامنه 3 تا 42/12 میلی گرم در لیتر اندازه گیری شد. بر اساس شاخص IRWQISC تعداد کمی از رودخانه ها در وضعیت مطلوب قرار داشتند. در حالی که تعداد زیادی از رودخانه ها به ویژه سرخرود، تنکابن، نور، محمودآباد و تجن، بر اساس شاخص های NSFWQI، IRWQISC و Liou، جزء رودخانه های آلوده دسته بندی شدند. وجود مناطق مسکونی و کشاورزی در اطراف رودخانه های استان مازندران و ورود پساب تصفیه نشده موجب کاهش کیفیت این رودخانه ها شده است که باید تصفیه پساب های صنعتی و شهری ورودی و حریم اکولوژیکی رودخانه ها رعایت شود.

یکی از نیازهای اساسی در سیستم های جمع آوری فاضلاب و زهکشی شهری، اتصال مجاری کم عمق به تونل های زیرزمینی عمیق است. این اتصال به طور معمول از طریق سازه ریزشی گردابی برقرار می شود. در این سازه و برای تشکیل جریان گردابی، علاوه بر جلوگیری از سقوط سیال بخش قابل توجهی از انرژی آن به واسطه اصطکاک جداره ها تلف می شود. در این پژوهش، با ساخت مدل فیزیکی سازه، هد انرژی باقیمانده در آن (نسبت انرژی مخصوص در خروجی به انرژی مخصوص در ورودی سازه، E2/E1) بررسی شد. با استفاده از آنالیز ابعادی عوامل بدون بعد عدد فرود جریان (Fr)، نسبت ارتفاع کل ریزش به قطر شفت (L ⁄ D) و نسبت عمق چاهک به قطر شفت (Hs ⁄ D) به عنوان عوامل موثر بر هد انرژی باقیمانده در سازه معرفی شدند. با استفاده از داده های آزمایشگاهی، دقت و توانایی روش فاکتوریل کامل برای توصیف باقیمانده انرژی جریان در سازه تایید شد. نتایج نشان داد که هد انرژی باقیمانده برای عدد فرود متناظر با دبی طراحی (Fr=2. 18) بیشترین نزدیکی را به مقدار حدی 1 دارد. از طرفی برای کلیه سطوح عامل L/D مقدار هد انرژی باقیمانده به مقدار حدی 1 نزدیک هستند. همچنین به ازای مقدار Hs/D بین 1 تا 2 شاهد کمترین اختلاف مقدار هد انرژی باقیمانده با مقدار حدی 1 هستیم، بنابراین می توان این محدوده را مناسب طراحی چاهک دانست. علاوه بر این معادله ای غیرخطی به صورت تابعی از Fr، L ⁄ D و Hs ⁄ D برای تخمین هد انرژی باقیمانده در سازه ریزشی گردابی با استفاده از آنالیز رگرسیون ارایه شد.

پرداخت نامنظم قبوض از سوی مشترکان، شرکت های آب و فاضلاب را در ارایه بهتر خدمات با محدودیت هایی مواجه می کند. در این راستا شناسایی عوامل موثر در پرداخت بهای آب اهمیت به سزایی دارد. داده های استفاده شده شامل اطلاعات صورت حساب مشترکان آب در 5 دوره اول سال های 1398 تا 1399 برای 181578 مشترک خانگی شهر قم است. به منظور تحلیل داده ها از روش های رگرسیون لجستیک، درخت تصمیم، ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی استفاده شد. نتایج نشان داد روش ها عملکرد مشابهی دارند و دقت مدل ها نزدیک یکدیگر و برابر 72 درصد است. بیشترین دقت در پرداخت های با تاخیر و به موقع به ترتیب مربوط به رگرسیون لجستیک 72 درصد و درخت تصمیم 75 درصد است. دو روش ماشین بردار پشتیبان و شبکه عصبی