فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 103 (امرداد و شهریور 1395)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 103 (امرداد و شهریور 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/03/14
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سید مهدی حسینی فرد*، هادی قربانی، مصطفی آقازاده، مجتبی حسینی فرد صفحات 2-11
    در این پژوهش حذف مس از محلول های آبی با استفاده از نانوذرات دی اکسید منگنز به عنوان جاذب مناسب و جدید مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور نانوذرات دی اکسید منگنز به روش ترسیب الکتروشیمیایی کاتدی سنتز شدند و تاثیر پارامترهای pH، زمان تماس، غلظت جاذب و اثر غلظت اولیه بر فرایند جذب مس در سیستم ناپیوسته مطالعه شد. برای تعیین ویژگی های نانوذرات دی اکسید منگنز، از میکروسکوپ الکترونی روبشی، دستگاه پراش پرتو ایکس و دستگاه طیف سنج مادون قرمز استفاده شد که نتایج حاصل، اندازه متوسط این نانوذرات را بین 30 تا 50 نانومتر نشان داد. نتایج نشان داد که با افزایش pH محلول آبی از 3 تا 7، ظرفیت جذب مس افزایش می یابد، به طوری که در pH بهینه برابر با 7، میزان جذب با مقدار بیش از 96 درصد، به حداکثر خود رسید. همچنین افزایش زمان تماس و میزان جاذب باعث افزایش راندمان حذف شد و نتایج نشان داد که با افزایش غلظت مس، ظرفیت جذب افزایش می یابد. در بررسی ایزوترم های جذب، داده های آزمایشی مطابقت بیشتری با مدل فروندلیچ با ظرفیت جذب بیش از 169 میلی گرم بر گرم نشان دادند. همچنین داده های به دست آمده برای جاذب نشان داد که جذب مس از مدل سینتیک شبه مرتبه دوم تبعیت می کند. به طور کلی نتایج این پژوهش نشان داد که استفاده از نانوذرات دی اکسید منگنز، یک روش مناسب با پتانسیل بالا در حذف مس از محلول های آبی است.
    کلیدواژگان: نانوذرات دی اکسید منگنز، سنتز الکتروشیمیایی کاتدی، حذف مس، محلول های آبی
  • زهرا مختاری، شوریجه، مهدی رفیع زاده *، مهرنوش محمدی صفحات 12-19
    در این پژوهش نانوالیاف پلی اکریلونیتریل به روش الکتروریسی تهیه شد. به این منظور محلول پلی اکریلو نیتریل و د ی متیل فرمامید با غلظت 10 درصد وزنی در میدان الکتریکی 21 کیلوولت و فاصله صفحه 16 سانتی متر تحت ریسندگی قرار گرفت و نانوالیاف با قطر متوسط 100 نانومتر تولید شد. الیاف به دست آمده دارای قطرهای یکنواخت و متفاوتی بود. مورفولوژی نانو الیاف به وسیله SEM بررسی شد. در مرحله بعد سطح نانوالیاف توسط دی اتیلن تری آمین عامل دار شد و سپس با استفاده از اسپکتروفتومتر FTIR از وجود گروه های آمین در سطح نانوالیاف اطمینان حاصل شد و از این الیاف آمین دار شده برای جذب یون کادمیم استفاده شد. در فرایند جذب خصوصیات شیمیایی الیاف و تاثیرات پارامترهایی مانند pH، دما و زمان مورد مطالعه قرار گرفت. بررسی ها نشان داد در pH برابر 5 تا 7، بیش از 80 درصد یون های کادمیم در مدت 10 دقیقه اول جذب الیاف شد و پس از 10 دقیقه با گذشت زمان بیشتر، تغییر اندکی در افزایش میزان جذب مشاهده شد و با افزایش دما، مقدار جذب اندکی افزایش یافت. بر اساس نتایج به دست آمده جذب یون های کادمیم از مدل لانگمیر تبعیت می کند. در این پژوهش برای اولین بار جذب یون کادمیم توسط نانوالیاف پلی اکریلونیتریل آمین دار انجام شد.
