فهرست مطالب

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 116 (مهر و آبان 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/07/02
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مسعود کیهانیان ، جورج چوبانوگلوس صفحات 3-22
    همان طور که ایران در زمینه برنامه ریزی منابع آب با هدف توسعه پایدار به پیش می رود، استفاده مجدد از آب، از جمله برای مصارف خانگی، در میزان موفقیت و به کارگیری برنامه های کلی مدیریت منابع آب نقش مهمی ایفا می کند. به عنوان بخشی از این تلاش، مجله آب و فاضلاب ایران درخواست و اقدام به چاپ مقالاتی در زمینه استفاده مجدد از آب نمود. این مقاله در پاسخ به این درخواست تهیه شده و در سه بخش ارائه می شود و به طور ویژه به موضوع استفاده مجدد از آب و کاربردهای بالقوه آن برای مصارف خانگی در ایران می پردازد. در بخش اول این مقاله، اطلاعات لازم برای درک و ارزیابی پتانسیل به کار گیری استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی در ایران ارائه می شود. عناوین مورد بحث در این مقاله شامل موارد زیر است: 1) ملاحظاتی در رابطه با دلایل استفاده مجدد آب برای مصارف خانگی در ایران، 2) اطلاعات زمینه ای در مورد استفاده مجدد آب برای مصارف خانگی، و 3) ارزیابی آب بازیافت شده برای مصارف خانگی در مقایسه با دیگر منابع آبی. اطلاعات ارائه شده در این مقاله برای فهم مسائل و چالش های ارائه شده در مقالات بعدی ضروری است. مسائل فنی و مقررات مربوط به سلامتی عمومی و محیط زیستی در ارتباط با استفاده مجدد آب برای مصارف خانگی در بخش دوم ارائه می شود. در مورد راه های پیشبرد این اهداف و مقابله با چالش ها، از جمله ارتباطات و تبلیغات عمومی در ارتقای دانش مردم، در بخش سوم بحث می شود.
    کلیدواژگان: استفاده مجدد آب، استفاده مجدد برای مصارف خانگی، استفاده مجدد غیر مستقیم، استفاده مجدد مستقیم، مقایسه رد پای انرژی، کربن، مقایسه هزینه
  • مسعود کیهانیان ، جورج چوبانوگلوس صفحات 23-60
    این مقاله، دومین بخش از سری مقالاتی است که در مورد استفاده مجدد از آب و پتانسیل کاربرد آن برای مصارف خانگی نوشته شده است. در بخش اول مقاله اطلاعات مقدماتی مورد نیاز در مورد دلایل و ضرورت های استفاده مجدد در مصارف خانگی و همچنین ارزیابی آب بازیافتی و مقایسه با منابع آبی دیگر ارائه شد. هدف اصلی در بخش دوم، بررسی مسائل فنی و مقررات مربوط به سلامت عمومی است که هنگام استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی باید مورد توجه قرار گیرد. عناوین مورد بحث در این مقاله شامل موارد زیر است: 1) الزامات مربوط به سلامت عمومی در استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی، 2) نقش سلسله تصفیه هایی که در استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی به کار گرفته می شود، 3) اهمیت کنترل آلاینده ها از منشا تولید، 4) ارتقای تصفیه خانه فاضلاب ثانویه برای استفاده مجدد آب برای مصارف خانگی، و 5) حائل محیط زیستی برای استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی. چگونگی پیشبرد این امر و چالش های به کارگیری، از جمله ارتباط عمومی در ارتقای دانش مردم، در بخش سوم مورد بحث قرار گرفته اند.
