فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 93 (آذر و دی 1393)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 93 (آذر و دی 1393)

  • تاریخ انتشار: 1393/11/28
  • تعداد عناوین: 14
|
  • مقالات علمی
  • آذر اسدی، علی اکبر زینتی زاده صفحات 2-12
    در این مقاله، حذف همزمان کربن و مواد مغذی (نیتروژن و فسفر) از فاضلاب شهرک صنعتی فرامان در یک راکتور زیستی ناپیوسته منقطع با کنترل زمان هوادهی بررسی شد. آزمایش ها بر اساس طراحی ترکیب مرکزی (CCD) سازمان دهی و سپس با استفاده از روش پاسخ سطحی(RSM)، تحلیل شدند. زمان واکنش و زمان هوادهی به منظور تحلیل، مدل سازی و بهینه سازی فرایند انتخاب شدند و نه پارامتر وابسته به عنوان پاسخ های فرایندی اندازه گیری و محاسبه شدند. دامنه تغییرات زمان واکنش و زمان هوادهی به ترتیب12 تا 36 ساعت و 40 تا 60 دقیقه بر ساعت انتخاب شد. زمان واکنش به عنوان مهم ترین متغیر شناخته شد که اثر کاهشی بر راندمان حذف کل اکسیژن شیمیایی مورد نیاز (TCOD)، سهم اکسیژن شیمیایی مورد نیاز با تجزیه پذیری بیولوژیکی آهسته (sbCOD)، کل نیتروژن (TN) و کل فسفر (TP) نشان داد. شرایط بهینه عملکرد راکتور زیستی در زمان واکنش 12 تا 16 ساعت و زمان هوادهی40 تا 60 دقیقه بر ساعت به دست آمد.
    کلیدواژگان: فاضلاب شهرک صنعتی فرامان، راکتور زیستی ناپیوسته منقطع، حذف همزمان کربن و مواد مغذی
  • محمد ملکوتیان، عبدالعلی گلپایگانی، احمد رجبی زاده صفحات 13-20
    فلزات سنگین از آلاینده های مهم محیط زیست است. هدف از این پژوهش بررسی کارایی غشای نانوفیلتر در حذف فلزات سنگین سرب، کادمیم، مس و کروم شش ظرفیتی از آب های حاوی سولفات بود.غشای استفاده شده از نوع NF، مدل حلزونی-مارپیچی و قطر اسمی حد برابر 27 دالتون، با جریان متقاطع و ظرفیت اسمی 0/8 لیتر بر دقیقه بود. اثر متغیرهای غلظت اولیه فلز (دامنه 5تا 50 میلی گرم در لیتر برای سرب، کادمیم و مس و دامنه 0/1 تا 0/4 میلی گرم در لیتر برای کروم در 4 غلظت)،(pH (9-4، دبی عبوری (0/2، 0/4، 0/6 و 0/8 لیتر بر دقیقه) و غلظت آنیون سولفات (4 غلظت با دامنه 200 تا 800 میلی گرم در لیتر) بر کارایی فرایند در حذف فلزات بررسی شد. اندازه گیری با روش جذب اتمی و اسپکتروفوتومتری انجام شد.حداکثر راندمان حذف سرب، کادمیم، مس و کروم شش ظرفیتی در شرایط بهینه آزمایش به ترتیب برابر 91، 97، 98 و 95 درصد در نمونه های سنتتیک و 72، 53، 87 و 99 درصد در نمونه های واقعی بود. کارایی غشا در حذف سه فلز سرب، کادمیم و مس با افزایش pH و غلظت اولیه فلز نسبت معکوس داشت، اما در حذف کروم شش ظرفیتی،نسبت مستقیم بود. افزایش دبی تا میزان 0/6 لیتر بر دقیقه، افزایش نسبی کارایی غشا را در حذف هر چهار فلز به دنبال داشت.غشای NF، راندمان بالایی در حذف چهار فلز داشته و راندمان حذف در حضور یون های سولفات و افزایش دبی تا یک محدوده مشخص، به طور چشمگیری افزایش یافت. لذا می توان از این روش برای حذف آلاینده های ذکر شده استفاده نمود.
