nasser mehrdadi
-
Background
The objective of this study was to establish a facility-level modeling tool to assess the performance of internal operational strategies and external emissions.
MethodsThe biological process model in Benchmark Simulation Model No. 2 (BSM2) was upgraded to include two-stage and four-stage nitrification, as well as denitrification processes, to effectively simulate nitrous oxide (N2O) production. Emissions of carbon dioxide (CO2), methane (CH4), and N2O were also incorporated, taking into account digestion, cogeneration, and sludge storage processes. The refined model was utilized in a case study at the Isfahan Wastewater Treatment Plant (WWTP) in Iran to assess various operational strategies and explore potential challenges related to emission management.
ResultsThe simulation results, based on the model’s structural assumptions, indicate a negative impact on greenhouse gas (GHG) emissions associated with regional energy upgrades in the ventilation system and activated sludge sector. For example, variations in the biogenic and non-biogenic CO2 proportions were observed when the total suspended solids (TSS) removal efficiency was altered, decreasing or increasing to 30/70 and 20/80, respectively. While off-site CO2 emissions can be mitigated, this reduction is offset by a significant rise in N2O emissions. This is particularly concerning given that N2O exhibits a greenhouse effect nearly 300 times greater than that of CO2.
ConclusionIt should be pointed out that numerous studies are needed to evaluate plant-wide control strategies in WWTPs for informed and effective decision-making regarding performance optimization.
Keywords: GHG Emissions, Modeling, N2O, WWTP -
BackgroundWastewater treatment is a critical environmental challenge, and moving bed biofilm reactor (MBBR) technology is an effective solution. The selection of appropriate biofilm media significantly impacts treatment efficiency, particularly in terms of organic matter and nutrient removal. This study aims to optimize media selection for MBBR systems to improve wastewater treatment.MethodsThree biofilm media types-K3, MB3, and K5-were evaluated based on key properties such as specific surface area (SSA), porosity, buoyancy, and economic feasibility. The analytical hierarchy process (AHP) was employed to assess and prioritize these criteria. Expert Choice software facilitated the analysis, followed by a laboratory-scale investigation to assess pollutant removal efficiency.ResultsK5 media outperformed K3 and MB3 in terms of nitrogen removal (90%), chemical oxygen demand (COD) reduction (90%), biochemical oxygen demand (BOD) elimination (95%), and TSS removal (89%). K5 also demonstrated superior efficiency in pollutant removal while maintaining consistent pH regulation. K3 and MB3 displayed relatively lower performance, especially in nitrogen and COD removal.ConclusionThe study confirms that K5 media, selected using the AHP method, provides the highest treatment efficiency in MBBR systems. The AHP-based media selection process enhances the decision-making process, ensuring that economic and performance factors are adequately considered. Future studies should focus on scaling up the MBBR system with K5 media to further evaluate its long-term performance in real-world conditions.Keywords: Wastewater, Media, Pollution, Hierarchical Analysis, Environment
-
Background
Natural disasters, such as earthquakes, can disrupt water distribution systems, leading to prolonged water shortages and associated crises. Tehran, with its high seismic risk, necessitates robust emergency water management solutions to ensure adequate potable and non-potable water supply during critical conditions.
MethodsUsing GIS and WaterGEMS software, we evaluated the design and placement of emergency water reservoirs in ASP Town, Shahriar. Hydraulic modeling was conducted to optimize the piping, pressure, and flow dynamics for potable water supply under emergency conditions. Additionally, non-potable water reservoirs utilizing treated wastewater were designed for irrigation and fire suppression, incorporating solar-powered pumping systems to ensure energy efficiency.
ResultsA 50 m3 cylindrical steel emergency tank, connected to the urban water network, was proposed to provide 3 L of potable water per person for three days in a crisis. The system includes solar panels, a 250-W pump, and a hydraulic shut-off valve to maintain water quality and availability. For non-potable uses, a wastewater reservoir with a variable-speed pumping station supports irrigation and supplies 12 fire hydrants, meeting pressure and flow requirements during emergencies.
ConclusionThis study highlights the importance of integrated water management strategies, including solar-powered systems and treated wastewater reuse, to improve resilience against natural disasters. The proposed designs ensure sustainable water supply and effective crisis management for drinking and non-potable applications in high-risk urban areas.
Keywords: Emergency Water Reservoir, Emergency Situation, Solar Energy, Wastewater Treatment Plant -
The main goal of the current research is to study the feasibility of using renewable hybrid systems and introducing the optimal configuration from a technical-economic and environmental point of view in supplying electrical energy for desalination plants (South of Iran). HOMER analyzer software is used to simulate the load and introduce renewable systems to provide part of the energy of this complex. The electrical energy required for this complex to produce approximately 300 cubic meters of fresh water per hour is estimated at approximately 5.5 kilowatt-hours per cubic meter. Currently, this energy is supplied only through the power grid, which has a cost equivalent to 0.088 dollars per kilowatt-hour. In the following, the possible scenarios are introduced and compared in two modes, grid-off and grid-connected. The optimal off-grid configuration with an initial cost of $65.8 million will have an electricity cost of 12 cents/kWh, with 37% of the energy needed coming from wind and solar energy. In the state connected to the grid, the optimal configuration provides 44% of the required electrical energy through renewable energy, which reduces the carbon dioxide emissions by 4527 tons per year, and by selling excess electricity to the grid, the cost of energy is decreased to $0.078/kWh, which means that the cost of electricity needed to supply each cubic meter of freshwater falls down about 11.4%. Also, 47% reduction in carbon dioxide emissions.
Keywords: MED Desalination Packages, Off-Grid, Grid Connected, Homer Software, Renewable Energy -
زمینه و هدف
غلظت بالای هیدروژن سولفوره بیوگاز، یک مشکل اساسی در ارتباط با هضم بی هوازی زائدات غنی از سولفات است که باعث اختلال در عملکرد فرایندی و کاهش عمر تاسیسات می شود. استفاده از روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی جهت کاهش H2S بیوگاز به دلیل تولید زیاد لجن و هزینه بالای بهره برداری محدود است. فرایند هوازی جزئی یک روش جایگزین برای سولفورزدایی مستقیم از بیوگاز است.
روش بررسیدر این مطالعه ابتدا مشخصات لجن تصفیه خانه تعیین شد. در ادامه تاثیر بارگذاری سولفات (200، 500 و mg/L 700) بر افزایش H2S بیوگاز و کارایی هاضم بی هوازی بدست آمد. سپس تاثیر هوادهی جزئی (1/04، 0/88، NL/day 1/34) بر کاهش H2S بیوگاز مشخص و شاخص های کنترلی فرایند از جمله ORP و pH مورد ارزیابی قرار گرفت. نهایتا در شرایط بهینه، حجم بیوگاز و درصد CH4 و CO2 بیوگاز تعیین شد.
یافته هاحجم بیوگاز تولیدی در بارگذاری mg/L 200 و نمونه شاهد تفاوت معنی داری نداشت ولیکن در بارگذاری mg/L 500 و 700 کاهش و به 4103 و mL 3929 رسید. S2 Hبیوگاز در نمونه شاهد و بارگذاری 200، 500 و mg/L 700 به ترتیب 0/35، 0/46، 2/4، 1/8 درصد بود. تحت تاثیر هوادهی جزئی با نرخ 0/88، 1/04، NL/day 1/34 مقدار H2S بیوگاز به ترتیب 1/95، 0/9، 0/4 و 0/1 درصد حجمی بیوگاز است. pH راکتور در بازه 7/2 تا 7/4 وORP در حدود 281- تا mV 291- تغییر داشت. بر اساس شاخص آماری ANOVA تفاوت معنی داری بین میانگین تولید روزانه بیوگاز تحت تاثیرهوادهی با نرخ 0/88 و NL/day 1/04 وجود نداشت ولیکن هوادهی با نرخ NL/day 1/34 منجر به کاهش تولید بیوگاز شد.
نتیجه گیریبراساس یافته های این پژوهش هوادهی جزئی با نرخ NL/day 1/04 به دلیل کارایی مناسب در حذفH2S و همچنین هوای اضافی کمتر در بیوگاز، گزینه ای مناسب جهت سولفورزدایی از لجن فاضلاب شهری غنی از سولفات است.
کلید واژگان: فاضلاب شهری، بیوگاز، هوازی جزئی، سولفاتBackground and ObjectiveA high concentration of Hydrogen Sulfide in biogas is a major problem associated with anaerobic digestion of waste rich in sulfate. It disrupts the functional process and reduces the lifespan of biogas facilities. The micro-aerobic (MA) process is an alternative method for direct sulfurization.
Materials and MethodsThe effect of sulfate loading (200, 500 and 700 mg/L) on H2S in biogas were investigated. Subsequently, the effect of MA process (0.88, 1.04, 1.34 NL/day) on H2S reduction in biogas production was evaluated. Additionally, oxidation-reduction potential (ORP) and pH were measured. Finally, under optimal conditions, the biogas volume and the content of CH4 and CO2 in biogas were determined.
