فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 123 (آذر و دی 1398)
  • پیاپی 123 (آذر و دی 1398)
  • تاریخ انتشار: 1398/09/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • جواد عبدالهی قره کند*، ابراهیم سپهر، ولی فیضی اصل، میرحسن رسولی صدقیانی، عباس صمدی صفحات 1-15

    استفاده از بقایای محصولات کشاورزی به عنوان جاذب های آلی ارزان قیمت برای حذف فلزات سنگین از آب، به خصوص در کشورهای در حال توسعه بسیار مناسب است. این پژوهش با هدف مقایسه میزان حذف سرب از محلول های آبی (0 تا 100 میلی گرم در لیتر) توسط جاذب های آلی (ساقه آفتابگردان، کاه گندم و ساقه ذرت) اصلاح نشده (خام) و اصلاح شده با بیکربنات سدیم 5/0 مولار و هیدروکسید سدیم 5/0 مولار انجام شد. همچنین در این پژوهش، همدماهای جذب سرب و کارایی حذف سرب توسط این جاذب های آلی بررسی شد. نتایج بررسی ترکیب بیوشیمیایی جاذب های آلی نشان داد که ساقه آفتابگردان دارای بیشترین مقدار سلولز، لیگنین و خاکستر، و کاه گندم و ساقه آفتابگردان به ترتیب بیشترین و کمترین مقدار همی سلولز را دارند. برازش داده های آزمایشی جاذب های اصلاح نشده و اصلاح شده با مدل های جذب نشان داد که مدل های لانگمیر و فروندلیچ نسبت به مدل تمکین برازش بهتری با داده های آزمایش داشتند. کارایی حذف سرب برای جاذب های اصلاح نشده به ترتیب برای ساقه آفتابگردان 94 تا 99 درصد، برای کاه گندم 85 تا 97 درصد و برای ساقه ذرت 55 تا 95 درصد به دست آمد. همچنین با اصلاح شیمیایی جاذب های آلی با بیکربنات سدیم، کارایی حذف سرب برای ساقه آفتابگردان 97 تا 99 درصد، برای کاه گندم 96 تا 98 درصد و برای ساقه ذرت 95 تا 97 درصد حاصل شد. حداکثر جذب تک لایه ای لانگمیر ساقه آفتابگردان، کاه گندم و ساقه ذرت اصلاح شده با بیکربنات سدیم 5/0 مولار و هیدروکسید سدیم 5/0 مولار نسبت به نوع اصلاح نشده آنها به ترتیب حدود 293، 305 و 394 درصد و 226، 265 و 363 درصد بیشتر بود. با اصلاح جاذب های آلی، فاکتور جداسازیاز 73/0-014/0 برای جاذب های اصلاح نشده به ترتیب به 93/0-065/0 برای جاذب های اصلاح شده با بیکربنات سدیم و 56/0- 023/0 برای جاذب های اصلاح شده با هیدروکسید سدیم رسید که نشان دهنده جذب مطلوب سرب بر روی جاذب های اصلاح شده و اصلاح نشده است. اصلاح شیمیایی جاذب های آلی با بیکربنات سدیم نسبت به هیدروکسید سدیم توانست کارایی و ظرفیت جاذب های آلی را بیشتر افزایش دهد. در کل، با توجه به روش تهیه آسان جاذب های آلی ارزان قیمت اصلاح شده به روش شیمیایی و راندمان بالای آنها در حذف سرب از محلول های آبی، می توان این نمونه جاذب های ارزان قیمت را برای مصارف کاربردی پیشنهاد داد.

    کلیدواژگان: جاذب های آلی اصلاح شده، سرب، کارایی حذف، بی کربنات سدیم، محلول های آبی
  • احسان بیناییان*، صابر بابایی زادورزی، علیرضا حسین پور کاسگری، مرتضی ابراهیم نژاد افروزی صفحات 16-30
    تخلیه پساب های رنگی و غیررنگی صنایع مختلف مانند نساجی، کاغذسازی، آرایشی و بهداشتی، کشاورزی، پلاستیک و چرم، معضلات محیط زیستی شدیدی را به وجود می آورد. بسیاری از ترکیبات رنگی به علت ترکیب پیچیده آروماتیک و انحلال زیاد در آب، سمی، سرطان زا و زیست تخریب ناپذیرند و حذف آنها از پساب اهمیت زیادی دارد. در این پژوهش، کامپوزیت کیتوزان- پلی آکریل آمید بارگذاری شده با  TiO2 (Ch-PAA-TiO2) سنتز شد و به عنوان جاذب برای حذف رنگزای آنیونی زرد سیریوسK-CF