    کلیدواژگان: نانو الیاف، پلی اکریلو نیتریل، کادمیم، اصلاح سطح، جذب
  • سیده آناهیتا حسینی، صبا امیری کجوری*، سید مسعود هاشمی کرویی صفحات 20-25
    حذف عوامل بیماری زا از آب و سرعت انتشار بیماری های منتقل شونده از آن در جامعه، از اهمیت خاصی برخوردار است. هدف از این پژوهش بررسی تاثیر جریان الکتریسیته بر روی باکتری های اشریشیاکلی، استافیلوکوکوس اورئوس و مخمر کاندیدا آلبیکنس بود. به منظور فعال شدن باکتری ها و مخمر، به ترتیب از محیط کشت های نوترینت آگار و سابرو دکستروز آگار استفاده شد. با برداشتن مقداری از کلنی و ریختن در لوله آزمایش سوسپانسیونی تهیه شد. با توجه به شمارش آن در زمان صفر تعداد میکروارگانیسم ها در 1 سی سی سوسپانسیون محاسبه و سوسپانسیون میکربی به منظور انجام آزمایش به درون ظرف الکترولیز ریخته شد. پس از گذشت زمان های5 ،10، 15، 20، 25 و 30 دقیقه نمونه شیرابه میکربی داخل ظرف، با سه بار تکرار، به داخل محیط کشت منتقل شد. پس از گذشت زمان گرمخانه گذاری نتایج ثبت شد. باکتری ها و مخمر به کار گرفته شده در این پژوهش، با ولتاژ 5/16 ولت قابل نابودسازی بود. در ولتاژ 5/16 ولت و جریان 1 میلی آمپر مشخص شد که تعداد باکتری اشریشیاکلی در زمان های 25 و 30 دقیقه به طور معنی داری کاهش یافته است. نتایج نشان داد گونه های مختلف میکروارگانیسم ها حساسیت های متفاوتی به جریان الکتریسیته دارند و به نظر می رسد با افزایش ولتاژ و یا افزایش زمان در معرض جریان قرار گرفتن میکروارگانیسم ها، اثر مهاری بیشتری بر رشد آن ها دیده شود.
    کلیدواژگان: جریان الکتریکی، اشریشیاکلی، استافیلوکوکوس اورئوس، کاندیدا آلبیکنس
  • پانیذ ایزدی، مصطفی رحیم نژاد* صفحات 26-31
    تصفیه پساب به علت نقش و اهمیت آن مورد توجه پژوهشگران است. تصفیه پساب روش های متعددی دارد که معمولا به زمان و هزینه زیادی نیاز دارند. پیل سوختی میکربی روشی نوین است که نگرش جدیدی را برای تولید جریان الکتریسیته و به طور همزمان، تصفیه پساب ارائه داده است. سولفید، یون بسیار خطرناکی است که به طور متداول در پساب ها وجود دارد. در این پژوهش از این یون به عنوان دهنده الکترون در محفظه بی هوازی استفاده شد و حذف غلظت های مختلف آن در پیل سوختی میکربی دو محفظه ای مورد بررسی قرار گرفت. افزایش سه غلظت سولفید، 1/0، 8/0 و 1/5 گرم در لیتر به آنولیت بررسی شد. نتایج نشان داد نزدیک به 98 درصد از سولفید موجود در محلول آندی هر سه پیل به ترتیب بعد از 21 ساعت، 6 روز و 10 روز حذف شد. همچنین برای بررسی فعالیت الکتروشیمیایی میکروارگانیسم ها و اکسایش سولفید در محفظه کاتدی از ولتامتری چرخه ای استفاده شد.
