مجله آب و فاضلاب
پیاپی 71 (پاییز 1388)

در حال حاضر یکی از مهم ترین چالش های مدیریت آب کشور عدم تعادل بین نیازها و امکان تامین مالی پروژه هاست. عملا افزایش بار مالی دولت در اجرای طرحهای بزرگ به ویژه طرحهای توسعه منابع آب، موجب شده است تا درآمد عمومی برای اجرای طرحهای مهم و زیربنایی، پاسخگوی نیاز مالی این طرحها نباشد. عدم شفافیت در تصمیم سازی و تصمیم گیری فرایند مدیریتی آب به ویژه عدم رعایت اولویت بندی در انتخاب طرحها و پروژه ها به منظور مطالعه یا اجرا، باعث شده است تا تعداد طرحهای در دست اجرا افزایش یابد. از طرفی اعتبارات عمومی تخصیص یافته متناسب با نیازهای دوره احداث، مطلوب طرحها نیست. این مشکلات موجب طولانی شدن دوره احداث، مشکلات کارگاهی، مدیریتی و تحمیل هزینه های مترتب بر طرح می شود. اولویت بندی طرحهای توسعه منابع آب به عنوان یک اقدام مهم برای سهولت در تصمیم گیری مدیریت آب کشور، از سال 1363 مورد توجه قرارگرفته و تاکنون اقدامات مهمی در این زمینه انجام شده است. در این مقاله تلاش شد تا ضمن بررسی اجمالی سوابق اولویت بندی طرحهای آب و معایب و مزایای هر یک از آنها، مناسب ترین و کاربردی ترین روش اولویت بندی طرحهای آبی در قالب یک مدل یا سیستم پیشنهادی قابل اجرا، معرفی شود که ضمن رفع مشکلات سیستم های قبلی، از ظرفیتها و توانایی های بیشتری برخوردار باشد. این مدل دارای نگرش سیستمی بوده و از چهار زیرسیستم به شرح زیر تشکیل شده است: 1- مطالعات طرحها، 2- محاسبه سنجه های اقتصادی، مالی، اجتماعی و زیست محیطی، 3- اولویت بندی طرحها با استفاده از ارزیابی چند معیاره، 4- هماهنگ کننده. با توسعه مدل می توان امیدوار بود که ضمن شناسایی عدم قطعیتها، قابلیت استفاده از منطق فازی برای اولویت بندی طرحهای توسعه منابع آب نیز افزایش یابد.

آلودگی آبهای زیرزمینی به آرسنیک اخیرا به عنوان یک مشکل بزرگ مورد توجه قرار گرفته است. گزارشهای متعددی از آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی به آرسنیک و به خصوص دو ترکیب آرسنات (آرسنیک پنج ظرفیتی) و آرسنیت (آرسنیک سه ظرفیتی) در دسترس است که در این میان به برخی قسمتهای استان کردستان می توان اشاره کرد. فناوری های متعددی برای حذف آرسنیک از آب آشامیدنی وجود دارد که عموما هزینه های بالایی را در بر دارند. در این مطالعه از براده های آهن به عنوان ماده ای ارزان و در دسترس برای حذف آرسنات و آرسنیت در سه غلظت 5/0، 1 و 2 میلی گرم در لیتر و در وزن های 25/0، 5/0، 1 و 5/1 گرم استفاده گردید و اثر تغییرات زمان، غلظت، pH، وزن جاذب و همچنین اثر تغییر غلظت یون های سولفات و کلراید در فرایند حذف بررسی شد. علاوه بر آن، تبعیت فرایند جذب از معادلات فروندلیخ و لانگمیر مورد بررسی قرار گرفت. برای تجزیه و تحلیل داده ها از نرم افزار Excel استفاده گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که جاذب براده آهن دارای کارایی بالایی در حذف هر دو ترکیب آرسنات و آرسنیت در pH حدود 7 و زمان تماس 30 دقیقه است. در واقع جاذب در دز 1 گرم در لیتر، راندمان بالایی در حذف آرسنات و آرسنیت دارد. همچنین نتایج نشان داد که یون های سولفات و کلراید تاثیر چندانی در کارایی حذف ندارند. از مشاهدات این پژوهش می توان دریافت که آرسنات و آرسنیت با ضریب همبستگی 96/0R2> به طور یکسانی از ایزوترم جذب فروندلیخ تبعیت می کنند؛ در حالی که در مورد ایزوترم جذب لانگمیر، آرسنات با ضریب همبستگی 96/0R2> نسبت به آرسنیت با داشتن ضریب همبستگی 91/0R2> تبعیت بیشتری را نشان می دهد. نتایج همچنین نشان داد که میزان آهن افزوده شده به محیط، چندین برابر بیشتر از مقدار استاندارد 3/0 میلی گرم در لیتر آب آشامیدنی است. در نهایت از آنجایی که براده آهن به مقدار فراوان و ارزان در دسترس می باشد و در ضمن دارای کارایی بالایی در حذف ترکیبات آرسنیک بدون نیاز به اصلاح pH آب است، می توان از آن برای حذف آرسنیک در مناطق آلوده کشور استفاده نمود.