از محلول آبی مورد استفاده قرار گرفت. مشخصات جاذب سنتز شده با استفاده از آنالیز های XRD، TEM، FT-IR و FE-SEM ارزیابی شد. تاثیر پارامترهایی مانند pH، مقدار جاذب و زمان تماس بر راندمان حذف رنگ بررسی شد. پارامتر های بهینه در این پژوهش شامل pH برابر 2، مقدار جاذب 50 میلی گرم، دمای 40 درجه سلسیوس و زمان تماس 90 دقیقه بودند. نتایج بررسی ترمودینامیکی نشان داد که فرایند جذب، گرماگیر، امکان پذیر و خودبه خودی است. همدماهای جذب نیز بررسی شدند که همدمای لانگمیر بهترین تطابق را با داده های تعادلی نشان داد و به عنوان همدمای غالب در نظر گرفته شد. حداکثر ظرفیت جذب، 86/142 میلی گرم بر گرم محاسبه شد. به منظور بررسی اثر دما بر میزان جذب، ظرفیت و سرعت جذب، سینتیک جذب نیز بررسی شد و نتایج حاصل از داده های آزمایشگاهی، نشان داد که این فرایند از مدل سینتیکی شبه مرتبه دو تبعیت می کند. در این پژوهش مشخص شد که کامپوزیت کیتوزان- پلی آکریل آمید بارگذاری شده با  TiO2(Ch-PAA-TiO2) ظرفیت جذب زیادی در جذب رنگ داشته و به عنوان یک جاذب کارآمد و قوی برای حذف آلاینده ها از محیط های آبی قابل استفاده است.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، پلی آکریل آمید، کیتوزان، اکسید تیتانیم، کامپوزیت
  • پریسا یوسفی پور، مطهره سعادت پور*، عباس افشار صفحات 31-43
    در اینپژوهش، بهینه‎سازی بهره برداری از مخزن در ساختار برداشت انتخابی با در نظر گرفتن جنبه های کمی و کیفی منابع آب مورد بررسی قرار گرفت. حل این مسئله بزرگ مقیاس، با استفاده از رویکرد شبیه سازی بهینه سازی مبتنی بر فرامدل با هدف ارتقاء تامین نیازهای آبی پایین دست و بهبود کیفیت جریان آب خروجی از مخزن مورد توجه این پژوهش بوده است. شبیه سازی هیدرودینامیک و کیفیت سیستم رودخانه- مخزن مورد بررسی، توسط مدل دو بعدی هیدرودینامیک و کیفیت آب CE-QUAL-W2 انجام و الگوریتم بهینه‎سازی چند هدفه هوش جمعی ذرات به عنوان ابزار بهینه‎سازی به کار گرفته شد. با توجه به لزوم فراخوانی های متعدد مدل CE-QUAL-W2 توسط الگوریتم بهینه‎سازی در رویکرد شبیه‎سازی- بهینه‎سازی و نیز حجم محاسباتی زیاد این مدل عددی در تخمین پارامترهای کیفیت آب جریان خروجی از مخزن، مدل/مدل های جایگزین تقریب غلظت پارامترهای کیفی جریان خروجی مخزن، از جمله اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، BOD و آهندر پژوهش حاضر توسعه یافت. در ادامه ارتباط میان الگوریتم بهینه‎سازی و مدل های جایگزین تقریب کیفیت و مدل موازنه حجم آبی در مخزن دنبال شد. تابع هدف کیفی این مسئله بهینه سازی به صورت شاخص کیفیت تجمیع کننده زیرشاخص های غلظت پارامترهای متعدد کیفی تعریف شد. رویکرد پیشنهادی در این بررسی به منظور استخراج الگوی بهینه بهره برداری از مخزن در ساختار برداشت انتخابی در سیستم رودخانه- مخزن ایلام مورد آزمون قرار گرفت. نتایج بیانگر کارایی و دقت قابل توجه مدل های جایگزین توسعه داده شده در تقریب غلظت پارامترهای متعدد کیفی خروجی از مخزن در مقایسه با مدل CE-QUAL-W2 بود. خطای تقریب اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، آهن و BOD به ترتیب 3، 1، 2، 2 و 3 درصد بود. همچنین نتایج، ارتقاء کیفیت جریان خروجی و بهبود تامین نیاز آبی پایاب مخزن ایلام را نشان داد. دلیل این رویداد، افزایش برداشت از مخزن، کاهش زمان ماند و به تبع آن کاهش فرصت ته نشینی آلاینده ها و رخداد واکنش های شیمیایی است.