نیز عملکرد تقریبا مشابهی داشتند. در رگرسیون لجستیک به ترتیب متغیرهای وضعیت پرداخت قبض در سال قبل با ضریب 75/1، مانده بدهی پایان سال قبل با ضریب 86/0-، تعداد قبوض علی الحساب سال جاری با ضریب 70/0-و میانگین مصرف ماهانه سال جاری با ضریب 034/0 بیشترین تاثیر را بر تعداد قبوض پرداخت شده توسط مشترک در سال جاری دارند. نتایج درخت تصمیم نشان داد 43 درصد مشترکانی که در سال جدید پرداخت به موقع نداشتند، کسانی هستند که در سال قبل نیز پرداخت به موقع نداشته و 39 درصد مشترکانی که در سال جدید پرداخت به موقع دارند، مشترکانی هستند که در سال قبل نیز پرداخت به موقع داشته و در سال جدید قبض علی الحسابی نداشته اند. با توجه به نقش اثرگذار متغیرهای رفتار پرداختی مشترک در سال قبل، تعداد قبوض علی الحساب سال جاری و مانده بدهی پایان سال قبل در پرداخت های سال جاری، می توان با استفاده از ابزارهای نظارتی مانند نظارت بر مامورین قرایت، استفاده از پیمانکار برای پیمایش مشترکان با قبض علی الحساب، ابزار تشویقی مانند پاداش پرداخت به موقع و تقسیط مبلغ پرداختی و ابزار بازدارنده مانند اعمال جریمه و در نهایت قطع آب، نسبت به وصول مطالبات اقدام کرد. همچنین با توجه به اعمال بخش نامه آب امید در سال 1399 برای معافیت مشترکان خانگی با میانگین مصرف کمتر از 5 مترمکعب در ماه و از طرفی با توجه به پرداخت های کم این دسته از مشترکان، این گروه باید رصد و نسبت به دریافت مطالبات قبلی از آنها برنامه ریزی لازم انجام شود.

با سرازیر شدن آلودگی های کشاورزی، صنعتی و بیمارستانی به آبهای سطحی و زیرزمینی، سلامت انسان و دیگر موجودات زنده با تهدید جدی روبه رو شده است. رودخانه زرجوب یکی از آلوده ترین رودخانه های کشور بوده که از مرکز شهر رشت عبور کرده و انواع آلاینده های خطرناک مانند نیترات، فسفات و فلزات سنگین خطرناک به داخل آن سراریز می شود. یکی از روش های کم هزینه تصفیه پساب و سازگار با طبیعت که امروزه توجه بسیاری به آن شده است تالاب های مصنوعی هستند. در این پژوهش کاربرد تالاب های مصنوعی به صورت متوالی با استفاده از سه گونه گیاهی متفاوت نی، لمنا و وتیور با دو چینش مختلف به منظور حذف نیترات طی دو فصل پاییز سال 1398 و تابستان سال 1399 بررسی شد. نتایج نشان داد که میانگین درصد کاهش نیترات توسط دو تیمار دارای گیاه برابر 73 و 68 درصد و برای تیمار شاهد 35 درصد بود که نشان دهنده تاثیر گیاهان در تالاب ها است. همچنین نتایج نشان داد مقدار کاهش نیترات از پساب ارتباط مستقیم با تغییرات دمایی و وضعیت رشد و نمو گیاهان دارد. نتایج نشان داد کاربرد تالاب های هیبریدی می تواند کارایی حذف مناسبی برای آلاینده ها نسبت به کاربرد منفرد آنها داشته باشد، اما تفاوت در چینش گیاهان در تالاب ها اگرچه از نظر آماری در سطح احتمال 1 درصد معنادار بوده اما این تفاوت تاثیر ناچیزی در فرایند حذف نیترات از پساب داشته است.