فاضلاب صنایع نساجی، معمولا دارای مقادیر قابل توجهی از مواد رنگی سمی است. تحقیقات نشان می دهد که رنگها به ویژه رنگهای راکتیو آزو به سادگی تخریب نمی شوند، به همین علت قبل از تخلیه فاضلاب در محیط زیست، لازم است که این مواد حذف شوند. در این تحقیق تخریب پذیری محلول آبی رنگهای راکتیو آزو Remazol blue 133%و Remazol red توسط باریکه الکترونی با انرژی 10 مگا الکترون ولت در دزهای 1، 3، 5، 8 و 11 کیلوگری (kGy)مورد بررسی قرار گرفت. محلول آبی از رنگهای راکتیو مذکور با غلظت ppm 50 تهیه گردید. نمونه های تهیه شده در ظروف از جنس پلی استایرنی توسط باریکه الکترونی تولید شده از شتاب دهنده الکترون، پرتودهی شدند. تغییرات طیف جذبی، pH و اکسیژن شیمیایی مورد نیاز برای تخریب اکسیداسیونی (COD) نمونه ها، قبل و بعد از پرتودهی اندازه گیری گردید. درجه رنگ زدایی و درصد حذف COD نمونه ها نیز محاسبه شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که در دز 1 کیلوگری نوارهای جذبی هر دو رنگ به شدت کاهش یافته به طوری که بیش از 83 درصد رنگ زدایی حاصل گردید. در انرژی 3 کیلوگری این مقادیر بین 93 تا 96 درصد متغیر بود. کاهش بار آلی ترکیبات رنگی با افزایش دز تابشی در نتایج pH وCOD نیز به وضوح مشاهده شد. pH محلولها بعد از پرتودهی با دز 11کیلوگری برای رنگهای Remazol blue 133%و Remazol red به ترتیب 25/42 درصد و 59/48 درصد کاهش یافت. درصد کاهشCOD محلول رنگهای مذکور در دز جذبی 1کیلوگری، به ترتیب 20 درصد و 18 درصد و در دز جذبی 11 کیلوگری به ترتیب 60 درصد و 72 درصد محاسبه شد.