    کلیدواژگان: نانوفیلتر، سرب، کادمیم، مس، کروم شش ظرفیتی
  • حمیدرضا صفوی، آزاده احمدی، مهران رحمت نیا صفحات 21-31
    پهنه بندی کیفیت آب و ارائه تصویر صحیح از وضعیت کیفی آب های سطحی باعث می شود تا هرگونه تصمیم گیری مدیریتی که اثرات محیط زیستی آن به صورت مستقیم و یا غیرمستقیم متوجه آب های سطحی باشد، با آگاهی بیشتری اتخاذ شود. پهنه بندی کیفی بر اساس معیار آلودگی انجام می شود. در تعیین این معیار، پارامترهای مختلفی از کیفیت آب با توجه به داده های تاریخی موجود و نوع مصارف آبی تاثیر دارد و در نظر گرفتن همه پارامترهای کیفی آب برای تحلیل کیفیت آب یک رودخانه مشکل است و مدل پیشنهادی را پیچیده می سازد. در این مقاله از رویکرد تحلیل مولفه های اصلی به منظور کاهش پارامترهای کیفی آب در تعیین معیار آلودگی استفاده شد. این روش برای کاهش ابعاد داده استفاده شده است؛ به این ترتیب مولفه هایی از مجموعه داده که بیشترین تاثیر را در واریانس دارند، حفظ می شوند. نتایج به دست آمده نشان می دهد، مولفه اصلی اول می تواند 93/59 درصد از تغییرات داده ها، دو مولفه اصلی اول می توانند 96/67 درصد از تغییرات داده ها و به همین ترتیب شش مولفه اصلی اول 99/99 درصد از تغییرات داده ها را توصیف کنند. سپس بر اساس معیار آلودگی تعیین شده، از روش تحلیل طبقه بندی فازی به منظور دسته بندی بازه های رودخانه استفاده شد. ابتدا با استفاده از رابطه فازی ممدانی به فازی سازی اطلاعات پرداخته شد و سپس ماتریس تجانس توسط روابط فازی تشکیل شد. در نهایت با مشخص کردن حدود آستانه مناسب، طبقه بندی کیفی صورت گرفت. در این مقاله، با استفاده از اطلاعات کیفی آب جمع آوری شده از نقاط پایش کیفی در طول رودخانه زاینده رود، کارایی روش پیشنهادی ارزیابی شد.
    کلیدواژگان: پهنه بندی کیفی رودخانه، کیفیت آب رودخانه، تحلیل مولفه های اصلی، تحلیل طبقه بندی فازی
  • الهیار داغبندان، محمد اکبری زاده صفحات 32-41
    در این مطالعه با توجه به اهمیت منابع سطحی در تامین آب شرب و لزوم استفاده از مواد شیمیایی گوناگون در مراحل مختلف تصفیه این گونه آب ها، میزان مصرف مواد منعقد کننده در فرایند تصفیه آب مورد بررسی قرار گرفت. یکی از مهم ترین قسمت های فرایند تصفیه آب، مربوط به میزان مصرف مواد منعقدکننده در واحد انعقاد و لخته سازی است. در تصفیه خانه، برای تعیین نوع و غلظت منعقدکننده مناسب، از آزمایش جار استفاده می شود. این آزمایش وقت گیر و همراه با خطا است و نمی توان زیاد به نتایج آن استناد کرد. برای رفع این مشکل می توان از روش های هوشمند استفاده کرد. در این تحقیق داده های آزمایشگاهی سال 91-1390 پس از جمع آوری و پالایش، مورد مطالعه قرار گرفتند. با بهره گیری از سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی (ANFIS) و شبکه های عصبی نوع GMDH و با استفاده از نتایج تجربی به منظور دستیابی به مقدار بهینه مصرفی منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید در تصفیه خانه رشت، دو مدل غیرخطی ارائه شد.اثر پارامترهای ورودی شامل دما، pH، کدورت، جامدات معلق، هدایت الکتریکی و رنگ بر میزان مصرف منعقدکننده بررسی شد. نتایج نشان داد مدل ANFIS نسبت به مدل GMDH کارایی بهتری برای پیش بینی میزان مصرف منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید دارد.
    کلیدواژگان: تصفیه آب، انعقاد و لخته سازی، پلی آلومینیوم کلراید، ANFIS، GMDH
  • سمیه اسکندری، مهران هودجی، آرزو طهمورث پور، آتوسا عبداللهی صفحات 42-48
    هیدروکربن های آروماتیک حلقوی به دلایل مختلفی از جمله احتراق ناقص سوخت های فسیلی در محیط پراکنده می شوند. این مواد برای انسان و محیط زیست سمی بوده و اثر سرطان زایی دارند. پاکسازی آلودگی های هیدروکربن های آروماتیک حلقوی به سه روش فیزیکی، شیمیاییو زیستی انجام می شود. روش زیستیکه به طور معمول شامل تبدیل آلودگی به مواد غیرسمی با استفاده از فرایندهای میکربی است، موثرترین و بی ضررترین راهکار به نظر می رسد. در این تحقیق ابتدا اقدام به غنی سازی، جداسازی و خالص سازی باکتری های بومی از خاک آلوده به این ترکیبات شد و در نهایت، باکتری هایی که توانایی رشد و تولید مثل در شرایط حضور هیدروکربن های آروماتیک حلقوی را داشتند، به روش PCR شناسایی شدند. نتایج نشان داد که این باکتری ها باسیل های گرم منفی هستند که با تعیین توالی ژنوم جزء گونه هایی از شوانلا، سدوموناس و آکروموباکتر شناسایی شدند. نتایج این تحقیق کارایی باکتری ها را برای حذف آلودگی هیدروکربن های آروماتیک حلقوی از محیط های آلوده تاکید می کند.