امروزه حضور ترکیبات گوگردی در محیط آبی به دلیل سمیت زیاد آنها به یکی از مخاطرات جدی محیط زیستی تبدیل شده است. از این رو انتخاب و ارزیابی یک روش مناسب و کارآمد به منظور کاهش یا حذف این آلاینده ها امری ضروری است. در این پژوهش، به منظور بررسی و پیش بینی حذف بیولوژیکی آلاینده سولفید، یک مقایسه جامع بین مدل های سینتیک رشد مخصوص زیست توده در بیوراکتورهای مختلف انجام شد. برای این کار سه نوع سیستم بیوراکتور شامل لجن فعال بدون حضور نانوذره، در حضور نانوذرات سیلیکا و نانوصفحات گرافن اکساید استفاده شد. آزمایش های فرایند ناپیوسته برای بررسی اثر غلظت های مختلف آلاینده سولفید بر روی سرعت رشد مخصوص زیست توده و همچنین بررسی رشد زیست توده در طی 14 روز برای هر سه نوع سیستم بیوراکتور انجام شد. علاوه بر آن، مدل های سینتیکی مختلفی از جمله معادلات مونود، هالدان، اندرو و نواک، یانو و کوگا و وب توسط داده های آزمایشگاهی به دست آمده در فرایند ناپیوسته رشد لجن فعال مقایسه شدند. مطابق نتایج به دست آمده بیشینه سرعت رشد مخصوص برای سیستم های بیوراکتور EM، SS و GO به ترتیب برابر با 1817/0، 1667/0 و 1277/0 1-روز بود. مدل سینتیک غیرخطی یانو و کوگا با ضرایب تعیین 954/0، 965/0 و 941/0 به ترتیب برای بیوراکتور EM، SS و GO، نسبت به سایر مدل ها برازش بهتری از داده های سرعت رشد مخصوص در سراسر محدوده غلظت سولفید را ارایه داد. همچنین تحلیل توابع خطاهای مختلف SSE، ARE، HYBRID و MPSD نشان داد که بیوراکتور لجن فعال حاوی نانوذرات SiO2 نسبت به سایر سیستم ها بهترین عملکرد را دارد. توسعه و استفاده از این مدل های سینتیکی و روش های پیش بینی کننده به دلیل تحلیل پذیری و بررسی پارامترهای عملیاتی موثر در فرایند حذف بیولوژیکی آلاینده ها می تواند بسیار مفید و کارآمد باشد.

تخلیه پساب صنایع مختلفی مانند نفت، پتروشیمی منجر به آلودگی منابع آبی می شود، پساب این صنایع به طور معمول حاوی مواد آلی از جمله فنل و مشتقات آن است. وجود این منابع آلاینده در آبهای جاری و منابع آبی باعث بروز اختلالات متعدد در زیست بوم و مخاطرات مختلف برای سلامتی انسان ها خواهد شد. این پژوهش با هدف بررسی حذف ماده ارتونیتروفنل در پساب صنایع پتروشیمی با روش بیولوژیکی و مقایسه عملکرد 3 نوع راکتور SBR و MSBR جریان پیوسته و ناپیوسته در حضور لجن فعال انجام شد. به این منظور شاخص های عملیاتی و بهره برداری هریک از راکتورها بهینه سازی شد. شاخص های مطلوب شامل میزان لجن فعال(30 درصد)، اثر هوادهی (L/min18)، زمان عملیات (h4)، pH برابر 7، نسبت حجم پرکننده به حجم راکتور (7/4 درصد) و SVI (ml/g89) برای راکتور MSBR جریان ناپیوسته حاصل شد. همچنین عوامل بهینه عملیاتی راکتور MSBR جریان پیوسته نیز مانند شدت جریان ورودی (ml/min20)، نسبت حجم پرکننده به حجم راکتور (8/5 درصد)، اثر هوادهی (L/min12) و SVI (ml/g98)تعیین شد. در راکتور SBR به دلیل تشابه ساختاری صرفا بررسی شدت جریان های حجمی مختلف پساب ورودی مدنظر بود که در شدت جریان ورودی (ml/min40) و SVI (ml/g88) عملکرد مناسب تری مشاهده شد. در نهایت با توجه به برتری عملکرد راکتور MSBR جریان پیوسته نسبت به دو راکتور دیگر، پساب سنتزی مشابه پساب پتروشیمی کارون حاوی گونه های شیمیایی تولوین، بنزن و ارتونیتروفنل (درشرایط تداخلی) تهیه شد و عملیات تصفیه با راکتور MSBR جریان پیوسته انجام شد که درصد حذف ارتونیتروفنل (آلاینده مدنظر) (7/84 درصد)، کاهش COD (94 درصد)، کاهش BOD5 (8/94 درصد)، نسبت BOD5 به COD (57/0) و SVI (ml/g45/74) مشاهده شد. پساب تصفیه شده برای تخلیه با استانداردهای محیط زیستی تقریبا مطابقت خواهد داشت و با روش های ساده تر تصفیه و تنها با یک مرحله تکمیلی قابلیت تخلیه و یا استفاده در مصارف آبیاری و کشاورزی را دارد.

