فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 117 (آذر و دی 1397)
  • پیاپی 117 (آذر و دی 1397)
  • تاریخ انتشار: 1397/10/05
  • تعداد عناوین: 10
|
  • محمد دلنواز *، وحید وطن پور، جواد فرحبخش صفحات 1-11
    استفاده از سیستم های نمک زدایی آب یکی از روش های تولید آب برای مصارف خانگی، کشاورزی و صنعتی است. یکی از این سیستم ها، اسمز معکوس است که به علت کاهش در مصرف انرژی و بازده زیاد و عملکرد بهینه آن، مورد توجه قرار گرفته است. این پژوهش با هدف ساخت نانوکامپوزیت حاوی نانو لوله های کربنی به منظور افزایش عملکرد غشا انجام شد. همچنین افزایش شار ناشی از تغییرات و کاهش میزان گرفتگی سطح غشا بررسی شد. در این پژوهش غشاهای پلی آمیدی نانوکامپوزیتی اسمز معکوس حاوی نانولوله های کربنی چند دیواره ساخته شد و برای تصفیه آب لب شور حاوی نمک NaCl و هدایت الکتریکی به میزان 4000 میکروزیمنس بر سانتی متر مورد بررسی قرار گرفت. نانولوله های کربن چند دیواره خام با پوشش پلی پیرول از طریق روش پلیمریزاسیون سطحی روی غشاهای پلی آمیدی اسمز معکوس برای افزایش تخلخل و همچنین آب دوستی نشانده شدند. آنالیزهای زاویه تماس، SEM، FTIR و AFM بر روی غشاهای نانوکامپوزیت برای تشخیص پیوندهای تشکیل شده و آبدوست بودن غشا انجام شد. پس از سنتز غشاهای اسمز معکوس با استفاده از روش پلیمریزاسیون سطحی شامل سه حمام MPD، TMC و هگزان، از دستگاه آزمایش که متشکل از سه سلول بود، به منظور بررسی میزان شار آب عبوری، درصد نمک تصفیه شده و گرفتگی بر روی هر غشا استفاده شد. نتایج نشان داد که غشاهای ساخته شده دارای سطح نرم و آبدوست است و میزان شار با افزایش غلظت نانولوله ها تا یک حد مشخص، افزایش یافته است. در غشاهای نانولوله خام با پیرول، میزان شار تا مقدارL/m2 h 30/8 افزایش یافت که نسبت به غشاهای پلی آمیدی ساده برتری قابل ملاحظه ای داشت. نتایج نشان داد که غشاهای نانوکامپوزیت ساخته شده میزان گرفتگی را بهبود داده اند. درصد پس زنی نمک (در تمام غشاهای آزمایش شده) بیشتر از 97 درصد برای غشاهای نانوکامپوزیت همراه با پیرول بود که شرط غشاها برای استفاده در فرایند اسمز معکوس را تایید می کند.
    کلیدواژگان: نمک زدایی، غشاهای پلی آمیدی اسمز معکوس، نانولوله های کربنی
  • غلامرضا مهدوی نیا * صفحات 12-26
    رنگ آلاینده ای است که به دلیل عدم تجزیه پذیری زیستی باعث آلودگی محیط زیست و آب های سطحی می شود. پژوهش های زیادی به منظور حذف این مواد از فاضلاب توسط فرایند جذب سطحی انجام شده است. در این پژوهش جاذب مغناطیسی بر پایه کیتوزان برای حذف رنگ آنیونی اریوکروم بلک تی تهیه و بررسی شد. نانوذرات مغناطیسی به صورت درجا در حضور کیتوسان تهیه شد و کیتوسان مغناطیسی به دست آمده با کاپا-کاراگینان شبکه ای شد تا مشکل انحلال آن در محیط اسیدی برطرف شود. ساختار نانوکامپوزیت مغناطیسی کیتوسان با استفاده از روش های معمول شامل XRD، SEM، TEM، FT-IR و VSM شناسایی شد. اثر عوامل مختلف از جمله غلظت رنگ، زمان تماس، pH محلول، دما و اثر نیروی یونی در جذب رنگ بررسی شد. نتایج آزمایش ها نشان داد که داده های جذب همدما به خوبی با همدمای لانگمیر مطابقت دارد. حداکثر ظرفیت جذب جاذب تحت شرایط بهینه بر مبنای ایزوترم لانگمیر 150 میلی گرم بر گرم بود. سینتیک جذب اریوکروم بلاک تی برروی نانو کامپوزیت مغناطیسی با مدل شبه درجه دوم مطابقت داشت. با افزایش pH مقدار جذب سطحی رنگ بر روی کیتوسان مغناطیسی کاهش یافت. با توجه به روش تهیه آسان جاذب مغناطیسی کیتوسان و راندمان جذب بالای آن برای رنگ اریو کروم بلاک تی می توان این نمونه جاذب را برای مصارف کاربردی پیشنهاد داد.