    کلیدواژگان: الگوریتم چند هدفه هوش تجمعی ذرات، CE-QUAL-W2، مدل ماشین بردار پشتیبان، شبیه سازی-بهینه سازی
  • مهدی دینی* صفحات 44-60
    با توجه به وسعت و پیچیدگی شبکه های توزیع آب، برای پایش عملکرد آنها در مرحله بهره برداری، نیاز به مدل سازی کامپیوتری است. از موضوعات بسیار مهم در مدل های کامپیوتری، تطبیق نتایج حاصل از مدل با واقعیت است که لازم است با تنظیم دقیق ضرایب مدل انجام شود. یافتن یک روش مناسب برای تنظیم ضرایب مدل یکی از چالش های اصلی در مدل سازی کامپیوتری است. در این پژوهش، با اصلاح رابطه سرعت حرکت دسته ذرات و ترکیب آن با عملگر جهش، یک مدل دسته ذرات اصلاح شده با عملگر جهش برای تنظیم ضرایب شبکه های توزیع آب ارائه شد. با تعریف ضرایب مدل ها، چهار مدل شامل مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد، مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد اصلاح شده، مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد با عملگر جهش و مدل بهینه سازی دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش ساخته شد. برای صحت سنجی معادله اصلاح شده از تابع محک ریاضی راسترین، برای صحت سنجی مدل ها از شبکه دوحلقه ای و برای بررسی تفضیلی آنها از شبکه چهار حلقه ای و شبکه واقعی استفاده شد. بهینه سازی در محیط MATLAB و با تلفیق الگوریتم بهینه سازی دسته ذرات و نرم افزار EPANET انجام شد. مقایسه نتایج مدل دسته ذرات استاندارد با مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده برای تابع محک ریاضی راسترین نشان می دهد که اصلاح معادله سرعت حرکت دسته ذرات، قابلیت مدل در تعیین جواب واقعی را افزایش و هزینه محاسبات را کاهش می دهد. مقایسه نتایج مدل ها برای شبکه دو حلقه ای و چهارحلقه ای نشان می دهد که مدل دسته ذرات اصلاح شده با عملگر جهش به ترتیب با 7/96 و 95 درصد احتمال پیدا کردن جواب بهینه، بهترین عملکرد را در بین مدل های موجود بر اساس این شاخص دارد. همچنین مدل دسته ذرات اصلاح شده برای هر دو شبکه نمونه دوحلقه ای و چهار حلقه ای در کمترین زمان جواب بهینه را پیدا کرده است و بهترین مدل بر اساس این شاخص در بین مدل های موجود است. مقایسه نتایج مدل ها در شبکه توزیع آب اهر نشان می دهد مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش با داشتن کمترین مقدار حداقل و متوسط خطای داده های ساخت، بهترین عملکرد را در بین مدل های دسته ذرات دارد. به طورکلی، اصلاح معادله سرعت حرکت دسته ذرات در قالب مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده و همچنین اصلاح معادله دسته ذرات و تلفیق آن با عملگر جهش در قالب مدل دسته ذرات استاندارد اصلاح شده با عملگر جهش، توانمندی بیشتری را برای تنظیم ضرایب شبکه توزیع آب به وجود می آورد.
    کلیدواژگان: الگوریتم دسته ذرات، شبکه توزیع آب، تنظیم ضرایب، جهش
  • مجید نوری محمدیه، بیژن قهرمان*، کامران داوری صفحات 61-74
    تخمین نیاز آبی یکی از عوامل اساسی ایجاد خطا حین تهیه مدل های شبیه سازی هیدرولیکی شبکه آب است. روش های مختلفی برای این منظور وجود دارد که هر کدام محدودیت ها و مزایایی دارند. اگر اطلاعات GIS مصرف مشترکان موجود نباشد، می توان از روش های معمول مانند تیسن یا روش توزیع نیاز آبی بر اساس طول لوله در تخمین نیاز آبی شبکه استفاده کرد و اگر این اطلاعات ناقص باشد، می توان از روش های ترکیبی بهره برد. در این پژوهش روش ترکیبی SAWDDC برای تخصیص مکانی نیاز آبی شبکه با استفاده از اطلاعات اکسلی مصرف مشترکان پیشنهاد شد که در آن، مصارف بر اساس آدرس، گروه بندی شده و مصارف هر گروه به نزدیک ترین لوله اختصاص یافت. نتایج شبیه سازی مدل WaterGEMS با استفاده از این روش و روش های تیسن و LDM پس از واسنجی، با مقدار اندازه گیری شده در شبکه توزیع آب پهنه I1 شهر مشهد مقایسه شد. مقدار RMSE بین مقدار اندازه گیری شده و شبیه سازی شده فشار در روش های تیسن، SAWDDC و LDM به ترتیب 3/2، 9/0 و 4/1 تعیین شد که نشان می دهد در صورت وجود اطلاعات ناقص مصرف مشترکان و زمان کافی برای استفاده از آنها، روش SAWDDC دقت شبیه سازی را افزایش می دهد و اگر این اطلاعات موجود نباشد، روش LDM از روش تیسن دقیق تر است.
    کلیدواژگان: تخصیص نیاز آبی، شبکه توزیع آب، مدل شبیه سازی هیدرولیکی
  • مجید مداح*، سحر سیف علیان صفحات 75-85

    مشارکت مردم یکی از روش های تامین هزینه های سرمایه گذاری است که از طریق آن سرمایه گذاری در بخش های مختلف از جمله عرضه کالاهای عمومی توسعه می یابد. در این پژوهش، نحوه مشارکت مردم در پروژه پیشنهادی انتقال آب دریای خزر به فلات مرکزی ایران مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزش مشارکت شهروندان سمنان در پروژه انتقال آب دریای خزر با استفاده از روش ارزش گذاری مشروط، پرسشنامه دوگانه دو بعدی برآورد  و عوامل موثر بر تمایل به پرداخت افراد پس از تخمین الگوی لاجیت به روش حداکثر راست نمایی ارزیابی شد. اطلاعات پژوهشی از طریق پرسشنامه دو بعدی شامل 384 نفر گردآوری شد. طبق یافته های پژوهشی، اولا، متغیرهای درآمد و سطح تحصیلات دارای اثر مثبت و معنی دار و متغیرهای تعداد اعضای خانوار و قیمت پیشنهادی دارای اثر منفی و معنی دار بر تمایل به پرداخت پرسش شوندگان در شهر سمنان هستند. ثانیا، میانگین تمایل به پرداخت سالانه هر خانوار، 433077 ریال و ارزش مشارکت سالانه شهروندان برای اجرای پروژه انتقال آب دریای خزر، 11/30 میلیارد ریال است. تمایل شهروندان به مشارکت در تامین بخشی از هزینه های اجرای طرح، بیانگر مسئولیت پذیری مردم در حل مشکلات منطقه ای است که می تواند به عنوان الگویی مناسب در اجرای طرح های ملی و حل مشکلات منطقه ای ارائه شود.