    کلیدواژگان: هیدروکربن های آروماتیک حلقوی، باکتری بومی، پاکسازی زیستی
  • حبیب اکبری الاشتی، امید بزرگ حداد صفحات 49-59
    در پژوهش حاضر، به منظور تامین برق آبی سامانه سه مخزن (مخازن کارون 4، خراسان 1 و کارون 3)، به بررسی روش های برنامه ریزی غیرخطی، الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی ژنتیک با موقعیت ثابت ژن در استخراج سیاست های بهره برداری به هنگام در دو رویکرد وابسته به پیش بینی و مستقل از پیش بینی جریان پرداخته شد. همچنین از قاعده بهره برداری غیرخطی در استخراج منحنی فرمان استفاده شد و تابع هدف کمبود کل و معیارهای ارزیابی کارایی برای ارزیابی نتایج هر یک از روش ها مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت با استفاده از نتایج حاصل از بهره برداری به هنگام در سامانه های تک مخزنه کارون4، خرسان1 و کارون3 به مقایسه عملکرد دو سامانه تک مخزنه و سه مخزنه پرداخته شد. نتایج حاصل از این مطالعه، حاکی از کارایی مناسب روش FLGGP در استخراج قاعده بهره برداری در هر دو رویکرد مورد بحث بود. در مقایسه دو رویکرد وابسته به پیش بینی و مستقل از پیش بینی، اختلاف زیادی مشاهده نشد و به این ترتیب می توان از رویکرد مستقل از پیش بینی به علت سهولت استفاده از آن، در استخراج قاعده بهره برداری سامانه مخازن استفاده نمود.
    کلیدواژگان: الگوریتم ژنتیک، برنامه ریزی ژنتیک با موقعیت ثابت ژن، برنامه ریزی غیرخطی، قاعده بهره برداری به هنگام
  • مریم ملک حسینی، وحید مهدوی صفحات 60-66
    متیل ترشیوبوتیل اتر ماده افزودنی به بنزین برای افزایش عدد اکتان است. این ماده دارای حلالیت بالایی در آب است. هدف اصلی این مقاله ارزیابی تاثیر این ماده برمیزان حلالیت بنزین در آب، مقدار COD و مطالعه سینتیک حذف متیل ترشیوبوتیل اتر از آب بود. سینتیک حذف این ماده به روش عاری سازی در تماس با هوا در دمای ثابت در راکتور ساکن دارای همزن، با آنالیز نمونه ها در فواصل زمانی مناسب، انجام شد. نتایج نشان داد سینتیک حذف این ماده مرتبه اول است. ثابت های سرعت 0/0055 و 0/0074 بر دقیقه به ترتیب در سرعت های هم زدن 100 و 250 دور بر دقیقه به دست آمد. در سرعت هم زدن کم، COD با زمان به طور خطی کاهش یافت، اما در سرعت هم زدن زیاد، کاهش COD با زمان تابع نمایی شد. در این پژوهش حلالیت بنزین حاوی متیل ترشیوبوتیل اتر، اتانول و متانول در آب بررسی شد. حلالیت بنزین در آب در حضور اتانول و متانول در مقایسه با بنزین خالص کاهش داشت و به ترتیب از 90 به 80 و 69 میلی گرم در لیتر رسید. در صورتی که حلالیت بنزین در آب در حضور ماده متیل ترشیوبوتیل اتر به 778 میلی گرم در لیتر افزایش یافت. نتایج نشان داد حضور این ماده، حلالیت بنزین در آب را 8 برابر افزایش می دهد.
    کلیدواژگان: متیل ترشیوبوتیل اتر، روش عاری سازی، حلالیت بنزین درآب
  • بهروز کریمی، محمد صادق رجایی صفحات 67-75
    استفاده از نانو ذرات آهن جذب شده روی آلژینات کلسیم می تواند موجب حذف مطلوبنیترات از آب های زیرزمینی شود. هدف از انجام این مطالعه تولید نانو ذرات آهن صفر ظرفیتی در درون گرانول های آلژینات کلسیم برای حذف نیترات از آب های آلوده بود. در این مطالعه تاثیر فرایند آهن صفر ظرفیتی جذب شده روی آلژینات کلسیم در pH های 3 و 4 و 5 و 6 و زمان ماند15 تا 60 دقیقه و غلظت نیترات 20 تا 300 میلی گرم در لیتر و غلظت آلژینات کلسیم 0/5، 1 و 2 گرم در لیتر مورد بررسی قرار گرفت. آهن صفر جذب شده روی آلژینات کلسیم دارای راندمان حذف 43 تا 68/5 درصد در غلظت های بین 20 تا 300 میلی گرم در لیتر نیترات بود. در pH بین 2 تا 10 و در غلظت 1گرم در لیتر آهن صفر ظرفیتی جذب شده روی آلژینات کلسیم، راندمان حذف نیترات به ترتیب برابر با 47 تا 72 درصد بود. در pH برابر 2، راندمان حذف نیترات حدود 2 برابر زمانی بود که pH معادل 10 بود. راندمان حذف نیترات در غلظت های 0/5 تا 10 گرم در لیتر آهن صفر جذب شده روی آلژینات کلسیم و زمان ماند 15 تا 90 دقیقه، 81-57 درصد بود. از نانو آهن صفر جذب شده روی آلژینات کلسیم می توان به عنوان بستر برای نگهداری ترکیبات نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در آب زیرزمینی برای حذف نیترات استفاده کرد.
