فهرست مطالب

  • پیاپی 125 (فروردین واردیبهشت 1399)
  • تاریخ انتشار: 1398/12/10
  • تعداد عناوین: 10
|
  • یاسمن فروزنده، علی دهنوی، احمد شانه ساززاده* صفحات 1-11
    کلر به عنوان متداول ترین ماده گندزدا برای جلوگیری از رشد میکربی در شبکه های آبرسانی استفاده می شود. غلظت کلر در سیستم های توزیع و یا خطوط انتقال آب به علت دو نوع مختلف زوال توده ای و زوال جدار کاهش می یابد. در این پژوهش با استفاده از نرم افزار EPANET، زوال کلر در خط انتقال آب اصفهان از تصفیه خانه باباشیخعلی تا شهر نایین در فصول تابستان و زمستان با مدل سینتیکی مرتبه اول به دو روش تک بخشی و دو بخشی شبیه سازی و نتایج با یکدیگر مقایسه شد. در روش اول شبیه سازی کلر با در نظر گرفتن کل خط انتقال آب اصفهان به عنوان یک بخش (تک بخشی) و تعیین یک ضریب زوال حجمی و یک ضریب زوال جدار برای کل خط انتقال انجام شد. در روش دوم خط انتقال به دو بخش تقسیم شد (دوبخشی) و ضرایب زوال کلر برای هر بخش جداگانه اختصاص داده شد. برای تعیین ضریب زوال توده ای کلر، آزمایش های بطری در دماهای 6 و 18 درجه سلسیوس انجام شد. نتایج نشان داد با جداسازی خط انتقال به دو قسمت و استفاده از ضرایب و پارامترهای زوال متناسب با همان قسمت، مقدار خطای جذر میانگین مربعات برای غلظت های کلر اندازه گیری شده و شبیه سازی شده در فصل تابستان از مقدار 09/0 به 03/0  و در فصل زمستان از 064/0  به 025/0 کاهش پیدا کرده است. بنابراین کاربرد روش چند بخشی به صورت قابل ملاحظه ای باعث بهبود نتایج شبیه سازی غلظت کلر در خطوط انتقال طولانی می شود.
    کلیدواژگان: کیفیت آب آشامیدنی، ضرایب زوال کلر، کلر باقیمانده، خط لوله انتقال آب اصفهان، EPANET
  • محمدرضا شکفته، محمد رضا جلیلی قاضی زاده* صفحات 12-24
    برای بهره برداری بهتر از شبکه های توزیع آب توصیه می شود که شبکه های موجود به نواحی مجزا تبدیل شود. به دلیل پیچیدگی شبکه های قدیمی، تبدیل این شبکه ها به نواحی مجزا، پرهزینه و حساس است. در پژوهش حاضر مدلی ارائه شد که با استفاده از تئوری گراف و نرم افزار شبیه سازی هیدرولیکی EPANET، تبدیل شبکه های قدیمی به نواحی مجزا را به صورت بهینه انجام می دهد، به صورتی که ضمن رعایت حداقل فشار مورد نیاز گره ها، تعداد لوله های رابط بین نواحی مجزای پیشنهادی حداقل باشد. حداقل بودن تعداد لوله های رابط، باعث حداقل شدن هزینه برای دبی سنج های مورد نیاز می شود. مدل ارائه شده برای تعیین نواحی مجزا برای شبکه توزیع آب پولاکیس با 50 لوله و 30 گره در حالت های مختلف هیدرولیکی و همچنین برای شبکه واقعی آب شهر بوشهر با حدود 3740 گره و 3980 لوله به کار گرفته شد. نتایج خروجی نشان داد که مدل ارائه شده، توانایی طراحی شبکه های آب موجود به نواحی مجزا را با رعایت قیدهای هیدرولیکی به صورت بهینه دارد.