    کلیدواژگان: مغناطیسی، کیتوسان، کاپا-کاراگینان، اریوکروم بلک تی
  • ناصر مهردادی، غلام رضا نبی بیدهندی، مجید بغدادی، رحیم عالی، جابر یگانه * صفحات 27-40
    پایدارسازی نانوذره آهن صفر ظرفیتی در محیط های آبی با پوشش های مختلف، کارایی آن را تا حدود زیادی کاهش می دهد. پژوهش حاضر با هدف بهینه سازی تحرک و پراکندگی نانوذره برای افزایش راندمان غیر فعال سازی باکتری های هتروتروف پساب فاضلاب های شهری، انجام شد. طراحی آزمایش، به روش سطح پاسخ و متد مکعب مرکزی با استفاده از نرم افزار دیزاین اکسپرت انجام شد. نانوذره آهن در دو نوع پوشش دار با کربوکسی متیل سلولز و نوع ساده سنتز شد. nZVIB-با تزریق پنوماتیک توسط گاز نیتروژن وارد پساب شد و CMC-nZVI نیز توسط میکسر در پساب مخلوط شد. مقایسه نتایج با دو روش HPC و سلولی، مولکولی (ردیابی ژنتیکی توالی 16s rRNA باکتری ها) صورت گرفت. بیشترین راندمان غیر فعال سازی در تزریق پنوماتیک B-nZVI، توسط گاز نیتروژن در فلوی جریان 10 لیتر در دقیقه مشاهده شد که به میزان 90 درصد در 23 دقیقه بود و نهایتا با بهبود فشار و سرعت جریان گاز، راندمان غیرفعال سازی 6/95 درصد در 32 دقیقه ثبت شد. مدل نهایی به دست آمده از این فرایند از معادله درجه دوم تبعیت می کند. پیش بینی کلی مدل با ضریب تعیین (R2=0. 9447) برازش بسیار خوبی با داده های پاسخ نشان داد و اهمیت آماری آن به وسیله آزمون آماری فیشر (F-value=13. 29) مشخص شد. برای به کارگیری بهینه nZVI در فرایند غیر فعال سازی باکتری های هتروتروف پساب شهری می توان nZVI را در دو مرحله از طریق تزریق پنوماتیک مخلوط nZVI با یک گاز بی اثر مانند نیتروژن به پساب وارد نمود. راندمان غیرفعال سازی باکتری های تصفیه خانه های پساب شهری در تزریق پنوماتیک nZVI نسبت به استفاده nZVI پوشش دار مانندCMC ، 17 تا 39 درصد بهبود یافت.
    کلیدواژگان: نانوذرات آهن صفرظرفیتی، گندزدایی، تزریق پنوماتیک، گاز نیتروژن، PCR
  • مهدی کارگر، قاسم ذوالفقاری * صفحات 41-50
    فلز سنگین کروم شش ظرفیتی یک ترکیب بسیار سمی است. این فلز مطابق استاندارد سازمان بهداشت جهانی در غلظت های بالاتر از 50 میکروگرم در لیتر منجر به واکنش های آلرژیک، سرطان پوست، سرطان ریه، آسیب به کلیه ها، کبد و همچنین ایجاد تغییر شکل ژنتیکی DNA می شود. هدف از این پژوهش بررسی عملکرد سیستم هیبرید فرایندهای نانوفیلتراسیون و میکروفیلتراسیون به منظور حذف کروم شش ظرفیتی از آب بود. پایلوت شامل فیلترهای 1 و 5 میکرون، فیلتر شن، فیلتر کربن فعال و نانوفیلتر (NF 90-400) ساخته شد و تاثیر پارامترهای مختلف از قبیل pH، فشار، غلظت کروم، غلظت سولفات و جامدات محلول کل (TDS) بر راندمان حذف کروم شش ظرفیتی از آب آشامیدنی بررسی شد. پارامتر فشار در محدوده 1/0 تا 4/0 مگاپاسکال، pH در محدوده 2 تا 10، غلظت کروم شش ظرفیتی در 100 تا 400 میکروگرم در لیتر و محدوده غلظت سولفات محلول خوراک 40 تا 500 میلی گرم در لیتر انتخاب شد. نتایج نشان داد که با افزایش pH، راندمان حذف کروم افزایش می یابد. همچنین با افزایش فشار از 1/0 تا 4/0 مگاپاسکال ، از میزان حذف کروم کاسته می شود. در مورد تاثیر غلظت کروم و غلظت سولفات، نتایج نشان دهنده کاهش میزان راندمان حذف با افزایش غلظت بود. سطح بهینه غلظت کروم شش ظرفیتی در حدود 100 میکروگرم در لیتر، فشار 1/0 مگاپاسکال، pH برابر 10 و غلظت سولفات در حدود 40 میلی گرم در لیتر تعیین شد. به طور کلی نتایج ساخت پایلوت و اجرای آزمایش ها نشان داد که سیستم ارائه شده قابلیت حذف کروم از آب آشامیدنی (آب شهر و آب مقطر) را به میزان 99 درصد دارد.