    کلیدواژگان: تصفیه پساب، پیل سوختی میکربی دو محفظه ای، حذف سولفید
  • محمدرضا رضایی کهخا*، جمشید پیری صفحات 32-37
    فاضلاب های رنگی اثرات زیان آور بسیار جدی بر محیط زیست دارند. افزایش شدت رنگ باعث کاهش میزان ورود نور به محیط آبی و تغییر رشد گیاهان و بی مهرگان می شود. روش های بسیاری برای حذف ترکیبات رنگی از فاضلاب وجود دارد که از آنها می توان به جداسازی غشایی، فرایندهای اکسیداسیون، انعقاد و تصفیه بی هوازی اشاره کرد. همه این روش ها هزینه بری بالایی دارند. فرایندهای بیوجذب از جمله روش های کارا، موثر و ارزان قیمت برای حذف بسیاری از آلاینده ها مانند فلزات سنگین، ترکیبات فنلی، رنگ ها و غیره است. در این تحقیق استفاده از یک بیوجاذب به نام خاکستر گیاه حنظل برای حذف رنگ راکتیو قرمز برای نخستین بار مورد بررسی قرار گرفت. برای افزایش راندمان حذف، سطح خاکستر گیاه به وسیله هیدروکسید سدیم اصلاح شد. اندازه گیری ها و میزان حذف به وسیله اسپکتروفتومتر انجام شد. همچنین اثر پارامترهای موثر بر حذف رنگ مانند غلظت اولیه رنگ، دز جاذب، pH و زمان جذب نیز بهینه شد. مطابق نتایج بهترین شرایط حذف رنگ در غلظت اولیه 01/0± 90 میلی گرم در لیتر، دز جاذب برابر 01/0± 75/1گرم در لیتر، pH معادل 2 و زمان 70 دقیقه به دست آمد. بررسی های انجام شده نشان داد ایزوترم جذب از معادله فروندلیچ پیروی می کند. همچنین در بهترین شرایط جذب، ظرفیت جذب جاذب برابر 36 میلی گرم در لیتر در pH برابر با 2 به دست آمد. نتایج نشان داد که خاکستر اصلاح شده حنظل، جاذب موثری برای حذف رنگ از فاضلاب های رنگی است.
    کلیدواژگان: رنگزای قرمز، راندمان حذف، بیوجذب، خاکستر اصلاح شده، حنظل
  • فریدا ایرجی آسیابادی*، سید احمد میرباقری، محسن سلیمانی صفحات 38-47
    ترکیبات نفتی یکی از آلودگی های متداول خاک در اطراف پالایشگاه های نفت است که اغلب منجر به آلودگی آب های زیرزمینی نیز می شود. گیاه پالایی برای پالایش خاک های آلوده نسبت به سایر روش های فیزیکی- شیمیایی، موثر و مقرون به صرفه است. در پژوهش حاضر گیاه پالایی خاک های آلوده به هیدروکربن های نفتی در اطراف پالایشگاه اصفهان بررسی شد. ابتدا درصد جوانه زنی چهار گیاه فستوکا، سورگوم، آگروپایرون و جو در خاک آلوده و شاهد بررسی شد. دو گیاه سورگوم و جو که دارای بیشترین درصد جوانه زنی در خاک آلوده بود، برای آزمایش نهایی گیاه پالایی انتخاب شد. پس از گذشت 120 روز از کاشت گیاهان، وزن خشک ریشه و اندام هوایی، تعداد باکتری های کل و نفت خوار، تنفس میکربی و غلظت هیدروکربن های نفتی خاک تعیین شد. تفاوت معنی داری بین تعداد باکتری های کل و نفت خوار در خاک کشت شده با خاک بدون گیاه وجود داشت. میزان تنفس میکربی در ریزوسفر سورگوم در خاک آلوده بیشتر از ریزوسفر جو بود و میزان کاهش غلظت هیدروکربن های نفتی در خاک آلوده کشت شده با سورگوم و جو حدود 52 تا 64 درصد تعیین شد که نسبت به خاک آلوده بدون گیاه 30 درصد بیشتر بود؛ بنابراین سورگوم و جو برای کاهش هیدروکربن های نفتی خاک های آلوده منطقه مورد مطالعه، پیشنهاد می شوند. البته چون دو گیاه فوق می توانند مورد چرای دام قرار گیرند، محیط کشت باید ایزوله شود و از ورود دام جلوگیری شود.
