علوم و مهندسی آب و فاضلاب
سال:1402 | دوره:8 | شماره:4 |تعداد مقالات:6

افزایش روز‎افزون جمعیت و همین­طور تقاضای انسان برای زندگی راحت­تر موجب استفاده بیش از حد از منابع آب های سطحی و زیرسطحی شده و در نتیجه آن انواع عناصر سمی به محیط‎زیست وارد شده است. یکی از این عناصر سمی آرسنیک است. آرسنیک از سمی ترین و خطرناک ترین عنصرهای موجود در آب آشامیدنی شناخته می شود. هدف از این تحقیق بررسی روش به حداقل رساندن میزان این ماده سمی به‎روش انعقاد و لخته­سازی در آب آشامیدنی است. در روش انعقاد و لخته­سازی برای حذف آلاینده یک مقدار بهینه از pH و ماده منعقدکننده وجود دارد که در کمتر و بیشتر از این مقادیر بهینه درصد کاهش حذف آلاینده کمتر می­شود. به‎منظور تعیین شرایط بهینه حذف آرسنیک به‎روش انعقاد و لخته سازی، در مرحله اول میزان pH بهینه به کمک آزمایش جار تعیین شد و مقدار آن 6 به‎دست آمد. سپس با انتخاب آلوم به‎عنوان ماده منعقدکننده و آهک به‎عنوان کمک منعقدکننده و هم‎چنین میزان pH بهینه، مقدار بهینه ماده شیمیایی 5/7 میلی­گرم بر لیتر به‎دست آمد، که تعیین نقاط بهینه در شرایط موجود را می توان نوآوری در این تحقیق نامید. در پایان غلظت باقیمانده آرسنیک به‎روش طیف‎سنجی جذب اتمی هیدرید تعیین شد. با توجه به غلظت آرسنیک نمونه آب ورودی که  برابر با 91 میکروگرم بر لیتر بود، آزمایش جار در طی دو مرحله با منعقدکننده آلوم صورت گرفت. با توجه به میزان pH بهینه به‎دست آمده در غلظت های مختلفی از مواد منعقدکننده و هم‎چنین غلظت ثابتی از مواد کمک منعقدکننده، راندمان حذف آرسنیک در بهترین حالت با منعقدکننده آلوم به 46/88 درصد رسید که برابر با 10 میکروگرم بر لیتر است و با توجه به میزان استاندارد سازمان بهداشت جهانی، نتیجه قابل‎قبولی است. نتیجه این پژوهش بیان‎گر آن است که روش انعقاد و لخته سازی با منعقدکننده آلوم و میزان ثابتی از آهک به‎عنوان کمک منعقدکننده، کارایی قابل‎قبولی در حذف آرسنیک دارد و می تواند گزینه مناسبی برای حذف آرسنیک باشد.

در این پژوهش، وضعیت کمی و کیفی پساب خاکستری در خوابگاه های دانشگاه اصفهان با هدف استفاده مجدد از آن مورد بررسی قرارگرفت. بدین منظور، مصرف آب غیرشرب (استحمام و شستشوی لباس) به تفکیک خوابگاه برادران و خواهران، طی روزهای هفته و کیفیت پساب در طول ترم تحصیلی (مهر-آبان و اردیبهشت-خرداد) با نمونه برداری از منهول خروجی حمام ها پایش شد. نتایج نشان داد که سرانه متوسط مصرف آب غیرشرب و تولید پساب خاکستری دانشجویان 111 لیتر به ازای هر نفر در روز است که با احتساب 4400 نفر ساکن در خوابگاه ها، پساب تولیدی می تواند حداقل 10% نیاز آبی فضای سبز دانشگاه را تامین کند. هم‎چنین مشخص شد سرانه تولید پساب خاکستری دختران 20% بیشتر از پسران بوده و این اختلاف قابل‎ملاحظه است. به‎علاوه، سرانه تولید پساب خاکستری در آخر هفته (پنجشنبه و جمعه) به‎صورت قابل ملاحظه ای (16%) بیشتر از سایر روزها است. بر این اساس، ضرایب حداکثر روزانه و ساعتی تولید پساب خاکستری به‎ترتیب 16/1 و 25/1 برآورد شد. آنالیز کیفی پساب خاکستری نیز نشان داد که غلظت متوسط آلاینده های BOD، COD و TSS در این پساب به‎ترتیب برابر 65، 142 و 52 میلی گرم بر لیتر است که میزان تجزیه پذیری بیولوژیکی و ذرات معلق نسبتاً کمی دارد.