    کلیدواژگان: تصفیه آب، فرایندهای غشایی، نانوفیلتراسیون، کروم شش ظرفیتی، میکروفیلتراسیون، پایلوت هیبرید
  • بهاره پیرزاده *، داود محبی کلهری، سمیرا قطبی، اعظم عبدالهی صفحات 51-60
    فرایندهای غشایی از جمله مهم ترین روش های جداسازی هستند که در تصفیه آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرند. غشاهای الیاف توخالی به دلیل داشتن نسبت سطح به حجم بالا در بسیاری از فرایندهای جداسازی استفاده می شوند. با توجه به این که تخلخل و نفوذپذیری محیط متخلخل به مشخصات هندسی آن بستگی دارد، تغییر در هندسه محیط، باعث تغییر در مقدار و عملکرد تخلخل و نفوذپذیری می شود. در این پژوهش، مدل سازی ریاضی بر اساس هندسه الیاف، به سه دسته دایروی، مربعی و بیضوی تقسیم بندی شد و مشخصات هندسی آنها بر اساس سه استراتژی محاسبه شد. به منظور بررسی اثر مورد نظر، محیط شامل الیاف توخالی، به صورت یک محیط دومتخلخله در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد که نسبت سطح به حجم غشای الیاف توخالی و نفوذپذیری محوری در هندسه های مربعی و بیضوی، از الیاف دایروی معمول بزرگ تر بوده و به ترتیب تا حداکثر 27 و 63 درصد افزایش یافته است. همچنین هم ارزی شعاع دایره محاطی هندسه جدید با شعاع داخلی الیاف معمولی برای همه الیاف، از دایره کمتر بود که نتیجه مطلوبی است و باعث کاهش انرژی مصرفی و هزینه بهره برداری از سیستم می شود.
    کلیدواژگان: الیاف توخالی، هندسه داخلی، سطح مقطع، فیلتراسیون، فشار انتقال غشایی
  • نگین بینش، محمدحسین نیک سخن *، امین سارنگ صفحات 61-71
    با وجود پیشرفت های قابل توجه در زمینه مدیریت پایدار سیستم های زهکشی رواناب شهری (UDSs) ، این قبیل زیرساخت ها در معرض تهدید روزافزون محرک های غیر قطعی تغییرات آینده قرار دارند. کمی سازی بازگشت پذیری، گامی مهم در راستای افزایش بلندمدت پایداری مناطق شهری تحت پوشش سیستم های زهکشی رواناب است. در پژوهش حاضر از طریق ترکیب عملکرد هیدرولیکی شبکه زهکشی رواناب سطحی با تابع عملکرد سیستم، به کمی سازی بازگشت پذیری این شبکه ها در مقابله با سیل پرداخته شد. به این منظور پس از تعیین مقادیر بارش، حدی برای دوره بازگشت های مختلف، شبیه سازی هیدرولوژیکی و هیدرودینامیکی سیستم جمع آوری آب های سطحی حوضه سیل برگردان غرب در تهران با دو سناریوی وجود و عدم وجود بهترین اقدامات مدیریتی (BMP) صورت گرفت. سپس این روش برای یکی از گره های سیلابی شبکه به کار گرفته شد و میزان عملکرد و بازگشت پذیری سیستم در این گره انتخابی تحت بارش های حدی با دوره بازگشت های مختلف برآورد شد. نتایج نشان داد که با اضافه نمودن یک جوی باغچه به سیستم زهکشی شهری، مدت سیل گرفتگی در گره منتخب شبکه و حجم آبگرفتگی به ترتیب تا میزان 15 و 47 درصد کاهش یافته و بازگشت پذیری نسبت به سیل از 37/0 درصد تا 89/5 درصد افزایش می یابد. بنابراین وجود راهکارهای توسعه کم اثر (LID) همراه شبکه سنتی زهکشی شهری می تواند در افزایش پایداری سیستم موثر باشد.
