فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 92 (مهر و آبان 1393)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 92 (مهر و آبان 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/09/22
  • تعداد عناوین: 14
|
  • عبدالله درگاهی، علی الماسی، محمد سلطانیان، پریسا زارعی، امیرحسین هاشمیان، حافظ گلستانی فر صفحات 2-12
    فنل و مشتقات آن از جمله مواد سمی هستند که در اثر پیشرفت زندگی انسان و توسعه صنعتی ناشی از آن، به منابع مختلف محیطی راه پیدا کرده اند. هدف از این پژوهش، تاثیر ملاس بر میزان حذف فنل توسط راکتورهای بی هوازی در مقیاس آزمایشگاهی بود. در این پژوهش، از پنج راکتور بسته(5 ارلن مایر مجهز به سیستم کنترل نفوذ هوا و گاز) در مقیاس آزمایشگاهی استفاده شد. حجم راکتورها ثابت و حجم نهایی محتویات هر راکتور 550 میلی لیتر بود. در راکتورها، فنل با غلظت ثابت 100 میلی گرم در لیتر در مجاورت ملاس چغندر قند (ماده آلی قابل تجزیه زیستی به عنوان سابستریت کمکی) وCOD با غلظت های10000، 5000، 2000، 1000 و 500 میلی گرم در لیتر تحت شرایط بی هوازی مورد آزمایش قرار گرفت. برای هر غلظت از ماده آلی قابل تجزیه زیستی و فنل با غلظت ثابت، 5 زمان ماند (10، 20، 30، 40 و 50 روز) برای راکتورها در نظر گرفته شد. تمامی مراحل نمونه برداری و انجام آزمایش ها در این پژوهش مطابق با دستورالعمل های کتاب روش های استاندارد انجام شد. در هر پنج راکتور با گذشت زمان، غلظت اولیه فنل و CODکاهش پیوسته ای نشان داد، ولی برای هر زمان ماند مشخص با افزایش غلظت COD اولیه، میزان حذف آن کاهش یافت. افزایش غلظت COD اولیه تا یک محدوده مشخص با افزایش مواد آلی اکسیژن خواه همراه بود و بعد از این محدوده، از میزان حذف COD به آرامی کاسته شد. این پژوهش نشان داد میزان حذف فنل نیز با افزایش زمان ماند افزایش دارد، ولی با افزایش غلظت ماده قابل تجزیه زیستی متناسب نیست. پس از گذشت 50 روز در مجاورت 1000 میلی گرم در لیتر سابستریت کمکی، میزان حذف فنل در راکتورها به 62/98 درصد رسید. نتیجه بررسی نشان داد که بالاترین میزان حذف فنل در راکتورها در زمان ماند 50 روز و در غلظت های 1000 تا 2000 میلی گرم در لیتر COD قابل تجزیه زیستی، رخ می دهد.
    کلیدواژگان: فنل، ملاس، COD، راکتور بی هوازی
  • الهه پورفرح آبادی، مجید خیاط خلقی، کوروش محمدی صفحات 13-20
    نیترات یکی از مهم ترین آلاینده هایی است که از منابع مختلف مانند کودهای شیمیایی، آفت کش ها و یا فاضلاب های خانگی و صنعتی وارد آب های زیرزمینی می شود. در این پژوهش به منظور مدیریت بهینه آبخوان های آلوده به نیترات، از مدل شبکه عصبی مصنوعی برای شبیه سازی تغییرات غلظت نیترات استفاده شد و به منظور استخراج مقادیر بهینه برداشت از آبخوان آب زیرزمینی، با حفظ محدودیت غلظت نیترات در حد استاندارد، از یک مدل بهینه ساز استفاده شد. برای دستیابی به این هدف از مدل بهینه سازی مجموعه ذرات بهره گرفته شد. با توجه به این که در سال های اخیر، آلودگی غلظت نیترات در آبخوان کرج افزایش یافته است، بخشی از این آبخوان به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شد. پارامترهای ورودی مدل شبکه عصبی مصنوعی، شامل میزان برداشت در طول فصل بررسی و فصل قبل، مقادیر غلظت نیترات در فصل قبل، ضخامت لایه اشباع و طول و عرض جغرافیایی هر ناحیه بود؛ این پارامترها پس از آنالیز حساسیت، انتخاب شدند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بر اساس الگوریتم بهینه سازی مجموعه ذرات، مدیریت بهینه غلظت نیترات، مستلزم کاهش و یا افزایش برداشت از نواحی مختلف نسبت به شرایط فعلی برداشت در منطقه است. لذا با ثابت نگه داشتن کل برداشت از محدوده و با اندکی تغییرات منطقه ای در میزان برداشت در آبخوان آلوده کرج، می توان از افزایش غلظت نیترات در نواحی بحرانی جلوگیری نمود.
    کلیدواژگان: غلظت نیترات، آبخوان کرج، شبکه عصبی مصنوعی، بهینه سازی مجموعه ذرات
  • اسفندیار جلیل زاده، مریم سلیمی، پریسا روزبه نیا صفحات 21-26
    در این تحقیق شناسایی و اندازه گیری مقدار کلروفیل هایa و b با استفاده از روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا (UV-VIS/HPLC) انجام شد. منحنی های کالیبراسیون برای کلروفیل های a و b از نوع خطی و با ضریب رگرسیون (999/0 < r) به دست آمد. نمونه برداری از سدهای کرج، طالقان و لتیان از آذرماه 1390 تا آذرماه 1391 به صورت فصلی انجام شد. میانگین مقدار کلروفیل a و b طی چهار فصل سال در سد کرج به ترتیب ppb5/4 و ppb028/0، طالقانppb 4/2 و ppb04/0 و لتیان ppb3 وppb 03/0 به دست آمد. بنابراین روش کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا یک روش معتبر و مطمئن برای اندازه گیری نمونه های دارای کلروفیل در حد ppbاست.