    کلیدواژگان: دریای خزر، ارزش گذاری مشروط، تمایل به پرداخت، مدل لاجیت، سمنان
  • مصطفی تیزقدم*، ابوالقاسم علی قارداشی، رامتین مظاهری صفحات 86-98
    مدیریت لجن تصفیه خانه آب یکی از مشکلات اصلی شرکت های آب و فاضلاب است. دفع لجن فراوری شده توسط پلیمرهای شیمیایی با توجه به اثرات بهداشتی و محیطزیستی با محدودیت مواجه است. برای کاهش اثرات جانبی پلیمرهای شیمیایی، اخیرا استفاده از پلیمرهای طبیعی مورد بررسی قرار گرفته است. در این پژوهش، اثربخشی بذرهای گیاه مورینگا پرگرینا به عنوان پلیمر طبیعی در فراوری لجن تصفیه خانه آب مورد بررسی قرار گرفت. در این بررسی، نمونه های لجن از مخزن ته نشینی پولساتور تصفیه خانه آب تهرانپارس به صورت روزانه برداشت شد. فراوری لجن نمونه گیری شده با استفاده از آزمون جار  توسط پودر دانه های مورینگا پرگرینا در حالت محلول در آب نمک انجام شد. بهینه سازی سه عامل مهم در آزمون جار اعم از سرعت اختلاط، مدت زمان اختلاط و میزان دز بهینه با استفاده از طرح مرکب مرکزی، روش طراحی سطح پاسخ در نرم افزار Design Expert انجام شد. کمترین مقدار زمان موکش مویین و مقاومت ویژه در برابر فیلتراسیون به ترتیب برابر با 30/294 ثانیه و 6/19*1012 متر بر کیلوگرم تحت شرایط مطلوب حاصل شد. شرایط بهینه در سرعت و مدت زمان اختلاط 50 دور در دقیقه و 3 دقیقه، 250 دور در دقیقه و 100 ثانیه با مقدار دز بهینه  5040 میلی گرم در لیتر از مورینگا پرگرینا در فرم محلول در آب نمک و شاخص قابلیت اطمینان 000/1 حاصل شد. بهترین اثر بخشی مورینگا پرگرینا برای فرآوری لجن در محیط اسیدی حاصل شد. در شرایط عملیاتی بهینه،SRF و CST به ترتیب 75 و 42 درصد نسبت به شرایط اولیه لجن، کاهش یافت.
    کلیدواژگان: حالت دهنده طبیعی، روش سطح پاسخ، فراوری لجن، مدیریت لجن، مورینگا پرگرینا
  • محمد دری، جواد شهرکی*، علی سردارشهرکی صفحات 99-111
    منابع آب محدود و آسیب پذیر در جهان، ارزش اقتصادی، اجتماعی، اقتصادی و محیط زیستی ویژه ای دارند. محدودیت منابع آب و ضرورت استفاده بهینه از این منابع، اهمیت استفاده از پساب های تصفیه شده را نشان می دهد. در پژوهش حاضر، ارزیابی اقتصادی استفاده از پساب تصفیه شده فاضلاب در آبیاری فضای سبز زاهدان، با توجیه پذیری اقتصادی و مالی و تمرکز بر منافع محیط زیستی ناشی از فرایند تصفیه فاضلاب مورد توجه قرار گرفت. دو سناریو در این پژوهش مدنظر قرار گرفتند. در حالت اول با توجه به قیمت فروش آب که برابر با 3000 و 45000 ریال است، اقدام به تخمین طرح شد و در سناریو دوم، با برآورد قیمت سایه ای آلودگی ها و آلاینده های ناشی از تصفیه فاضلاب، به ارزیابی مزایا و منافع محیط زیستی طرح پرداخته شد. داده های مورد استفاده در این پژوهش، بر اساس الگوهای هزینه کرد شرکت آب و فاضلاب استان سیستان و بلوچستان جمع آوری شد. بر اساس نتایج به دست آمده، انجام طرح پروژه از نظر اقتصادی توجیه پذیر نیست و ارزش خالص پروژه طی مدت 20 سال و با نرخ بازدهی 25 درصد برابر 2065617/182- ریال و همچنین نسبت منفعت به هزینه در این سناریو برابر 68/0 به دست آمد. در سناریوی دوم به بررسی کاهش اثرات محیط زیستی ناشی از فرایند تصفیه فاضلاب با تبیین قیمت سایه ای برای تولیدات نامطلوب و کنترل آلاینده ها، با استفاده از تابع مسافت نهاده پرداخته شد. نتایج نشان داد که میانگین قیمت سایه ای برای خروجی نامطلوب شامل BOD و COD تصفیه فاضلاب در بازه زمانی بین سال های 92 تا 94 به ترتیب 01/100- ،75/319- و 6/500- است.