    کلیدواژگان: آلودگی خاک، آلاینده های نفتی، پالایش، سورگوم، جو
  • محمد جواد عنبری*، مسعود تابش صفحات 48-61
    سامانه های فاضلاب به عنوان یکی از مهم ترین زیرساخت های شهری، وظیفه جمع آوری و تصفیه فاضلاب تولیدی به منظور بازگشت به طبیعت و یا استفاده مجدد از فاضلاب را بر عهده دارند که یکی از مهم ترین بخش های این سامانه ها، شبکه های جمع آوری فاضلاب است. عواقب ناگوار ایجاد شکست در این سامانه ها گاهی به حدی است که کارکرد بخشی از شهر را دچار اختلال می کند. عملکرد مناسب یک شبکه جمع آوری فاضلاب وابسته به برنامه بهره برداری و نگهداری آن است که با شناخت نقاط دارای احتمال شکست بالا، می توان با انجام بازرسی های مبتنی بر وضعیت سیستم، عملکرد و کارایی شبکه را به میزان قابل توجهی افزایش داد. در پژوهش حاضر، مدلی برای محاسبه احتمال رویداد شکست در شبکه های جمع آوری فاضلاب با استفاده از شبکه بیزین معرفی شده است که با توجه به قابلیت های شبکه های بیزین و ویژگی های سیستم های فاضلاب، مدل ارائه شده از کارایی بالایی برخوردار است. روش ارائه شده دارای چهار گام اساسی آماده سازی ورودی های مدل، آموزش شبکه بیزین، صحت سنجی شبکه آموزش دیده و دریافت نتایج خروجی است. برای نشان دادن کاربرد روش معرفی شده، قسمتی از شبکه جمع آوری فاضلاب شهر تهران به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد و با استفاده از احتمال رویداد شکست به دست آمده از مدل، فاضلابروها در پنج گروه از جهت اولویت برنامه های بازرسی و نگهداری تقسیم شده اند. نتایج، نشان دهنده احتمال شکست خیلی کم و کم (37 درصد) و متوسط (60 درصد) برای اکثر فاضلابروهای موجود در شبکه است که البته نو بودن بخش عمده شبکه جمع آوری فاضلاب تهران، می تواند از جمله عوامل آن باشد.
    کلیدواژگان: احتمال شکست، شبکه های جمع آوری فاضلاب، فاضلابرو، شبکه بیزین
  • محمدتقی اعلمی، وحید نورانی، فرناز دانشور وثوقی* صفحات 62-74
    مدل سازی پارامترهای کیفی آب های زیرزمینی به عنوان یکی از منابع تامین آب شهری، کشاورزی و صنعتی بسیار حائز اهمیت است. همراه با توسعه استفاده از روش های نوین مدل سازی در سال های اخیر، استفاده از ابزارهای پیش پردازش زمانی و مکانی داده ها در بالا بردن دقت این روش ها اهمیت زیادی یافته است. در پژوهش حاضر از ابزارهای زمین آمار یا کوکریجینگ و نقشه های خود سازمانده به ترتیب به عنوان تخمین گر مکانی و خوشه بندی در ترکیب با مدل شبکه عصبی- فازی انفیس برای پیش بینی زمانی پارامترهای کیفی هدایت الکتریکی و مقدار کل جامدات محلول در آب زیرزمینی دشت اردبیل استفاده شد. همچنین در این مطالعه، اثر خوشه بندی مکانی در پیش بینی زمانی هدایت الکتریکی و مقدار کل جامدات محلول بررسی شد. نتایج نشان داد که خوشه بندی مکانی با انتخاب ورودی های موثر، روش مناسبی در جهت بهبود پیش بینی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی با استفاده از مدل انفیس است.