    کلیدواژگان: سد، کلروفیل a و b، کروماتوگرافی مایع با کارایی بالا
  • الهام ردایی، سید محمدرضا علوی مقدم، مختار آرامی صفحات 27-34
    فاضلاب های حاوی رنگزاها خطرات متعددی دارند. از این رو روش های تصفیه ساده و کارآمد این نوع فاضلاب ها، مورد توجه محققان بوده است. هدف اصلی این تحقیق، تهیه جاذب با استفاده از ضایعات و بررسی عملکرد آن در حذف رنگزا از محلول آبی بود. به این منظور، کربن فعال بر پایه پسماند انار و فعال سازی شیمیایی به وسیله اسید فسفریک 37 درصد (PRAC37) تهیه شده و جذب رنگ راکتیو آبی 19 توسط آن مطالعه شد. همچنین، علاوه بر تعیین مشخصات کربن فعال (خصوصیات مورفولوژی و مشخصات بافتی آن)، اثر فاکتورهایی همچون زمان تماس، pH اولیه، میزان جاذب و غلظت اولیه رنگزا بر بازدهی حذف مورد بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان دهنده سطح ویژه بالای کربن فعال تهیه شده از پسماند انار (53/572 مترمربع بر گرم) بود. بیشینه حذف رنگزا با راندمان 16/98 درصد از محلول در مدت زمان 5 دقیقه، pH اولیه 11، میزان جاذب 5/3 گرم در لیتر و غلظت اولیه رنگزا 300 میلی گرم در لیتر بود. در پایان، مطالعه ایزوترم جذب (لانگمیر، فروندلیچ و تمکین) و سینتیک جذب (مرتبه شبه اول، مرتبه شبه دوم، الوویچ و نفوذ بین ذره ای) انجام شد که نتایج، نشان دهنده مطابقت فرایند یاد شده از ایزوترم لانگمیر (955/0R2=) و سینتیک مرتبه شبه دوم (997/0R2=) بود.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، کربن فعال، راکتیو آبی 19، پسماند انار، فعال سازی شیمیایی
  • مسعود طاهریون، مسلم صالحی زیری، غلامرضا اسدالله فردی، حسین فاضلی پیشه صفحات 35-43
    یکی از روش های حذف گاز سولفید هیدروژن، که عامل اصلی بوی منتشره از تاسیسات فاضلاب شهری است، استفاده از سیستم های بیولوژیکی نظیر بیوفیلتر است. مکانیسم عملکرد این روش، استفاده از ماده آلاینده به عنوان یک منبع تغذیه برای میکروارگانیسم ها است. لذا فراهم ساختن شرایط مطلوب برای رشد باکتری های بستر، دارای اهمیت فراوانی است. در این تحقیق با ساخت بیوفیلتری از جنس بستر کمپوست و تراشه های چوب (به نسبت وزنی 5:1) در مقیاس پایلوت، و راه اندازی آن در یک ایستگاه پمپاژ فاضلاب در شهر خرم آباد، سعی شد که عملکرد سیستم بیوفیلتر در شرایط واقعی بررسی شود. مدت زمان راهبری سیستم، 75 روز بود که در طی این بازه زمانی، غلظت ورودی و خروجی گاز سولفید هیدروژن اندازه گیری شد. سیستم در دمای محیط راهبری شد و سعی شد میزان رطوبت بهینه برای رشد مطلوب جمعیت میکربی بستر، در بازه 40 تا 60 درصد حفظ شود. نتایج نشان می دهد که میزان گاز سولفید هیدروژن منتشر شده از ایستگاه پمپاژ در طول 24 ساعت شبانه روز بسیار متغیر و در بازه ppm 48-0 قرار دارد. بیشترین ظرفیت جذب توسط این بستر بیولوژیکی g/m3.hr 874/2 بوده و میانگین راندمان حذف با احتساب دوره راه اندازی 89 درصد و میانگین عملکرد در دوره فعالیت بیولوژیکی پس از راه اندازی 98 درصد بوده است.
    کلیدواژگان: بیوفیلتر، سولفید هیدروژن، کمپوست، میکروارگانیسم
  • علی کسراییان، نجفعلی کریمیان، وحید غفوری صفحات 44-50
    توسعه صنعتی، سبب پراکندگی فلزات سنگین از جمله کادمیم در محیط زیست و به ویژه در خاک شده است. استفاده از پساب و لجن فاضلاب و همچنین ناخالصی کودهای فسفاته، امکان گسترش آلودگی کادمیم در زمین های کشاورزی را بیشتر کرده و لزوم پیمایش این آلودگی را جدی تر می نماید. اهمیت پیمایش آلودگی این عنصر همراه با کارایی روش های زمین آمار برای تعیین و پهنه بندی آلودگی کادمیم در 800 هکتار از منطقه کشاورزی غرب شیراز (بیضا) با 19 نمونه تصادفی انجام شد. با مقایسه روش های مختلف زمین آماری، روش کریجینگ به عنوان مناسب ترین روش شناخته شد. نتایج حاصل بیانگر این بود که آلودگی منطقه به درجات مختلفی از کادمیم 80 درصد و بیشتر در بخش جنوبی متمرکز بوده است. تجزیه و تحلیل واریوگرام به دست آمده نشان داد که 55 درصد از تغییرات، ناشی از جز ساختاری و باقیمانده از بخش تصادفی است. با توجه به عدم وجود آلودگی های نقطه ای در منطقه از یک طرف و وسعت کم منطقه همراه با ضریب تغییرات زیاد اندازه گیری شده (60 درصد) از طرف دیگر به نظر می رسد که احتمالا منشا اصلی کادمیم خاک، انسان زاد بوده و در این میان، فعالیت های کشاورزی عامل اصلی آلودگی خاک های این منطقه است.