با پیشرفت تکنولوژی و گسترش صنایع، آلودگی های محیط زیستی در حال افزایش است. تنوع و گستردگی کاربرد انواع مواد شیمیایی در صنایع مختلف مانند نساجی و کشاورزی و در نهایت ورود پسماندهای این صنایع به محیط زیست تهدیدی جدی برای اکوسیستم های آبی است. روش های اکسیداسیون پیشرفته بر پایه تولید گونه های فعال مانند رادیکال های هیدروکسیل می توانند دسته وسیعی از آلودگی ها را به طور غیرانتخابی تخریب کنند. در میان روش های اکسیداسیون پیشرفته، فتوکاتالیست های ناهمگن که در آنها از نیمه هادی ها استفاده می شود، در تصفیه آبهای آلوده بسیار مورد توجه هستند. در این پژوهش، نانوریبون های اکسید تنگستن آلایش شده با نانوذرات پالادیم بر بستر گرافن به عنوان فتوکاتالیست برای تخریب رنگ نساجی آبی-اسید 92 استفاده شدند. نانوریبون های WO3 به روش حلال گرمایی بر بستر گرافن سنتز شدند و با نانوذرات پالادیم احیا شده به روش های مختلف آلایش شدند. تاثیر افزایش پالادیم و گرافن بر مورفولوژی سطح و فعالیت فتوکاتالیستی نانوریبون های WO3 با استفاده از تکنیک های پراش اشعه ایکس، تخلخل سنجیBET، میکروسکوپ روبشی الکترونی، تبدیل فوریه مادون قرمز، طیف سنجی بازتابی مریی-ماورابنفش، طیف بینی فوتوالکترون پرتو ایکس بررسی شد. نتایج حاصل از آنالیز تخلخل سنجیBET نشان داد که سنتز نانوریبون های اکسید تنگستن بر بستر گرافن اکساید و احیا فتوکاتالیست حاصله در اتمسفر هیدروژن باعث افزایش مساحت سطح فتوکاتالیست حاصله تا دو برابر شد. در ادامه، توانایی فتوکاتالیست ساخته شده در تخریب رنگ نساجی آبی-اسید 92 در حضور نور مریی بررسی شد و ثابت سرعت واکنش تخریب محاسبه شد. نتایج به دست آمده نشان داد که نانوکامپوزیت احیا شده در مجاورت گاز H2 در مقایسه با سایر نمونه ها دارای بیشترین سرعت تخریب رنگ min-1 3-10 * 8 با کارایی 60 درصد است. این نانوکامپوزیت با داشتن مساحت سطح زیاد، جذب مولکول های واکنش دهنده رنگ را روی سایت های فعال سطح آسان می سازد، در نتیجه سرعت تخریب آلاینده جذب شده روی سطح فتوکاتالیست تا حدی زیادی افزایش می یابد. در نهایت مدل های سینیتیکی مختلف به منظور بررسی سینتیک واکنش استفاده شد و در هر مورد ضریب تعیین محاسبه شد. نتایج حاصله از تطابق داده های تجربی با معادلات مذکور نشان داد که سینتیک تخریب رنگ مطابق با مدل لانگمیر-هینشلود، مکانیسم شبه درجه اول دارد.