ResultsThe results indicated that there were no significant differences in biogas volume production between the reactor fed with 200 mg/L sulfate and the control. However, the biogas production in reactors with 500 and 700 mg/L sulfate decreased to 4103 and 3929 mL, respectively. The H2S levels in control and reactors with 200, 500, 700 mg/L sulfate were 0.35, 0.46, 2.4, and 1.8%, respectively. In reactors with MA at rates of 0, 0.88, 1.04, 1.34 NL/day, the H2S levels were 1.95%, 0.9%, 0.4% and 0.1% (V/V) in biogas, respectively. The pH in reactor varied between 2.7 and 4.7, and the ORP was measured between -281 and -291 mV. Statistical analysis shows that no significant difference was observed between the average daily production of biogas with MA process of 0.88 and 1.04 NL/day. However, MA with 1.34 NL/day resulted in a decrease in biogas production.
ConclusionThe results indicated MA at a rate of 1.04 NL/day is a favorable option for the treatment of sulfate-rich urban wastewater sludge due to its efficiency in H2S removal.
Keywords: Municipal Sewage, Biogas, Micro Aerobic, Sulphate -
در پژوهش حاضر روش ترسیب شیمیایی با استفاده از آهک، سود سوزآور و خاکستر سودا برای حذف فلزات سنگین مس و روی از پساب صنعتی معدن مس مورد بررسی قرار گرفت. آزمایش های جار توسط مجموعه ای از بشرهای پلی اتیلن (500 میلی لیتر) به منظور بررسی اثر دو پارامتر واکنش (دوزهای رسوب دهنده و pH اولیه) بر حذف فلزات سنگین انجام شد. آنالیزهای پراش اشعه ایکس (XRD) و میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) مجهز به طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) به ترتیب برای شناسایی ترکیبات شیمیایی مهم در رسوبات و مطالعه مورفولوژی سطح و اندازه ذرات نمونه های لجن استفاده شدند. برای هر معرف، افزایش راندمان حدف مس و روی با افزایش دوز رسوب دهنده (400-10 میلی گرم در لیتر) مشاهده شد. نرخ حذف بالای 90 درصد برای هر دو فلز سنگین به دست آمد. راندمان ترسیب شیمیایی با pH تصفیه مرتبط بود. در سطوح pH نهایی بالا (10>pH>8)، مس راندمان حذف بالاتری توسط تمام عوامل رسوب دهنده نسبت به روی داشت. در لجن تولیدی، روی و مس به صورت هیدروکسیدهای آمورف شامل Zn (OH) 2 و Cu (OH) 2 رسوب داده شدند. تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی (SEM) نشان داد که لجن های تولید شده دارای اندازه کوچک و ساختار فشرده هستند. آنالیز طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس (EDX) مشخص کرد که در تمام لجن های بازیافتی، مقدار مس بیشتر از مقدار روی بوده است. تصفیه پساب با خاکستر سودا منجر به تولید لجن با حجم کمتر و اندازه ذرات بزرگ تر شد. در نتیجه، استفاده از این عامل رسوب دهنده می تواند برای مراحل خشک کردن لجن هزینه کمتری داشته باشد.
کلید واژگان: فاضلاب صنعتی، فلزات سنگین، ترسیب شیمیایی، لجنThe chemical precipitation using lime, caustic soda and soda ash was investigated for the simultaneous removal of Cu and Zn from copper mine industrial wastewater by conducting jar tests in the present study. Jar experiments were performed with a set of polyethylene beakers (500 ml) in order to investigate the effect of two reaction parameters (precipitant doses and initial pH) on the removal of heavy metals. X-ray Diffraction (XRD) and Scanning Electron Microscope (SEM) equipped with X-Ray Energy Diffraction Spectroscopy (EDX) were used to identify the important chemical compounds and to study the surface morphology, chemical composition and particle size of the sludge samples. An increase in the removal of Cu and Zn was observed by increasing the precipitant dose (10-400 mg/L) for each reagent used. Removal efficiency of 90% were obtained for both heavy metal ions. The chemical precipitation efficiency was affected by pH. At high final pH levels (8<pH<10), Cu had higher removal efficiency than Zn by all precipitating agents. In the sludge produced, Zn and Cu were precipitated as amorphous hydroxides including Zn(OH)2 and Cu(OH)2. SEM images showed that the produced sludges have small size and compact structure. EDX analysis determined that in all sludge samples, the content of Cu was higher than Zn. Effluent treatment with soda ash resulted in the sludge production with lower volume and larger particle size. As a result, the use of this precipitating agent can be less expensive for sludge drying steps.
Keywords: Industrial Wastewater, Heavy Metal, Chemical Precipitation, Sludge -
استفاده مجدد از فاضلاب خاکستری و آب باران یکی از جایگزین های اولیه برای کاهش مصرف آب در خانوارها و ساختمان های تجاری و صنعتی است. با این حال، بررسی عملکرد فناوری غشائی به همراه سیستم UV جهت تصفیه فاضلاب خاکستری و آب باران به اطلاعات کاربردی بیشتری نیاز دارد. هدف از مطالعه حاضر ارزیابی عملکرد یک سیستم آزمایشی مبتنی بر فناوری غشائی همراه با UV برای تصفیه فاضلاب خاکستری و آب باران در کشور ایران می باشد. در این راستا در فشار های مختلف (9/5، 4/5 و 1/5 بار)، آرایش های مختلفی از غشاء ها شامل میکروفیلتراسیون (MF)، اولترافیلتراسیون (UF) و غشاهای اسمز معکوس به همراه لامپ UV بررسی شدند. آزمایش هایی در مقیاس آزمایشگاهی برای بررسی پتانسیل این فناوری ها و ارائه آرایش بهینه غشاها انجام شد. کارایی فرآیند از نظر کدورت، TDS ،pH ،COD ،Escherichia coli و توتال کلیفرم مورد بحث قرار گرفته است. نتایج حاکیاز آن بود که هم برای تصفیه فاضلاب خاکستری و هم برای تصفیه آب باران، چیدمانی متشکل از دانه گیر، MF ،UF ،RO و UV با فشار 9/5 بار، بهترین سناریو در کاهش COD ،TDS، کدورت و کلیفرم می باشد. مطابق با نتایج به دست آمده، دبی خروجی در حالت بهینه 6 لیتر بر دقیقه بود و سناریو مذکور قادر به حذف 95% COD و 98% TDS و 96% کدورت و 100% کلیفرم برای فاضلاب خاکستری و همچنین 82% COD و 94% TDS و 91% کدورت و 100% کلیفرم برای آب باران می باشد. ازاین رو پژوهش حاضر بیان می کند فناوری غشایی همراه با UV فرآیندی جذاب است و نقش مهمی در زندگی پایدار در آینده خواهد داشت.
کلید واژگان: آب باران، آب خاکستری، استفاده مجدد، فناوری غشاء، UVGraywater and rainwater reuse is one of the primary alternatives for diminishing water consumption in households, commercial and industrial buildings. However, investigating the performance of membrane technology coupled with UV system for the treatment of gray water and rainwater needs more applicable information. The purpose of this study is to evaluate the performance of an experimental system based on membrane technology combined with UV for the treatment of gray water and rainwater in Iran. In this regard, at different pressures (9.5, 4.5, and 1.5 bar), different arrangements of membranes, including microfiltration (MF), ultrafiltration (UF), and reverse osmosis membranes were investigated along with UV lamps. Laboratory scale experiments were conducted to investigate the potential of these technologies and present an optimal membrane arrangement. The efficiency of the process has been discussed in terms of turbidity, TDS, pH, COD, Escherichia coli, and total coliforms. The results indicated that for both gray water and rainwater treatment, the arrangement consisting of a screen, MF, UF, RO, and UV with a pressure of 9.5 bar is the best scenario for reducing COD, TDS, turbidity, and coliform. According to the obtained results, the output flow in the optimal state was 6 liters per minute, and the mentioned scenario was able to remove 95% COD, 98% TDS, 96% turbidity, and 100% coliform from graywater, as well as 82% COD, 94% TDS, 91% turbidity, and 100% coliform from rainwater. Therefore, the study acknowledges that membrane technology with UV is an attractive process and will play an important role in future sustainable life.