شاخص حجمی لجن و سرعت ته نشینی ناحیه ای، معیارهای تعیین میزان ته نشین پذیری لجن فعال هستند. هدف اصلی این تحقیق، بررسی اثرات ضایعات طبیعی بر مشخصات ته نشین پذیری لجن فعال بود. این ضایعات که اغلب بدون استفاده بوده و به محیط زیست وارد می شوند، ممکن است در ته نشین پذیری لجن فعال مؤثر باشند. ضایعات طبیعی به کار رفته در این تحقیق شامل ساقه ذرت، پوست بادام، پوست نارگیل، پوست گردو، پوست فندق، پوست تخم مرغ، پوست بادام زمینی و پوست درخت کاج بود. کلیه آزمایش های این تحقیق طبق روش های استاندارد و با سه تکرار و در پنج مرحله انجام شد. مقدار شاخص حجمی لجن فعال نمونه شاهد به طور متوسط mL/g 823 بود که با افزودن دزهای بهینه ضایعات طبیعی مختلف، مقدار آن به mL/g 100 (حدود 88 درصد کاهش) رسید. میانگین سرعت ته نشینی ناحیه ای برای نمونه شاهد 222/1 متر بر ساعت بود و مقدار آن برای نمونه های حاوی مواد افزودنی طبیعی مختلف به حدود 2 تا 3 برابر افزایش یافت. اهمیت این افزایش به این خاطر است که متعاقبا می توان آهنگ بار سطحی هیدرولیکی حوض ته نشینی را نیز بدون کاهش بازدهی آن افزایش داد. بازگشت لجن فعال حاوی مواد افزودنی، ته نشین پذیری لجن را بهتر نمود. با انجام آزمایش های جار، مشاهده شد که مواد افزودنی طبیعی عمدتا به عنوان عوامل سنگین کننده و به صورت جزئی به عنوان عوامل لخته ساز عمل کرده و موجب کاهش شاخص حجمی لجن می شوند.

اخیرا فرایند ترکیبی ازن زنی به همراه فرایند هوازی بیولوژیکی همچون لجن فعال به عنوان راه حل انتخابی برای کاهش لجن با هدف به حداقل رساندن تولید لجن مازاد بیولوژیکی معرفی شده است. در این تحقیق از دو راکتور ناپیوسته متوالی به حجم 20 لیتر که توسط سیستم کامپیوتری کنترل می شود، استفاده شد. پس از ایجاد شرایط پایدار در راکتورها در طول هشت ماه تحقیق، نمونه برداری و آزمون پارامترهایی از قبیل COD، MLSS، MLVSS، DO، SVI، SOUR ازن باقی مانده و در نهایت ضریب تولید بیومس (Y) انجام شد. نتایج نشان داد که در زمان ماند سلولی 10 روز ضرایب سینتیکی Y و Kd به ترتیب 58/0 میلی گرم بیومس به میلی گرم COD و (1/day)058/0 محاسبه گردید. در مرحله بعدی تحقیق به منظور کاهش تولید لجن مازاد بیولوژیکی از غلظتهای مختلف ازن در راکتور به شکل متناوب استفاده گردید. نتایج نشان داد که ازن با غلظت 22 میلی گرم به ازای هر گرم MLSS در راکتور قادر است ضریب سنتیکی Y را از 58/0 به 23/0 میلی گرم بیومس به میلی گرم COD کاهش دهد. به عبارت دیگر تقریبا لجن مازاد بیولوژیکی 60 درصد کاهش یافت. اما COD محلول به مقدار جزئی، در پساب تصفیه شده افزایش یافته و درصد حذف COD از 92 درصد در راکتور شاهد به 62 درصد در راکتور آزمایش رسید. از طرفی میزان SOURو SVI در این غلظت ازن مصرفی به ترتیب به mgO2/h.gvss6 و 27 میلی لیتر بر گرم رسید. درغلظت ازن برابر 27 میلی گرم، به ازای هرگرم MLSS در راکتور، هیچ لجن مازادی مشاهده نشد.