    کلیدواژگان: بازگشت پذیری، تابع عملکرد، سیستم زهکشی شهری، راهکارهای مدیریتی
  • پوریا آسیابان *، منوچهر فتحی مقدم صفحات 72-84
    هدفاین پژوهش بررسی امکان حفاظت بخش هایی از خط لوله در مقابل ضربه قوچ بود که با ایجاد ساختارهای متخلخل در مسیر خط لوله انجام شد و برای انجام آن از موج شکن های متخلخل که برای حفاظت سواحل ایجاد می شود، الهام گرفته شد. از این رو در یک سامانه آزمایشگاهی که در آن خط لوله توسط یک پمپ تغذیه می شد و توسط شیری در بالادست امکان ایجاد ضربه قوچ وجود داشت، ساختارهای متخلخلی تعبیه شد. این ساختارهای متخلخل همگن توسط ذرات کاملا کروی با قطرهای متفاوت، سنگدانه‏های تیزگوشه با قطرهای متفاوت و در طول‏های متفاوت ایجاد شد و در خط لوله تحت شرایط وقوع ضربه قوچ مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که بیشینه فشار در سیکل اول ضربه قوچ، در پایین‏دست ساختار متخلخل به مقدار 95/0 تا 6/0 از مقدار متناظر در بالادست ساختار متخلخل کمتر است؛ اما در سایر سیکل‏ها فشار بالادست و پایین‏دست بسیار به هم نزدیک است. به طور کلی نمی‏توان گفت که یک ساختار متخلخل نواحی پایین‏دست خود را در مقابل امواج فشاری ضربه قوچ حفاظت می‏کند اما نوسانات فشاری در یک لوله حاوی ساختار متخلخل کمتر از نوسانات فشار در یک لوله با مسیر کاملا باز در دبی مشابه است. این مسئله در بالادست و پایین‏دست ساختار متخلخل صادق است. مطابق نتایج، دلیل آن کاهش سرعت انتشار موج فشاری بر اثر وجود ساختار متخلخل تشخیص داده شد. نتایج نشان می دهد که ساختارهای متخلخل می توانند در شرایط خاص برای کنترل نوسانات فشار در خطوط لوله به کار برده شوند و پیشنهاد می شود در تحقیقات آینده، اجرای عملیاتی آن بررسی شود.
    کلیدواژگان: ساختار متخلخل، ضربه قوچ، نوسانات فشار، نرخ میرایی
  • مصطفی رحمانشاهی *، منوچهر فتحی مقدم، علی حقیقی صفحات 85-97
    نشت در سیستم های انتقال و شبکه های توزیع، علاوه بر هدررفت آب و انرژی، موجب کاهش کیفیت آب به دلیل تماس با آلاینده ها در شرایط کم فشار می شود. جاده ها بناها و زیرساخت ها نیز در اثر نشت زیان می بینند. بنابراین، تعیین و کنترل نشت به دلیل تاثیرات منفی اقتصادی، محیط زیستی، ایمنی و اجتماعی آن، یکی از مباحث مهم و پیچیده در مهندسی سیستم های آبرسانی است. در این پژوهش به ارزیابی و تشخیص نشت بر پایه جریان گذرا در خطوط لوله پلی اتیلن پرداخته شد. برای این منظور در ابتدا یک مدل حل معکوس جریان گذرا توسعه داده شد و سپس برای ارزیابی این مدل، یک مدل آزمایشگاهی برای برداشت داده های مورد نیاز نشت های شبیه سازی شده در آزمایشگاه هیدرولیک دانشگاه شهید چمران اهواز ساخته شد و مجموعه ای از داده های نشت در دو مکان و با اندازه های مختلف برای ارزیابی روش حل معکوس مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که با استفاده از یک سیکل (T=4L/a) از سیگنال فشار برداشت شده در مدل حل معکوس، مکان نشت برای نشت های قابل توجه، با خطای بین 17/0 تا 17/2 درصد طول لوله قابل تشخیص است. همچنین با استفاده از دو سیکل (2T) از سیگنال فشار، اندازه نشت با خطای قابل قبولی کمتر از 23 درصد اندازه واقعی نشت قابل تشخیص است. علاوه بر این، مقایسه داده های آزمایشگاهی با نتایج مدل هیدرولیکی در شرایط مختلف نشان می دهد که مدل عددی، تنها با اضافه کردن اثرات ویسکوالاستیک دیواره لوله، فشار گذار را با دقت خوبی توصیف می کند.