Keywords: Rainwater, Gray Water, Reuse, Membrane technology, UV -
Pollution, Volume:10 Issue: 1, Winter 2024, PP 629 -643In this work, it was attempted to evaluate and demonstrate disinfection effectiveness of an electrochemical process to entirely remove coliform from wastewater effluent following secondary treatment. For the tests, an experimental bench-scale batch electrochemical cell was constructed, and aluminum electrodes were employed in the electro-disinfection reactor. In the electric disinfection phase, wastewater samples were put in the reactor/disinfector and a direct current (DC) was applied to it. According to findings, a significant decrease occurred in the total number of coliforms in the treated wastewater, and a high improvement occurred in the effluent properties. At a contact time of 15 min and a current density of 5.5 mA/cm2, led to a bacterial killing effectiveness of 97.7% or above. As the current density and contact time increased, a general increase occurred in the bacterial killing efficiency, and the effect of the two above-mentioned factors was much greater than the effect of salinity. Moreover, according to the experimental data, the removal efficiency of chemical oxygen demand (COD) and total suspended solids (TSS) by the aluminum electrodes were 78.50% and 99.93%, respectively. The findings indicate the applicability of the proposed electrochemical treatment to wastewater effluent. Nevertheless, to be able to apply this system at an industrial scale in the future, it is necessary to conduct more research into the optimum operation conditions and make an in-depth comparison of energy consumptions between the electrochemical treatment and the conventional approaches.Keywords: Electrochemical disinfection, E. coli, Wastewater, aluminum
-
لجن، محصول جانبی تصفیه خانه های فاضلاب شهری به روش بیولوژیکی است که برای اجتناب از آلودگی های محیط زیستی و حفظ سلامت جامعه لازم است تحت فرآوری و مدیریت صحیح قرار گیرد. هدف اصلی این پژوهش، تحلیل مقدار لجن دفعی و بازیافت انرژی در تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران با تاکید بر همبست ردپای کربن و انرژی بود. بیوگاز و برق تولید شده در تصفیه خانه فاضلاب به دقت بررسی شد. تاثیر آنها بر کاهش انتشارات مستقیم و غیرمستقیم و ردپای کربن با استفاده از ضرایب بین المللی مربوطه بر اساس میزان گاز متان و برق تولید شده محاسبه شد. همچنین مقدار لجن دفعی طی بازه زمانی هشت سال (1393 تا 1400) تجزیه و تحلیل شد. طی دوره بررسی شده حداقل 2414 تن، حداکثر 22850 تن و به طور میانگین 4/7265 تن در ماه لجن دفعی تولید شد. مقدار لجن دفعی تولید شده به ازای هر میلیون متر مکعب فاضلاب تصفیه شده به صورت حداقل، حداکثر و میانگین به ترتیب برابر 4/24، 8/99 و 1/57 تن بود. به طور متوسط 5/9 میلیون متر مکعب در هر سال متان تولید می شود که معادل 54/146347 تن دی اکسید کربن در سال است. به طور میانگین 1/1 مگاوات در ساعت در نیروگاه تصفیه خانه برق تولید می شود که معادل پیشگیری از انتشار 3612 تا 6472 تن دی اکسید کربن در سال است. مجموع انتشارات مستقیم و غیرمستقیم پیشگیری شده معادل 149960 تا 152820 تن معادل دی اکسید کربن بود. تولید بیوگاز و مصرف آن برای تولید برق در تصفیه خانه بررسی شده تاثیر چشمگیری در کاهش انتشار گازهای گلخانه ای داشت.
کلید واژگان: ردپای کربن، جامدات زیستی، تصفیه فاضلاب، آلودگی محیط زیست، گرمایش جهانی، گازهای گلخانه ایSludge is a by-product of urban wastewater treatment plants using a biological method, which needs to be properly processed and managed in order to avoid environmental pollution and maintain the health of society. The main goal of the current research is to analyze the amounts of sludge disposal and energy recovery in the wastewater treatment plant in south of Tehran, emphasizing the nexus between carbon and energy footprints. Biogas and electricity produced in the wastewater treatment plant were carefully examined. Their impact on reducing direct and indirect emissions and carbon footprint was calculated using relevant international coefficients based on the amount of methane gas and electricity produced. Also, the amount of waste sludge was analyzed during the period of eight years (2014 to 2021). During the investigated period, at least 2414 tons, maximum 22850 tons and an average of 7265.4 tons of sewage sludge were produced per month. The amount of waste sludge produced per million cubic meters of treated wastewater is 24.4, 99.8 and 57.1 tons, respectively. On average, 9.5 million m3 of methane are produced every year, which is equivalent to 146347.54 tons of CO2/ year. On average, 1.1 MW/hr is produced in the power plant of the treatment plant, which is equivalent to preventing the emission of 3612 to 6472 tons of CO2/ year. The total direct and indirect emissions prevented are equal to 149,960 to 152,820 tons of CO2 equivalent. The production of biogas and its consumption to produce electricity in the investigated wastewater treatment plant has a significant effect on reducing greenhouse gas emissions.
Keywords: Carbon Footprint, Biosolids, Wastewater Treatment, Environmental pollution, Global warming, Greenhouse Gases -
Background
One of the most challenging and critical processes in wastewater treatment is sludge treatment. This study aimed to investigate the effects of low frequency ultrasound and high level of energy on inactivation rate of total coliform of sludge and ascertain the optimal operating parameters of the ultrasound waves.
MethodsIn this research, the density of ultrasound (W/mL) and time (minutes) were investigated. The effect of these parameters on the inactivation of total coliform in sludge was also investigated.
ResultsThe results revealed that the optimum operating time and ultrasound density were 30 minutes and 2.5 W/mL, respectively. Also, the frequency of 20 kHz of total coliform removal rate in these conditions was 99.44% .
ConclusionUltrasound waves as well as micro and nano bubbles could remove total coliform and decontaminate the sludge, thereby incrementing the rate of treatment.
Keywords: Cavitation, Nano-Bubbles, Sludge, Total Coliform, Ultrasound Density -
Removal of lead and cadmium with an optimized composite of expanded graphite/g-C3N4/phenylenediamineJournal of Applied Research in Water and Wastewater, Volume:9 Issue: 2, Summer- Autumn 2022, PP 54 -66In this study, an optimized composite of expanded graphite /g-C3N4 /phenylenediamine was synthesized and characterized by SEM, FESEM, EDS, XRD, and BET methods.The composite was prepared with an optimized combination using response surface methodology (RSM) as a proper adsorbent for eliminating heavy metals from water samples. The evaluation of the final adsorbent was accomplished by removing metal ions like Pb2+ and Cd2+. Under the optimum adsorption conditions for Pb2+ and Cd2+ (pH:5, adsorbent dosage:2 g/L, and Time:60 min), elimination efficiencies were 78.4% for Cd2+ and 71.35% for Pb2+. pH was the most important factor that influenced the adsorption rate. A short contact time for maximum removal efficiency was reported because of the porous structure of the constructed composite. As a result of the absorptive construction, the equilibrium showed a satisfactory agreement with the Freundlich model. The kinetic evaluations showed that the adsorption process of both heavy metals fitted the pseudo-second-order model. Furthermore, the results of thermodynamic studies indicated that the adsorption was an endothermic and spontaneous process. A series of regeneration experiments (5 cycles) was directed to evaluate the adsorbent reusability. The results presented that it was a suitable adsorbent for heavy metal uptake from aquatic solutions.Keywords: Response Surface Methodology, Expanded graphite, Adsorption, Cadmium, Lead
-
در چند دهه اخیر مدیریت، تصفیه و فرآیند آبگیری لجن فاضلاب به دلیل محتوای بالای مواد مغذی اهمیت زیادی پیدا نموده است. بااین حال، انتخاب فناوری مناسب در این زمینه به دلیل پیچیدگی ها و وجود عدم قطعیت های زیاد، یک چالش بزرگ است. در این مقاله از یک فرآیند تحلیل سلسله مراتبی به عنوان یک ابزار تصمیم گیری برای انتخاب روش مناسب آبگیری در تصفیه خانه فاضلاب جنوب شهر تهران استفاده می شود که در آن ساختار معیارها و فرآیند ارزیابی با توصیف چند گزینه ممکن برای آبگیری لجن تعریف شده است تا نسبت به یکدیگر مقایسه و وزن دهی شوند. نتایج با استفاده از نرم افزارExpert choice بررسی و ارزیابی شد. مطابق با نتایج، بهترین و مناسب ترین فناوری برای آبگیری لجن فاضلاب از بین فناوری های فیلترپرس فشاری و نواری، لاگون، سانتریفیوژ و بسترهای لجن خشک کن، فرآیند فیلتر پرس نواری برآورد شده است. در نهایت، صحت سنجی براساس روش تحلیل حساسیت که اثر تغییرات پارامترهای ورودی بر روی نتایج را نشان می دهد، برای معیارهای فنی اقتصادی، محیطزیستی و مدیریتی انجام گرفت و حساسیت گزینه ها نسبت به تغییر وزن معیارهای اصلی تعیین شد و نتیاج نشان داد بیشترین حساسیت در معیار اقتصادی متوجه فرآیند لاگون، در معیار فنی متوجه فرآیند سانتریفیوژ، در معیار محیطزیستی متوجه فرآیند سانتریفیوژ و در معیار مدیریتی متوجه فرآیند فیلتر پرس نواری می شود. نتایج نشان داد، این روش به دلیل سادگی و قابلیت تطبیق آن با موقعیت ها و مناطق مختلف، در سطح ملی برای تصمیم گیر های مختلف در زمینه انتخاب فرآیندها در تصفیه آب و فاضلاب می تواند در نظر گرفته شود.