    کلیدواژگان: استفاده مجدد از آب، استفاده مستقیم و غیر مستقیم از آب برای مصارف خانگی، کنترل آلاینده ها از منشا تولید، ارتقای طراحی و بهره برداری تصفیه ثانویه فاضلاب، حائل محیط زیستی، مقررات مرتبط با سلامت عمومی
  • مسعود کیهانیان، جورج چوبانوگلوس صفحات 61-74
    این مقاله سومین بخش از سری مقالات در مورد استفاده مجدد از آب و پتانسیل کاربرد آن برای مصارف خانگی است. اطلاعات مقدماتی و زمینه ای در مورد ضرورت استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی در مقاله اول و مسائل فنی و مقررات مربوط به سلامت عمومی در مقاله دوم ارائه شد. هدف اصلی این بخش از مقاله، تمرکز بر مسائلی ورای مباحث فنی و مقررات سلامتی بحث شده در بخش دوم و مربوط به نکاتی است که به هنگام استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی باید مورد توجه قرار گیرد. مباحثی که در این مقاله به آن ها پرداخته شده است شامل موارد زیر است: 1) راه رو به جلو برای استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی در ایران، 2) مقابله با چالش ها، از جمله چالش های مربوط به وسایل ارتباط جمعی برای ارتقای دانش مردم در ارتباط با استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی، و 3) نظرات پایانی در مورد آینده استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی در ایران. استراتژی مدیریت غیرمتمرکز فاضلاب به عنوان راه پیش رو برای استفاده مجدد در مصارف خانگی مورد بررسی قرار می گیرد که در آن از تاسیسات تصفیه غیر متمرکز در نقاط مختلف شهر تاسیس می شود و از آب بازیافتی برای استفاده مجدد در مصارف محلی خانگی و غیر خانگی استفاده می شود. کمبود تجربه بهره برداری از تاسیسات تصفیه پیشرفته آب و نبود مقررات استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی، نمونه هایی از چالش های متعددی هستند که باید برای به کارگیری استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی در ایران مرتفع شوند. برای تامین بخشی از کمبود آب در ایران، تدوین یک برنامه پایدار مدیریت منابع آب که شامل استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی نیز باشد، ضروری به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: استفاده مجدد از آب برای مصارف خانگی، تصفیه متمرکز فاضلاب، تصفیه غیر متمرکز (اقماری) فاضلاب، چالش های اجرایی، ارتباط عمومی
  • افشین امانی، الهام جلیل نژاد ، محمد سیروس آذر صفحات 75-86
    مواد فنلی (TP) از جمله ترکیبات آروماتیک در پساب صنایع مختلف می باشند که به عنوان آلاینده های سمی محیط زیست و مقاوم در برابر شکست شناخته شده اند. پساب کارخانه روغن گیری از دانه های زیتون حاوی مقدار زیادی مواد فنلی و COD است و تخلیه آن به ابهای سطحی و عدم تیمار مناسب آن صدمات جبران ناپذیری در محیط زیست ببار می اورد. در این پژوهش روش تجزیه زیستی به دلیل مزایایی همچون سازگاری با محیط زیست، هزینه اولیه و عملیاتی کم و بازدهی زیاد در تیمار پساب های کشاورزی و صنعتی مورد استفاده قرار گرفت. فرایند تجزیه زیستی پساب کارخانه روغن گیری از زیتون توسط باکتری رالستونیا یوتروفا در بیوراکتور هواراند با لوله داخلی مشبک (ALR-NDT) بررسی شد و اثر میزان هوادهی و غلظت اولیه پساب بر بازدهی حذف مواد فنلی و COD بررسی شد. ابتدا تاثیر میزان هوادهی در شرایط ناپیوسته در کاهش TP مورد بررسی قرار گرفت و بر اساس نتایج آزمایش، نرخ هوادهی 200 میلی لیتر بر دقیقه به عنوان نرخ بهینه هوادهی در شرایط محیط هوازی انتخاب شد. سپس تاثیر غلظت اولیه OMW در سه مقدار 660، 1220 و 2620 میلی گرم در لیتر بر کاهش مقدار TP و COD بررسی شد و به ترتیب میزان 95، 96 و 58 درصد کاهش TP برای سه غلظت بالا مشاهده شد. بیشینه میزان کاهش TP و COD برابر 96 و 45 درصد و مربوط به غلظت اولیه 1220 میلی گرم در لیتر بود که این بازدهی نشانگر کارایی مناسب راکتور زیستی و باکتری هوازی سازگار شده در تخریب زیستی این پساب واقعی است. با انجام مطالعات سینتیکی، مدل مونود با ضرایب سینتیکی 22/0 = mmaxوmg. L-1863= Ksبا تطبیق قابل قبول با داده های تجربی، به عنوان مدل سینتیکی تخریب OMW مورد ارزیابی قرار گرفت. با توجه به نتایج، باکتری رالستونیا یوتروفا کارایی مناسبی در مصرف مواد فنلی در غلظت زیاد دارد و راکتور زیستی هواراند با لوله مشبک داخلی با غلبه بر محدودیت های انتقال جرمی نقش اساسی در فرایند ایفا می کند.
