علوم و مهندسی آب و فاضلاب
سال:1401 | دوره:7 | شماره:3 |تعداد مقالات:6

یکی از مسائل مهم در کنار کمبود و تقاضای آب در شهرها، مسئله دفع فاضلاب و تصفیه آن است. زمانی که از فاضلاب و تصفیه آن سخن به میان می آید، اولین موضوعی که در ذهن تداعی می کند بحث محیط زیست و حفظ آن از آلوده شدن است؛ چراکه فاضلاب خام همواره به عنوان یک آلاینده اصلی در محیط های انسانی و طبیعی مطرح بوده است. احداث تصفیه خانه فاضلاب یک فعالیت عمرانی- محیط‎زیستی است که هدف اصلی آن دفع صحیح و بهداشتی فاضلاب های تولیدی است و در صورت بی توجهی، عواقب جبران ناپذیری در پی خواهد داشت. اولین گام مؤثر برای احداث این تأسیسات، شناسایی مکان مناسب احداث آن ها است که معمولا با در نظر گرفتن عوامل و معیارهای مختلفی صورت می گیرد. اهمیت و دامنه اثر این معیارها در تعیین مکان نهایی تصفیه خانه فاضلاب تأثیرگذار است. برای این منظور می توان از روش های تصمیم گیری چند معیاره (MCDM) استفاده کرد. در تحقیق حاضر معیارها و زیرمعیارهای مؤثر در مکان یابی تصفیه خانه فاضلاب در شهرستان فاروج استان خراسان شمالی براساس روش دلفی تعیین می شود. مطابق با نظر خبرگان معیارهای اقتصادی-اجتماعی، محیط‎زیستی، زمین شناسی و فنی و تکنولوژی و زیرمعیارهای آن ها با روش AHP وزن دهی شده است. در تحلیل آماری این بررسی ها از نرم افزار SPSS و Expert Choice استفاده شده است. درنهایت بهترین مکان برای احداث تصفیه خانه فاضلاب با درنظر گرفتن معیارهای مذکور در این شهرستان انتخاب شد.

امروزه با توجه به اهمیت مسئله تغییرات اقلیم و کمبود منابع آب در دسترس و قابل استفاده، یکی از رویکرد های اساسی در مدیریت منابع آب، بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی است. در این راستا اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی یکی از مؤلفه های مهم و اساسی در تحلیل درست بیلان منابع آب و در نهایت مدیریت تلفیقی آن‎ها است. در این مقاله زیرحوضه لنجانات از حوضه آبریز گاوخونی که در آن اندرکنش بین رودخانه زاینده رود با آبخوان آن زیاد است انتخاب و برای بررسی تغییرات بارش و دما ناشی از پدیده تغییراقلیم از روش وزن دهی مدل های GCM تحت گزارش پنجم هیئت بین الدول تغییراقلیم و برای ریز مقیاس سازی خروجی مدل های GCM از مدل LARS-WG استفاده شد. برای بررسی اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی از اتصال مدل های WEAP و MODFLOW استفاده شد و در ادامه با استفاده از نتایج اقلیمی حاصل از سناریو های تغییراقلیم RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و اعمال سیاست های مدیریتی در آینده نزدیک در قالب 3 سناریوی مدیریتی ادامه روند موجود (پایه)، کاهش 20 درصدی و 40 درصدی سطح زیرکشت، عملکرد سیستم تلفیقی منابع آب در آینده نزدیک بررسی شد. نتایج نشان داد که در دوره آینده نزدیک، افزایش دما و بارش اتفاق خواهد افتاد. میزان اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی در آینده تحت سناریو های مدیریتی و تغییراقلیم مختلف افزایش می یابد که تحت سناریوی ادامه روند موجود (پایه) و سناریوی تغییراقلیم RCP4.5، تبادلات بیشتر آب های سطحی و زیرزمینی اتفاق خواهد افتاد. با توجه به نتایج به‎دست آمده به‎دلیل اثرات تغذیه ای زیاد رودخانه بر آبخوان در محدوده مورد مطالعه و از طرف دیگر برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی، مدیریت تلفیقی منابع آب می تواند اثرات منفی کمبود منابع آب زیرزمینی را کاهش دهد. ولی نیاز است با کاهش سطوح زیرکشت و الگوی کشت مناسب، مانع از برداشت بی رویه آب های زیرزمینی این محدوده شود.