    کلیدواژگان: آلودگی کادمیم، زمین های کشاورزی، زمین آمار، کریجینگ، شیراز
  • علی محمد صنعتی، نادر بهرامی فر، زهرا مهربانی، حبیب الله یونسی صفحات 51-58
    در این تحقیق قابلیت خاکستر برگ نخل کبکاب، به عنوان یک ماده جاذب ارزان قیمت برای حذف یون سرب از محلول آبی مطالعه شد. متغیرها از قبیل pH، غلظت یون، مقدار جاذب و دما در سیستم ناپیوسته بررسی شد. نتایج نشان داد که pH بهینه برای حذف یون سرب برابر با 5 بود. همچنین کارایی جذب در مدت 60 دقیقه در غلظت های 50، 100، 150، 200، 250 و 300 میلی گرم در لیتر با استفاده از 5/0 گرم در لیتر جاذب در دمای 20 درجه سلسیوس به ترتیب برابر با 46/99، 47/91، 49/80، 62/69، 34/57 و 29/51 درصد به دست آمد. این مطالعه نشان داد که با افزایش مقدار جاذب از 1/0 تا 2 گرم در لیتر، میزان جذب افزایش می یابد. همچنین بررسی پارامتر گرمایی، نشان دهنده وابسته بودن فرایند جذب به دما بود و نتایج بیانگر ترتیب کارایی جذب به صورت 40 > 30 > 20 درجه سلسیوس بود. بر اساس مدل لانگمیر، مقدار ثابت b برابر 152/0 و حداکثر جذب 2/35 بود. همچنین طبق مدل فروندلیچ، مقدار ثابت n که بیانگر شدت جذب است، برابر 5/4 بود. بر اساس مدل سیپس حداکثر جذب برای سرب 5/31 بود. این مطالعه نشان داد که خاکستر برگ نخل، پتانسیل خوبی برای حذف یون فلزات سنگین از محلول آبی دارد.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، یون سرب، نخل کبکاب، سیستم ناپیوسته
  • بابک حکیمی، حسین گنجی دوست، نادر مختارانی صفحات 59-65
    آبگیری و دفع لجن از جمله مهم ترین مراحل مدیریت تصفیه خانه های آب به شمار می رود. امروزه به دلیل بالا رفتن هزینه مواد اولیه و محدودیت در منابع، انتخاب روش های استفاده از زائدات، بیش از پیش مورد توجه دست اندرکاران قرار گرفته است. هدف اصلی از انجام این پژوهش نیز بررسی امکان استفاده از لجن تصفیه خانه آب در ساخت آجر فشاری بود. به این منظور با استفاده از درصدهای مختلف وزنی لجن نسبت به رس، نمونه های مختلف آجر تهیه شد و مشخصه های هر یک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج آزمایش ها نشان داد که با افزایش نسبت لجن به رس، میزان خلل و فرج و میزان درصد جذب آب توسط آجر افزایش و پارامترهای مقاومت فشاری، دانسیته و وزن آجر کاهش می یابد. در این خصوص بیشترین نسبت لجن به رس به منظور حفظ حداقل مقاومت فشاری (Kg/m2 80) مطابق استاندارد به میزان 42 درصد برآورد شد. این نسبت با لحاظ حداکثر میزان مجاز جذب آب (20 درصد) توسط آجر به 24 درصد محدود می شود. از آنجا که میزان جذب آب توسط آجر فقط در خصوص آجرهای نما دارای اهمیت است، لذا می توان از این پارامتر در برابر شاخص بسیار مهم مقاومت فشاری از لحاظ کاربرد آجر در دیوارهای باربر، چشم پوشی نمود. از نتایج دیگر این پژوهش می توان به کاهش وزن آجر و در نتیجه کاهش وزن سازه هایی که از این نوع آجر استفاده خواهند نمود، اشاره داشت. همچنین افزودن لجن به آجر باعث به وجود آمدن رنگهای متنوع در آجرهای تولیدی می شود و قابلیت استفاده از آن به عنوان آجرنما را ممکن می سازد.