    کلیدواژگان: نشت یابی، تحلیل معکوس جریان گذرا، حوزه زمان، خطوط لوله ویسکوالاستیک
  • رضا قلی اجلالی * صفحات 98-111
    پیش بینی میزان مصرف در مدیریت منابع آب، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک مانند کشور ایران اهمیت بسیار زیادی دارد و برنامه ریزی مناسب به منظور بهره برداری مطمئن از این منابع مستلزم وجود ابزار توانمند پیش بینی در این زمینه است. در این پژوهش با توجه به توانایی شبکه های عصبی مصنوعی در مدل سازی سیستم های پیچیده و قابلیت علم زمین آمار در مدل سازی داده های مکانی، یک مدل تجربی ترکیبی به منظور پیش بینی زمانی و مکانی مصرف آب شهری تهیه و ارائه شده است. از داده های ایستگاه هواشناسی سهند و مصارف آب به دست آمده از شرکت آب و فاضلاب استان آذربایجان شرقی به منظور آموزش، صحت سنجی و ارزیابی نتایج مدل پیشنهادی استفاده شد. نتایج به دست آمده از به کارگیری مدل ترکیبی، نشان دهنده قابلیت بسیار زیاد مدل تهیه شده در پیش بینی مصرف آب شهری در محدوده مورد مطالعه است.
    کلیدواژگان: مصرف آب شهری، مدل ترکیبی، شبکه عصبی مصنوعی، زمین آمار، شهر اسکو
  • محمدرضا جلیلی قاضی زاده *، شادی شهروزی صفحات 112-119
    با توجه به محدودیت منابع آب شرب، کاهش نشت در شبکه های آبرسانی اهمیت بسیار دارد. در حال حاضر شبکه های توزیع آب بر اساس حداکثر مصرف ساعتی طراحی می شوند، لذا تغییرات زمانی مصرف آب در ساعات مختلف سبب نوسان فشار و افزایش نشت در این شبکه ها می شود. درصورت استفاده از مخازن داخلی آب در ساختمان ها، می توان شبکه های آبرسانی را بر مبنای حداکثر مصرف روزانه طراحی کرد تا نوسان های ساعتی جریان در شبکه به حداقل برسد. در پژوهش حاضر، تاثیر استفاده از مخازن داخلی بر میزان نشت شبکه با استفاده از شبیه سازی هیدرولیکی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد به کارگیری مخازن داخلی برای شبکه های درحال بهره برداری باعث کاهش قابل توجه نشت می شود. در شبکه های بررسی شده، برای حالت های پیشنهادی قرارگیری مخزن بر روی بام و در محل پارکینگ حداقل میزان متوسط کاهش نشت شبکه به ترتیب 31 و 67 درصد به دست آمد. همچنین نشان داده شد که شکل شبکه از نظر شاخه ای و یا حلقوی بودن، تاثیر قابل توجهی بر میزان کاهش نشت ندارد. نتایج پژوهش حاضر توسعه روش های جدید طراحی شبکه های توزیع آب با هدف مدیریت فشار و کاهش نشت را ممکن می سازد.
    کلیدواژگان: طراحی شبکه توزیع آب، نشت، مدیریت فشار، مخزن ذخیره
|
  • Mohammad Delnavaz*, Vahid Vatanpour, Javad Farahbakhsh Pages 1-11
    Water desalination systems is among the methods used to produce potable water to be used for domestic, agricultural and industrial applications. Reverse osmosis is a common methods employed for desalination facilities, mainly because of its low energy consumption, and high efficiency for permeate production. The main aim of this research is to use nanocomposite containing carbon nanotubes to improve membrane wall performance. in addition, the increase in the flux as a result of decreased clogging surface on the membrane was also studied. To accomplish the objective of the study, the synthesized polyamid reverse osmosis nanocomposite membrane were used for purification of brackish water with the characteristic of having the electroconductivity of 4000 µs/cm. The modified raw-multi walled carbon nanotubes membrane was embedded through polymerization method in order to increase porosities and hydrophilicity. Analysis of Contact angle, SEM, FTIR and AFM were done for recognizing the compounds which were created on the surface of membranes and membranes hydrophilicity. Three sets of samples were prepared for testing in the membrane cell synthesis analysis. Water flux and rejection rates were assessed every 30 minutes. Results of this study showed that the membranes have soft hydrophil surfaces and by increasing nanocomposite concentrations with specified measure, the water flux increased up to 30.8 L/m2h which was noticeable compared to the simple polyamide membranes. Our results also showed that fouling reduced considerably and the clogging condition was reduced by nanocomposite membranes, and the rejection rate was higher than 97 percent for all synthesized membranes with pyrrol.