از مشکلات عمده در شبکه آب‎رسانی شهری، هدررفت حجم زیادی از آب در اثر وقوع حوادث مختلف است که وقوع این پدیده، در اکثر موارد باعث ایجاد خساراتی می‎شود که عمدتاً برگشت‎ناپذیر و پرهزینه‎اند. لذا شناخت علل حوادث و میزان اهمیت آن‎‎ها، می‎تواند در پیشگیری و کاهش حوادث و اتلاف آب، سهم بسیار مؤثری داشته باشد. ازاین‎رو، هدف از این پژوهش، ارائه مدل برآورد نرخ شکست لوله‎های اصلی آب‎رسانی شهری است. پژوهش حاضر از لحاظ ماهیت، از نوع کاربردی و به لحاظ اجرا، ترکیبی از روش‎های توصیفی- تحلیلی بر پایه مطالعات کتابخانه‎ای محسوب می‎شود. در این پژوهش، علاوه‎بر مصاحبه با کارشناسان و خبرگان مربوطه درزمینه موردمطالعه، از نتایج مطالعات صورت‎گرفته توسط سایر پژوهشگران و نیز استفاده از آمار و اطلاعات موجود در شرکت آب و فاضلاب استان تهران که مربوط به منطقه یک شهر تهران است، بهره گرفته و معیارهای مهم بر نرخ شکست لوله‎های اصلی با جنس‎های مختلف، شناسایی شد. سپس برای انجام محاسبات و ارائه مدل، از نرم‎افزار برنامه‎ریزی بیان ژن (GEP)، استفاده شد. یافته‎های حاصل از پژوهش حاضر، نشان داد که با افزایش فشار کاری، سن، طول لوله و نیز افزایش تعداد انشعابات؛ میزان حوادث هم بیشتر خواهد شد. از طرفی، با افزایش قطر لوله‎‎ها و نیز افزایش عمق نصب آن‎ها، میزان نرخ شکست کاهش می‎‎یابد. نوع خاک مدفون ‎شده، نیز تأثیر مستقیمی بر از بین رفتن تدریجی لوله خواهد داشت. مدل‎های پیشنهادی در این پژوهش، به‎دلیل عدم محدودیت در پارامتر‎های ورودی و نیز توجه به کلیه مؤلفه‎‎های مؤثر، ابزاری بسیار مفید و قابل‎اعتماد برای پیش ‎بینی نرخ شکست لوله‎های اصلی آب‎رسانی شهری هستند.

حضور جلبک­ها در فرآیند تصفیه آب، مشکل آفرین است. بهترین روش برای کنترل جلبک­ها، حذف سلول جلبک به صورت دست نخورده و بدون پارگی سلول است زیرا بیشتر روش­های معمول، موجب تشکیل فرآورده­های جانبی گندزدایی که غالباً بسیار خطرناک هستند، می­شوند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی سیستم های میکرواسترینر و ازن زنی به صورت تلفیقی در حذف جلبک از آب خام است. برای این منظور، از طراحی باکس-بنکن در روش سطح پاسخ به وسیله نرم افزارDesign Expert  استفاده شد. متغیرهای آزمایش، شامل کدورت ورودی (NTU 50-150)، بار سطحی میکرواسترینر (8/10-18 متر بر ساعت) و دُز ازن تزریقی (1-3 میلی گرم بر لیتر) بودند. براساس شرایط آزمایش، راندمان حذف جلبکی در سیستم تلفیقی میکرواسترینر و ازن­زنی از 64/39 تا 76/88 درصد، حاصل شد. پارامترهای کدورت آب ورودی، دُز ازن تزریقی و بار سطحی میکرواسترینر به ترتیب با ضرایب اثر 37/15، 98/8 و 01/4 بیشترین تأثیر را بر کارایی سیستم در حذف جلبک داشتند. افزایش کدورت و بار سطحی میکرواسترینر سبب کاهش راندمان حذف جلبک و افزایش دُز ازن تزریقی سبب افزایش راندمان شد. مدل نهایی براساس پارامترهای مورد نظر، به صورت یک معادله درجه دو با ضریب همبستگی، ضریب همبستگی اصلاح شده و ضریب همبستگی پیش­بینی شده به ترتیب برابر با 948/0، 928/0 و 868/0 به دست آمد.