    کلیدواژگان: آجر، لجن تصفیه خانه آب، مقاومت فشاری، درصد جذب آب آجر
  • امین خوشروش، هادی بهادری *، علیرضا مناف پور صفحات 66-75

    امروزه استفاده از مواد پوزولانی به عنوان جایگزین بخشی از سیمان مصرفی و به منظور ارتقای خواص مصالح پایه سیمانی و صرفه جویی در هزینه ها امری مهم است. از طرفی لجن فاضلاب به عنوان یک پسماند خطرناک برای محیط زیست و سلامتی انسان مطرح است. در همین راستا در این پژوهش از خاکستر لجن فاضلاب به عنوان یک پوزولان مصنوعی برای ساخت مصالح پایه سیمانی خودتراکم که به عنوان انقلابی در صنعت بتن مطرح می باشند، استفاده شد. هدف از این پژوهش، تسریع در عملکرد خاکستر لجن فاضلاب با استفاده از نانو ذرات سیلیس در جهت به کارگیری صنعتی این ماده در تولید مصالح پایه سیمانی خودتراکم بود. در این پژوهش 10 طرح اختلاط با درصدهای مختلف جایگزینی خاکستر لجن (0، 5، 10، 15 و20 درصد) و نانوسیلیس (0 و 1 درصد) برای تولید نمونه های دو جزئی و سه جزئی ملات و بتن خودتراکم، طراحی شده و خواص آنها مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که با افزودن خاکستر لجن فاضلاب، خواص رئولوژیک و مکانیکی نمونه ها افت پیدا کرده و خواص دوامی آنها در حضور درصدهای پایین این پوزولان بهبود می یابد. با افزودن نانوسیلیس نیز خواص مکانیکی و دوامی نمونه ها بهبود می یابد. همچنین حضور نانوسیلیس در کنار ذرات خاکستر لجن باعث افزایش واکنش پذیری این پوزولان شده و عملکرد این ماده را بهبود می بخشد.

    کلیدواژگان: بتن خودتراکم، ملات خود تراکم، مواد پایه سیمانی، خاکستر لجن فاضلاب، نانوسیلیس
  • محسن نفیسی، آزاده احمدی صفحات 76-87
    نبود یک شبکه فاضلاب کارا، باعث به خطر افتادن سلامت عمومی و شیوع بیماری های واگیردار در جوامع شهری می شود. هزینه های زیاد احداث این شبکه ها و وجود محدودیت های مالی، سبب ورود روش های مختلف بهینه سازی در طراحی این شبکه ها شده است. مسئله طراحی شبکه های فاضلاب، دارای متغیرهای تصمیم گسسته و پیوسته همزمان است. علاوه بر آن، پیچیدگی زمانی غیرخطی این گونه مسائل باعث استفاده از روش های مختلف بهینه سازی در طراحی شبکه های فاضلاب شده است. در این پژوهش، از الگوریتم دسته ذرات با قابلیت پرواز بازگشتی و مجهز به حافظه هارمونی در بهینه سازی شبکه های فاضلاب استفاده شد. تابع هدف، شامل حداقل کردن هزینه های حفاری و تهیه لوله های شبکه، با توجه به قطرهای موجود در بازار بود. استفاده از مکانیسم های پرواز بازگشتی و حافظه هارمونی، مانع از پرواز بی ثمر ذرات و افزایش کارایی و ثبات محاسباتی الگوریتم دسته ذرات می شود. در مطالعه حاضر، قیود مسئله بهینه سازی شبکه های فاضلاب در دو سطح، بررسی و ارضا شدند که موجب همگرایی مطلوب الگوریتم ذرات، در مقایسه با روش های معمول جریمه دهی در سایر روش های تکاملی شد. برای تعیین فضای امکان پذیر متغیرهای تصمیم، از مدل هیدرولیکی معادله مانینگ استفاده شد. کارایی الگوریتم با ارائه دو نمونه از شبکه های فاضلاب نشان داده شد. نتایج، بهبود محسوسی در کاهش هزینه ها نسبت به دیگر الگوریتم ها و ثبات محاسباتی بیشتری را نسبت به دسته ذرات استاندارد در بهینه سازی شبکه های فاضلاب نشان داد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی شبکه های فاضلاب، الگوریتم دسته ذرات، حافظه هارمونی، مکانیسم پرواز بازگشتی
  • الهام فیروزنیا، محمد مهدوی، شهاب عراقی نژاد، سعید سلطانی صفحات 88-98
    در فرایند بارش رواناب، عوامل بسیاری دخالت دارند که با عدم قطعیت همراه هستند. یکی از فاکتورهای بسیار مهم در این فرایند، رطوبت اشباع پیشین خاک است. یکی از روش هایی که به این پارامتر توجه دارد، روش ارائه شده توسط سازمان حفاظت خاک آمریکا به نام شماره منحنی است. در این روش، مجموع بارش های پنج روز پیش از رخداد دبی اوج سیل، به عنوان نماینده شرایط رطوبتی پیشین خاک در نظر گرفته می شود. با توجه به این که پدیده های طبیعی به دلیل دخالت تعداد زیادی از عوامل و پارامترها با عدم قطعیت همراه هستند، یکی از ابزارهای کارآمد در بررسی رفتار این پدیده ها، مدل های هوشمند فازی- عصبی تطبیقی هستند. از این رو در این پژوهش به بررسی اثر مجموع بارش های پنج روزه در پیش بینی دبی بیشینه روزانه سیلاب با استفاده از مدل های انفیس پرداخته شد. مدل مذکور با دو الگوریتم آموزشی پس انتشار و هیبرید آموزش دیده شد و سپس با استفاده از آزمون های آماری مختلف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج، کارآمدی مدل انفیس به دست آمده را در بررسی ورودی بارش پنج روزه و خروجی دبی اوج سیل نشان داد. همچنین نتایج حاصل از روش هیبرید، عملکرد بهتری را نشان دادند. بهترین ضریب همبستگی برای مدل 5 روزه و به میزان 985/0 و ریشه میانگین مربعات خطا 162/0 در روش هیبرید بود.