    کلیدواژگان: ابزارهای زمین آمار، شبکه عصبی، فازی، پارامترهای کیفی آب زیرزمینی، روش خوشه بندی، دشت اردبیل
  • حمیدرضا رفیعی*، مهران شیروانی صفحات 75-86
    در این پژوهش، کانی های رس سپیولیت و بنتونیت با بیوپلیمر کیتوزان اصلاح شد و ویژگی های جذبی آنها برای جذب سرب، در حالت بسته تحت شرایط مختلف، مانند زمان تماس و غلظت اولیه سرب مورد بررسی قرار گرفت. جاذب ها با استفاده از روش های XRD، XRF، FTIR، SEM و TOC مشخصه یابی شد و همدماها و سینتیک جذب سرب توسط این جاذب ها بررسی شد. مدل های همدمای لانگمیر و فروندلیچ برای توصیف داده های تعادلی به کار برده شد و ثابت های همدماها نیز تعیین شد. مدل فروندلیچ به خوبی داده های آزمایش جذب سرب به وسیله جاذب ها را توصیف نمود. پس از اصلاح رس ها با کیتوزان، ظرفیت جذب سرب به وسیله سپیولیت از 83 به27 میلی گرم بر گرم و بنتونیت از 56 به 29 میلی گرم بر گرم کاهش یافت. نتایج آزمایش های سینتیک نشان داد که رس های طبیعی به بیش از 24 ساعت برای به تعادل رسیدن جذب سرب نیاز دارند، درحالی که این زمان در مورد کیتوزان- سپیولیت به 16 ساعت و برای کیتوزان- بنتونیت به 4 ساعت کاهش یافت. مدل های سینتیک شبه مرتبه اول، شبه مرتبه دوم، الوویچ و پخشیدگی درون ذره ای برای توصیف داده های آزمایش به کار برده شد. مدل شبه مرتبه دوم، برازش بهتری بر داده های جذب سرب به وسیله سپیولیت، کیتوزان- سپیولیت و کیتوزان- بنتونیت نشان داد که دلالت بر این دارد که جذب شیمیایی مرحله کنترل کننده سرعت جذب سرب است. داده های جذب سرب به وسیله بنتونیت بهترین برازش را با مدل الوویچ نشان داد.
    کلیدواژگان: همدمای جذب سرب، کامپوزیت پلیمر، رس، بنتونیت، سپیولیت، کیتوزان، تصفیه آب
  • فاطمه موسوی*، مسعود یعقوبی، منوچهر چیت سازان صفحات 87-91
    تغییر کاربری اراضی فرایندی تدریجی است. یکی از تبعات تغییر کاربری اراضی تغییر در کمیت و کیفیت آب زیرزمینی است. تغییرات کمی معمولا با بررسی سالانه بیلان آب زیرزمینی قابل پایش است، اما سنجش تغییرات کیفی فرایندی پر هزینه و زمان بر است. مدل های دراستیک و سینتکس با استفاده از مشخصه های آبخوان شرایط پیش بینی آسیب پذیری در آبخوان را فراهم می کنند. به منظور مدیریت کاربری اراضی در آینده در دشت خویس که در جنوب غرب ایران واقع شده است، آسیب پذیری آبخوان با استفاده از مدل دراستیک و سینتکس مورد ارزیابی قرار گرفت. اصول مدل دراستیک بر پایه پارامترهای هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی موثر بر انتقال آلودگی است. پارامترهای مدل سینتکس نیز همان پارامترهای مدل دراستیک بوده ولی فرایند وزن و رتبه دهی پارامترها در این روش انعطاف بیشتری دارد. پس از تهیه نقشه های آسیب پذیری، درستی ارزیابی های صورت گرفته با استفاده از نقشه هم مقدار نیترات مورد صحت سنجی قرار گرفت که میزان همبستگی نقشه هم نیترات آب زیرزمینی با مدل دراستیک و سینتکس به ترتیب 40 و 84 درصد بود. با تحلیل حساسیت به دو روش حذف نقشه و تک پارامتری نیز میزان تاثیرگذاری هر کدام از پارامترها در آلوده سازی آبخوان مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که جنوب شرق منطقه دارای بیشترین خطر آسیب پذیری است.
    کلیدواژگان: دراستیک، سینتکس، خویس، نیترات، کاربری اراضی
|
  • Mehdi Hosseinifard*, Hadi Ghorbani, Mostafa Aghazadeh, Mojtaba Hosseinifard Pages 2-11
    Removal of copper from aqueous solutions was investigated using manganese dioxide nanoparticles as a new and suitable adsorbent. For this purpose, manganese dioxide nanoparticles were synthesized using the cathode electrochemical deposition method and the effects of pH, contact time, MnO2 concentration, and copper concentration on copper removal efficiency were investigated in a batch system. Scanning electron microscope (SEM), XRD, and FTIR were used to characterize the synthesized manganese dioxide nanoparticles. Results showed that nanoparticle diameters ranged from 30 to 50 nm and that a copper adsorption efficiency of bove 96% percent would be achieved at an optimum pH of 7. It was found that increasing the copper concentration and reducing adsorbent dosage led to enhancements in adsorption capacity but slight reductions in adsorption efficiency. Experimental data also indicated that copper adsorption fitted the Freundlich model with an adsorption capacity of above 169 mg.g‒1 and that it obeyed a pseudo-second order kinetic equation. It was concluded that manganese dioxide nanoparticles may be used as a suitable adsorbent with a high potential for the removal of copper from aqueous solutions.