    کلیدواژگان: پساب کارخانه روغن گیری از دانه زیتون، باکتری رالستونیا یوتروفا، راکتور هواراند، لوله داخلی مشبک، ترکیبات فنلی، تخریب زیستی
  • امیر خاقانی بروجنی، سید حسام مدنی، شهریار شاکری صفحات 88-100
    رشد سریع باکتری های پاتوژن در سیستم های آبی منجر به بروز مشکلاتی پیچیده و جدی می شود که رفع آنها نیاز به صرف وقت و هزینه زیادی دارد. اکسید نانوذرات روی، فعالیت آنتی باکتریال قابل توجهی دارند و می توان از این پتانسیل بالقوه برای حذف باکتری های پاتوژن استفاده کرد. در این پژوهش از نانوذرات اکسید روی در فرمولاسیون سیمان استفاده شد و سپس فعالیت فوتوکاتالیستی آنها به منظور جلوگیری از رشد باکتری های سودوموناس آئروژینوزا و باسیلوس سرئوس مورد بررسی قرار گرفت. براساس نتایج به دست آمده،نانوذرات اکسید روی با اندازه کمتر از 20 نانومتر در ماتریس سیمان به خوبی قرار گرفت و اثر مهاری قابل توجهی بر روی رشد دو باکتری مورد بررسی داشت. نتایج همچنین نشان داد که رشد باکتری گرم منفی سودوموناس آئروژینوزا بیشتر از باکتری گرم مثبت باسیلوس سرئوس مهار شده بود. همچنین محصورشدگی نانوذرات اکسید روی توسط ماتریس مواد پایه سیمانی، به میزان کمی سبب کاهش فعالیت فوتوکاتالیستی آنها شده بود. با توجه به تهیه فرمولاسیون ضد باکتری ماتریس سیمان حاوی نانوذرات اکسید روی، می توان از این سطوح سیمانی بهبودیافته با نانوذرات، در گستره وسیعی از محیط های آبی به منظور مهار رشد باکتری های پاتوژن استفاده نمود.
    کلیدواژگان: باکتری های پاتوژن، نانوذرات اکسید روی، ماتریس سیمان، فعالیت آنتی باکتریال، باسیلوس سرئوس، سودوموناس آئروژینوزا
  • مژده لطفی، حبیب ا… یونسی ، نادر بهرامی فر صفحات 101-108
    پیل های سوختی میکربی سیستم های بیوشیمیایی می باشند که با تجزیه مواد آلی توسط باکتری، همزمان با تولید الکتریسیته،عمل تصفیه را نیز انجام می دهند. این پژوهش با هدف ارزیابی راندمان حذف COD و تولید الکتریسیته از پساب توسط پیل سوختی میکربی دو محفظه ای بی واسطه انجام شد. در این بررسی از غشای نفیون برای انتقال پروتون از آند به سمت کاتد و از گرافیت به عنوان الکترود و همچنین از گلوکز، ملاس، شیره خرما، پساب گوشتی (سوسیس و کالباس) و مخمر ساکارومایسس سرویسیه به ترتیب به عنوان منبع کربن و بیوکاتالیست در شرایط دمای اتاق و pH خنثی استفاده شد. برای تعیین عملکرد پیل سوختی میکربی، سیستم با منابع کربن متفاوت، غشاهای نفیون مختلف (212،112،117) و دو نسبت حجمی متفاوت 2و 5 درصد تلقیح بیوکاتالیست مورد بررسی قرار گرفت. در میان منابع مختلف کربن، سیستم با منبع گلوکز و غشای نفیون 117 و 5 درصد حجمی بیوکاتالیست به بیشترین تولید الکتریسیته برابر با 68/77 میلی وات بر مترمربع و همچنین بیشترین مقدار حذف COD برابر با 14/91 درصد رسید زیرا گلوکز به دلیل ساختار ساده به راحتی توسط ساکارومایسس تجزیه می شود. استفاده از پیل سوختی میکربی از طریق مصرف بیولوژیکی سوبسترا یکی از راه های نوین برای تولید الکتریسیته و کاهش مواد آلی است.