در این تحقیق چهار راکتور ناپیوسته متوالی با شرایط عملیاتی یکسان برای تصفیه فاضلاب شیر با بار آلودگی مختلف به صورت هوازی مورد بررسی قرار گرفت. راکتورها به شکل استوانه ای از جنس پلکسی گلاس بودند که به مدت 56 روز (21 روز سازگاری لجن و 35 روز ثبت نتایج) مورد بررسی قرار گرفتند. حجم مفید راکتورها 5/5 لیتر، دبی فاضلاب ورودی5/3 لیتر و زمان ماند لجن 10 روز بود. متوسط بازدهی حذف COD برای راکتورهای R1، R2، R3 و R4 با متوسط بار آلی ورودی 633، 929، 1915 و 3261 گرم COD بر مترمکعب در روز به ترتیب برابر 95، 96، 95 و 82 درصد به دست آمد. در همه راکتورها میزان کدورت، مطابق استاندارد آیین نامه محیط زیست ایران یعنی NTU50 بود و فقط در راکتور R4 این مقدار به NTU270 رسید. به علاوه، متوسط شاخص حجمی لجن برای راکتورهای R1، R2 و R3 کمتر از 67 میلی لیتر در هر گرم مشاهده شد. بر اساس نتایج به دست آمده روند کلی تغییرات بازدهی COD در مقابل بار آلی ورودی، یک نرخ نزولی با ضریب همبستگی (R2) 8/0 را نشان می دهد.

در این مطالعه دو باکتری که توانایی تجزیه گازوئیل شناور بر روی سطح آب را داشتند، از گازوئیل عرضه شده در یک پمپ بنزین در شهر اصفهان جداسازی گردید. در بخشی از این مطالعه، باکتری های جدا شده که A1 و A2 نامیده شدند، برای بررسی توانای شان در تجزیه گازوئیل، در دو حالت کشت مخلوط و خالص به کار گرفته شدند. بررسی ها نشان داد که در هر دو حالت، باکتری ها قادر به حذف گازوئیل بوده و توانایی آنها در حذف گازوئیل در هر دو حالت کشت خالص و مخلوط تقریبا یکسان است. باکتری A1 برای بررسی های بیشتر مورد آزمایش های مختلفی به منظور شناسایی قرار گرفت و مشخص شد این باکتری سودوموناس آئروژنوزا می باشد. شاخص امولسیون سازی باکتری ها هم در این مطالعه به کمک آزمون E24 بررسی گردید و مشخص نمود باکتری های خالص سازی شده تا حدی توانایی تولید بیوسورفکتانت را دارا می باشند. شاخص امولسیون سازی A1 و A2 به ترتیب 23 درصد و 21 درصد بود. در نهایت برای افزایش کارایی باکتری ها به کمک روش تاگوچی شرایط بهینه رشد مشخص گردید. در فرایند بهینه سازی رشد، چهار پارامتر pH، غلظت منبع نیتروژن، غلظت گازوئیل و شوری موجود در محیط در نظر گرفته شد و بهترین میزان هر یک از آنها به ترتیب 8، 55/0 گرم در لیتر، 2 درصد و 8 درصد تعیین شد.