کلید واژگان: آبگیری، تصفیه، لجن، فاضلاب، تحلیل سلسله مراتبیIn recent decades, the management and treatment of sewage and sludge dewatering process have become crucial due to their high nutrient content. However, choosing the right technology in this area is a big challenge due to the complexities and the existence of many uncertainties. In this article, an analytical hierarchy process is used as a decision-making tool to choose the appropriate dewatering method in the southern Tehran treatment plant, in which the criteria structure and the evaluation process are defined by describing several possible options for sludge dewatering to be compared and weighted. The results were analyzed and evaluated using Expert choice software. According to the results, the belt filter press is the best and most appropriate technology for sewage sludge dewatering among pressure and belt filter press, lagoon, centrifuge, and sludge drying beds. Finally, validation had been done based on the sensitivity analysis method, which shows the effect of changes in input parameters on the results and was carried out for technical, economic, environmental, and management criteria, and the sensitivity of the options to the change in the weight of the main criteria was determined and the results showed that the most sensitivity in the economic criteria refers to the lagoon process, in the technical criteria refers to the centrifuge process, in the environmental criteria refer to the centrifuge process, and in the management criteria refers to the belt filter press process. The results show that this method, due to its simplicity and adaptability to different situations and regions, can be considered at the national level for different decision-makers in the field of selecting processes in water and wastewater treatment.
Keywords: Dewatering, Treatment, Sewage, Sludge, Analytical Hierarchy Process -
امروزه حکمرانی آب یکی از مهم ترین مسایل چالش برانگیز در جهان محسوب می شود که حکومت های شهری را تحت تاثیر قرار می دهد. این امر منجر به ظهور مجموعه ای از مدل های حکمرانی آب شده که گستره ای از سازمان های دولتی، دولتی-خصوصی و خصوصی را در بر می گیرد. در این پژوهش سعی شد، با استفاده از یک مدل توصیفی، مدل نقش آفرینی شرکت های آب و فاضلاب در مدیریت یکپارچه شهری سناریوبندی شده و سپس نوع بهینه حکمرانی آب در ایران معرفی شود. در این راستا، کلیه پارامترها و متغیرهای موثر در مدیریت به هم پیوسته منابع آب ایران و نیز مجموعه قوانین و مقررات بالادستی و حدود اختیارات سازمان های درگیر ارزیابی و بررسی شد. سپس با به کارگیری ابزاری تحت عنوان نگاشت نهادی، 4 سناریوی محتمل برای تقسیم وظایف بین دولت، شهرداری و بخش خصوصی در حکمرانی آب شامل 1) حکمرانی متمرکز مبتنی بر نقش آفرینی دولت مرکزی، 2) حکمرانی نیمه متمرکز با محوریت دولت مرکزی، 3) حکمرانی نیمه متمرکز با محوریت دولت محلی (شهرداری ها) و 4) حکمرانی غیرمتمرکز مبتنی بر نقش آفرینی دولت محلی (شهرداری ها) ارایه شد. با مقایسه سناریوهای پیشنهادی بر اساس ملاحظات، مزایا و معایب هر یک از سناریوها، سناریوی 2 به عنوان بهترین سناریو از حیث مطلوبیت به کارگیری با توجه به شرایط و اقتضایات کشور معرفی شد.
کلید واژگان: نقش آفرینی، نگاشت نهادی، مدیریت یکپارچه شهری، حکمرانی آبUrban governments face a number of challenges today related to water governance. As a result, a variety of water governance models have emerged involving governments, public-private partnerships, and private firms. Using a descriptive model, this paper describes how water and wastewater companies in integrated urban management are modeled, and then it suggests how the optimal type of water governance is established in Iran. This study analyzed all parameters and effective variables in continuous management of Iran's water resources, along with the set of laws and regulations that govern upstream activities and the authorities of the governing bodies. Based on institutional mapping, four scenarios were created for dividing responsibilities between government, municipality and private sector in water governance, including governmental planning, semi-centralized governance with the central government, semi-centralized governance with municipalities and decentralized governance based on local government mapping (municipalities). On the basis of the considerations, advantages, and disadvantages of every scenario, scenario 2 has been proposed as the most desirable scenario for application under the country's circumstances.
Keywords: Role Mapping, Institutional Mapping, Integrated Urban Management, Water Governance -
رودخانه ها به عنوان شریان های حیات بخش زمین، نقش تعیین کننده ای را در تنظیم رفتارهای عملکردی اکوسیستم های مرتبط و پشتیبانی از زندگی انسان ها بر عهده دارند.با توجه به اهمیت موضوع، در تحقیق حاضر با هدف بررسی شرایط سلامت و زنده مانی رودخانه ها و آگاهی از پتانسیل آسیب پذیری آنها،در چارچوب رویکرد مبتنی بر شاخص پایدار-مدار و بستر-محور، از نرخ اکسیژن خواهی رسوب (SOD) و فاکتورهای وابسته به آن شامل بافت، توزیع ذرات ریزدانه، مواد مغذی (کل مواد آلی) همراه با برخی پارامترهای پایه ی آب رودخانه استفاده بعمل آمده است. نمونه های موردنیاز از 9 ایستگاه واقع بر رودخانه ی کرخه، در محدوده ی زون های هدف، برداشت گردید. سپس، آزمایش های لازم با استفاده از تجهیزات مدرن و روش های استاندارد انجام گرفت و داده های SOD با در نظر گرفتن روابط و پارامترهای دخیل، محاسبه و آنالیز شدند. نتایج نشان داد که دامنه ی تغییرات SOD بین 71/0 تا 74/1 g O2/m2/day قرار دارد. همچنین، یک معادله ی تجربی برای استفاده در منطقه ی پروژه با بهره گیری از برنامه ی MATLAB پیش بینی و کلاس های کیفی مختلف تعریف گردید. خروجی مطالعات بیانگر آن شد که تناسب کیفی و شرایط سلامت رودخانه در کلاس های B و C واقع می باشد. علاوه بر آن، هرچه میزان غلظت مواد مغذی رسوبات زیادتر و دانه بندی ذرات آنها ریزتر می شود، به تبع آن، نرخ SOD نیز افزایش می یابد. نرخ کاهش بار آلودگی از منشا، تحت یک سری اقدامات موثر BMPs در دامنه ای از 15 تا 66 درصد نیز از خروجی های این تحقیق بوده است. در نهایت، یافته های حاصل از این مطالعه، به عنوان یک ابزار تشخیصی سریع، می تواند سیاستگزاران، متولیان و ذینفعان منابع آب منطقه را در جهت حفظ شرایط سلامت سامانه ی رودخانه ای، با تمرکز بر مدیریت موثر زهاب ها و پساب ها، و انتخاب مناسب مکان های تخلیه، یاری نماید.
کلید واژگان: نرخ SOD، رویکرد بستر-محور، سلامت رودخانه، اکوسیستم آبی، زیرحوضه ی کرخهAs the veins of the Earth, Rivers have a determinative role in regulating the functional behaviors of their linked ecosystems and supporting human life. This research was conducted to address the major issue to assess the river's health and survival condition alongside its vulnerability potential, using a benthic-based sustainability index. For this purpose, river-bed sediment oxygen demand (SOD) rate and its associated factors, including Texture, fine-PSD, Nutrients (TOM), besides some basic field parameters of river-water were measured. All required samples were collected from 9 sampling points located on the target zones of Karkheh River in due course. SOD data with regard to related factors were calculated and analyzed. The rates of SOD ranged from 0.71 to 1.74 g O2/m2/day. Further, this index was classified in varied quality domains. Afterward, a predictive equation was determined among SOD rate and its associated parameters using MATLAB software. Finally, the results revealed that the river health suitability in the research area is in categories moderately clean and slightly degraded during the study period. Additionally, the increase in TOM concentrations, together with a decrease in sediment particle size, led to an increase in SOD-rate accordingly. The source pollution load reduction rate under the optimal suites of BMPs in the range of 15 to 66 percent was also one of the outputs of this research. In conclusion, the consequences of this study can be used as a rapid diagnostic tool to support regional water authorities and other stakeholders to promote the best practices for protecting the health condition of the riverine system, focusing on selecting the appropriate discharge points along the receiving watercourse and on effectively managing the drain-waters/effluents.