کمبود آب یکی از چالش ها و محدودیت های اساسی در توسعه و آبادانی کشور محسوب می شود. از طرفی روش های تصفیه فاضلاب در ابتدا به عنوان پاسخی به نگرانی در مورد بهداشت عمومی و شرایط ناشی از دفع فاضلاب در محیط زیست به وجود آمدند، ولی اکنون با گسترش شهرها و زندگی شهری، پاک نگه­داشتن و حفظ محیط زیست برای حیات اجتماعی امری ضروری است. لذا هدف تحقیق بهینه سازی و شبیه سازی مخازن ته نشینی ابتدایی در تصفیه خانه های فاضلاب است که با استفاده از نرم افزار Flow-3D شبیه سازی هیدرولیک جریان عبوری از تصفیه خانه دایره ای شکل سرریز-دریچه و ته نشست مخازن صورت گرفت و علاوه‎بر ارزیابی دقت مدل در شبیه سازی، به تعیین پارامترهای تأثیرگذار بر نسبت ورودی عبوری از روی سرریز به ورودی عبوری از زیر دریچه پرداخته شد. در مطالعه حاضر، روابطی برای نسبت دبی ورودی عبوری از بالا به پایین تصفیه خانه براساس پارامترهای بی بعد به‎دست آمد که بیانگر میزان همبستگی بالای متغیرهای فوق بوده است. هم‎چنین از مقایسه تأثیر پارامترهای مشخصه ته نشست در حداکثر عمق ته نشست نتیجه شد که پارامتر ضریب دراگ و زاویه ایستایی تأثیر زیادی بر مقدار ته نشست دارد. طبق شبیه سازی های متعددی که با نرم افزار Flow-3D انجام شد مشخص شد که این نرم افزار دقت خوبی در شبیه سازی الگوی جریان عبوری از تصفیه خانه دایره ای شکل سرریز–دریچه در دو حالت بستر صلب و بستر متحرک دارد. هم‎چنین از مقایسه تأثیر پارامترهای مشخصه ته نشست در حداکثر عمق ته نشست می توان دریافت که پارامترهای ضریب دراگ و زاویه ایستایی تأثیر زیادی بر مقدار ته نشست دارند. از بین مدل های آشفتگی مختلف، مدل LES نتایج قابل‎قبول تری در شبیه سازی ته نشست مخازن تصفیه خانه دایره ای شکل سرریز–دریچه نشان می دهد.

هدف از این تحقیق بررسی کارآیی بیوراکتورهای مستغرق غشایی (1SMBR) در تصفیه فاضلاب نساجی و شهری است. ابتدا بیوراکتور غشایی با استفاده از غشاءهای الیاف تو خالی پلی پروپیلن با منافذ 2/0 میکرومتر در مقیاس پایلوت به حجم 100 لیتر طراحی و ساخته شده است. سپس به‎مدت 20 روز برای تشکیل لجن فعال و تصفیه فاضلاب شهری اقدام شد. برای 28 روز به تدریج به فاضلاب شهری، درصدهای صعودی 20%، 40% 60% و 80% فاضلاب نساجی اضافه شده است. در نهایت، به‎مدت 10 روز، فاضلاب کارخانه پشم‎بافی نساجی مورد بررسی قرارگرفت. عملکرد پایلوت برای فاضلاب شهری در حداکثر غلظت MLSS mg/L2310، درصدهای حذف پارامترهای بیولوژیکی COD، BOD، TSS، VSS به‎ترتیب برابر 65/94%، 03/96%، 72/96%، 58/95%، برای فاضلاب مخلوط شهری و نساجی در MLSS برابر mg/L 2920، به‎ترتیب 1/94%، 2/95%، 97%، 9/95% گزارش شده است. در نهایت برای فاضلاب نساجی با زمان ماند هیدرولیکی 25 ساعت، زمان ماند لجن 25 روز باMLSS  برابر mg/L 1370 پارامترهای مورد مطالعه به‎همراه رنگ و کدورت به‎ترتیب 1/95%، 8/95%، 6/96%، 5/95%، 93%، 8/99%، گزارش شده است. این مطالعه نشان داد از SMBR به عنوان یک روش کارآمد برای تصفیه فاضلاب نساجی و شهری می توان استفاده نمود.