    کلیدواژگان: پیل سوختی میکربی بی واسطه، بیوکاتالیست، سوبسترا، مخمر ساکارومایسس، تولید الکتریسته
  • غلام خیاطی ، محمد اوانی صفحات 109-117
    رنگ های آزو یک دسته مهم از ترکیبات رنگزا هستند که به طور گسترده در صنایع نساجی استفاده می شوند. حجم بالای پساب تولیدی در صنایع نساجی ممکن است منجر به دفع این ترکیبات به محیط زیست و آسیب به آن می شود. در دو دهه گذشته، چندین روش فیزیکی و شیمیایی برای حذف رنگ از پساب گزارش شده است که تعداد اندکی از آنها در صنایع نساجی پذیرفته شده اند. هدف پژوهش حاضر بررسی پتانسیل استفاده از سیستم های دوفازی آبی برای حذف رنگ قرمز کنگو از پساب خروجی صنایع نساجی بود. در این پژوهش سیستم های دوفازی آبی مختلف شامل پلی اتیلن گلایکول با وزن مولکولی متوسط 1000، 4000 و 8000 گرم بر مول و نمک های مختلف سدیم سولفات، سدیم سولفیت و سدیم کربنات برای حذف رنگ کنگو قرمز از پساب مورد آزمایش قرار گرفتند. نتایج نشان داد که سیستم متشکل از پلی اتیلن گلایکول با وزن مولکولی 1000 و نمک سدیم سولفیت برای حذف رنگ کنگو قرمز از پساب مناسب تر است و در بهترین شرایط عملیاتی (25 درصد وزنی، وزنی پلی اتیلن گلایکول 1000 و 7/10 درصد وزنی، وزنی سدیم سولفیت) ، راندمان حذف رنگ قرمز کنگو 8/98 درصد به دست آمد. نتایج نشان داد که استفاده از سیستم های دو فاز آبی برای حذف رنگ قرمز کنگو روش بسیار مناسبی است.
    کلیدواژگان: رنگ قرمز کنگو، سیستم دو فازی آبی، پلی اتیلن گلایکول، نمک های سدیم
  • مطهره سعادت پور ، هلاله خوشکام صفحات 118-131
    تخصیص بهینه بار آلودگی یکی از مهم‎ترین مسائل در حوزه مدیریت کیفی منابع آب است. در این مسئله ذی نفعان متعددی با اهداف ارتقای شرایط کیفیت آب و پرداخت هزینه‎های کمتر بابت تصفیه واحدهای آلاینده حضور دارند. با توجه به ماهیت چندگانه و متضاد اهداف در این گونه مسائل، مجموعه‎ای از جبهه‎ پرتوی بهینه به عنوان پاسخ ارائه می شود که انتخاب یکی از این پاسخ ها، می‎تواند سبب ایجاد تعارضاتی شود. به منظور مواجهه با تعارضات میان ذی نفعان، استفاده از مدل ها و مفاهیم تئوری بازی ها توصیه می شود. در این پژوهش از رویکرد شبیه‎سازی- بهینه‎سازی با استفاده از مدل شبیه‎سازی QUAL2Kw و الگوریتم بهینه‎سازی هوش جمعی ذرات به منظور تخصیص بهینه بار آلودگی‎های cBOD (اکسیژن خواهی بیولوژیکی کربنه) امتداد رودخانه قشلاق استفاده شد. به منظور مواجهه با تعارضات اهداف ذینفعان حاضر در بهره‎برداری از منابع آب این رودخانه از رویکرد تئوری بازی ها و تکنیک‎های رهبر-پیرو و تئوری چانه‎زنی نش استفاده می شود. بر اساس نتایج حاصل در مسئله این پژوهش، هزینه‎های احداث، نگهداری و بهره‎برداری تصفیه خانه‎ها در بازی استاکلبرگ و تئوری چانه‎زنی نش به ترتیب 57/191 و 39/293 میلیارد ریال و جریمه‎های تخطی از استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست در این دو بازی به ترتیب 86/31 و 89/3 میلیارد ریال برآورد شد. همچنین تعرفه جریمه در بازی استاکلبرگ و تئوری چانه‎زنی نش به ترتیب 75/10 و 3 ریال به ازای هر واحد تخطی از استاندارد مجاز تخلیه cBOD برآورد شد. مقدار تعرفه جریمه برآورد شده در بازی استاکلبرگ به مقدار تعرفه کنونی سازمان حفاظت محیط زیست بسیار نزدیک است.