Keywords: SOD rate, Benthic-based Approach, River Health, aquatic ecosystem, Karkheh Sub-basin -
سابقه و هدف
اکسیداسیون زونهای کانی سازی شده سولفیددار طی فرآیند هوازدگی در اثر واکنشهای بیولوژیکی و شیمیایی تشدید شده و زهاب اسیدی (AMD) حاصله باعث آزادسازی و تحرک عناصر فلزی سمی و سنگین از سنگ مادر و تمرکز آن ها در محیط خاک یا آب می شود. زهاب اسیدی تولید شده در دامپ باطله معدنی مس سونگون وارد جریانهای سطحی موجود در منطقه می گردد که می تواند آسیبهای زیست محیطی به دنبال داشته باشد. هدف این مقاله بررسی مشخصات کمی و کیفی زهاب اسیدی تولید شده در معدن مس سونگون و بررسی انواع سیستم های تصفیه و پیشنهاد سیستم بهینه می باشد..
مواد و روش هانمونه برداری از زهاب اسیدی از پاشنه باطله های معدن مس سونگون دره پخیر در 7 نوبت جمع آوری و برای آنالیز به آزمایشگاه شرکت عمران زیست آزما منتقل شد. در زمان نمونه برداری برای پارامترهای اسیدیته، سولفات و TDS) (، از بطری جنس پلی پروپیلن به ظرفیت 200 سی سی استفاده شد و برای نمونه برداری از فلزات سنگین (مس، آهن و منگنز) بطری از جنس ((HDPE به ظرفیت 250 سی سی و سپس به منظور پایدار سازی از اسید نیتریک غلیظ استفاده گردید. دبی جریان با استفاده از مولینه و به روش سنجش جریان (جریانسنج و سطح مقطع جریان) انجام شده است. پارامترهای دما و pH با استفاده از دستگاه مولتی متر مارک LOVIGAE مدل LOVIBOND150 با دقت 14-0 در محل اندازه گیری شده است. میزان اسیدیته با روش تیتراسیون، پارامتر TDS با دستگاه مولتی متر مارک LOVIGAE مدل LOVIBOND150 با دقت 14-0، پارامتر سولفات به روش اسپکتوفتومتری با دستگاه HACH مدل DR2800 و با دقت 70-2 مورد اندازه گیری قرار گرفت. فلزات سنگین (مس، آهن و منگنز) به وسیله دستگاه جذب اتمی مارک VARIAN مدل 400 به روش شعله اندازه گیری شد که میزان دقت برای پارامتر مس، آهن و منگنز به ترتیب 5-0.005، 10-0.02 و 2-0.01 می باشد.
نتایج و بحثنتایج به دست آمده از نمونه برداری ها نشان دهنده درجه آلودگی بالایی از پارامترهای pH، سولفات، مس و منگنز در بیشتر نمونه ها می باشد. مقادیر بالای این عناصر می تواند سبب بالا رفتن خطر آلودگی جدی در جریان های سطحی باشد که زهاب اسیدی به آن تخلیه می گردد. بنابراین کنترل و تصفیه زهاب اسیدی معدن مس سونگون قبل از تخلیه به محیط ضروری است.
نتیجه گیریبه منظور تصفیه زهاب اسیدی دو سیستم تصفیه فعال و غیر فعال وجود دارد. انواع مختلفی از سیستم های تصفیه فعال و غیرفعال به تنهایی یا با ترکیب با یکدیگر راهکارهای مناسبی برای حذف فلزات سنگین از زهاب اسیدی معادن می-باشد. انتخاب این سیستم بستگی به ترکیب شیمیایی زهاب اسیدی، نوع ماده معدنی و شرایط توپوگرافی و آب و هوا، pH، اسیدیته، بار اسیدی، دبی، فعال بودن معدن در انتخاب آن موثر می باشد. با توجه به فعال بودن معدن، اسیدیته 1600 میلی گرم در لیتر، بارگذاری اسید 4423.68 کیلوگرم بر روز، pH =3.94 و دبی 32 لیتر بر ثانیه سیستم تصفیه فعال به روش DAOS پیشنهاد شده است که روش پیشنهادی شامل مراحل خنثیسازی با مواد شیمیایی، اکسیداسیون با روشهای مختلف و نهایتا رسوبدهی می باشد.
کلید واژگان: معدن مس سونگون، زهاب اسیدی، تصفیه فعال، تصفیه غیرفعالIntroductionIn copper industries, mining has a great importance from the environmental point of view, as during this process many by-products are generated. Most of the mining tailings are sulfide minerals, which are oxidized just after they are extracted and exposed to the oxygen and water which consequently leads to produce acid mine drainage (AMD). Water management strategies are conducted to control Acid mine drainage (AMD). Generally, one of the most important methods to refine AMD and release it into the environment is treatment technology. By and large, (AMD) treatment methods are classified as active and passive systems. In the present study, the need for the treatment methods is investigated and then the optimum system is specified.
Materials and MethodsSungun copper mine is located in Northwest of Iran, 130 km north of Tabriz and 30 km north of Varzeqan. Production rate of tailings in this mine is roughly 11.2 million tons per year which has over 3 square kilometers area in Pakhir valley. Samples of acidic drainage from Pakhir chay river were collected 7 times and transferred to the laboratory of Omran Zist Azma Company. Bbottles of polypropylene with capacity of 200 cc were used to gather samples for analyzing acidity, sulfate and TDS and bottles of HDPE with capacity of 250 cc were used to gather samples for analysing heavy metals (copper, iron and manganese) parameters. Moreover Concentrated nitric acid was used for stabilizing sample. Flow rate of the river was measured by Mouline (flow meter and flow cross section method) which was on average 32 liters per second.
Results and DiscussionResults show that pH, sulfate, copper and manganese parameters are higher than the standard threshold. Since, before release to the environment, the parameters must be lower than the standard limits, so this indicates the need for the treatment systems.
ConclusionMineral deposits pollution significantly affects the environment, especially the strong hydrological region of Songun copper mine with the production of acidic drainage, which must be in standard threshold for the accepting source. Therefore, treating AMD and then releasing into the environment is the best and definite management strategy. In order to treat acidic drainage, there are two main treatment methods containing active and passive systems. Different types of active and passive treatment systems often are used separately or in combination with each other. This combination is a suitable solution for removing heavy metals from mines acidic drainage. The choice of these systems depend on the acidic drainage chemical composition, type of ore, topographic and climatic conditions, pH, acidity, acid load, flow rate, and the mine activity. Results show that acidity is 1600 mg / l, the acid load is 4423.68 kg / day, pH = 3.94 and the flow rate is 32 liters per second in this study. The DAOS method containing dosing with alkaline, oxidation by different methods which finally will be sediment is proposed for active treatment system.
Keywords: Acid Drainage, Active Treatment, Passive Treatment, Songun Copper Mine -
Pollution, Volume:7 Issue: 3, Summer 2021, PP 527 -542
Bed Sediment is a dynamic and complex material that plays an important role in the aquatic ecosystems and provides habitat from a highly various community of organisms. To address the major issue, this study, which its substantive subject done for the first time in Iran, aimed to assess the current status of Darreh-rood river's health and quality using SOD rate and its associated factors including Texture, fine-PSD, TOC and TP of bed sediments along with some basic field parameters of river-water. All required samples were collected from 10 sampling points in due course. SOD data with regard to related factors were calculated and analyzed. The rates of SOD ranged from 0.69 to 1.57 g O2/m2/day. Moreover, this index was classified in varied quality domains. Afterwards, a predictive equation was determined among SOD rate and its associated parameters using MATLAB software. Finally, the Results showed that the river quality and health suitability in research area are in categories slightly clean and slightly degraded, in targeted zones during the study period. Also, the increase in TOC and TP concentrations together with a decrease in sediment particle size was led to an increase in SOD-rate accordingly. In conclusion, the consequences of this study under Survivability-based Adaptive Management (SAM) perspective can be used as a rapid diagnostic tool to support water policy decision-makers and other stakeholders to promote the best practices for protecting the health conditions of riverine systems, focusing on selecting the appropriate points for discharging the wastewaters into the receiving water-bodies.
Keywords: SOD rate, SAM approach, aquatic ecosystem, River Health, Moghan Region -
زمینه و هدف
کاهش حجم لجن تولیدی تصفیه بیولوژیکی به روش لجن فعال، از اهمیت بالایی برخوردار است. واحد آبگیری، وظیفه جداسازی آب مازاد از لجن را به عهده دارد. مطالعه حاضر با هدف بررسی اثر سیستم انتشار امواج اولتراسونیک بر مواد منعقد کننده در فرآیند آبگیری و افزایش جامدات کیک لجن انجام شد.