این پژوهش برای بررسی میزان توجه به رویکرد طراحی شهری حساس به آب در آموزش دانشگاهی در ایران دو پرسش طرح کرد: 1) اهداف اصلی و فرعی طراحی شهری حساس به آب کدام اند؟ 2) در آموزش رشته های معماری منظر و طراحی شهری تا چه مقدار به اهداف طراحی شهری حساس به آب توجه می شود؟ راهبرد اصلی در پیشبرد این پژوهش، ترکیبی (کیفی-کمی) بود. در گام اول پژوهش از راهبرد کیفی و روش تحلیل محتوا برای استخراج اهداف اصلی و فرعی طراحی شهری حساس به آب از منابع بهره گرفته شد. سپس اهداف مستخرج به عنوان مولفه های مورد سنجش، مبتنی بر نظرات پنل خبرگان تدقیق شد. در گام دوم برای بررسی میزان توجه به اهداف "طراحی شهری حساس به آب" در آموزش دانشگاهی رشته های معماری منظر و طراحی شهری به کمک ابزار پرسش نامه نظرات اساتید دانشگاه در دو رشته معماری منظر و طراحی شهری جمع آوری شد. در گام سوم پژوهش، از راهبرد کمی آنتروپی شانون برای تحلیل پاسخ های ارایه شده به پرسش نامه ها استفاده شد. آنتروپی شانون یکی از روش های کمی مبتنی بر تصمیم گیری چند معیاره و برگرفته از نظریه اطلاعات برای پردازش داده ها در تحلیل محتوا است. تحلیل پاسخ های ارایه شده به پرسش نامه ها با روش آنتروپی نشان داد که در میان مولفه های 5گانه اصلی طراحی شهری حساس به آب، در آموزش طراحی شهری و معماری منظر به مولفه عملکرد بیش از سایر مولفه ها توجه می شود و دو مولفه امنیت آبی و تامین آب در رتبه دوم، کیفیت آب در رتبه سوم و کمیت آب در رتبه چهارم قرار دارند. از میان 20 مولفه فرعی مورد پرسش، وزن 14 مولفه (معادل 70 درصد مولفه ها) یکسان و ناچیز بود که نشان دهنده توجه کم به آنها در فرایند آموزش معماری منظر و طراحی شهری در ایران است. نتایج نشان داد مولفه هایی که ماهیت کمی داشته اند، جایگاه پایینی در آموزش معماری منظر و طراحی شهری دارند. در حالی که بخش زیادی از مولفه های کیفی توانسته اند وزن بیشتری نسبت به مولفه های کمی کسب کنند. این موضوع نشان داد آموزش معماری منظر و طراحی شهری در ایران به ویژه در حوزه آب، به طور معمول بر بیان مفاهیم نظری و موضوعات کیفی استوار است و برای آماده سازی دانش آموختگان این رشته ها برای مواجهه با چالش های کمی که در پروژه های واقعی با آنها روبه رو خواهند شد، با ضعف جدی روبه رو است. برای پرکردن خلا، بررسی بازنگری شرح دروس این دو رشته و چگونگی افزایش سطح دانش مدرسین آن نسبت به اهمیت موضوع آب، برای انجام پژوهش های آینده پیشنهاد می شود.

امروزه آلودگی محیط زیست و کاهش آب شیرین قابل دسترس، از مهم ترین مشکلات محیط زیستی ناشی از افزایش شهرنشینی و صنعتی شدن است. بر این اساس، هدف از انجام این پژوهش، سنتز گرافن اکسید مغناطیسی آمین دار) mGO-NH2) از ساقه گیاه آبزی لویی Typha latifolia به عنوان جاذب فلز سرب به روش سطح پاسخ (RSM) بود. در این پژوهش، گرافن از ساقه گیاه آبزی لویی Typha latifolia به روش راکتور حرارتی CVD سنتز و پس از انجام مراحل اکسیداسیون و مغناطیسی، با گروه های عاملی آمین، عامل دار شد. سپس به منظور حصول اطمینان از سنتز نانوجاذب، ویژگی های ساختاری آن توسط آنالیزهای FTIR، AFM، Raman، SEM، ZETA potential و pHZPC بررسی شد. در ادامه، پس از بهینه سازی فاکتور pH، تاثیر هریک از فاکتورهای زمان (X1)، غلظت سرب (X2) و مقدار جاذب (X3)، بر کارایی اکسیدگرافن مغناطیسی آمین دار شده (mGO-NH2) در حذف یون های سرب از محلول آبی، به وسیله معادله درجه دوم به روش RSM و طرح مرکب مرکزی (CCD) بررسی شد. بر اساس نتایج حاصل از تصویر SEM، تصویر AFM، آنالیز Raman و طیف FTIR، سنتز نانوجاذب تایید شد. مقدار بیشینه ظرفیت جذب برابر mg/g29/164 (mg20= X3، mg/L20 = X2 و min120 = X1) حاکی از هم راستا بودن نتایج آزمایش ها با مقدار پیش بینی شده مدل بود. بر اساس مدل فروندلیچ و ردلیچ-پیترسون، فرایند جذب نیز از نوع برهم کنش شیمیایی با سطح نامتجانس جاذب بود. پژوهش ترمودینامیک نیز حاکی از گرماگیر بودن فرایند جذب بود. نتایج این بررسی نشان داد که ساقه گیاه لویی می تواند به عنوان گزینه مناسبی در سنتز گرافن مورد استفاده قرار گرفته و mGH-NH2 حاصل، کارایی موثری در جذب یون های سرب از محلول های آبی دارد.