    Keywords: MnO2 Nanoparticles, Electrochemical Synthesis of Cathode, Copper Removal, Aqueous Solutions
  • Zahra Mokhtari, Shorijeh, Mehdi Rafizadeh*, Mehrnoosh Mohammadi Pages 12-19
    In this study, the electrospinning method was used to manufacture polyacrylonitrile (PAN) nanofibers. The procedure involved spinning a solution of 10%wt PAN in dimethyl formamide (DMF) in an electric field of 21 kV and with a tip to collector distance of 16 cm. The nanofibers thus obtained had an average diameter of 100 nm. Then, scanning electron microscopy (SEM) images were used to investigate the morphology of the nanofibers. In the next step, the nanofiner surface was modified with diethylenetriamine and FTIR was employed to ensure the presence of amines on the nanofiber surface. The functionalized nanofibers were then used for the first time to adsorb ions of cadmium (a heavy metal with industrial applications) and its adsorption capacity was evaluated. The chemical charactristics of the nanofibers and the effects of such parameters as pH, temprature, and contact time on adsorption efficiency were investigated. The results showed that maximum adsorption efficiency was achieved within the first 10 minutes of the process at a pH in the range of 5‒7 when about 80% of the cadmium ions were adsorbed.. Moreover, only slight changes were observed with longer contact times or with increasing temperature. Finally, the adsorption data fitted well with the Langmuir isotherm
    Keywords: Nanofibers, Polyacrylonitrile, Cadmium, Modified, adsorption
  • Seyyede Anahita Hoseini, Saba Amiri Kojuri*, Seyyed Masoud Hashemi Karuei Pages 20-25
    Removing pathogens from water to prevent the spread of water-borne diseases is of great importance. The present study was designed and implemented to investigate the effects of electric current on Staphylococcus aureus bacteria, Escherichia coli, and the Candida albicans yeast. For this purpose, nutrient Agar and Sabouraud Dextrose Agar were used as the media to activate the bacteria and yeasts, respectively. Part of the colony from each medium was taken into an experimental tube to prepare suspensions. The number of microorganisms in 1 cc of each suspension was calculated at time zero and the suspension was poured into the electrolysis container. Samples of the microbial suspensions were taken in triplicates after 5 ,10, 15, 20, 25, and 30 minutes and transferred into the culture medium. Measurements were recorded upon completion of the incubation period. It was found that the bacteria and the yeast could be killed using a voltage of 16.5 v and a current of mA such that the number of E. coli decreased significantly after 25 and 30 minutes. The results indicate that each microorganism species exhibits its own charateristic sensitivity to electrical current so that increased voltage and/or prolonged exposure to the current will have a higher inhibitory effect on the growth of most species of microorganism.
    Keywords: Electrical Current, Escherichia coli, Staphylococcus aureus, Candida albicans
  • Paniz Izadi, Mostafa Rahimnejad* Pages 26-31
    Wastewater is nowadays a major concern in human societies that has encouraged many scientists to direct their efforts at developing new and efficient methods for its treatment. Most of the methods so far proposed or developed are time-consuming and/or cost intensive. Microbial Fuel Cell (MFC) is a new technique that is capable of direct conversion of the chemical energy due to wastewater treatment into electrical energy. Most treatment processes commonly release sulfide ions that are highly toxic and deterimental. In the method proposed in this study, the sulfide ions generated during wastewater treatment were used as electron donors in the anaerobic compartment of a dual chamber microbial fuel cell and the removal of different concentrations of sulfide ions and the power generated were studied. For this purpose, the effects of three different concentrations of sulfide (0.1, 0.8, and 1.5 g.l‒1) on MFC performance were explored to find that a sulfide removal efficiency of 98% could be achieved after 21h, 6 days, and 10 days, respectively. Also, cyclic voltammetry was used for the detection of electrochemical activity by microorganisms and sulfide oxidation in the anode chamber.