    کلیدواژگان: الگوريتم هوش جمعي ذرات، بازي رهبر-پيرو، بازي چانه‎زني نش، تخصيص بهينه بار آلودگي، مدل QUAL2kw
  • مسعود تابش، عباس روزبهانی ، فرهاد هادیگل صفحات 132-144
    وجود یک رویکرد جامع در ارزیابی عملکرد تصفیه خانه های آب و کاهش آسیب پذیری آنها، می تواند باعث کاهش هزینه های ناشی از عملکرد نامناسب در شرایط بحرانی و تمرکز بر روی مهم ترین نقاط آسیب پذیر و کاهش آسیب پذیری آنها شود و از این طریق هزینه موثر بودجه ها در برنامه های بهسازی صرف می شود. در این پژوهش روش تحلیل ریسک مشهور درخت خطا با دو رویکرد ساده و فازی برای ارزیابی ریسک تصفیه خانه آب استفاده شد و منطق فازی برای در نظر گرفتن عدم قطعیت ها در نظرات کارشناسی و ماهیت خطرات تهدید کننده به کار گرفته شد. این مدل در قالب یک مطالعه موردی در تصفیه خانه جلالیه تهران ارائه می شود. رویداد نامطلوب در این ساختار، کمیت و کیفیت نامناسب آب بود. نتایج پژوهش نشان داد که عملکرد تصفیه خانه در رویکرد فازی با احتمال 19 درصد و در حالت غیر فازی حدود 10 درصد با شکست مواجه می شود که این مقدار ریسک در بازه کم تا متوسط به وجود می آید. عوامل مختلفی موجب تهدید عملکرد و راندمان تصفیه می شود. با رتبه بندی رویداد های پایه مشخص شد تهدیداتی از جمله طراحی نامناسب مخزن، خرابی تجهیزات برق رسانی، شکست لوله انتقال و تعمیر و نگهداری نامناسب پمپ ها، بیشترین سهم را در رویکرد و عملکرد تصفیه خانه دارند.
    کلیدواژگان: درخت خطای فازی، تحلیل ریسک، آسیب پذیری، تصفیه خانه آب
  • سید سعید اخروی ، سید سعید اسلامیان، نادر فتحیان پور صفحات 145-156
    درک رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی به منظور افزایش راندمان تصفیه سامانه از به روزترین مباحث در میان محققین مربوطه می باشد. در این پژوهش به مدل سازی نحوه توزیع جریان بر رفتار هیدرولیکی داخلی سامانه تالاب مصنوعی زیرسطحی افقی در سه آرایش ورودی جریان پرداخته شد. این آرایش های تحت مطالعه عبارت بودند از: ورودی وسط (1) ، ورودی گوشه (2) و ورودی یکنواخت (3). در تمامی حالات، خروجی در وسط ثابت بوده است. مدل سازی بر پایه معادله دیفرانسیلی جریان زیرسطحی در محیط های متخلخل (دارسی) در نرم افزار کامسول انجام شد. پهنه بندی بار هیدرولیکی در سامانه حاکی از توزیع همگون جریان به صورت خطوط موازی از ورودی به سمت خروجی در آرایش 3 می باشد؛ در حالی که میزان اختلاف مناطق پرفشار و کم فشار و مسیرهای میان بر در آرایش 1 و به خصوص در آرایش 2 بیشتر بوده است. مسیرهای جریان ترسیمی و خطوط هم فشار در طول سامانه نیز گواه این ادعاست. دامنه تغییرات بار هیدرولیکی در هر آرایش به ترتیب برابر با 35/14، 25/15و 05/13 سانتی متر بود. تغییرات فشار در مقاطع طولی و عرضی سامانه به منظور تحلیل پخشیدگی جریان ترسیم شد و معادلاتی برای محاسبه بار هیدرولیکی در هر نقطه از سامانه مذکور و در آرایش های مختلف ورودی جریان برازش داده شد. نتایج مدل سازی حاکی از عملکرد هیدرولیکی مناسب آرایش ورودی یکنواخت به منظور استفاده از کل فضای محیط برای فرایند تصفیه می باشد. آرایش ورودی وسط نیز با رعایت نکاتی به منظور کاهش حجم مرده و میزان مسیرهای میان بر دارای عملکرد مناسبی است.