مواد و روش هااین مطالعه تجربی به صورت ناپیوسته و در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. در طی 2 فصل، تعداد 12 نمونه با فاصله زمانی 15 روزه از تصفیه خانه برداشت گردید. متغیرهای تحقیقات شامل: چگالی اولتراسوند (0/375، 0/75، 1، 1/3 و 2/5) بر حسب وات بر میلی لیتر، زمان (1، 5، 10، 15 و 30) بر حسب دقیقه و انرژی ورودی ویژه (208، 1041، 2083، 3124 و 6249) بر حسب کیلوژول بر کیلوگرم جامدات معلق بود. تاثیر امواج اولتراسونیک با استفاده از دستگاه سنجش اندازه ذرات بر روی مواد منعقد کننده مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته هامیزان بهینه جامدات کیک لجن و زمان مکش موئینه برابر 26/4% و 86 ثانیه برای شرایط راهبری زمان و انرژی ورودی ویژه برابر 5 دقیقه و 1041 کیلوژول بر کیلوگرم جامدات معلق به دست آمد. میزان d10، d50، d90 و متوسط اندازه ذرات با اعمال امواج اولتراسونیک به ترتیب برابر 6/3، 44/2، 24/4 و 28/84 میکرومتر بود.
نتیجه گیریامواج اولتراسوند موجب ایجاد خلل و فرج در ساختار فیزیکی پلیمرها شده و با افزایش بار سطحی کاتیونی، موجب افزایش میزان جذب ذرات و بزرگ تر شدن لخته ها و سبب افزایش میزان جامدات کیک لجن و در نتیجه افزایش آبگیری می گردد.
کلید واژگان: امواج اولتراسونیک، آبگیری، جامدات کیک لجن، لجن مازاد، منعقدکنندهBackground and purposeReducing the amount of sludge produced by the biological treatment of active sludge is of great importance. The main task of dewatering unit is to separate water from excess sludge. The aim of this study is to determine the effect of ultrasonic waves on coagulants in improving the sludge dewatering process and increasing solid content of sludge cake.
Materials and methodsThis is an experimental study performed in batch laboratory scale. During the two seasons, 12 samples were taken at 15 days’ intervals. Variables include ultrasound density (0.375, 0.75, 1, 1.3 and 2.5) in watts per ml, Time (1, 5, 10, 15 and 30) in minute, and specific energy input (208, 1041, 2083, 3124 and 6249) in kilojoule on kilo total suspended solids. The effects of ultrasonic waves on coagulants were investigated by using Particle Size Analizer (PSA).
ResultsThe optimum amount of solid content of sludge and capillary suction time (CST) was equal to 26.4 percent and 86 seconds in sonification time of 5 minutes and specific energy input of 1041 kj/kg TS. By applying ultrasonic waves, d10, d50, d90 and average particle size amount were equal to 6.3, 44.2, 24.4 and 28.84 micrometers respectively.
ConclusionUltrasound waves create pores in the physical structure of the polymers and the increase of cationic surface charge increases the adsorption of particles and made larger flocs and can increase the solid content of sludge and improve sludge dewatering process.
Keywords: Coagulant, Dewatering, Excess sludge, Solid content of sludge, Ultrasonic Waves -
Environmental Health Engineering and Management Journal, Volume:6 Issue: 3, Summer 2019, PP 179 -184BackgroundOne of the useful applications of Dewatered sludge (DWS) of municipal wastewater treatment plants (WWTPs) is its use as manure in agriculture; therefore, its quality characteristics should be specified. The aim of this research was to determine biological and physicochemical characteristics of DWS of Sari WWTP and compare them with standards, and also to investigate its potential use in agriculture.MethodsSludge samples were taken from the sewage sludge of Sari WWTP. Sampling and analysis of samples parameters including fecal coliform, salmonella, helminth ova, carbon, nitrogen, C/N, phosphorus, organic matter, potassium, moisture, electrical conductivity, and PH, were performed during four seasons with three replications based on the standard method.ResultsThe fecal coliform, salmonella, and helminth ova of the DWS were 2.37×106 ± 1.06×106 MPN/1 g d.s weight, 47±12.92 MPN/4 g d.s weight, and 466±61.85 number/4 g d.s weight, respectively, therefore, the DWS of Sari WWTP was categorized in the class B of the EPA standard. The amounts of C/N, organic matter, carbon, nitrogen, phosphorus, potassium, moisture, electrical conductivity, and PH were obtained to be 12.7±1.15, 42.4±3.27%, 24.6±1.89%, 1.94±0.13%, 2.35±0.6%, 0.57±0.13%, 82±3.12%, 1.34±0.21 ds/m, and 7.41± 0.45, respectively.ConclusionThe DWS of Sari WWTP has a good fertility value but it cannot be safely used in agriculture and should be improved for class A by the Processes to Further Reduce Pathogens (PFRP), especially by composting.Keywords: Sewage sludge, Agricultural use, Fertilizer, Pollution control, Dewatered sludge
-
زمینه و هدفتعیین کیفیت پساب تصفیه خانه شهری جهت استفاده مجدد و یا دفع همواره با اهمیت بوده و بدین منظور آزمایشات گوناگونی صورت می گیرد. تدوین شاخص کیفی پساب تصفیه شده شهری امکان بررسی سریع و آسان جهت انتخاب بهترین گزینه استفاده مجدد و دفع پساب را فراهم می کند. بدین منظور شناخت پارامترهای کیفی مهم و موثر و تعیین میزان اهمیت هر پارامتر با توجه به کاربری پساب مورد نظر امری ضروری است.روش بررسیدر این مطالعه پس از تشخیص پارامترهای کیفی مهم در پساب شهری با استفاده از روش دلفی با بهره گیری از ابزارهای تصمیم گیریچند معیاره، اوزان این پارامترها به منظور تدوین شاخص کیفی پساب تعیین شده است. سپس با تهیه زیرشاخص های هر پارامتر با استفاده از استانداردهای موجود در استفاده مجدد و دفع پساب و بهره گیری از روش های تجمیع، ماتریس شاخص کیفی پساب تهیه شده است.یافته هانتایج نشان داد که متغیرهای BOD,COD,TSS,TDS,NH4,PO4و کلی فرم های مدفوعی، مهم ترین پارامترهای کیفی پساب بوده و تدوین شاخص کیفی پساب با توجه به روش های استفاده مجدد و دفع پساب و استفاده از اوزان متفاوت برای هر متغیر روش بسیار دقیق تری محسوب شده و امکان بررسی سریع و ساده برای پساب هر تصفیه خانه و یا مقایسه بین تصفیه خانه های فاضلاب شهری مختلف را ممکن می سازد.کلید واژگان: شاخص کیفی پساب، فاضلاب شهری، استفاده مجدد، دفع، پارامترهای کیفیBackground and ObjectiveDetermining the wastewater quality index of municipal wastewater treatment plant for reuse or disposal purposes has always been an important issue. Therefore, developing a wastewater quality index facilitates the investigation and selection of the best option for wastewater reuse or disposal. Thus, determining the important quality parameters and the level of importance of each parameter in terms of the application of the wastewater are essential.MethodIn this study, after determining the important quality parameters by Delphi method, the weight of each factor was calculated using the multi-criteria decision making tools in order to develop the wastewater quality index. Then, the matrix for wastewater quality index was presented by defining the sub-indices for each parameter using the standards for wastewater reuse and disposal and by integration methods.FindingsResults indicated that the quality parameters including BOD, COD, TSS, TDS, Fecal Coliform, pH, NH4 PO4 are the most important parameters. Also, developing the wastewater quality index through different methods for reuse and disposal and application of various weights for each parameter was found to be a more accurate and reliable method. This method allows for fast and simple evaluation of wastewater in each treatment plant and comparison of different municipal wastewater treatment plants.Keywords: Wastewater Quality Index, Municipal wastewater, Reuse, Disposal, Quality parameters
-