    کلیدواژگان: ارزیابی اقتصادی، فاضلاب، تصفیه، فضای سبز زاهدان
  • نسترن عظیمی*، مائده صادقپورحاجی، سعید خلیلی صفحات 112-120
    تصفیه فاضلاب صنایع دارویی به دلیل وجود انواع مختلف مواد شیمیایی سمی و آنتی بیوتیک هایی که می تواند برای هر موجود زنده ای مضر باشد، فرایندی پیچیده است. در این پژوهش به بررسی حدف آنتی بیوتیک سولفامتوکسازول در فاضلاب مصنوعی پرداخته شد. به این منظور، تصفیه این آنتی بیوتیک در یک پایلوت دیسک های بیولوژیکی چرخان با سه مرحله، 48 دیسک و حجم کلی 75/78 لیتر مورد بررسی قرار گرفت. در این سیستم راندمان حذف آنتی بیوتیک برای غلظت های مختلفCOD و در زمان های ماند هیدرولیکی مختلف بررسی شد. زمان ماند هیدرولیکی بهینه برای مقادیر متفاوت COD، 36 ساعت در نظر گرفته شد. مطابق نتایج با افزایش OLR و HRT، راندمان حذف SMX افزایش یافت. در 12 ساعت اول فرایند تصفیه، راندمان حذف SMX حدود 50 درصد بود و بیشینه حذف در 72 ساعت اول اتفاق افتاد و به بیش از 95 درصد رسید. همچنین به دلیل اینکه SMX منبع نیتروژن است، افزایش غلظت COD اثر مثبتی بر راندمان حذف SMX داشت. راندمان حذف SMX در OLRهای صفر، 2، 4، 8، 16 و g COD/L.d  32، به ترتیب برابر با 17، 44، 75، 72، 78 و 82 درصد بود. مطابق نتایج بیشترین مقدار حذف SMX در بخش اول سیستم NRBC و برابر با 57 درصد بود. با توجه به نتایج به دست آمده از این پژوهش، می توان سیستم رشد چسبیده را جایگزین مناسبی برای سیستم لجن فعال متعارف در تصفیه پساب های صنایع دارویی دانست.
    کلیدواژگان: آنتی بیوتیک، تصفیه بیولوژیکی، سولفامتوکسازول، حذف COD، فاضلاب دارویی
  • فریبرز یوسفوند*، سعید شعبانلو، محمد علی ایزدبخش صفحات 121-126
    به طور کلی کانال های دایروی در سیستم های جمع آوری فاضلاب های شهری مورد استفاده قرار می گیرند. در مقابل جریان درون این مجاری یک جریان سه فازی شامل آب، هوا و رسوبات است. مطالعات فراوانی در ارتباط با جریان درون کانال های فاضلاب توسط پژوهشگران مختلف انجام شده است. در پژوهش حاضر با استفاده از مدل ماشین آموزش نیرومند، عدد فرود جریان سه فازی درون کانال های دایروی فاضلاب رو تخمین زده شد. سپس با استفاده از پارامترهای موثر بر روی عدد فرود، 127 مدل ماشین آموزش نیرومند مختلف تولید و مدل برتر معرفی شد. برای مدل برتر که تابعی است از غلظت حجمی رسوبات، نسبت قطر متوسط ذرات رسوب به شعاع هیدرولیکی و ضریب مقاومت کلی بار رسوب، در شرایط 60 درصد آموزش و 40 درصد آزمون، مقادیر ضریب تبیین، درصد میانگین مطلق خطا و خطای جذر میانگین مربعات در حالت آزمون به ترتیب 856/0، 117/0 و 738/0 محاسبه شد. علاوه بر این، نتایج مدل برتر با مدل های شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان مقایسه شد. تجزیه و تحلیل نتایج مدل سازی نشان داد که ماشین آموزش نیرومند، مقادیر تابع هدف را با دقت بیشتری شبیه سازی می کند.
    کلیدواژگان: کانال فاضلاب رو، عدد فرود، ماشین آموزش نیرومند، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردار پشتیبان
|
  • Javad Abdollahi Garekand *, Ebrahim Sepehr, Vali Feiziasl, Mir Hassan Rasouli Sadaghiani, Abbas Samadi Pages 1-15

    The application of residues of agricultural products as low-cost biosorbents for removing heavy metal from water, is particularly appropriate for developing countries. This study was conducted to compare the removal efficiency of lead (Pb (II)) from aqueous solutions with initial concentration of lead (0- 100 mg/L) by some raw (unmodified) biosorbents (sunflower stalks, wheat straw and corn stalks) and chemically modified of these biosorbents with NaHCO3 0.5 mol/L and NaOH 0.5 mol L. Also in this study, lead adsorption isotherms and lead removal efficiency by these biosorbents was investigated. Biochemical composition analysis of the studied biosorbents showed that sunflower stalks had the highest cellulose, lignin and ash content. Hemicellulose were highest in wheat straw but lowest in sunflower stalks. Langmuir and Freundlich models had a better fitness than the Temkin model for removal of lead by unmodified and modified biosorbents. The removal efficiency (RE) for unmodified sunflower stalks, wheat straw and corn stalks were obtained 94-99%, 85-97% and 55-95%, respectively. Also, by modification of biosorbents with NaHCO3, the removal efficiency (RE) of sunflower stalks, wheat straw and corn stalks were 94-99%, 85-97% and 55-95%, respectively. Maximum mono layer adsorption (qmax) of modified sunflower stalks, wheat straw and corn stalks increased 293, 305, 394 and 226, 265 and 363 percent compared to unmodified biosorbents, respectively. Separation factor of Langmuir (RL) increased from 0.014-0.73 (for unmodified biosorbents) to 0.065-0.93 (for modified biosorbents by NaHCO3) and 0.023-0.56 (for modified biosorbents by NaOH), indicated that the sorption reaction of lead by studied biosorbents are favorable. Chemical modification of the biosorbents with NaHCO3 could significantly increase the efficiency and capacity removal of lead from aqueous solutions. The ease of preparation of these chemically modified low-cost biosorbents and its high removal capacity for lead makes these biosorbents a good practical candidate for removal of lead from aqueous solutions.