    کلیدواژگان: نیترات، محیط آبی، آلژینات کلسیم، نانو آهن صفر
  • سیده مریم خرازی، حبیب الله یونسی، جواد عابدینی طرقبه صفحات 76-85
    در این پژوهش اثر تلقیح لجن فعال فاضلاب به پسماندهای آلی تولید شده در مزارع ذرت با هدف بررسی تغییرات مواد مغذی طی ورمی کمپوست، موردمطالعه قرار گرفت. از لجن فاضلاب به عنوان منبع باکتری های تثبیت کننده نیتروژن و محلول کننده فسفر در چهار سطح استفاده شد. تیمارها به مدت 30 روز، پیش کمپوست شده و سپس توسط لجن فاضلاب تلقیح شدند و به مدت 40 روز ورمی کمپوست شدند. نتایج بررسی نشان داد که عمل تلقیح این باکتری ها به بستر تولید ورمی کمپوست همراه با فعالیت کرم های خاکی، موجب تسریع فرایند تجزیه زیستی مواد آلی می شود. افزایش غلظت لجن فاضلاب از 0 تا6000 میلی گرم در لیتر، موجب کاهش میزان مواد آلی کل (از 32/76 به 29/91 درصد)، مواد جامد فرار (آلی) کل (از 49/85 به 48/02 درصد) و نسبت کربن به نیتروژن (از 19/59 به 16/06) و افزایش میزان نیتروژن کلدالی کل (از 1/68 به 1/87 درصد)، نیترات (از 1476/75 به 1699/60 میلی گرم در کیلوگرم)، میزان فسفر کل (از 1/66 به 1/77 گرم در کیلوگرم) و هدایت الکتریکی (از 3/10 به 3/48 میلی زیمنس بر سانتی متر) شد. نتایج نشان داد غلظت6000 میلی گرم در لیتر لجن فاضلاب در میان سایر تیمارها، اثرات مطلوب تری بر کیفیت ورمی کمپوست نهایی داشت. بنابراین، تکرارپذیری فرایند و کیفیت محصول نهایی، این امکان را فراهم می کند که از روش این آزمایش برای پژوهش هایی که در آن نیاز به کاهش جرم مخلوط زائدات کمپوست است، استفاده شود.
    کلیدواژگان: میکروارگانیسم، مواد مغذی، ورمی کمپوست، پسماندهای آلی، تثبیت کربن
  • آزاده احمدی، علی مریدی، الهام کاکایی لفدانی، قاسم کیان پیشه صفحات 86-96
    هدف از این پژوهش، پیش بینی بارش فصلی حوضه آبریز اهرچای در شمال غربی ایران بود که با استفاده از الگوهای پیوند دور اقلیمی شامل اطلاعات متوسط فشار هوا و دما در سطح دریاها در طول دوره آماری 1965 تا 2005 به دست آمد. مدل های پیش بینی برای دو فصل تر (از دسامبر تا می) و فصل خشک (از ژوئن تا نوامبر) توسعه داده شدند. از این رو، پس از دریافت اطلاعات الگوهای پیوند دور اقلیمی شناسایی شده بر اقلیم شمال غرب کشور، از روش همبستگی و روش آزمون گاما برای انتخاب بهترین متغیرهای پیش بینی کننده و بهترین ترکیب آنها استفاده شد. در نهایت با استفاده از مدل ماشین بردار پشتیبان، بارش فصلی پیش بینی و نتایج آن با مدل رگرسیون چند متغیره مقایسه شد. نتایج نشان دهنده نقش موثر مدل آزمون گاما در تعیین متغیرهای ورودی و ترکیب آنها بود. همچنین عملکرد مدل ماشین بردار پشتیبان با مدل مبنای رگرسیون چند متغیره به عنوان یک مدل مبنا مقایسه شد.
    کلیدواژگان: پیش بینی بارش، الگوهای پیوند دور اقلیمی، ماشین بردار پشتیبان، آزمون گاما
  • عبدالحسین بغلانی صفحات 97-107
    در این پژوهش ایده جدیدی برای کمینه سازی نوسانات تراز آب در اثر افزایش ناگهانی در دبی پمپاژ پایین دست کانال بر پایه الگوریتم حرکت دسته جمعی ذرات ارائه شد. بهترین هیدروگراف ورودی به کانال که می تواند نوسانات تراز سطح آب را حداقل کند با استفاده از بسط فوریه و تعیین ضرایب آن با استفاده از هوش مصنوعی دسته جمعی به دست آمد. با این ایده، امکان تبدیل این مسئله به یک مسئله بهینه سازی و حل آن با استفاده از روش های متداول به وجود خواهد آمد. برای این منظور، مدل عددی قوی تحلیل جریان غیر دائمی غیر یکنواخت با خاصیت تسخیر شوک با مدل بهینه سازی ترکیب شد. نتایج نشان داد که این روش می تواند یک ایده کارآمد برای حل این مسئله و مسائل مشابه باشد. هیدروگراف به دست آمده از این روش توانست با روشی ساده تر، نسبت به روش های پیچیده تحلیلی، نوسانات تراز آب را به مقدار محسوسی کاهش دهد. با استفاده از روش پیشنهادی، نوسانات سطح آب نسبت به حالت بدون کنترل 43/6 درصد و نسبت به حالتی که منحنی کنترل با استفاده از حساب تغییرات به دست می آید، 4/4 درصد کاهش داشت.