در سال های اخیر، استفاده از پلیمر PVDF در ساخت غشای اولترافیلتراسیون مورد توجه محققین صنعت آب و فاضلاب قرارگرفته است. با این‎حال خاصیت آب گریزی پلیمر PVDF چالش های اجرایی و بهره‎برداری به‎همراه داشته است. این مطالعه اثربخشی نانوذرات CuO در سه نوع شکل هندسی (نانو ذره، نانو صفحه، نانو توپی) به منظور اصلاح ساختار آب گریز پلیمر PVDF را مورد ارزیابی قرار می دهد. در این پژوهش، نانو ذرات به‎روش هیدروترمال در ابعاد و اندازه های مختلف سنتز شده و مورد شناسایی و مشخصه‎یابی قرارگرفتند. غشای اولترافیلتراسیون در حضور  PVDF(wt %16)، PVP (wt 1%) و نانو ذرات اکسید مس (wt %1) به‎روش وارونگی فاز ساخته شد. نتایج مشخصه‎یابی نشان‎داد که نانو مواد صفحه ای به خوبی در ساختار غشا پراکنده شده است. هم‎چنین میزان آب‎دهی و پس‎زنی پروتئین BSA در غشای حاوی نانو صفحات به‎ترتیب LMH 263 و %98 بوده و نسبت به سایر نانو کامپوزیت ها میزان کمتری BSA به سطح غشا رسوب کرده است. هم‎چنین، میزان رهاسازی یون مس در آب خروجی از غشا در حد استاندارد بوده است که نشان‎دهنده پایداری CuO در ساختار غشا است. براین اساس، نانو مواد صفحه ای به مراتب عملکرد بهتری در اصلاح نانو کامپوزیت های پلیمری دارند.

به‎دلیل تغییرات پیوسته مشخصات کمی و کیفی فاضلاب ورودی به تصفیه خانه فاضلاب، ارزیابی عملکرد تصفیه خانه و اتخاذ استراتژی های مناسب و به‎هنگام ضروری است. اولین گام برای ارزیابی و بهبود عملکرد تصفیه خانه ها، مدل سازی تصفیه خانه است. در سال های اخیر استفاده از نرم افزارهای شبیه سازی و مدل های ریاضی برای مدل سازی تصفیه خانه فاضلاب توسعه یافته است. کالیبراسیون مهم‎ترین قدم در مدل سازی به‎شمار می رود، زیرا که کالیبراسیون نامناسب نتایج را غیرواقعی و یا همراه با خطای زیاد نشان می دهد. هدف از این مطالعه کاربردی، بازتوسعه مدلBSM1 1 و ارائه سناریوهای مختلف کالیبراسیون به‎منظور مدل سازی سیستم نهراکسیداسیون کاروسل در مقیاس واقعی است تا بتوان از مدلی با دقت بالا برای اهداف بعدی هم‎چون اعمال استراتژی های کنترل و بهبود عملکرد تصفیه خانه تحت شرایط بهره برداری مختلف استفاده کرد. مدل توسعه داده شده بر روی مدول 5 و 6 تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران پیاده سازی شد. پس از تعیین مدل های فرایندی مناسب برای واحدهای مختلف تصفیه خانه فاضلاب، کالیبراسیون مدل براساس پروتکلGMP 2 و تحت دو سناریوی 1) کالیبره کردن پارامترها به‎صورت یک‎باره و 2) کالیبره کردن پارامترها به‎صورت گام به گام انجام شد. در هریک از سناریوهای ذکر شده، دو تابع هدف درنظر گرفته شده است تا اثر متغیرهای اصلی شامل COD ، TSS و TN و متغیرهای فرعی شامل X (MLSS3 تانک هوادهی) و Xr (MLSS لجن برگشتی) درنظر گرفته شود. در فرایند کالیبراسیون از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی توابع هدف استفاده شده است. نتایج نشان‎داد که در کالیبراسیون استاتیک، میزان خطای متوسط همه متغیرها و نیز متغیرهای درنظر گرفته شده در تابع هدف در سناریو 2 نسبت به سناریوی 1 به‎میزان قابل‎توجهی کاهش می یابد که مقدار آن ها در سناریوی 2 برای تابع هدف 1 و 2 به‎ترتیب 8/7%، 8/7%، 2/8% و 3/4% است. هم‎چنین با درنظر گرفتن تعداد متغیر بیشتر در تابع هدف، خطای تجمعی همه متغیرها کاهش می یابد. در کالیبراسیون دینامیک میزان خطای متوسط مدل در تخمین میزان TSS، COD و TN به‎ترتیب 8/29%، 8/19% و 3/10% به‎دست آمد.