    Keywords: Modified Biosorbents, Lead, Removal Efficiency, NaHCO3, Aqueous solutions
  • Ehsan Binaeian *, Saber Babaee Zadvarzi, Alireza Hoseinpour Kasgari, Morteza Ebrahimnezhd Afrouzi Pages 16-30
    Toxic waste water and infected water are the considerable sources of environmental contaminations . Dyes as the source of toxicity of waste water are used in various industries like dyestuff, textile, paper, plastics and pharmaceutical. Recently, reactive dyes have been commonly used because of their advantages such as better dyeing processing conditions and bright colors. So, removal of dyes from effluents is so important.  Among the materials used as the common adsorbents, chitosan and polyacrylamide are relatively cheap and the promising materials can be used as adsorbents. In the present study, TiO2 nanoparticles dispersed in chitosan grafted polyacrylamide matrix was synthesized by in situ method and used for the removal of Sirius yellow K-CF dye from aqueous solution. The synthesized nano-composite was characterized by FE-SEM, TEM, XRD and FT-IR. The effect of pH, adsorbent dosage, time and temperature were investigated. The results showed that the highest dye removal efficiency was happended in the acidic pH of 2 with 0.05 g of TiO2-PAA-Ch adsorbent. The equilibrium data were compatible very well with the Langmuir isotherm (qm=1000 mg/g, 96.81% of dye removal). The Dubinin-Radushkevich isotherm and thermodynamic studies proved that the adsorption process is physical, endothermic and spontaneous. Kinetic study verifies that pseudo second order kinetic model is the predominant model. In this study, TiO2 nanoparticles dispersed in polymer matrix was synthesized and employed for the removal of Sirius yellow K-CF from aqueous media. Electrostatic attraction between positive charges of adsorbent surface (NH3+) and molecules of anionic dye together with formation of hydrogen bond (Dye-NH3+) cause the adsorption of dye on PAA-Ch. On the other hand, Ti+4 in PAA-Ch structure can intract with the anionic molecules through the electrostatic adsorption. The results of this study interact that the new synthesized TiO2-PAA-Ch composite with high amount of NH2 functional groups and Ti+4 is an efficient adsorbent for an environmental applications to remove many contaminants, dyes and organic pollutants.
    Keywords: Adsorption, Polyacrylamide, Chitosan, TiO2, Composite
  • Parisa Yosefipoor, Motahareh Saadatpour *, Abbas Afshar Pages 31-43
    In this research, deriving optimal reservoir operation in selective withdrawal scheme considering quality and quantity aspects has been studied. Surrogate based simulation-optimization approach (SBSOA) has been applied to improve downstream water supply and enhance reservoir outflow water quality. CE-QUAL-W2 as the hydrodynamic and water quality simulation model in the river-reservoir system and multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm as an efficient tool have been applied in simulation-optimization (SO) approach. To overcome the computational burdens of multiple calls of CE-QUAL-W2, as a numerical high fidelity model, various surrogate models have been developed to simulate reservoir outflow water quality parameters (DO, NO3, PO4, BOD, and Fe). The developed surrogate models and mass balance model have been coupled with MOPSO algorithm in SBSOA. In this study, the water quality objective function is defined as water quality index (WQI), which integrates various water quality parameters, DO, NO3, PO4, BOD, and Fe. The proposed approach has been applied in Ilam river-reservoir system to derive optimal reservoir operating strategies in the selective withdrawal scheme. The results show suitable efficiency and accuracy of the developed surrogate models in approximation of various water quality parameters compared with CE-QUAL-W2 simulation results (the approximation error of DO, NO3, PO4, Fe, and BOD has been respectively 3%, 1%, 2%, 2%, 3%). The studies indicate enhancing reservoir outflow water quality is consistent with downstream water supply satisfaction. It means, the increasing of reservoir outflow rate leads to the reservoir detention time decreasing, pollutant settling rate reductions, and chemical/biological reaction attenuation.