    Keywords: Wastewater treatment, Dual Chamber Microbial Fuel Cell, Sulfide Removal
  • Mohammadreza Rezaei Kahkha*, Jamshid Piri Pages 32-37
    Dye-bearing wastes pose serious risks to and leave harmful effects on the environment. Increasing wastewater color intensity leads to reduced light reaching the aquatic environment, which adversely affects the life and growth of aquatic plants and invertebrates. Among the many methods available for dye removal from wastewater, membrane separation, oxidation, coagulation, and anaerobic treatment are more common but they are all costly and involve complex processes. Biosorption, in contrast, enjoys both ease of application and simple design so that it is widely used for removing dyes, heavy metals, and phenolic compounds from both water and wastewater. In this paper, the ability of citrulluscolosynthis ash as a bioadsorbent for the removal of reactive red dye is investigated for the first time. Sodium hydroxide is also used to modify the plant ash surface which expectedly enhances its dye removal efficiency. Measurements and removal levels are determined using a UV-vis spectrophotometer. Finally, the effects of pH, adsorbent dosage, dye concentration, and reaction time on dye removal efficiency are also explored. Results show that the optimum conditions to achieve maximum dye removal are as follows: A pH level of 2, an adsorbant dosage of 1.75 g l-1, an initial concentration equal to 90 mg L-1, and A reaction time of 70 min. Adsorption isotherm is found to obey the Ferundlich isotherm. Also, an adsorption capacity of 36 mg g‒1 is achieved under the best conditions. It may thus be concluded that modified citrulluscolosynthis ash can be used as an effective adsorbent to treat colored wastewaters.
    Keywords: Red Dye, Removal efficiency, biosorption, Modified Ash, Citrulluscolosynthis
  • Farida Iraji, Asiabadi*, Seyed Ahmad Mirbagheri, Mohsen Soleymani Pages 38-47
    Petroleum compounds are pollutants that most commonly occur in soils around oil refineries and that often find their ways into groundwater resources. Phytoremediation is a cost-effective alternative to physicochemical methods for oil-contaminated soil remediation, where feasible. In this study, a greenhouse experiment was conducted to evaluate the phytoremediation of oil-contaminated soils around Isfahan Oil Refinery. Four different plants (namely, sorghum, barley, agropyron, and festuca) were initially evaluated in terms of their germinability in both contaminated and control (non-contaminated) soils. Sorghum and barley (recording the highest germinability values) were chosen as the species for use in the phytoremediation experiments. Shoot and root dry weights, total and oil-degrading bacteria counts, microbial activity, and total concentrations of petroleum hydrocarbons (TPHs) were determined at harvest 120 days after planting. A significant difference was observed in the bacterial counts (total and oil-degrading bacteria) between the planted soils and the control. In contaminated soils, a higher microbial activity was observed in the rhizosphere of the sorghum soil than in that of barley. TPHs concentration decreased by 52%‒64% after 120 days in contaminated soil in which sorghum and barley had been cultivated. This represented an improvement of 30% compared to the contaminated soil without plants. Based on the results obtained, sorghum and barley may be recommended for the removal of petro-contaminants in areas close to Isfahan Oil Refinery. Nevertheless, caution must be taken as such cultivated lands may need to be protected against grazing animals.
    Keywords: Soil Contamination, Petroleum Contaminants, Remediation, Sorghum, Barley
  • Mohammad Javad Anbari*, Masoud Tabesh Pages 48-61
    Wastewater systems form an important urban infrastructure that are used for the collection and treatment of wastewater for return into the environment or water reuse. The sewers network in this system forms its most important component, any failure in which may lead to adverse consequences and disruption in urban life. Proper functioning of a sewers network depends on its operation and maintenance (O&M) program that requires timely inspections to identify the high risk sewers with any likelihood of failure in order to gurantee the sustained and sound performance of the whole network. In this study, the Bayesian network is used to develop a model for calculating failure event probability in wastewater collection systems. Given the capabilities of the Bayesian network and the characteristic features of the sewers network, the proposed model is capable of predicting likely failure events. The procedure used for model implementation consists of the following four main steps: preparation of model inputs, training the Bayesian network, validation of the trained network, and receiving output results. To illustrate the application of this method, part of Tehran wastewater collection system is selected as a case study and failure probabilities are calculated. Based on the model results, Tehran sewers can be divided into five categories priotized according to inspection and maintenance requirements. The results indicate that the probability of failure for most of the existing sewers is very low and low (37%) or moderate (60%) due to the newly annexed sewers in the collection system.