خاک بستر مناسبی برای رشد و انتقال ریزجانداران مختلف است. اخیرا انتقال ریزجانداران بیماری زا در خاک و تاثیر خاک بر میزان جذب و انتقال آنها به دلیل احتمال آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی و بیماری های ناشی از آنها، مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. خاکهای مناطق خشک و نیمه خشک از جمله ایران به خاطر داشتن مقادیر بالای کانی های کربناته و سولفاته به وی‍ژه آهک و گچ می توانند در جذب و پالایش باکتری های مختلف نقش داشته باشند. در این پژوهش اثر مقادیر مختلف دو نمک کربنات کلسیم و سولفات کلسیم بر جذب و پالایش باکتری سودوموناس فلورسنس در ستون های شنی در شرایط رطوبتی غیراشباع بررسی شد. تیمارهای آزمایشی شامل چهار سطح 0، 5، 10 و 20 درصد نمک کربنات کلسیم و سه سطح 0، 5 و 10 درصد سولفات کلسیم در ترکیب با شن بودند. آزمایش ها در سه تکرار انجام شد و طرح آماری به کار رفته کاملا تصادفی در قالب فاکتوریل بود. مخلوط های مورد نظر به طور یکنواخت در ستون های پیرکس به طول 20 سانتی متر و قطر 7 سانتی متر ریخته شد و شرایط ماندگار غیراشباع روی آنها اعمال گردید. سوسپانسیونی با غلظت 106 باکتری در سانتی مترمکعب روی ستون ها اعمال شد و تا حجم آب خروجی 5 برابر حجم آب منفذی (PV) ستون ها آبشویی ادامه یافت. بلافاصله پس از اتمام آبشویی، میزان باکتری باقی مانده در لایه های 5- 0، 10-5، 15-10 و 20-15 سانتی متری اندازه گیری شد. نتایج نشان داد اثر تیمارهای کربنات و سولفات کلسیم بر میزان پالایش باکتری درلایه های 5-0، 10-5 و 15-10 سانتی متری ستون ها در سطح آماری 1 درصد و در لایه 20-15 سانتی متری در سطح 5 درصد، معنی دار شد. همچنین اثر متقابل تیمارهای کربنات کلسیم×سولفات کلسیم بر میزان پالایش فیزیکی سطح 1 درصد، معنی دار بود. نیمرخ غلظت باکتری باقی مانده و ضریب پالایش، به خوبی کاهش میزان پالایش باکتری با عمق را نشان داد؛ به طوری که ضریب پالایش تیمارهای کربنات کلسیم و کربنات کلسیم×سولفات کلسیم در سطح 1 درصد معنی دار بود. پالایش فیزیکی، اعوجاج منافذ و کاهش سرعت ظاهری آب منفذی در تیمارهای کربنات کلسیم و سولفات کلسیم را می توان از عوامل مهم در پالایش باکتری در شرایط رطوبتی غیراشباع در تمام لایه ها ذکر کرد. بنابراین می توان گفت وجود نمکهای کربنات کلسیم و سولفات کلسیم در خاک می تواند عامل مهمی در پالایش باکتری و در نتیجه کاهش آلودگی منابع آبی باشد.

هدف از این مطالعه، توسعه مدلی برای مخزن سد کرخه به منظور 1) شبیه‎سازی دما و پارامترهای کیفی، 2) کمک در توسعه مدلی برای درک بهتری از دما و پارامترهای کیفی در عمق مخزن و فرایندهای مؤثر بر آن و 3) آنالیز حساسیت رفتار سیستم به ضرایب انتخاب شده در کالیبراسیون مدل و نیز تغییر در بار آلاینده های ورودی به سیستم بود. مدل دو بعدی CE-QUAL-W2 به منظور شبیه سازی هیدرودینامیکی دما و پارامترهای کیفی در مخزن، در سالهای 1384 تا 1385 مورد استفاده قرار گرفته است. داده های ورودی به سیستم شامل هندسه مخزن، شرایط آب و هوایی، شدت جریان ورودی، دما و غلظت پارامترهای کیفی جریان ورودی به مخزن می باشد. پارامترها و ضرایب انتخاب شده در کالیبراسیون مدل، شامل پارامترهای مؤثر بر دما، غلظت ارتوفسفات، آمونیوم، نیترات، کلروفیل آو اکسیژن محلول بود. از سایر پارامترهای شبیه سازی شده می توان به مواد آلی محلول معلق، جامدات معلق، جامدات محلول، CBOD و pH اشاره کرد. کالیبراسیون و صحت‎سنجی مدل بر اساس پروفیل های قائم دما و غلظت پارامترهای کیفی در چهار مقطع مخزن صورت پذیرفت. کالیبراسیون مدل در دوره اردیبهشت تا آذر 1384 و تایید آن در طی دی ماه 1384 تا تیر 1385 انجام گردید. نتایج، نشان دهنده همخوانی نسبتا مناسب نتایج حاصل از مدل سازی و داده های مشاهداتی هستند. پس از ترسیم تصویر کلی از شرایط تغذیه‎گرایی مخزن، آنالیز حساسیت به پارامترهای مؤثر در کالیبراسیون دما و کیفیت آب و همچنین نقش تغییر در بار آلاینده های ورودی به سیستم در پیش‎بینی رفتار سیستم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده اهمیت بار فسفر در کنترل روند تغذیه‎گرایی در مخزن کرخه بود.