    Keywords: MOPSO Algorithm, CE-QUAL-W2, LIBSVM Model, simulation-optimization
  • Mehdi Dini * Pages 44-60
    Regarding the complexity of WDNs, the need for computerized modelling of WDNs is felt more than ever for monitoring their performance at the operational stage. One of the most important issues in modelling is to adjust the results of modelling with the real status of the system. So it is necessary to calibrate the model by observed data. Finding a suitable method for adjusting the model's coefficients is one of the main challenges in computerized modelling. In this paper, a modified particle swarm method is presented to adjustment of water distribution network coefficients by modifying the velocity equation of the particle swarm and Combining it with the mutation operator. Thus by defining the coefficients of the models, four models such as standard particle swarm optimization model (SPSO), modified standard particle swarm optimization model (MSPSO), standard particle swarm optimization model with a mutation (SPSOM) and modified standard particle swarm optimization model with a mutation (MSPSOM) are constructed. The Rastrigin test function is used for verification of the modified particle swarm equation and the two-loop network is used for verification of models and also the four-loop network and real water distribution network are used for detailed analysis. The optimization is done in MATLAB by combining the particle swarm optimization algorithm and the EPANET software. Comparison of the results of the standard particle swarm model and the modified standard particle swarm model for the Rastrigin test function showed that modifying the particle swarm velocity equation increased the model's ability to determine the actual answers and reduced the costs. The MSPSOM model finds the optimal answer for two-loop and four-loop networks with a probability of 96.7 and 95 percent respectively. So it is the best model among all models in this criteria. Also, the MSPSO model finds the optimal answer for two-loop and four-loop networks in lowest time compared to other models. So it is the best model among all models in this criteria. Comparing the results of the models in the Ahar water distribution network showed that the modified standard particle swarm with the mutation model have the lowest minimum and average values of the modeling data error. So it has the best performance among the particle swarm models. In general, the correction of the particle swarm velocity equation in the form of the standard particle swarm model, and the correction of the particle swarm velocity and its integration with the mutation operator in the form of a modified standard particle swarm with a mutation has a higher ability to adjust the water distribution network coefficients.
    Keywords: Particle Swarm Algorithm, Water Distribution Network, Adjustment of Coefficients, Mutation
  • Majid Nouri Mohammadieh, Bijan Ghahreman *, Kamran Davary Pages 61-74
    The process of spatially allocate the water demand is a potential source of errors that should be considered when building the hydraulic simulation model. There are several methods for this purpose and each has limitations and advantages. In the case of existing accurate recording of coordinates for water meters in GIS, there are several base demand automated allocation strategies for modeling the spatial distribution of water consumption in water networks. Where the spatial data for water meters are not available, conventional methods such as Thiessen and LDM (Length Dependent Method) can be used. And if this data is incomplete mixed practices can be used. This study proposed a mixed method named SAWDSL (Spatial Allocation of the Water Demand based on Data of Consumers) that divides the total consumption in subgroups related with corresponding water meters’ recorded. This method assigning the demand of each subgroup into the nearest pipe. The simulation results of WaterGEMS software using SAWDSL, Thiessen and LDM methods, after calibration, were compared to field measurements in zone I1 of Mashhad city. RMSE between observed and simulated pressure with the SAWDSL, Thiessen and LDM methods were determined to be 0.9, 2.3 and 1.4 respectively. That shows if the incomplete data of water meters would have existed and have enough time to use them, SAWDSL method is more accurate than others. Otherwise LDM method is more accurate than Thiessen method.
    Keywords: Water Demand Allocation, Water Pipe Networks, Hydraulic Simulation Model
  • Majid Maddah *, Sahar Seifalian Pages 75-85

    People’s participation is one of the means financing investment through which will develop investment in different sectors such as the supply of public goods and services. In this research, how to participate of people in the proposed project of water transfer from Caspian Sea to Iran central plateau has been studied. The paper evaluates the value of the Semnan citizen’s participation in the implementation of water transfer project from the Caspian Sea to the Central Plateau using the Contingent Valuation Method (CVM) and identifies effective factors on willingness to the pay by applying Logit model in the framework of Maximum Likelihood Method. Data through two-dimensional dual questionnaire includes 384 members have been collected. The results from model estimation show that the firstly, the variables of income, educational level have a positive and significant effect and the number of household members and the proposed price has a negative and significant effect on the willingness to pay of Semnan’s citizens. The secondly, the average of per household willingness to pay, 433077,096 Rials annually and the people’s annual participation value, 30.1 milliard Rials is estimated. Citizen’s willingness to financing costs of project implementation indicates citizens' responsibility in the resolving of regional problems that can be presented as a good model in the performance of national plans and solving of regional problems.

    Keywords: Caspian Sea, Contingent Valuation Method, Willingness to pay, Logit Model, Semnan
  • Mostafa Tizghadam *, Abolghassem Alighardashi, Ramtin Mazaheri Pages 86-98
    Water sludge management is one of the main problems facing water and wastewater companies. Disposal of conditioned sludge by chemical polymers is restricted due to the health and environmental effects. Recently, the use of natural polymers has been investigated to reduce the side effects of chemical polymers. In this study, the effectiveness of Moringa Pergerina seed as a natural polymer in the conditioning of water treatment sludge has been studied. In this study, sludge samples from the Tehranpars Water Treatment Plant were taken daily from the sedimentation tank. Sampled sludge conditioning was performed using jar test by Moringa pergerina powder dissolved in salt water (1N NaCl). Optimization of three important factors in the jar test, including mixing speed, mixing time and optimum dosage using the Box-Behnken Design, Response Surface Design Method (RSM), was performed in Design Expert software.