    کلیدواژگان: کمینه سازی نوسانات تراز آب، کانال های انتقال آب، معادلات سنت ونان، الگوریتم حرکت دسته جمعی ذرات
  • امیر حسین سیاح زاده، حسین گنجی دوست، بیتا آیتی صفحات 108-117
    کربن فعال محصول ارزشمندی است که کاربردهای محیط زیستی و صنعتی بسیاری دارد و لذا تولید آن از مواد زائد کم ارزش، یک اقدام اقتصادی- محیط زیستی محسوب می شود. با توجه به تعدد عوامل موثر بر خواص جذبی کربن فعال تولیدی، به منظور شناخت عوامل اصلی تاثیرگذار و بهینه سازی فرایند تولید کربن فعال، از طراحی آزمایش به روش تاگوچی استفاده شد. بر اساس تحلیل نتایج در این روش، نسبت آغشتگی و عامل فعالساز در مقایسه با سایر عوامل، به ترتیب بیشترین تاثیر را بر عدد یدی کربن فعال پوست بادام داشتند. در این تحقیق با بهینه سازی فرایند فعالسازی شیمیایی پوست بادام درختی، کربن فعال با عدد یدی 1331 میلی گرم بر گرم تولید شد. آزمایش های جذب نشان داد که سینتیک جذب هیدروکربن های محلول نفتی روی کربن فعال پوست بادام از واکنش مرتبه دوم تبعیت کرده و نزدیک به 95 درصد جذب طی 30 دقیقه اول اتفاق افتاده است. همچنین داده های ایزوترم جذب از مدل ایزوترم فروندلیچ به خوبی تبعیت کردند.
    کلیدواژگان: کربن فعال، فعالسازی شیمیایی، هیدروکربن های نفتی، جذب سطحی، پوست بادام
  • یادداشت فنی
  • پریسا بهلولی، سعید شمسایی صفحات 118-122
    یکی از پارامترهای شیمیایی کیفیت آب، میزان سرب موجود در آن است. مشکلات عدیده ناشی از تجمع این عنصر در بدن انسان، لزوم توجه به آن را نشان می دهد. حضور سرب در آب آشامیدنی کشور ما به طور عمده ناشی از وجود این فلز سنگین در لوله و متعلقات مربوط به لوله کشی های منازل، شیرآلات برنجی و برنزی مصرفی در انشعابات آب و نیز در داخل منازل به عنوان شیرهای انتهایی برداشت است. به دلیل اهمیت بهداشت آب آشامیدنی و مضرات سرب برای انسان، در این پژوهش ده نمونه شیر برنجی و برنزی مصرفی در انشعابات آب، به عنوان یکی از منابع نشت سرب در سیستم آبرسانی، مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت و میزان غلظت سرب ناشی از آنها در آب اندازه گیری شد. همچنین این پارامتر برای نه نمونه از شیرهای انشعاب پلی پروپیلن نیز که اخیرا تولید و مصرف آنها در کشور افزایش یافته، اندازه گیری شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که میزان سرب ناشی از شیرهای برنجی و برنزی بسیار زیاد و از 7 تا 700 برابر غلظت مجاز این عنصر در آب آشامیدنی است. غلظت سرب ناشی از شیرهای پلی پروپیلن بسیار کمتر از شیرهای برنجی و برنزی بوده و در نیمی از نمونه ها در محدوده مجاز قرار داشت.
    کلیدواژگان: آلودگی آب آشامیدنی، سرب، مسمومیت سربی، شیر برنجی یا برنزی، شیر پلی پروپیلن
  • حسن طالبی، زکیه روحانی صفحات 123-128
    هدف از این پژوهش، بررسی کاربرد تصمیم گیری چند شاخصه در مدیریت فاضلاب و انتخاب محل و روش مناسب برای جمع آوری و تصفیه فاضلاب در شهر ورزقان، و تاثیر انتخاب روش تصمیم گیری در رتبه بندی نهایی گزینه ها بود. عوامل متعددی در انتخاب محل تصفیه خانه فاضلاب تاثیرگذاراند. هر کدام از این عوامل به شرایط محل بستگی دارند و بار وزنی متفاوتی در تصمیم گیری دارند. با در نظر گرفتن شرایط خاص جغرافیایی و ژئوتکنیکی محل، ابتدا پنج گزینه مطرح شده برای انتخاب محل تصفیه خانه توسط روش تحلیل سلسله مراتبی مورد بررسی قرار گرفت و سپس چهار گزینه غیر متعارف جمع آوری فاضلاب شامل سپتیک تانک با خروجی ثقلی، سپتیک تانک با خروجی تحت فشار، شبکه مکشی و شبکه ساده جمع آوری فاضلاب برای این منطقه در نظر گرفته شد. زمین های بایر مابین شهر ورزقان و روستای دیزج صفرعلی برای احداث تصفیه خانه فاضلاب توسط این روش، گزینه مناسب تری تشخیص داده شد. همچنین نتایج پژوهش نشان داد که استفاده از شبکه ساده جمع آوری فاضلاب، بهینه ترین روش در منطقه مورد مطالعه است.
    کلیدواژگان: فرایند تحلیل سلسله مراتبی، روش های جمع آوری فاضلاب، مکان یابی تصفیه خانه فاضلاب
|
  • Pages 2-12
    In this paper, the simultaneous removal of carbon and nutrients (nitrogen and phosphorus) from Faraman’s industrial wastewater (FIW) in a time-based sequencing batch reactor (SBR) was investigated. The experiments were conducted based on a central composite design (CCD) and analyzed using the response surface methodology (RSM). Reaction and aeration times were selected for the purposes of analyzing, modeling, and optimizing the process. Nine dependent parameters were monitored as process responses. The region of exploration for the process was taken as the area enclosed by the boundaries of reaction time (12-36 h) and aeration time (40-60 min/h). Reaction time was found to be the most effective variable and showed a decreasing impact on the total chemical oxygen demand (TCOD), slowly-biodegradable chemical oxygen demand (sbCOD), total nitrogen (TN), and total phosphorus (TP) removal efficiencies. The optimum operating conditions were determined in the range of 12 to 16 h for the reaction time and 40 to 60 min/h for the aeration time.