    کلیدواژگان: آرایش ورودی جریان، تالاب مصنوعی، مدلسازی جریان، مسیرهای میان بر
|
  • Masoud Kayhanian, George Tchobanoglous Pages 3-22
    As Iran moves forward with the development of a sustainable integrated water management plan, water reuse, including the potable reuse, can play an important role in the overall success and implementation of the plan. As part of this effort, the Iranian journal of water and wastewater requested papers on the subject of water reuse. In response to that request, this paper, to be published in three parts, deals specifically with the subject of water reuse and the potential application of potable reuse in Iran. The principal focus of this paper (Part I) is on the background information that is necessary to understand and assess the potential application of potable reuse in Iran. Topics addressed in this paper include: 1) consideration for why potable water reuse in Iran, 2) background information on potable water reuse, 3) a comparative assessment of potable water reuse with alternative sources of water supplies. The information presented in this paper is needed to understand the issues and challenges presented in the subsequent papers. Technical and regulatory issues related to potable reuse are considered in Part II. The path forward and implementation challenges, including public outreach, are addressed in Part III.
    Keywords: Water Reuse, Potable Reuse (PR), Indirect Potable Reuse, Direct Potable Reuse, Comparative Energy, Carbon Footprints
  • Masoud Kayhanian, George Tchobanoglous Pages 23-60
    This paper (Part II) is the second in a series of three papers on water reuse and the potential application of potable water reuse in Iran. Introductory and background material on potable reuse was presented in Part I. The principal focus of this paper (Part II) is on the technical and regulatory issues that must be considered in implementing a potable water reuse program. Topics addressed in this paper include: 1) public health considerations in potable reuse, 2) representative advanced treatment trains used in potable reuse, 3) the importance of source control, 4) upgrade to secondary wastewater treatment plant for potable reuse, and 5) environmental buffer for potable reuse. The path forward and implementation challenges, including public outreach, are addressed in Part III.
    Keywords: Water Reuse, Potable Reuse, Indirect Potable Reuse, Direct Potable Reuse, Source Control, Secondary Wastewater Treatment, Design, Operations Upgrade, Environmental Buffer, Public Health, Regulatory Issues
  • Masoud Kayhanian, George Tchobanoglous Pages 61-74
    This paper (Part III) is the third in a series of three papers on potential application of water reuse for potable use. Introductory and background material on potable water reuse was presented in Part I. Technical and regulatory issues related to potable water reuse were presented in Part II. The principal focus of this paper (Part III) is on the issues that must be evaluated, beyond the technical and regulatory issues discussed in Part II, when considering potable water reuse. Topics addressed in this paper include: 1) the path forward for potable water reuse in Iran; 2) implementation challenges, including those associated with public outreach for potable reuse application in Iran; and 3) closing thoughts on the future of potable reuse in Iran. In the path forward, the case is made for employing a decentralized wastewater management strategy utilizing satellite wastewater reclamation facilities for water reuse, including potable reuse. The lack of operating experience with advanced water treatment facilities and potable reuse regulations are among the many challenges that must be overcome in the implementation of potable water reuse in Iran. To meet future water needs a sustainable water resources management program that includes potable reuse, as part of the water portfolio, must be developed for Iran.
    Keywords: Potable Water Reuse, Path Forward, Central Wastewater Treatment, Decentralized (sttelite) Wastewater Treatment, Implementation Challenges, Public Outreach
  • Afshin Amani, Elham Jalilnejad, Mohammad Sirousazar Pages 75-86
    Aromatic compounds such as total phenolic (TP) compounds commonly present in effluents of food and agricultural industries such as Olive mill wastewater (OMW). The high concentration of TP in OMW is usually associated with high measurement of chemical oxygen demand (COD). Discharge of these chemicals to water ways can creat hazardous environmental condition and have adverse impact of the living organisms. Biological treatment is the most effective method for removing or partially decreasing these chemicals from wastewater. In this study, the biodegradation of OMW was investigated by using an airlift bioreactor with Ralstonia eutropha equipped with net draft tube (ALR-NDT). The effect of aeration rate and initial TP concentration on the efficiency of the biodegradation process was studied. Innitially, the effect of three aeration rates (100, 200, and 400 mL/min) on TP reduction was studied. The aeration rate of 200 mL/min was found to be as the optimal aeration rate for the biodegradation process. Following these initial experiments, the effect of the three initial OMW concentrations (660, 1220, and 2620 mg/L) were evaluated on TP reduction in the follow up experiments. Results of our study showed that the TP reduction under the above three initial OMW concentrations were 95%, 96%, and 58%, respectively. The maximum TP reduction (96%) were accomplished when the initial TP concentration was1220 mg/L. For future kinetic modeling investigation, we were able to use the experimental data and confimed the behavior of the process as a Monod kinetic model with kinetic coefficients of µmax= 0.22 1/hr and Ks= 863 mg/L. According to the our preliminary results, Ralstonia eutropha was found to be capable of degrading high concentration of phenolic compounds from industrial wastewater.