    Results
    The minimum capillary suction time (CST) and specific resistance filtration (SRF) was obtained at 30.294 and 6.19×1012 m / kg respectively under optimal conditions. The results were obtained in terms of speed and time of mixing 50 rpm and 3 min, 250 rpm and 100 s with an optimal dosage of 5040 mg/L of Moringa Peegerina dissolved in salt water and a desirability index of 1.000. The best effectiveness of Moringa Pergerina for sludge conditioning was obtained in acidic media. Under optimal operating conditions, SRF and CST relative to the initial conditions of the sludge was reduced by 75% and 42%, respectively.
    Keywords: Natural Conditioner, Response Surface Methodology, Sludge Processing, Water management, Moringa Pergerina
  • Mohhamad Dorrri, Javad Shahraki *, Ali Sardar Shahraki Pages 99-111
    The limited and vulnerable water resources in the world have a special economic value with social, economic and environmental impacts. Water resources constraints and the need for optimal use of these resources show the necessity and importance of using refined wastewater. In this research, the economic evaluation of the use of treated wastewater in Zahedan Green irrigation with economic and financial justification and focus on the environmental benefits of the wastewater treatment process are considered. Two scenarios are considered in this research: In the first case, according to the sales price of water equal to 3000 and 45000 Rials, an estimate has been made and in the second scenario, the environmental benefits and benefits of the project are estimated by estimating the shadow price of pollutants and pollutants from wastewater treatment. The data used in this study was based on spending patterns Water and Wastewater Company has been gathered Sistan and Baluchestan Province Zahedan is the location of the project. The findings of the study conducted in the first scenario show that the project is not justified in this scenario, the net value of the project over a period of 20 years and a 25 percent rate of return equal to -182.2065617 Rials as well as the benefit to cost ratio in this scenario is 0.68 times. In the second scenario examines reduce the environmental impact of wastewater treatment processes for the manufacture of shadow prices of undesirable and pollution control has been dealt with distance function. The average price shadow for adverse outcomes, including total biochemical oxygen demand, total chemical oxygen demand (BOD and COD) wastewater treatment ranged between 94-92 years, respectively -100.1, -319.75, -500.6 respectively. Shadow price to be interpreted that if we want the wastewater treatment plant and produce undesirable emissions (BOD and COD) reduce This will produce less than the desired output (treated water) or increased use of inputs in remediation and disposal of the product is desirable.
    Keywords: Economic Evaluation, Wastewater, treatment, Zahedan Green Space
  • Nastaran Azimi *, Maedeh Sadeghpour Haji, Saeid Khalili Pages 112-120
    Pharmaceutical wastewater treatment is a complicated process due to presence of various kinds of toxic chemicals and antibiotics that are harmful to any type of organisms. In this paper, elimination of sulfamethoxazole antibiotic from artificial sewage was investigated.  A pilot scale Rotating Biological Contactor (RBC) with three compartments, 48 discs, and total volume of 78.75 L was employed. The antibiotic removal was measured at various COD concentration, hydraulic retention times (HRT) and concentrations of sulfamethoxazole. The results indicated that by increasing in OLR and HRT, SMX removal efficiency was increased and in the first 12 hours of the treatment process, SMX removal efficiency is about 50%, and the maximum removal occurred within the first 72 hours, which was more than 95%. Also, the obtained results demonstrated that increasing COD concentration had a positive impact on SMX removal efficiency, which was most probably due to the utilization of SMX as a nitrogen source. SMX removal efficiency in OLRs 0, 2, 4, 8, 16 and 32 g COD / L.d was 17, 44, 75, 72, 78 and 82 percent, respectively. It was also revealed that most SMX and organic matter removal occurred in the first compartment of the NRBC, that's about 57 percent. This study indicated that employing the attached growth system is a good alternative for conventional activated sludge system in pharmaceutical wastewater treatment.
    Keywords: Antibiotics, Biological Treatment, Sulfamethoxazole, COD removal, Pharmaceutical wastewater
  • Fariborz Yosefvand *, Saeid Shabanlo, Mohammad Ali Izadbakhsh Pages 121-126
    Generally, circular channels are used in urban sewage systems where the flow is a three phase flow including water, air, and sediments. Accordingly, there are many studies carried out by different researchers related to flow within sewage channels. In current study, the Froude number of three phase flow within sewer channels is predicted using Extreme Learning Machine (ELM). Using parameters affecting the Froude number, 127 various ELM models were defined. The superior model was then introduced. For instance, for the superior model as a function of volumetric sediment concentration, the ratio of the particle size to overall hydraulic radius and overall friction factor for sediment  load of 60% and 40% in train and test, respectively, the R2, MAPE and RMSE in testing mode were calculated as 0.856, 0.117, and 0.738, respectively. In addition, the results of superior model were compared with Artificial Neural Network (ANN) and support Vector Machine (SVM) models. Analyses of modeling results showed that extreme learning machine simulated the aim function with more accuracy.
    Keywords: Sewer channel, Froud Number, Extreme learning machine, Artificial Neural Network, Support Vector Machine