    Keywords: Faraman's Industrial Estate Wastewater, SBR, Simultaneous Carbon, Nutrients Removal
  • Pages 13-20
    Heavy metals have been identified as major pollutants and also as one of the most serious environmental hazards. The aim of this study was to evaluate the efficacy of NF membrane to remove the heavy metals Pb, Cd, Cu and Cr+6 from waters containing sulfate. The membrane used in this study was of the NF, spiral-wounded model with a MWCO equal to 27Da, a cross-flowed stream, and a nominal capacity of 0.8 L/min. The effects of the parameters initial metal concentration (within the range of 5 to 50 mg/L for Pb, Cd, and Cu and 0.1 to 0.4mg/L for Cr+6 at four different concentrations), pH (4-9), flow rate (0.2, 0.4, 0.6, and 0.8 mg/L), and sulfate anion concentration (four concentrations ranging from 200 to 800 mg/L) on heavy metal removal efficiency of the membrane were investigated. Measurements were performed using atomic absorption and spectrophotometry. The maximum removal rates of Pb, Cd, Cu and Cr+6 for synthetic samples under optimal experimental conditions were 91, 97, 98, and 95%, and those for real samples were 72, 53, 87, and 99%, respectively. It was observed that the membrane efficiency for removing the three metals of Pb, Cd, and Cu decreased with increasing pH and initial metal concentration while it increased in the case of Cr+6. Increasing flow to 0.6 L/min led to a slight increase in membrane removal efficiency for all the four metals. Based on the results obtained, NF membranes are capable of removing a high percentage of heavy metals and a significant increase is observed in their heavy metal removal efficiency in the presence of sulfate ions and with increasing flow up to a certain level.
    Keywords: Nanofilter, Lead, Cadmium, Copper, Chromium (VI)
  • Pages 21-31
    Management decisions whose environmental impacts affect directly or indirectly surface waters must of necessity be based on adequate knowledge and information when water quality zoning and a clear picture of river water quality are sought. Water quality zoning is based on pollution criteria that are identified on the basis of different water quality parameters drawn from historical data and the water uses in the region. The aggregate of the data and parameters involved make river water quality modeling a complex process. In this paper, the Principal Component Analysis (PCA) is used to reduce the water quality parameters involved in the identification of river water pollution criteria. The method keeps those components with more variances. The results show that the first component transfers 93.59% of the variation in the data, while the first two and the first six components explain 96.67% and 99.99% of the variations, respectively. Based on the criteria thus identified, the fuzzy clustering analysis is used in a second stage of the study to classify the river intervals. For this purpose, the fuzzy water quality data are provided to generate the fuzzy similarity matrix based on the fuzzy relations. Then, the stabilized matrix and the clustering diagram are created. Finally, the river intervals are classified into similar categories using the proper thresholds. The efficiency of the proposed method is evaluated by employing water quality data collected from the Zayandehrood River monitoring stations.
    Keywords: Water Quality Zoning, River Water Quality, Principal Component Analysis (PCA), Fuzzy Clustering Analysis (FCA)
  • Pages 32-41
    Given the increasing importance of surface water bodies as supply sources of drinking water and regarding the requirement for using different chemicals at various stages of water treatment processes, it is essential to investigate coagulant consumption in water treatment plants. Determination of the required dosage of coagulants used in the coagulation and flocculation unit is one of the most important decisions in water treatment operations. For this purpose, the jar test is generally used to determine the type and concentration of suitable coagulants in a water treatment plant. However, the test is rather time-consuming and unreliable due to the inaccurate results it yields. Instead, intelligent methods can be employed to overcome this shortcoming of the jar test. In this study, experimental data were collected over the period from 2011 to 2012 and further refined for study. Two non-linear models based on adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and GMDH-type neural networks were then developed and experimental results were used to determine the optimum poly-aluminium chloride dosage for use at Guilan water treatment plant. The effects of input parameters including temperature, pH, turbidity, suspended solids, electrical conductivity, and color were investigated on coagulant dosage. The ANFIS model was found to outperform the GMDH model in predicting the required poly-aluminium chloride dosage.
    Keywords: Water Treatment, Coagulation, Flocculation, Poly, Aluminium Chloride, ANFIS, GMDH
  • Pages 42-48
    PAHs are toxic compounds with carcinogenic effects on humans that are released into the environment by incomplete combustion of fossil fuels. Three methods are commonly employed for PAHs pollutant removal: physical, chemical, and biological. From among these, the biological method which typically contains microbial processes and transforms pollutants to nontoxic or less toxic substances is the most innocuous and effective solution. In this study, attempts were initially made to enrich, isolate, and purify indigenous bacteria from PAHs polluted soil. In the second stage, the PCR method was exploited to identify the bacteria that had the capability of growth and reproduction in polluted conditions. It was found that the degrading bacteria are component species of gram negative bacilli determined as Shewanella, Pseudomonas, and Achromobacter. The results of the present study indicate that the bacteria have the best performance in PAHs removal from polluted environments.