    کلیدواژگان: انفیس، پس انتشار، هیبرید، شماره منحنی، رواناب، بیش ترین دبی روزانه
  • فتح الله غلامی بروجنی، رضا ابراهیم پور، امیر حسن امیری فرد صفحات 99-107
    بین پارامترهای مختلف کمی و کیفی فاضلاب و میزان لجن برگشتی مورد نیاز، که یکی از مهم ترین پارامترهای بهره برداری از تصفیه خانه های فاضلاب به روش لجن فعال است، ارتباط علت و معلولی پیچیده و غیر خطی وجود دارد. همچنین شبکه های عصبی مصنوعی دارای مزایایی از قبیل قدرت یافتن روابط علت و معلولی پیچیده و غیر خطی توسط ابزارهای محاسباتی ساده ریاضی، داشتن قدرت تعمیم بالا و همچنین سرعت بالا در مرحله آزمایش اند و می توانند به صورت یک ابزار نرم افزاری در بهره برداری از تصفیه خانه فاضلاب مورد استفاده قرار گیرند. در این پژوهش میزان لجن برگشتی در تصفیه خانه فاضلاب شهر تربت حیدریه با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی و با توجه به داده های ورودی یک ساله مورد بررسی قرار گرفت. پارامترهای مختلف تاثیر گذار در میزان لجن برگشتی از قبیل دبی و دمای فاضلاب ورودی، TSS، BOD5، COD ورودی و خروجی، غلظت لجن برگشتی، غلظت مواد معلق مایع مخلوط و همچنین میزان لجن فعال جمع آوری شده، به شبکه های عصبی MLP و RBF اعمال شد. نتایج این مطالعه نشان داد که شبکه عصبی مصنوعیMLP می تواند با دقت بیش از 93 درصد میزان لجن برگشتی مورد نیاز در سیستم های متداول بیولوژیکی تصفیه فاضلاب به روش هوادهی گسترده را پیش بینی نماید.
    کلیدواژگان: تصفیه فاضلاب، شبکه عصبی مصنوعی، لجن فعال برگشتی
  • مهسا واجدی، شاهرخ شاه حسینی * صفحات 108-111

    در این مطالعه، از سامانه استنتاج فازی-عصبی تطبیقی برای مدل سازی فرایند تصفیه فاضلاب لجن فعال پتروشیمی مبین استفاده شد. این مدل برای پیش بینی غلظت اکسیژن مورد نیاز شیمیایی خروجی مورد استفاده قرار گرفت و ضریب همبستگی بین پارامترهای ورودی و کیفیت جریان خروجی محاسبه شد. پارامتر ورودی با بیشترین تاثیر بر کیفیت جریان خروجی تعیین شد و بر اساس آن، سه ساختار فازی- عصبی تطبیقی مستقل با تعداد پارامترهای گوناگون بررسی شد. پیش بینی های مدل های فازی- عصبی تطبیقی با پیش بینی های مدل شبکه عصبی مصنوعی چندلایه با ساختاری مشابه مقایسه شدند. بررسی نتایج به دست آمده نشان می دهد که هر دو روش هوش مصنوعی، روش های مدل سازی منعطف، با دوام و موثری را برای سیستم لجن فعال ارائه می دهند. همچنین، پس از مقایسه خطای پیش بینی هر یک از این دو روش، مشاهده می شود که با استفاده از سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی (با مجذور میانگین مربعات خطای 14/5 برای داده های آزمایش) می توان به نتایج بهتر و بازدهی بالاتری نسبت به شبکه عصبی مصنوعی (با مجذور میانگین مربعات خطای 59/6 برای داده های آزمایش) دست یافت.

    کلیدواژگان: منطقه ویژه پارس، فازی، عصبی تطبیقی، شبکه عصبی مصنوعی، فرایند لجن فعال، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی
  • مهرداد میرابی، حجت میان آبادی، محمدباقر شریفی صفحات 112-117
    اجرای شبکه های جمع آوری فاضلاب یکی از راه های موثر در مدیریت کمی و کیفی منابع آب است. در این مقاله، گزینه مناسب شبکه فاضلاب شهری با استفاده از شاخص ها و معیارهای مختلف کمی و کیفی انتخاب و تاثیر میزان ریسک پذیری و ریسک گریزی تصمیم گیران در انتخاب تصمیم نهایی بررسی شد. انتخاب سیستم مناسب جمع آوری فاضلاب شهری به عنوان یک مطالعه کاربردی با استفاده از چهار روش تصمیم گیری مجموع ساده وزین (SAW)، روش برنامه ریزی سازشی (CP)، TOPSIS و عملگر میانگین وزنی مرکب (HWA) مورد بررسی قرار گرفت و تاثیر انتخاب روش تصمیم گیری در رتبه بندی نهایی گزینه ها با استفاده از روش های ذکر شده بررسی و نتایج حاصل با یکدیگر مقایسه شد.