سابقه و هدفلجن تصفیه خانه های فاضلاب را می توان با رعایت استانداردهای لازم در کشاورزی به کار گرفت. یکی از آلاینده های شیمیایی که برای سلامت مخاطره آمیز است، فلزات سنگین می باشد. این مطالعه با هدف بررسی میزان فلزات سنگین در لجن آبگیری شده تصفیه خانه فاضلاب شهری، مقایسه آن با استانداردها و لجن سایر تصفیه خانه های فاضلاب کشور انجام پذیرفت.مواد و روش هادر این مطالعه تجربی، نمونه های لجن از لجن آبگیری شده تصفیه خانه فاضلاب ساری جمع آوری شد و عملیات نمونه برداری و آنالیز نمونه ها طی چهار فصل در سال 1396با سه تکرار انجام گردید. نمونه ها جهت استخراج فلزات سنگین به روش استاندارد، هضم و آماده سازی شد. میزان فلزات سنگین شامل کادمیوم، سرب، کروم، روی، مس و نیکل توسط دستگاه جذب اتمی اندازه گیری گردید و نتایج با استفاده از نرم افزار SPSS نسخه 24 و آزمون t مورد تحلیل قرار گرفت و با استانداردها مقایسه شد.یافته هابراساس نتایج این مطالعه، میانگین غلظت کادمیوم، سرب، کروم، روی، مس و نیکل به ترتیب برابر 18/0 ± 3/0، 54/9 ± 81/35، 72/14 ± 55/62، 93/149 ± 950، 45/107 ± 354، 47/18 ± 4/62 میلی گرم بر کیلوگرم وزن خشک بوده است.استنتاجبا توجه به این که مقادیر فلزات سنگین در لجن پایین تر از مقادیر حداکثر مجاز استاندارد 10716 ایران برای کمپوست و سایر استانداردها بوده است می توان لجن آبگیری شده تصفیه خانه فاضلاب ساری را با رعایت سایر پارامترها و انجام عملیات کودسازی در کشاورزی به کار برد.کلید واژگان: فلزات سنگین، لجن آبگیری شده، تصفیه فاضلاب شهریBackground and purposeDewatered sludge of sewage treatment plants can be used in agriculture if required standards are followed. Heavy metals are among the chemical pollutants that are hazardous to health. Therefore, the aim of this study was to investigate the amount of heavy metals in dewatered sludge of municipal wastewater treatment plant and compare that with the standards and sludge of other wastewater treatment plants in Iran.Materials and methodsIn this experimental study, the sludge samples were taken from the sewage sludge in Sari wastewater treatment plant. Sampling and analysis were done during four seasons with three replicates in 2017. The samples were digested and prepared for extraction of heavy metals using standard method. Heavy metal content including Cd, Pb, Cr, Zn, Cu, and Ni was measured by atomic absorption. Data were analyzed using SPSS V24 applying t-test.ResultsThe average concentrations of Cd, Pb, Cr, Zn, Cu, and Ni were 0.3 ± 0.18, 35.81 ± 9.54, 62.55 ± 14.72, 950 ± 149.93, 354 ± 107.45, and 62.4 ± 18.47 mg/kg dry weight, respectively.ConclusionIn current study the concentrations of heavy metals in dewatered sludge were below the maximum permissible standard of 10716 Iran for compost and other standards. So, dewatered sludge of Sari wastewater treatment plant can be used in agriculture while following all parameters and composting operations.Keywords: heavy metals, dewatered sludge, municipal wastewater treatment
-
مقدمههدف از کنترل تصفیه خانه های فاضلاب شهری، اتخاذ الگوریتمی است که در آن فرایند در شرایط عملیاتی مطلوبی کار کند و بدین منظور، به مدل ریاضی فرایند نیاز است. در مطالعه حاضر، پس از بیان مراحل ایجاد مدل شبیه ساز معیار شماره 1 (Benchmark Simulation Model No. 1 یا 1BSM) به صورت گام به گام، روش های عددی مناسب برای حل مدل شبیه سازی ارایه و موثرترین شاخص فرایند جهت ارایه راهبردهای کنترلی مشخص شد و در نهایت، رفتار فرایند در برابر شرایط آب و هوایی متفاوت مورد بررسی قرار گرفت.روش هامقادیر اولیه درون رآکتورها و لایه های زلال ساز با حل معادلات حالت هر یک از رآکتورها محاسبه گردید. با استفاده از روش حل عددی ترکیبی Euler و
Runge Kutta، مدل شبیه ساز 1BSM در نرم افزار MATLAB ایجاد شد و با اعمال شرایط آب و هوایی مختلف، رفتار فرایندی تصفیه خانه مورد بررسی قرار گرفت.یافته هابه کارگیری بیش از یک نوع روش حل عددی برای حل مدل شبیه سازی، به طور چشمگیری از حجم محاسبات اضافی و زمان می کاهد که این امر در کنترل کننده های پیش بین بسیار حایز اهمیت است. با اعمال راهبردهای کنترلی مختلف، به طور قطع نمی توان کیفیت تمام شاخص های فرایند را به یک میزان بهبود بخشید.نتیجه گیریشاخص های نیتروژن دار فرایند و به خصوص غلظت نیتروژن آمونیاکی، موثرترین شاخص راهبری فرایند لجن فعال محسوب می شود. این فرایند در برابر شرایط نامتعارف، حدود تخلیه استاندارد 5-day Biological Oxygen Demand (BOD5) ، Chemical Oxygen Demand (COD) و Total suspended solids (TSS) را با اختلاف معنی دار از حد تعیین شده رعایت می کند و تنها در شاخص نیتروژن تخطی وجود داشت. از مدل مفروض که برای نخستین بار در کشور ایجاد شده است، می توان برای مقاصد مختلف در زمینه های شناخت و راهبری فرایند بهره برد.کلید واژگان: مدل شبیه ساز، فاضلاب، اغتشاش، راهبری، فرایند تصفیهBackgroundThe main goal of controlling urban wastewater treatment plants is to adopt an algorithm in which the process works in optimal operating conditions. For this purpose, we need to use the process mathematical model. In this study, the steps of building the enchmark Simulation Model No. 1 (BSM1) were presented step by step. Appropriate numerical methods were proposed for solving the simulation model, and the most effective parameter of the process was determined to provide control strategies. Finally, behavior of the process was examined against different weather conditions.MethodsThe initial values inside the reactors and the clarifier layers were calculated by solving the state equations of each reactor. Using the Euler and Range Kutta hybrid numerical approach, the BSM1 simulating model was created in MATLAB environment. By applying different weather conditions, the behavior of the treatment process was investigated. Findings: Applying more than one numerical solution to solve the simulation model reduced significantly the amount of additional calculus and time, as a very important item in predictive controlling systems. Make use of different control strategies, necessarily do not improve the quality of all process parameters.ConclusionNitrogen-containing parameters, especially ammonia nitrogen, are the most effective control parameters in activated sludge process. This process complies effluents standard limits of chemical oxygen demand (COD), 5- day biological oxygen demand (BOD5), and total suspended solids (TSS) with significant difference. Only in nitrogen parameter, we see some violations of the standard. The model that is created for the first time in the country can be used for different purposes in the fields of process recognition and operation.Keywords: Simulation model, Waste water, Disturbance, Operation, Treatment -
Low efficiency of conventional aeration techniques and the excessive production and disposal of sludge are great concerns in biological wastewater treatment systems. The present study aimed to evaluate the active sludge method using batch reactors under continuous operation to determine the efficiency of aeration and sludge production through microbubble and nanobubble aeration. The results indicated that compared to microbubble aeration, nanobubble aeration increased the concentration of dissolved oxygen in the mixed liqueur of the reactor (from 2 to 4.5 mg/l), while reducing the production of excess sludge from 100 to 40 ml/g (SRT: 15-40 d). With the same SRT duration, these values were within the range of 160-70 ml/g using fine-bubble aeration. According to the results, nanobubble aeration could increase the efficiency of aeration, thereby increasing the capacity of the treatment plant and reducing the costs of biological wastewater treatment.Keywords: Air Nanobubbles, Dissolved Oxygen, Excess Sludge, Biological Wastewater Treatment
-
سابقه و هدفاستفاده از نانومواد برای از بین بردن آلاینده های مختلف، مواد دارویی و غیرفعال سازی باکتری های مختلف آب یا فاضلاب در حال پیشرفت است، اما توانایی تخریب و یا حذف اجزای ژنتیکی باکتری ها توسط نانوذرات و در پی آن امکان کنترل گسترش مقاومت آنتی بیوتیکی در تصفیه خانه ها به عنوان یک مبحث جدید نیاز به بررسی دارد. هدف اصلی این تحقیق حذف اجزای ژنتیکی (پلاسمیدها و کاسمیدهای حامل ژن های مقاومت دارویی) باکتری های هتروتروف از پساب، توسط نانوذارت آهن صفر ظرفیتی است.مواد و روش هاسنجش توانایی نانوذرات آهن صفر ظرفیتی در حذف اجزای ژنتیکی باکتری به روش سلولی مولکولی و ژن های انتخابی TetW (تتراسایکلین) Ctx-m-32، (سفتازیدیم) و CmlA1 (کلرامفنیکل) بود. برای تشخیص ژن های مقاوم از واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) و پرایمرهای اختصاصی استفاده شد.یافته هامیانگین غلظت HPC و ARBs در پساب اولیه cfu/ml 105×68/1 و 104×58/2 بود. میانگین ARGs بعد از انجام آزمایشات ng/μl 66/10±71/33 =(TetW)، ng/μl 60/11±71/57= (CmlA1) و ng/μl 85/4±71/37= (Ctx-m-32) حاصل شد. مدل پیشنهادی نرم افزار برای HPC و ARBs شامل mg/l23-20=nZVI، l/min 8/7-7=QN2، min30-23=time و برای ARGs نیز mg/l30-28=nZVI، l/min 8/7-7=QN2 و min38-30=time بود.