    Keywords: Desalination, Polyamid Reverse Osmosis Membrane, Carbon Nanotubes
  • Gholam Reza Mahdavinia * Pages 12-26
    Due to the non-biodegradability of some dyes especially water soluble dyes, dye can pollute surface and groundwaters. Subsequently, discharging dye-contaminated wastewaters in the environment can endanger the human and aquatic life. In this work, a chitosan-based magnetic adsorbent was used for removal of anionic eriochrome black T. Magnetic nanoparticles were synthesized in situ in the presence of chitosan. The obtained magnetic chitosan was then crosslinked with kappa-carrageenan in order to overcome the solubility of chitosan under acidic conditions. The structure of magnetic adsorbent was investigated by XRD, SEM, TEM, FT-IR, and VSM techniques. The removal of eriochrome black T by magnetic adsorbent was studied regarding dye concentration, pH, temperature, ionic strength, and contact time. The experimental adsorption isotherms were in good accordance with the Langmuir model. According to the Langmuir constants, the maximum adsorption capacity of magnetic adsorbent was acquired 150 mg/g. The adsorption kinetic data were properly described according to the pseudo-second-order kinetic model. A decrease in dye adsorption capacity of the adsorbent was observed as the pH of dye solution was increased. The ease of preparation for magnetic adsorbent and its high adsorption capacity for eriochrome black T makes it a good candidate for removal of pollutants.
    Keywords: Magnetic, Chitosan, ?- Carrageenan, Eriochrome Black-T
  • Naser Mehrdadi, Gholam Reza Nabi Bidhendi, Majid Baghdadi, Rahim Aali, Jaber Yeganeh * Pages 27-40
    Zero iron nanoparticle is considered as a universal enhancement agent. Its stabilization in aqueous environments with different coatings, reduces the efficiency of nanoparticles to a great extent. This study aimed to optimize the mobility and dispersion of nanoparticles to increase the inactivation efficiency of heterotrophic bacteria in urban sewage effluents. The experiment was carried out on Response Surface Methodology (RSM) and Central Composite Design (CCD) using Design Expert 10 software. Iron nanoparticles were synthesized in two types of carboxymethyl cellulose-coated and simple type. B-nZVI was introduced into the effluent with by pneumatic injection of nitrogen gas. CMC-nZVI was also mixed with a mixer in the effluent. Comparison of the results was done with two HPC and cellular molecular techniques (Genetic sequencing of 16s rRNA bacteria). The highest inactivation efficiency (90%) was observed in minute 23 for pneumonic injection of B-nZVI at a flow rate of 10 L / min. Finally, with the improvement of gas pressure and flow rate, the inactivation efficiency was recorded at 95.6% at 32 minutes. Final model obtained from this process agreed with the quadratic equation. General forecasting of the model was expressed by the correlation coefficient (R2=0.9447) that made good fitness for the response data. The statistical significance was determined using Fisher's statistics (F-value=13.29). For optimal use of nZVI in the inactivation of urban wastewater heterotrophic bacteria, nZVI can be injected into the wastewater by pneumatic injection in two steps with an inert gas such as nitrogen. In the nZVI pneumatic injection, the efficiency of deactivating bacteria in urban wastewater treatment plants was about 17% to 39% better than that of the coated-nZVI such as CMCs.