    کلیدواژگان: سیستم های جمع آوری فاضلاب، تصمیم گیری چند شاخصه، ریسک پذیر، ریسک گریز، شهر نیاسر
|
  • Abdollah Dargahi, Ali Almasi, Mohammad Soltanian, Parisa Zarei, Amir Hossein Hashemian, Hafez Golestanifar Pages 2-12
    With the growing industrial and social development through time, toxic substances such as phenol and its derivatives are increasingly released into the environment from a variety of sources. The present study aims to investigate the effects of molasses on phenol removal. For this purpose, five pilot scale batch reactors (5 Erlenmeyer flasks equipped with the air and gas diffusion control system) were used in the laboratory scale. The volumes of the reactors were kept constant with a final volume content of 550 ml in each reactor. Phenol with a fixed concentration of 100 mg/l was tested under anaerobic conditions in each reactor in contact with beet molasses (organic matter used as the auxiliary substrate) with COD concentrations of 10000, 5000, 2000, 1000, and 500 mg/l over 5 retention times (10, 20, 30, 40, and 50 days). All the sampling and testing procedures wer e performed according to the standard methods. The results showed that in all the five experimental reactors, increasing retention time was accompanied by a continuous decline in initial phenol and COD concentrations. However, for each retention time, increasing COD concentration led to a decrease in COD removal efficiency such that increasing the initial COD concentration up to a certain level was associated with an increase in chemical oxygen demanding materials, but beyond this range, COD removal decreased slowly. It was also found that phenol removal increased with increasing retention time but it was not proportional to the concentration of the biodegradable COD. After 50 days of contact with 1000 mg/l of the supporting substrate, phenol removal in the reactors reached 98.62%. Another finding of the study was the fact that the highest phenol removal was achieved when 1000-2000 mg/l of biodegradable COD was used over 50 days of retention time.
    Keywords: Phenol, Molasses, COD, Anaerobic Reactor
  • Elahe Pourfarahabadi, Majid Khayat Kholghi, Korosh Mohammadi Pages 13-20
    Nitrate is one of the most important groundwater pollutants with such different sources as chemical fertilizers, pesticides, or domestic and industrial wastewater. In this research, the optimal operation of groundwater wells in aquifers with nitrate pollution is investigated using simulation and optimization techniques. For the simulation part, an artificial neural network (ANN) model is developed, and for the optimization model, the particle swarm optimization (PSO) is used. Considering the high nitrate concentration in Karaj area and its increase in recent years, the northern part of this aquifer is selected as a case study to apply the proposed methodology. A seasonal ANN model is developed with input layers including well discharge in the current and previous seasons, nitrate concentration in the previous season, aquifer thickness, and well coordinates, all selected based on sensitivity analysis. The results of PSO algorithm shows that nitrate concentration can be controlled by increasing or decreasing well discharge in different zones. Therefore, it is possible to reduce nitrate concentration in critical areas by changing the spatial distribution of groundwater extractions in different zones keeping the total discharge constant.
    Keywords: Nitrate Concentration, Karaj Aquifer, Artificial Neural Network, Particle Swarm Optimization
  • Esfandiar Jalilzadeh, Maryam Salimi, Parisa Roozbehnia Pages 21-26
    In this study detection and measurment of chlorophylls a and b by using high performance liquid chromatography (HPLC/UV-VIS) in Karaj,Taleghan and Latian Reservoirs were performed.The calibration graphs were linear with very good correlation coefficients (r > 0.999) for chlorophylls a and b. Samples were collected from Karaj, Taleghan, and Latian Reservoirs in duplicate for years 2012-2013. The avarage chlorophyll a and b in Karaj Resevoir were 4.5 and 0.028 µg/l, Taleghan Reservoir 2.4 and 0.04 µg/l, and Latian Reservoir 3 and 0.03 µg/l, respectively, and in some cases less than detection limit (LOD). This study showed that high performance liquid chromatography is a valid method for determination of chlorophylls a and b in natural water samples in microgram per liter.
    Keywords: Dam, Chlorophylls a, b, High Performance Liquid Chromatography (HPLC)
  • Elham Radaee, Seyed Mohammad Reza Alavi Moghaddam, Mokhtar Arami Pages 27-34
    Wastewater containing dyes can be dangerous and toxic. Therefore, simple and efficient treatment methods are investigated by the researchers. The main purpose of this research is preparing adsorbent from residuals and studying the performance of dye removal from aqueous solution. For this purpose, activated carbon based on pomegranate residual was prepared by phosphoric acid (37%) activation and was used to remove reactive blue 19 from aqueous solution. In addition to characterization of the activated carbon (morphological and textural properties of activated carbon), effect of operation parameters such as contact time, initial pH, adsorbent dose and initial dye concentration were evaluated on the dye removal. The surface area (SBET) of the activated carbon was determined as 572.53 m2/g and the maximum dye removal efficiency (98.16%) was observed at 5 minutes contact time, initial pH 11, 3.5 gr/L the adsorbent and 300 mg/L initial dye concentration. Finally, adsorption isotherms (Langmuir, Freundlich and Temkin) and kinetic studies (the pseudo first-order, pseudo-second-order, Elovich and intraparticle diffusion kinetic models) studies showed the adsorption process follows a Langmuir isotherm equation (R2=0.955) and the pseudo-second order kinetic model (R2=0.997).
    Keywords: Adsorption Process, Activated carbon, Reactive Blue 19, Pomegranate Residual, Chemical Activation
  • Masoud Taheriyoun, Moslem Salehi Ziri, Gholamreza Assadollah Fardi, Hosein Fazeli Phisheh Pages 35-43
    The biofilter system is one of the methods commonly used for the removal of hydrogen sulfide as the main source of odors emitted from wastewater facilities. The system is based on using the contaminant material as bedding to feed microorganisms. To achieve the desirable removal efficiency, it is, therefore, essential to create the proper conditions for the bacteria to grow on the bedding. In this study, a pilot-scale biofilter made of compost and woodchip (with a compost/woodchip ratio of 5:1) was used as the bedding material at Khorrmabad wastewater pumping station to investigate the performance of the system under real conditions. The experiment was carried out over 75 days during which time the input and output H2S concentrations were measured on a regular basis. Moisture was adjusted between 40% and 60% throughout the experiment to provide optimal conditions for bacterial growth. The results showed that the concentration of H2S emitted from the pumping station during 24 hours varied greatly between 0 and 48 PPM. The maximum adsorption capacity of the biological bedding was recorded at 2.874 g/m3.hr and the mean efficiency of H2S removal including the startup time was 89%. The mean performance efficiency during the biological activity after the startup was recorded at 98%.