    Keywords: Failure Probability, Wastewater Collection Network, Sewer, Bayesian Network
  • Mohammadtaghi Alami, Vahid Nourani, Farnaz Daneshvar Vousoughi* Pages 62-74
    Groundwater is a major source of water supply for domestic, agricultural, and industrial uses; hence, its quality modeling is an important task in hydro-environmental studies. While many data-based models have been developed for this purpose, the performance of such data-based models can be drastically enhanced if they are based on temporal and spatial pre-processing. In this study, geostatistics tools (e.g., Co-Kriging), as spatial estimators, and self-organizing map (SOM), as a clustering technique, were employed in conjunction with Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System (ANFIS) for the temporal forecasting of such quality parameters as electrical conductivity (EC) and total dissolved solids (TDS) of the groundwater in Ardabil Plain. Using the results thus obtained, the impact of spatial data clustering was also investigated on the same parameters. The results showed that, if propoer input data are selected, the proposed spatial clustering technique is capable of imporving groundwater quality forecasts made by ANFIS.
    Keywords: Geostatistics, Adaptive neuro, fuzzy inference system, Groundwater Quality Parameters, Clustering Method, Ardabil Plain
  • Hamid Reza Rafiei*, Mehran Shirvani Pages 75-86
    In this study, sepiolite and bentonite clay minerals were modified with a natural chitosan biopolymer and the modified-clays were characterized using XRF, XRD, FTIR, SEM, and TOC analyses. The isothermal and kinetic parameters of lead (Pb) sorption by both the minerals and the modified-minerals were determined in a batch mode under various conditions such as different contact times and initial concentrations of Pb. It was found that the Freundlich model described well the isotherm experimental data of Pb sorption by the sorbents. Modification with chitosan, however, decreased the Pb adsorption capacity of sepiolite from 83 to 27 mg g-1 and that of bentonite from 56 to 29 mg g-1. Kinetic results showed that more than 24 hours was required for Pb sorption by the natural clays to reach equilibrium, while the equilibrium time reduced to 16 and 4 hours for Pb sorption on chitosan-sepiolite and chitosan–bentonite, respectively. The pseudo-second-order model well described the time-dependent Pb sorption data by sepiolite, chitosan-sepiolite, and chitosan-bentonite, suggesting that chemical sorption is the rate-limiting step of Pb adsorption mechanism. The Pb sorption data by bentonite showed the best fit with Elovich model.
    Keywords: Lead Sorption Isotherm, Polymer, Clay Composite, Bentonite, Sepiolite, Chitosan, Water Purification
  • Fatemeh Mousavi*, Masoud Yaghoubi, Manouchehr Chitsazan Pages 87-91
    Land use change is a gradual process that entails dire consequences for groundwater quality and quantity. Quantitative changes in groundwater can be usually monitored by controlling the annual groundwater balance. Monitoring qualitative changes in groundwater, however, is both time-consuming and expensive. DRASTIC and SINTACS models exploit aquifer properties to predict its vulnerability. In this study, aquifer vulnerability assessment was performed by the DRASTIC & SINTACS models for future land use management in Khovayes, southwest Iran. The DRASTIC Model is based on hydrological and hydrogeological parameters involved in contaminant transport. SINTACS parameters are the same as those of the DRASTIC model, except that weighting and ranking the parameters are more flexible. Once vulnerability maps of the study region had been prepared, they were verified against the nitrate map. A correlation coefficient of 0.4 was obtained between the DRASTIC map and the nitrate one while the correlation between the SINTACS and the nitrate maps was found to be 0.8. Map removal and single-parameter sensitivity analyses were carried out, which showed the southwestern stretches of the study area as the region with the highest risk of vulnerability.
    Keywords: DRASTIC, SINTCS, Khovayes, Nitrate Map, Land, Use