    Keywords: PAHs, Indigenos Bacteria, Bioremidiation
  • Pages 49-59
    This paper employs nonlinear programming (NLP), genetic algorithm (GA), and fixed length gene genetic programming (FLGGP) for the real-time operation of a three-reservoir system (Karoon4, Khersan1, and Karoon3 reservoirs) in which dependent and independent approaches are used to forecast the hydroelectric energy generated by the system. Unlike the forecast-independent approach, in the forecast-dependent approach, the value of release in each period depends on the reservoir in flow of the same period. Moreover, nonlinear decision rule (NLDR) curves are considered, and the total deficiency function as well as efficiency criteria are used to investigate the results of each procedure used. Finally, the performances of real-time operation of single- and three-reservoir systems are investigated and compared. Results indicate that the FLGGP gives the most efficient function for the extraction of reservoir operation rules in both the approaches examined. Comparison of the forecast-dependent and independent approaches revealed no significant differences. Therefore, the forecast-independent approach may be recommended for application in the extraction of reservoir operation rules due to its simplicity and ease of application.
    Keywords: GA, Fixed Length Gene Genetic Programming (FLGGP), NLP, Real, time Operation
  • Pages 60-66
    Methyl tertiary-butyl ether (MTBE) is a gasoline additive used to enhance gasoline octane. It is highly soluble in water and is known for its carcinogenicity; hence its high risk of groundwater contamination. The present study was mainly designed to investigate MTBE effect on gasoline solubility in water, determine the associated COD value, and identify the kinetics of MTBE elimination from water by the stripping method. The results show that the kinetics of MTBE elimination from water can be expressed by a first order equation with the rate constants obtained as 0.0055 min-1 and 0.0074 min-1 at the two stirring rates of 100 rpm and 250 rpm, respectively. These rate constants are evidently high and are indicative of the effectiveness of the stripping method in MTBE removal from water. A linear function was established between COD reduction with respect to time at room temperature at low stirring rates (100 rpm) but an exponential function at high stiring rates (250 rpm). The solubility of gasoline with different additives (MTBE, ethanol, methanol) in water was also investigated. The results revealed that gasoline solubility decreased from 90 mg/l to 80mg/l and 69 mg/l, respectively, in the presence of ethanol and methanol. This is while the solubility of MTBE-containing gasoline in water rose from 90 mg/l to 778 mg/l, which shows an 8-fold increase in solubility in water.
    Keywords: MTBE, Stripping Method, Solubility of Gasoline
  • Pages 67-75
    There is nowadays a growing concern about nitrate pollution in groundwater resources and its adverse impacts on the public health. The present experimental study was conducted to evaluate the efficiency of the Fe° calcium alginate process in nitrate reduction. For this purpose, the effect of Fe° adsorbed on calcium alginate on nitrate oxidation was investigated at a pH range of 2 to10, a contact time of 10 to 90 min, nitrate concentrations of 50 to 300 mg/L and with calcium alginat concentrations of 0.5, 1, and 2 mg/L. Nitrate level in the effluent was measured using spectrophotometry. Results showed that a pH level of 3 and a contact time of 15 min were the optimal values in the Fenton process for nitrate removal. Under these conditions, nitrate removal efficiencies for FeШ, FeІІ, Fe°, FeІІ/Fe°/H2O2, and FeШ/Fe°/H2O2 were 10.5, 27.6, 36.5, 62.3, and 74%, respectively, for a retention time of 90 min, an initial nitrate concentration of 100 mg/L, an iron concentration of 10 mg/L, and a pH level of 4. The results indicate that the corrective fenton process with zero iron nano-particles can effectively reduce nitrate under optimal conditions and that this method can be successfully used for the removal of similar compounds.
    Keywords: Nitrate, Aqueous System, Calcium Alginate, Nanoscale Zero, Valent Iron
  • Pages 76-85
    In this experiment, active sewage sludge was inoculated in organic waste. The objective was to study its effect on nutrient dynamics during vermicomposting. Active sewage sludge, as a source of nitrogen fixing and phosphorous solubilizing bacteria, was added in four combinations to the vermicomposting substrate. Prior to inoculation with active sludge, the treatments were precomposted for 30 days and finally vermicomposted for 40 days. Results showed that inoculation of microorganisms in the substrate accompanied by earthworms’ activity enhances the organic waste biodegradation rate. Increasing sludge concentration from 0 to 6000 mg/l led to reduced Total Organic Carbon from 32.76 to 29.91%, Total Volatile Solids from 49.85 to 48/02%, and C/N ratio from 19.59 to 16.06 but increased Total Kjeldahl Nitrogen from 1.68 to 1.87%, nitrate from 1476.75 to 1699.60 mg/kg, Total Phosphorous from 1.66 to 1.77 g/kg, and Electrical Conductivity from 3.10 to 3.48 mS/cm. By increasing the concentration of sewage sludge, heavy metals content also increased significantly due to the enhanced organic matter biodegradation. Finally, the results showed that, among the treatments, the one with an active sewage sludge concentration of 6000 mg/l had more desirable effects on the final vermicompost quality. Based on the reproducibility of the process and the quality of the final products, this experimental procedure may be proposed for studies requiring a mass reduction in the initial composted waste mixtures.