استنتاج: nZVI قادر است علاوه بر تخریب و حذف باکتری های هتروتروف، اجزای ژنتیکی باکتری ها و ژن های عامل مقاومت آنتی بیوتیکی را تخریب و تجزیه نماید و بر خلاف تاسیسات کلر زنی تصفیه خانه های فاضلاب که منجر به افزایش مقاومت آنتی بیوتیکی در بین باکتری های پساب خروجی می شوند، کاهش محسوسی در جمعیت میکروبی باکتری های مقاوم آنتی بیوتیکی به وجود آورد. ژن های Ctx-m-32 در برابر nZVI نسبت به TetW و CmlA1 مقاومت بالایی دارند.کلید واژگان: تصفیه فاضلاب، مقاومت آنتی بیوتیکی، باکتری های هتروتروف، نانو ذرات، PCRBackground andPurposeApplication of nanomaterials is growing in removing various contaminants, pharmaceuticals, and in deactivation of water or sewage bacteria. However, the ability to degrade or eliminate the genetic components of bacteria by nanoparticles and preventing the increasing trend of antibiotic resistance from sewage treatment plants needs to be further investigated. This study aimed at eliminating the genetic components (antibiotic resistance genes) of heterotrophic bacteria from wastewater by Zero Valent Iron Nanoparticles.Materials And MethodsTo eliminate genetic components of bacteria, the ability of nZVI was measured by cellular and molecular methods to remove the genetic components of the bacteria. Selected genes included TetW (tetracycline) Ctx-m-32 (Ceftazidime), and CmlA1 (Chloramphenicol). Polymerase chain reaction (PCR) and specific primers were used to detect resistant genes.ResultsThe average concentrations of HPC and ARBs were 1.68 × 105 and 2.58 × 104 cfu/mL in primary effluent. The mean values for ARGs were (TetW)=33.71 ±10.66, (CmlA1)=57.71 ±11.60, and (Ctx-m-32)=37.71 ±4.85 ng/μl after the experiments. The proposed software model for HPC and ARBs included nZVI= 20-23 mg/l, QN2=7-7.8l/min, and time=23-30 min and for ARGs it included nZVI=28-30 mg/l, QN2=7-7.8l/min, and time=30-38 min.ConclusionZero Valent Iron Nanoparticles can degrade and eliminate heterotrophic bacteria, and decompose and eliminate the genetic components of bacteria and antibiotic resistance genes. Unlike the chlorination units of sewage treatment plants that increase antibiotic resistance among effluent bacteria, iron significantly reduces the populations of antibiotic resistant bacteria. Compared to TetW and CmlA1, the Ctx-m-32 genes have high stability and durability against nZVI.Keywords: wastewater treatment, antibiotic resistance, heterotrophic bacteria, nanoparticles, PCR -
پساب حاصل از فرایندهای صنعت مس از نظر حجم تولید، بار آلودگی های زیست محیطی و هزینه تصفیه و دفع اهمیت زیادی دارد. بازیابی این پساب، علاوه بر مزایای اقتصادی موجب کاهش بار آلاینده های محیط زیست می شود. این موارد لزوم بررسی روش های مختلف برای کاهش میزان آب مصرفی و پساب خروجی را نشان می دهد. در این پژوهش به بررسی کمینه سازی مصرف آب و تولید پساب در مجتمع مس خاتون آباد پرداخته شد. روش مرسوم کاهش آب و روشی نوین با نام فناوری پینچ آبی برای این منظور توضیح داده شدند. در این پژوهش، فناوری پینچ در سه واحد پر مصرف در مس خاتون آباد برای سه شاخص آلایندگی شامل جامدات معلق کل، جامدات محلول کل و کدورت مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این پژوهش و به کارگیری روش پینچ به منظور تصمیم گیری برای تصفیه و استفاده مجدد از فاضلاب، نشان می دهد که برای جامدات معلق کل، جامدات محلول کل و کدورت به عنوان شاخص آلایندگی به ترتیب می توان 614، 525 و 451 مترمکعب در روز در مصرف آب خام معادل 96/40، 35 و 30 درصد صرفه جویی نمود. با توجه به نتایج پژوهش، فناوری پینچ توانسته به پژوهشگران در جهت تصمیم گیری های لازم برای کاهش آب مصرفی کمک کند. همچنین با توجه به نتایج مشاهده شده، جامدات معلق مبنای تصمیم گیری برای کاهش مصرف آب محسوب می شوند.کلید واژگان: کمینه سازی مصرف آب، شبکه های تبادل جرم، استفاده مجدد، پینچ آب، جامدات معلق کل، کدورتThe effluent from copper industries is important in terms of production volume, environmental pollution and cost of treatment and disposal. In addition to its economic reasons, the effluent recovery also reduces the pollutant load. Such cases therefore prove the necessity of investigating different methods for reducing water consumption and effluent generation. This study investigated the minimization of water consumption and effluent production in Khatoon Abad copper refinery plant. For this purpose, the conventional method of reducing water consumption and a new technology called water pinch were explained. The water pinch technology was examined for three pollutant indices (TSS, TDS and turbidity) in three high consumption units of Khatoon Abad copper refinery plant. For TSS, TDS and turbidity as pollutant indices, total 614, 525 and 451 cubic meters of raw water consumption per day equivalent to 40.96, 35 and 30 percent could be saved, respectively. According to the results, the pinch technology could help researchers to make decisions for reducing water consumption and according to the observations, suspended solids are regarded as the basis for reducing water consumption. Minimization of water consumption, Water pinch, Mass transfer networks, Water reuse, Total suspended solids, Turbidity.Keywords: Minimization of Water Consumption, Mass Transfer Networks, Water reuse, Water Pinch, Total Suspended Solids, Turbidity
-
مقدمهامروزه آبگیری لجن، یکی از مشکل ترین فرایندها در تصفیه خانه های فاضلاب و مساله مهمی جهت افزایش میزان تصفیه و کاهش آلودگی محیط زیست می باشد. هدف از انجام تحقیق حاضر، تعیین اثر سیستم انتشار امواج اولتراسونیک جهت بهبود آبگیری لجن، افزایش میزان جامدات در کیک لجن و تعیین محدوده بهینه شاخص های راهبری در استفاده از روش اولتراسونیک بود.روش هااین مطالعه به روش تجربی- آزمایشگاهی و به صورت ناپیوسته انجام شد و در آن تاثیر متغیرهایی مانند چگالی اولتراسوند (بر حسب وات بر میلی لیتر)، زمان (بر حسب دقیقه) و میزان لجن قرار گرفته در معرض سونیفیکاسیون (بر حسب درصد)، بر میزان جامدات کیک و آبگیری لجن مورد بررسی قرار گرفت. میزان جامدات در نمونه های لجن قبل از آبگیری، 9/0 ± 3/20 درصد به دست آمد. داده ها در نرم افزار SPSS تجزیه و تحلیل گردید.یافته هامیزان بهینه زمان سونیفیکاسیون، 5 دقیقه و چگالی اولتراسوند 1 وات بر میلی لیتر مشخص شد. همچنین، میزان لجن قرار گرفته در معرض سونیفیکاسیون، 15 درصد و فرکانس حاصل شده، 20 کیلوهرتز بود. میزان جامدات کیک لجن در این شرایط، 4/26 درصد به دست آمد که معادل 30 درصد بهبود در آبگیری لجن بود.نتیجه گیریامواج اولتراسونیک و میکرو و نانوحباب های کاویتاسیون، قابلیت افزایش میزان جامدات کیک لجن را دارند و می توانند سبب بهبود فرایند آبگیری و افزایش راندمان تصفیه لجن شوند.کلید واژگان: لجن مازاد، آبگیری، جامدات کیک لجن، امواج اولتراسونیکBackgroundNowadays, sludge dewatering is one of the most difficult treatment processes in wastewater treatment plants. This subject is an important challenge in decrease of environmental pollutants. The purpose of this study was effect of ultrasonic waves on improve sludge dewatering, increasing solid content of sludge and determine the optimum operating parameters of the ultrasonic method.MethodsAn experimental study was carried out as a batch mode. In this research effect of some variables include ultrasound density (watts per ml), Time (minutes) and amount of sonificated sludge (percentage) on the solid content of sludge and sludge dewatering was measured. The solid content of sludge samples in prior to dewatering was 20.3 ± 0.9 percent. Sstatistical analyses were performed using SPSS version 18.
Findings: The experiments determined that the optimum operating parameters are sonification time of 5 minutes, ultrasound density of 1 W/ml, amount of sonificated sludge equal to 15% and a frequency of 20 kHz, which is the amount of solid content of sludge equal to 26.4 percent that is equal to 30 percent increase in dewatering of sludge.ConclusionBased on the results of this research, ultrasound waves and micro and nano-bubbles of cavitation could increase the solid content of sludge and improve sludge dewatering process and sludge treatment efficiency.Keywords: Excess sludge, Dewatering, Solid content of sludge, Ultrasonic waves
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.