    Keywords: Biofilter, H2S Gas, Compost, Microorganism
  • Ali Kasraeeyan, Najafali Karimian, Vahid Ghafouri Pages 44-50
    Soil pollution, in general, and heavy metals contamination, in particular, are problems of modern life. In this context, surveying contaminated soils becomes essential for keeping away human food chains from dangerous heavy metals. This study was conducted to evaluate soil Cd-contamination in part of the arable lands in Bizaa, west of Shiraz. Soil samples were randomly collected from an area of 800,000 m2, prepared, and analyzed for Cd concentration. Analysis of variograms showed that the structural component moderately dominated the randomized component and that the range of special dependency was 2300 m. Ordinary kriging was used for mapping and estimation variances were calculated. Based on the Cd contamination standard threshold (3mg/Kg), the map thus prepared indicated that about 80 percent of the study area was polluted and that the hot point was located in the southern stretches of the study area. The non-existence of industrial activities and the absence of point Cd distribution indicated that soil pollution in the area must have been caused by human activities such as farming. The excessive consumption of chemical fertilizers, especially phosphates, in agricultural activities and sludge application seem to be the main suspects of soil Cd contamination. Further investigation is needed into the agricultural history of the area to determine the main causes of Cd contamination in this area.
    Keywords: Cadmium Pollution, Agricultural Lands, Geostatistic, Kriging, Shiraz
  • Alimohammad Sanati, Nader Bahramifar, Zahra Mehrabani, Habibollah Younesi Pages 51-58
    In this study potential usefulness of date-palm leaf (Phoenix dactylifera) ashes as an inexpensive adsorbent for Pb(II) ions has been demonstrated. For this purpose, some variables such as pH, Pb (II) ion concentrations, adsorbent dosage and temperature in batch systems were investigated. The obtained results showed that the optimum pH for removal of Pb (II) ions from aqueous solutions was equal to 5. Also, the adsorption efficiency at 60 minutes with 50, 100, 150, 200, 250 and 300 mg/l Pb(II) concentrations were 99.46, 91.47, 80.49, 69.62, 57.34 and 51.29% respectively, by 0.5 g/l adsorbent dosage and at temperature of 20˚C. Consideration of adsorbent in this study showed that with increasing of adsorbent dosage from 0.1 to 2g/l the adsorption rate increased. Also, thermodynamic consideration showed that adsorption process was dependent to temperature and results showed that removal efficiency order was 40 ˚C > 30˚C > 20 ˚C. This study concluded date-palm leaf ashes, have good potential as an adsorbent to remove toxic heavy metals like lead from aqueous solutions.
    Keywords: Physical Adsorption, Pb(II) Ions, Date, Palm (Phoenix dactylifera), Batch System
  • Babak Hakimi, Hossein Ganjidoost, Nader Mokhtarani Pages 59-65
    Sludge dewatering and disposal is one of the most important steps in management of water treatment plants. Today, due to rising raw material costs and limited in resources, reuse of waste is taken into consideration more than the past. The main objective of this study was to investigate the feasibility of using water treatment plant sludge in brick making. For this purpose, samples of bricks with different sludge to clay ratios were prepared and characteristics of each were studied. Results show that increase in sludge part, lead to increasing of bricks pores, as well as water absorption capacity and decrease the compressive strength, density and weight of bricks. In this regard, the minimum permissive bricks compressive strength of 80 Kg/m2 was achieved with 42% sludge to clay ratio. This ratio will be limited to 24% to allow maximum acceptable water absorption of 20%. Although water absorption is an important parameter for face bricks, but can be disregard (ignore) against compressive strength in load bearing walls. In this research by changes in the sludge ratio, various colors of bricks that makes it possible to use as face brick was generated. Bricks weight losses as well as reduction of building weight which use this type of brick is another result of the present study.
    Keywords: Brick, Water Treatment Plant Sludge, Compressive Strength, Brick Water Absorption
  • Amin Khoshravesh, Hadi Bahadori, Alireza Manafpour Pages 66-75

    Nowadays using pozzolanic materials is crucial as a replacement of needed cement, improving properties of cement based materials and saving costs. On the other hand sewage sludge is harmful to the environment and human health. So in this research the sewage sludge ash has been used as an artificial pozzolan to produce self compacting cement based materials which could be evaluated as a revolution in the concrete industry. The objective of this research was to accelerate the performance of sewage sludge ash by utilizing nano silica particles. This research includes 10 mix designs for self compacting mortar and concrete made up of binary and ternary cementitious blends of sewage sludge ash (0%,5%,10%,15%,20%) and nano silica (0%,1%). The results showed that by adding the sewage sludge ash, rheological and mechanical properties of the samples were reduced and for small percentages of sewage sludge ash, the durability characteristics were improved. The results also showed that adding nano silica improved the mechanical and durability properties of self compacting mortar and concrete. Finally in presence of nano silica, the reactivity of the sewage sludge ash was increased and its performance was improved.