    Keywords: Microorganism, Nutrients, Vermicompost, Organic Waste, Carbon Mineralization
  • Pages 86-96
    This study aims to develop a seasonal rainfall prediction model for the Aharchay Basin, northwest of Iran. The model is based on climate patterns of tele-connection including sea level pressure (SLP) and sea surface temperature (SST) over the period from 1965 to 2005. The models cover both wet (from December to May) and dry (from June to November) seasons. For this purpose, the climatic patterns affecting the climate of the northwest of Iran were initially determined. In the second stage of the study, the correlation coefficient analysis and the Gamma Test (GT) technique were used to select the best predictors and to determine the best combination of the variables. The results revealed that the gamma test model outperformed the other model in determining the required input variables and their best combination. The seasonal rainfall in the basin was also predicted using the Support Vector Machines (SVM) and the results thus obtained were compared with those of the multivariate linear regression model as a benchmark to show the performance of the SVM model in rainfall prediction.
    Keywords: Rainfall Prediction, Climate Patterns of Tele, Connection, Support Vector Machines, Gamma Test
  • Pages 97-107
    A novel idea based on the Particle Swarm Optimization (PSO) is presented in this paper to minimize water-level fluctuations due to the sudden increase in downstream pumping discharge. The optimum input hydrograph which is capable of minimizing water surface fluctuations is obtained by using the Fourier Series and the PSO algorithm to determine the unknown coefficients in the Fourier Series. This idea can convert the problem to an optimization one, which can be solved via various optimization methods. To achieve this, a robust shock-capturing model which is able to solve governing equations of the unsteady, non-uniform flow is effectively combined with an optimization method based on the particle swarm optimization algorithm. The results show that the proposed approach is efficient in solving problems of this type. The inflow hydrograph obtained by this technique reduced water-level fluctuations in a much simpler manner compared to the complicated analytical approaches. Also, the proposed method was capable of reducing the fluctuations by 43.6% and 4.4%, respectively, compared to the case of imposing no control or that of control obtained by the variational approach.
    Keywords: Minimization of Water, level Fluctuations, Conveyance Open Channels, Saint Venant Equations, Particle Swarm Optimization (PSO)
  • Pages 108-117
    Activated carbon is a valuable product that has many industrial and environmental applications and therefore it’s production from cheap wastes, is an economic-environmental action. According to the multiplicity of factors that affect adsorption properties of produced activated carbon, the design of experiments via Taguchi method was used to identify the main factors and optimization of activated carbon production. Based on the results, the impregnation ratio and activating reagent have the greatest impact on iodine number of almond shell activated carbon compared to other factors. In this study, activated carbon was produced with iodine number equal to 1331 mg/g, by optimization of chemical activation almond shell. Adsorption experiments showed that adsorption kinetics of dissolved petroleum hydrocarbons on activated carbon derived has followed from second-order reaction. Near to 95% of adsorption was happened during the first 30 minutes of process. Also the adsorption isotherm data were well followed from Freundlich isotherm model.
    Keywords: Activated Carbon, Chemical Activation, Petroleum Hydrocarbons, Adsorption, Almond Shell
  • Pages 118-122
    Lead poisoning is an important water quality parameter. The variety of adverse health effects caused by lead accumulation in the human body warrants the investigation of lead concentrations in drinking water. The presence of lead in drinking water in Iran is mostly due to pipes, fittings, brass or bronze water service connection valves, faucets, and fixtures, and other end use devices. For the purposes of this study, 10 samples of brass or bronze valves, as the major source of lead release in drinking water, were tested to determine the concentration of lead in water released from these devices. The same experiment was also carried out using 9 polypropylene valves recently introduced into the Iranian market. The results showed that lead release from brass or bronze valves was responsible for a major portion of drinking water lead concentrations that ranged from 7 to 700 times its maximum allowable limit for drinking water. In contrast, the amounts released from polypropylene valves into drinking water were found to be much less such that half the samples contained lead levels below the maximum allowable limit.
    Keywords: Drinking Water Pollution, Lead, Lead Poisoning, Brass or Bronze Valve, Polypropylene Valve
  • Pages 123-128
    This study investigates the use of multi-criteria decision making in waste management and selection of the site location and proper wastewater collection and processing system in Varzeqan Town. Moreover, the effect of the decision-making method employed on ranking the final alternatives will be evaluated. Different factors are involved in the selection of wastewater treatment construction sites. These factors, in turn, not only depend on the special location and time the decision is made but also have their own weights in the final decision. In this study, the environmental conditions in the study area are initially investigated to select one site from among five different alternatives proposed for the construction of the facility using the AHP method. Also, the AHP method is used to evaluate and select the suitable collection and treatment method from among the four non-conventional options including Septic Tank Effluent Gravity, Septic Tank Effluent Pressure, Vacuum Sewerage System, and Simplified Sewerage for this region based on the special geographical and geotechnical conditions. The results indicate that the barren lands between Varzeghan Town and Dizaj Safar Ali Village are the best site for constructing the treatment facility and that the simplified sewarge system is the best collection system for the region.
    Keywords: AHP, Methods of Wastewater Collection, Wastewater Refinery Locating