آلودگی آب های سطحی توسط آفت‎کش‎ها یکی از مهم‎ترین آلودگی های محیط‎زیست است. در این مطالعه کامپوزیت مغناطیسی کربن فعال/ نانوذرات آهن (AC/Fe3O4) سنتز و در جذب سم دلتامترین از محلول آبی مورد استفاده قرارگرفت. آنالیزهایFT-IR ، SEM، XRD و VSM مطالعه خصوصیات جاذب مورد استفاده قرارگرفت. نتایج این آنالیزها نشان‎داد که جاذب موردنظر با موفقیت سنتز شده است. با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)، طراحی آزمایش به‎روش باکس-بنکن (BBD) رفتار جاذب در جذب آفت کش دلتامترین و هم‎چنین به‎دست آوردن شرایط بهینه جذب مورد مطالعه قرارگرفت. نتایج نشان‎داد که بیشینه ظرفیت جذب جاذب موردنظر در شرایط مورد بررسی برای آفت کش دلتامترین برابر با mg/g 170/99 میلی‏گرم بر گرم است. هم‎چنین بهترین مدل برای بیان فرآیند جذب سم دلتامترین توسط جاذب مورد بررسی مدل ایزترمی سیپ است، که از معادله سینتیک شبه درجه دوم پیروی می‏کند. بنابراین تعاملات بین جاذب و دارو به‏صورت واکنش‏های شیمیایی است. ازسوی دیگر نتایج ترمودینامیکی نشان‎داد فرآیند به صورت گرمازا و با مقدار آنالپی برابرKJ/mol  79/54 است. نتایج این مطالعه نشان‎داد که کامپوزیت مغناطیسی AC/Fe3O4 توانایی استفاده‎شدن تا 10 مرحله فرآیند جذب و واجذب سم دلتامترین با درصد جذب بیشتر از 95% را دارا است.

افزایش جمعیت، رشد و توسعه صنایع به منظور رفع نیازهای روزافزون جوامع بشری و تأمین منافع اقتصادی سازمان های مختلف برای احراز موجودیت در بازار رقابتی پیچیده امروزی پیامدهای ناگواری را به‎دنبال داشته است. این پیامدها با شتابی نگران کننده زوال حیات و سلامت انسان ها و حتی موجودات دیگر را ممکن می سازد و می تواند چرخه طبیعت را برهم زند و پتانسیل های طبیعی موجود در رفع نیاز نسل های آینده را به‎خطر اندازد. شرکت های آب و فاضلاب به‎عنوان مبنای حیات یک جامعه نقش بی بدیلی در تأمین و تقسیم این منشأ حیاتی به‎عهده دارند. بنابراین عدم مدیریت مناسب در نگهداری و تعمیرات تجهیزات و دارایی های فیزیکی در این صنعت منجر به هدررفت آب و انرژی و زیان های جبران ناپذیری در محیط‎زیست خواهد شد. بنابراین، با توجه به این ‎که نگهداری و تعمیرات در کنترل و ارتباط مسالمت آمیز میان صنعت و محیط‎زیست نقشی انکارناپذیر ایفا می کند، این پژوهش پایش و بررسی عملکرد این تجهیزات را بررسی می کند. از این‎رو با پالایش و جمع آوری اطلاعات از پژوهش های صورت گرفته در حوزه های نگهداری و تعمیرات با توجه به رکن محیط‎زیستی آن، درخت تصمیمی طراحی و با استفاده از روش سلسله مراتبی فازی که از روش های تحلیل مبتنی بر نظر کارشناسان است،  استراتژی های نگهداری و تعمیرات پایدار رتبه بندی شد. ماحصل این قضاوت ها با بیشترین ضریب وزنی (271/0) بیانگر تأثیر نگهداری و تعمیرات کنش گرایانه بر دستیابی به هدف سبز در کنار انجام وظایف خدماتی شرکت آب و فاضلاب است.