    Keywords: Nanoparticles of Zero-Valent Iron, Disinfection, Pneumatic injection, Gas N2, PCR
  • Mehdi Kargar, Ghasem Zolfaghari * Pages 41-50
    Heavy metal hexavalent chromium is known as a highly toxic compound and based on World Health Organization standards in concentrations greater than 50 micrograms per liter would lead to diseases such as allergic reactions, skin cancer, lung cancer, damage to the kidneys and liver, and also changes in the shape of the DNA genetic. The aim of this study was to evaluate the performance of the hybrid system of nano-filtration and micro-filtration processes to remove hexavalent chromium from water. Pilot implementation of 1 and 5 micron filters, sand filters, activated carbon filters, and NF (NF 90-400) was built. The effects of various parameters such as pH, pressure, concentration of chromium, concentration of sulfate and total dissolved solids (TDS) were studied on the removal of hexavalent chromium from drinking water. Pressure was changed from 0.1 to 0.4 MPa, pH was set in the range of 2 to10, the concentration of hexavalent chromium was in the range of 100 to 400 micrograms per liter and the concentration of sulfate oral solution was changed between 40 and 500 milligrams per liter. The results showed that the efficiency of chromium removal increased as pH was increased. The removal of chromium dropped when the pressure was increased from 0.1 to 0.4 MPa. In addition, a decreasing trend was observed in removal efficiency by increasing the concentration of chrome and sulfate. Optimal levels of hexavalent chromium concentration was 100 micrograms per liter. For pressure, pH, and sulfate concentration the optimal levels were 0.1 Mpa, 10 and 40 milligrams per liter, respectively. In general, pilot and experimental results showed that the system provided the ability to remove chromium in drinking water (tap water and distilled water) at a rate of 99%.
    Keywords: Water Treatment, Membrane, Nanofiltration, Hexavalent Chromium, Micro- filtration, Hybrid Pilot
  • Bahareh Pirzadeh *, Davod Mohebbi, Kalhori, Samira Ghotbi, Azam Abdollahi Pages 51-60
    Membrane processes are one of the most important separation methods in water and wastewater treatment processes. Hollow fiber membranes are used in many separation processes due to their high surface area to volume ratio. Since porosity and permeability of porous media depend on its geometric features, a change in the geometry leads to changes in these value and the performance of the system. In this study, a mathematical modeling was made for three fiber geometry categories; including circular, square and elliptical and the geometric features were calculated based on three strategies. In order to investigate the effect of geometry, a double porosity media was considered. Results showed that the ratio of surface area to volume of hollow fiber membranes and the axial permeability in square and elliptic geometries are usually higher than circular fibers and are increased to a maximum value of 27% and 63%, respectively. Also, in a strategy, equivalence of the radius of the inspirational circle of the new geometry with the inner radius of ordinary fibers was less than the circular fiber, which was a desired result and caused a decrease in energy consumption and operation cost of the system.
    Keywords: Hollow Fibers, Inner Geometry, Surface Area, Filtration, Transmembrane Pressure
  • Negin Binesh, Mohammad Hossein Niksokhan *, Amin Sarang Pages 61-71
    Sustainable management of Urban Drainage Systems (UDSs) is challenging since the hydraulic characteristics and pollutants discharged into catchment areas are constantly changing. Quantifying the resilience of UDSs is a crucial step towards long-term and sustainable management of these chatments in urban areas. This study was performed to evaluate the resilience of UDSs against flooding through combining hydraulic performance of stormwater drainage network with the system performance function. To conduct this performance evaluation extreme rainfall intensity values for different return year periods ranging from 2 to 100 years were used for catchment drained into the West Flood-Diversion (WFD) system in Tehran. Both hydraulic and hydrodynamic simulations were performed for these stormwater drainage system under two scenarios: with and without BMPs. To further evaluate the systems performance and resilience, additional simulation analysis was performed using one specific flooded node under extreme rainfalls with different return periods. The results showed that adding a vegetative swale to the drainage system would decrease the nodal flooding duration and the flood volume up to 15% and 47%, respectively. The results also shown that the resilience against flooding will increase from about 0.4% up to 6% under the above-mentioned conditions. From the results of this study, we can conclude that employing some types of BMP along with the existence low-impact development measures within the traditional urban drainage areas may be sufficient to increase the system resilience and sustainable control of flooding.