    Keywords: Olive Mill Wastewater, Ralstonia Eutropha, Airlift Reactor, Net Draft Tube, Phenolic Compounds, Biodegradation
  • Amir Khaghani Boroujeni, Hesam Madani, Shahriyar Shakeri Pages 88-100
    Some of the nanoparticles such as zinc oxide have a significant antibacterial activity that can be used in removal of pathogenic organisms in certain water resources application. This study was specifically undertaken to investigate the use of cement matrix modified with Zinc oxide nanoparticles to prevent the growth of Pseudomonas aeruginosa and Bacillus cereus. The results showed that ZnO nanoparticles with the size lower than 20 nm were dispersed well in the cement matrix. Results also showed that inhibitory effect against gram-negative bacterium of Pseudomonas aeruginosa was higher than gram-positive bacterium of Bacillus cereus. Also, confinement of ZnO nanoparticles by cement materials reduced the photocatalytic activity slightly. Based on the preparation of antibacterial formulation of cement matrix containing ZnO nanoparticles, concrete surfaces with ZnO nanoparticles can be used in a wide range of aquatic environments for prevention of pathogenic bacterial growth.
    Keywords: Pathogenic bacteria, Zinc Oxide (ZnO) Nanoparticles, Cement Matrix, Antibacterial Activity, Pseudomonas aeruginosa, Bacillus
  • Mojdeh Lotfi, Habibollah Younesi, nader bahramifar Pages 101-108
    Microbial fuel cell (MFC) is a biochemical treatment system in which the wastewater is treated by biodegradation of organic maters in peresence of bacteria while the electricity can be produced simultanously. The purpose of this study was to investigate the use of a dual-chamber microbial fuel cell (MFC) for the removal of biodegradable waste in wastewater through COD measurement.At the same time, the amount of electricity produced was measured during the experimental evaluation. MFC was equipped with the nafion as a proton exchange membrane from the anode to the cathode and with the graphite as electrodes. Also, glucose, molasses, date syrup, meat wastewater (Sausages) were used as carbon source. The experiments were performed by applying the Saccharomyces cerevisiae as biocatalysts at room temperature and neutral pH. The performance of MFC was studied under different carbon sources with different nafion membranes (117, 112, 212) and two different inoculum biocatalyst conditions (2 and 5 volumetric percent). The ability of COD removal using S. cerevisiae and electricity generation were examined with different substrates. The results obtained from this study showed that the microbial fuel treatment system is an effective method to remove organic materes from wastewater. Maximum COD removal of about 91 percent were obtained in MFC when glucose Nafion membrane and inoculum catalyst were 117, and 5 volumetric percent, respectively. The electricity power density generated under this condition was about 78 mW/m2.
    Keywords: Mediator-Less Microbial Fuel Cell, Biocatalyst, Substrate, Saccharomyces Cerevisiae, Electricity Generation
  • Gholam Khayati, Mohammad Avani Pages 109-117
    The high volume of wastewater generated in the textile industry and the related die may sometimes be discharge into the environment. Azo dyes are an important class of dye compounds that are being widely used in textile industry. Several physical and chemical techniques are usually used for the removal of dyes from wastewater and a few of them have been accepted in the textile industries. Specific aim of this study was to investigate the potential use of aqueous two-phase systems in removal of the azo Congo Red dye from the textile wastewater effluent. In this study, the various aqueous two-phase systems containing polyethylene glycol (PEG) with 1000, 4000 and 8000 g/mole of different types of salts including Sodium Sulfate, Sodium Sulfite and Sodium Carbonate. The results of this study showed that the polyethylene glycol with 1000 g/mole including sodium sulfite was most suitable for the removal of the Congo Red dye from textile wastewater with the efficiency of about 98.8 percent. This result was obtained under operating condition consisting of: 25 w/w percent polyethylene glycol 1000 with 10.7 w/w percent sodium sulfite. From the results of this study we can conclude that the ATPS is an effective method for successfull removal of Congo red dye from textile industry.