    Keywords: Self Compacting Concrete, Self Compacting Mortar, Cement Based Materials, Sewage Sludge Ash, Nano Silica
  • Azadeh Ahmadi Pages 76-87
    Lack of an efficient sewer network in urban areas threatens public health and may give rise to contagious diseases. Various optimization methods have been developed for use in designing sewers networks in response to a number of requirements such as the high costs of constructing sewer networks, financial limitations, the presence of both discrete and continuous decision variables, and the nonlinear time complexity of such design problems. In this study, the particle swarm optimization algorithm (PSO) with the capability of “fly-back” mechanism equipped with the harmony search (HPSO) is used for the optimization of sewers network designs. The objective function consists of minimizing the excavation and embedding costs of commercial pipes. The fly-back mechanism and the harmony memory method are used to prevent leaving out variables from the feasible space of the problem in an attempt to enhance model efficiency. Model constraints are satisfied at two levels, which leads to the desirable convergence of the PSO algorithm as compared to the conventional penalty methods in alternative evolutionary algorithms. In order to determine the admissible decision variables, the Manning equation is used as a hydraulic model. The performance of the proposed algorithm is shown by presenting two examples of sewer networks. Compared to the PSO algorithm used in sewer network optimization models, the proposed model exhibits a tangible improvement in cost reduction and a higher computational stability.
    Keywords: Sewer Networks Optimization, Particle Swarm Optimization, Harmonic Memory, Fly, Back Mechanism
  • Elham Firouznia, Mohammad Mahdavi, Shahab Araghinejad, Saeed Soltani Pages 88-98
    Rainfall is one of the factors involved in increasing soil moisture. Soil moisture, in turn, is a key parameter in the rise and fall of water in the soil which plays an important role in the rainfall-runoff process. It, therefore, requires to be carefully investigated in order to determine its effect on peak flood discharge. One method commonly used for this purpose is the CN-NRCS (curve-number method). Based on this approach, the sum of rainfalls during the 5 days preceding the flood event is taken to represent the soil moisture conditions prior to the event. Given the fact that natural phenomena are always associated with different degrees of uncertainty due to the involvement a multitude of factors, an efficient method for investigating their behavior is the Adaptive Neuro-Fuzzy Intelligent System (ANFIS). Here, we used ANFIS for determining the effect of rainfalls over the five days prior to the flood event in order to predict the maximum daily flood discharge. The model employed the two training algorithms of Back Propagation and Hybrid, which were then tested using different statistical tests and the results were analyzed for each model. The results indicate that the hybrid method outperformed the back propagation method. The best correlation coefficient of the 5-day model was 0.985 and the RMSE (Root Mean Squared Error) was 0.162 in the hybrid method.
    Keywords: ANFIS, Bach Propagation, Hybrid, Curve Number, Runoff, Maximum Daily Discharge
  • Reza Ebrahimpour Pages 99-107
    There are complex and nonlinear causal relationships among the different quality and quantity parameters of wastewater and return activated sludge, which is one of the most important parameters in the operation of activated sludge wastewater treatment plants. On the other hand, Artificial Neural Networks (ANNs) have advantages such as the ability to identify and extract complex and nonlinear causal relations using simple mathematical formulas, high generalizing power, and high speed that make them capable of being used as a powerful software in the operation of wastewater treatment plants. In this study, the application of artificial neural networks (ANNs) for determining the amount of return activated sludge in Torbat Heydarieh wastewater treatment plant is investigated based on one-year inlet flow data. The different parameters involved in this process such as inlet flow and temperature, inlet and outlet total suspended solids, inlet and outlet BOD5 and COD, MLSS, and the amount of return activated sludge were collected and applied to MLP and RBF artificial neural networks (ANNs). Results showed thatMLP is capable of estimating the return activated sludge required in conventional biological wastewater treatment systems such as extended aeration and that its estimation accuracy is above 93%.
    Keywords: Wastewater Treatment, Artificial Neural Network, Return Activated Sludge
  • Mahsa Vajedi, Shahrokh Shahhosseini Pages 108-111

    In this study, an adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) has been applied to model activated sludge wastewater treatment process of Mobin petrochemical company. The correlation coefficients between the input variables and the output variable were calculated to determine the input with the highest influence on the output (the quality of the outlet flow) in order to compare three neuro-fuzzy structures with different number of parameters. The predictions of the neuro-fuzzy models were compared with those of multilayer artificial neural network models with similar structure. The comparison indicated that both methods resulted in flexible, robust and effective models for the activated sludge system. Moreover, the root mean square of the error for neuro-fuzzy and neural network models were 5.14 and 6.59, respectively, which means the former is the superior method.

    Keywords: Pars Special Zone, Adaptive Nuro, fuzzy, Activated Sludge Process, COD
  • Mehrdad Mirabi, Hojjat Mianabadi, Mohammadbagher Sharifi Pages 112-117
    Implementation and operation of municipal wastewater collection systems is an essential part of qualitative water resource management. In this paper, the most appropriate alternative among a set of limited of wastewater collection systems was selected using different quantitative and qualitative attributes. Moreover, the impact of risk attitudes of decision makers (DMs) on selection of the most preferred alternative was evaluated. As a case study the best alternative was examined using four MADM methods including Simple Additive Weighting (SAW), Compromise Programming (CP), TOPSIS, and Hybrid Weighted Averaging (HWA) to validate the application of RB-MADM methods in wastewater collection systems. Then, the impact of selection of MADM method on the final outcome was studied and the results were compared.
    Keywords: Sewage Collection Systems, Multi criteria decision making, Risk Prone, Risk Aversion, Niasar City