رسوبات رودخانه ها در واقع مخلوطی از خاک زراعی و غیر زراعی فرسایش یافته از حوضه های بالادست است. با توجه به بافت، غلظت آلاینده ها و سایر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی رسوبات لایروبی شده، می توان از آنها در زمینه های مختلفی چون ساخت و توسعه زیستگاه های حیات وحش، خاک سطحی برای کشاورزی و مصالح ساختمانی استفاده کرد. این تحقیق به منظور بررسی خصوصیات فیزیکی-شیمیایی و غلظت عناصر سنگین رسوبات جزایر رودخانه کارون برای استفاده مجدد آنها در کشاورزی صورت پذیرفت. به این منظور در طول مسیر رودخانه کارون در شهر اهواز، چهار ایستگاه مشخص گردید و در هر ایستگاه، از چهار عمق مختلف نمونه برداری صورت پذیرفت. غلظت عناصر سنگین (Pb، Zn، Cu، Co، Cd و Ni)، مواد آلی، ازت، فسفر، پتاسیم، هدایت الکتریکی و pH در نمونه ها اندازه گیری شد. نتایج نشان داد غلظت عناصر مورد بررسی در رسوبات سطحی بیشتر از رسوبات عمقی است. از سویی نتایج بیانگر این بود که غلظت مس در حد خطرساز قرار دارد. درصد ازت، فسفر و مواد آلی در رسوبات پایین بود، اما رسوبات از نظر پتاسیم، هدایت الکتریکی و pH در وضعیت مطلوبی قرار داشتند.

وجود نشت در شبکه های توزیع آب شهری امری اجتناب ناپذیر است. امروزه کاهش نشت با استفاده از مدیریت پارامترهای هیدرولیکی نظیر فشار در کنار پروژه های نشت یابی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. کنترل هوشمند فشار، روشی مناسب برای کنترل نشت و کاهش صدمات ناشی از فشارهای زیاد در شبکه به نظر می رسد. بهره گیری از نتایج تحقیقات انجام شده در این زمینه به کمک تجهیزات نوین ضروری است. هدف اساسی این تحقیق تعیین میزان اثر کاهش فشار بر نشت در یک شبکه به ویژه در زمان کم مصرف (شب) بود. شبکه منطقه سرافرازان مشهد به عنوان پایلوت در نظر گرفته شد. روش استفاده شده در این پژوهش، مدل سازی شبکه در محیطEPANET 2.10 با در نظر گرفتن جریان نشت در گره ها بود. بر این اساس، ابتدا شبکه مورد نظر با بهره گیری از تلفیق روش اندازه گیری جریان حداقل شبانه و تحلیل هیدرولیکی با استفاده از قابلیت نرم افزار، مدل سازی شد. سپس با استفاده از نتایج مدل، در شیر فشار شکن ورودی شبکه، یک برنامه زمانی تغییرات هد فشار خروجی در طول ساعات روز و بر مبنای تامین حداقل فشار در کم فشارترین نقطه، تعیین و اعمال گردید. نتایج نشان می دهد که می توان با استفاده از این روش مدیریت فشار، ضمن کاهش نشت شبانه به حدود 35 درصد، توزیع فشار را در شبکه یکنواخت تر نمود. پیاده کردن الگوی زمانی اعمال فشار توسط شیرهای فشارشکن با قابلیت کنترل زمانی در یک شبکه شهری عملی بوده و نقش مؤثری در کاهش تلفات خواهد داشت.