    Keywords: Gongo Red Dye, Aqueous Two Phase System, Poly Ethylene Glycol, Sodium Salts
  • Motahareh Saadatpour, Helaleh Khoshkam Pages 118-131
    Waste load allocation (WLA) is one of the most important elements when evaluating in water quality management problems. Due to multiple and sometimes conflict objectives in WLA problems, a set of Pareto optimal solutions is derived with evolutionary algorithms in which one of these Pareto fronts could be influenced by conflicts. In this research study, simulation-optimization approach was applied by QUAL2Kw simulation model and particle swarm optimization (PSO) as optimization algorithm to assign cBOD point source pollutions for specific location along Gheshlagh River. To reduce the conflicts between beneficiaries for the optimum operation of water resources in river, the level leader-follower and the Nash bargaining game theory models were applied. The results showed that the construction, maintenance and operation costs of the treatment plants for leader-follower and Nash bargaining game theories were about 192 and 293 billion Rial, respectively. The penalties for violating the environmental regulations set by the Iranian environmental protection agency (EPA) for the above theory models were found to be about 32 and 3.9 billion Rial, respectively. Furthermore, the estimated penalty tariff for each overdischarge of allowed cBOD under Stackelberg and Nash bargaining game theories were about 10.8 and 3 Rial, per environmental violation, respectively. The estimated penalty tariff in Stackelberg game is extremely close to current Iran’s EPA penalty tariff.
    Keywords: Particle Swarm Optimization Algorithm, Leader-Follower Game, Nash Bargaining Game, Optimum Waste Load Allocation
  • Masoud Tabesh, Abbas Roozbahani, Farhad Gadigol Pages 132-144
    In this research, Fault Tree Analysis (FTA) with fuzzy and crisp approaches were used to assess the risk associated with the performance of water treatment plants. The fuzzy logic was used to consider the uncertainties in expert opinions and the nature of threats. This modelling approach was implemented as a case study in Jalaliyeh water treatment plant in Tehran. One undesirable event in such structure was improper water quantity and quality. The results of this case study showed that probability of treatment plant failure under fuzzy and non-fuzzy methods are 19% and 10%, respectively. The risk treatment plant failure was found to be within the low to medium range. For risk assessment, multiple components were found to influence the failure of treatment plants. Our evalutation showed that the following items were ranked as highest to lowest to influence the treatment plant failure: inappropriate tank design, power equipment failure, failure of transmission line, and inadequate repair and maintenance of the pumps.
    Keywords: Fuzzy Fault Tree, Risk Analysis, vulnerability, Water Treatment Plant
  • Saeid Okhravi, Saeid Eslamian, Nader Fathianpour Pages 145-156
    Treatment capability of a constructed wetland is heavily dependent on the uniformity of flow moving inside the wetland. This modeling study was performed to evaluate the effect of flow distribution on internal hydraulic behavior of horizontal subsurface flow constructed wetland. To accomplish this objective of the study, three different inlet flow configurations including (1) midpoint, (2) corner and (3) uniform while keeping a fixed midpoint outlet flow for all configurations. The model used in this study was based on COMSOL Multiphysics platform for subsurface flow differential equation in porous mediums (Darcy law). Hydraulic head zoning indicated uniform flow distribution in form of parallel streamlines from inlet to outlet in configuration 3 while substantial number of shortcuts and a noticiable difference between high and low pressure areas were observed in configuration 1 and 2. Results obtained from the simulated streamlines and pressure contours throughout the wetland confirmed the field observation results. Hydraulic head range at each configuration is 14.35, 15.25 and 13.05 cm, respectively. Results indicated an appropriate hydraulic performance of the uniform inflow configuration to use the whole capacity of constructed wetland for treatment process. Meanwhile, midpoint inlet configuration had a proper performance by considering some criteria to reduce dead volume and shortcuts.
    Keywords: Inlet Flow Configuration, Constructed Wetland, Flow Modeling, Short-circuiting