    Keywords: Resilience, Performance Function, Urban Drainage System (UDS), Management Practices
  • Poria Asiaban*, Manouchehr Fathi Moghadam Pages 72-84
    This study was initiated to investigate the use of a porous structure in some parts of a pipeline to protect it against water hammer pressure wave. This study was inspired by the utilization of porous breakwaters which are commonly used to protect coastal areas. To fulfill the main objective of the study, different porous structures were installed in an experimental pipeline fed by a pump. The water hammer was induced by an upstream valve. The homogeneous porous structures were made up of spherical beads or broken rocks in different sizes and filled them in pipes with different lengths and subject them under different water hammer conditions. Results obtained from this study showed that during the first cycle of water hammer wave, the ratio of maximum pressure downstream of porous structure to the corresponding value in upstream is between 0.6 to 0.95, respectively. This pressure difference decreased drastically in next cycles. Generally, it can be conclude that an insignificant protection gained from a porous structure in downstream from water hammer; however, the overall pressure fluctuations in the pipe filled with a porous structure was less than a fully open pipe under the same discharge rates and the same water hammer condition. The results showed that porous structures in particular condition could be used to control pressure oscillations in piplines and it is proposed to consider practical aspects of this idea in future researches.
    Keywords: Porous Structure, Water Hammer, Pressure Fluctuations, Attenuation Rate
  • Mostafa Rahmanshahi *, Manoocher Fathi, Moghadam, Ali Haghighi Pages 85-97
    Leakage in water transmission systems and distribution networks in addition to waste of water and energy, can cause a declined water quality due to exposure to contaminants at low pressure conditions as well as damages to roads, buildings, and infrastructures. Therefore and due to its negative impacts on economics, environmental, and social safety, determination and control of leakage is one of the most important and complex topics in water supply systems engineering. The current research investigated transient-based techniques for leak detection in Polyethylene water pipe systems. For this purpose, firstly an inverse transient analysis (ITA) tool was developed, and then for testing and validating this model, extensive experiments were carried out at Hydraulic Laboratory of Shahid Chamran University of Ahvaz to collect the necessary data. A selected set of data corresponding to two leak locations with different sizes was used to assess the ITA method. Results indicated that the leak location can be accurately pinpointed using a sample size equal to one period (T=4L/a) of the collected pressure in ITA. The error for estimation of the location for a significant leak was between 0.17% and 2.17% of the pipe length. Also, using two periods (2T) of the pressure signal, the uncertainties in leak quantity estimation were satisfactory, as less than 23% of the real leak quantity. Additionally, the comparison between the observed data and the numerical results in different conditions indicated that the hydraulic model estimated the transient pressure accurately by just incorporating the pipe wall viscoelasticity into the model.
    Keywords: Leak Detection, Inverse Transient Analysis, Time Domain, Viscoelastic Pipeline
  • Reza Goli Ejlali * Pages 98-111
    The prediction of water consumption in urban basins is of immense importance for the management of water resources, especially in arid and semiarid countries. The lack of strong predictive tools, or perhaps the lack of experienced users to those tools, may contribute to problems in data interpretation and failure to reach consensus about the need for key water management actions. Therefore, it is extremely important to comprehend the spatiotemporal variations of the water demand for the management of water in such urban areas. In this paper, a hybrid, artificial neural network – geostatistics, model is presented for spatiotemporal prediction of water consumptions. The proposed model contains two individual stages. In the first stage, an artificial neural network is trained for each station for time series modeling of water demands, so that the model can predict the water demands in the next month. At the second stage, the predicted values of water demands at different stations are imposed to a calibrated geostatistics model in order to estimate water demands at any desired point in the city. This methodology is applied for the Osku city, in East Azerbaijan Province, Iran. The most appropriate set of input variables to the model are selected through a combination of domain knowledge and available data series. The results suggested that the hybrid model is a good choice for predicting water demands in the study area.
    Keywords: Prediction, Water Consumption, Hybrid Model, Artificial Neural Network, Geostatistic, Osku City
  • Shadi Shahrouzi , Mohammad Reza Jalili Ghazizade * Pages 112-119
    Control and reduction of leakage in water distribution networks are very important due to limitation of drinking water resources. Water distribution networks are currently designed based on hourly peak consumption. Variation of the hourly water consumption causes the pressure variation and increase in water leakage. If household storage tanks are used in buildings, the water networks can be designed based on daily peak consumption, resulting in considerable reduction in the hourly flow variation. In the present study, the effect of domestic water storage tanks on the leakage level of water networks has been studied using water hydraulic simulation. The results showed that the use of household tanks can significantly reduce the leakage level for water networks under operation. For the studied networks, the average leakage reduction level were 31% and 67% for tanks on the roof and in the parking lot, respectively. The results also showed that the branched or looped plans of water network have no significant effect on the amount of leakage reduction. Results of this study can be used in developing new design methods for water distribution networks aiming pressure management and control of the leakage level.
    Keywords: Water Distribution Network Design, Leakage, Pressure Management, Storage Tank