    کلیدواژگان: نواحی مجزا، تئوری گراف، مدیریت نشت، شبکه توزیع آب
  • زهره نجاتی جهرمی، حمیدرضا ناصری*، محمد نخعی، فرشاد علیجانی صفحات 25-38
    آلودگی نیترات آب های سطحی و زیرزمینی مشکل مهم کیفیت آب در کره زمین است. در پژوهش های متعدد از روش علمی تعیین روابط δ15N-  و δ18O-  برای مشخص نمودن منابع غالب نیترات در آب های زیرزمینی، با وجود همپوشانی دامنه‏های ایزوتوپ نیترات و وقوع تفریق ایزوتوپی نیترات، استفاده می شود. منابع پتانسیل نیترات در منطقه مورد مطالعه شامل کودهای شیمیایی آمونیوم دار، پساب تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران، فاضلاب های انسانی و حیوانی، رودخانه شور، بارندگی و نیتروژن آلی خاک است. برای شناسایی منابع مختلف نیترات و تخمین سهم نسبی آن ها در آب زیرزمینی آبخوان ورامین، از ایزوتوپ های دوگانه نیترات (δ15N-  و δ18O-) و مدل اختلاط ایزوتوپی بیزی برای 38 نمونه در آبان 1396 استفاده شد. بر اساس آنالیز خوشه ای سلسله مراتبی، 38 نمونه آب زیرزمینی از لحاظ خصوصیات هیدروشیمیایی به سه خوشه (گروه های یک تا سه) تقسیم بندی شدند. میانگین مقدار δ15N-  برای گروه های 1، 2 و 3 به ترتیب ‰1/2 ±7+، ‰1/1 ±2/10+ و ‰1/2 ± 1/16+ و میانگین δ18O- ، به ترتیب ‰9/1 ±3/2+ ، ‰8/0 ±6/0+، ‰4/1 ±2/6+ بود. مدل SIAR نشان داد که کودهای آمونیوم دار و فاضلاب، بیشترین سهم نیتروژن آلی خاک و بارندگی کمترین سهم را در آلودگی نیترات آبخوان ورامین دارند.
    کلیدواژگان: آلودگی نیترات، ایزوتوپ پایدار، سهم منابع آلاینده، SIAR، آبخوان ورامین
  • مهدی محسن زاده، سید احمد میرباقری* صفحات 39-52
    اتیلن دی کلراید یکی از مهم ترین هیدروکربن های کلرینه در پساب صنایع پتروشیمی است که عمدتا برای تولید مونومر وینیل کلراید که پیش ماده اصلی تولید پی وی سی است، استفاده می شود. ایران یکی از بزرگ ترین تولیدکنندگان پی وی سی در جهان است. در فرایند تولید 1000 کیلوگرم اتیلن دی کلراید، در حدود 4/0 مترمکعب پساب تولید می شود که حاوی 50 تا 200 میلی گرم در لیتر اتیلن دی کلراید است. در این پژوهش، روش تجزیه فتوکاتالیستی برای حذف این هیدروکربن کلرینه مورد استفاده قرار گرفت. نانوکامپوزیت PAni-TiO2 به روش لایه نشانی غوطه وری بر سطح گلوله های شیشه ای تثبیت شد. خصوصیات مورفولوژی نانوکامپوزیت PAni-TiO2 با استفاده از تحلیل های میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی پراش انرژی پرتو ایکس و طیف سنجی مرئی- فرابنفش مورد تایید قرار گرفت. یک راکتور فتوکاتالیستی بستر ثابت در مقیاس نیمه صنعتی برای آزمایش های فوتوکاتالیستی مورد استفاده قرار گرفت. روش سطح پاسخ بر اساس طراحی مرکب مرکزی برای ارزیابی و بهینه سازی پارامترهای غلظت اولیه اتیلن دی کلراید، زمان ماند، pH و ضخامت پوشش به عنوان پارامترهای مستقل و حذف فتوکاتالیستی اتیلن دی کلراید به عنوان پاسخ، در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج به دست آمده، داده های واقعی و مقادیر پیش بینی شده توسط روش سطح پاسخ با ضریب رگرسیون 9870/0 و ضریب رگرسیون اصلاح شده 9718/0 و ضریب رگرسیون پیش بینی شده 9422/0 همبستگی داشتند. مطابق نتایج، در شرایط بهینه غلظت اولیه اتیلن دی کلراید 250 میلی گرم در لیتر, زمان ماند 240 دقیقه, pH برابر 5 و ضخامت پوشش 5/0 میلی گرم بر سانتی متر مربع، درصد تجزیه فتوکاتالیستی اتیلن دی کلراید 84/88 بود. سینتیک تجزیه فتوکاتالیستی در شرایط بهینه از مدل مرتبه اول لانگمیر-هینشلوود با ثابت سرعت مرتبه اول (K) برابر 0095/0 و ضریب رگرسیون برابر 9455/0 پیروی می کرد. حذف کامل فتوکاتالیستی اتیلن دی کلراید پس از 360 دقیقه به دست آمد. از نتایج به دست آمده در این پژوهش می توان نتیجه گرفت راکتور طراحی و ساخته شده، احتمالا قابلیت صنعتی شدن را دارد.
    کلیدواژگان: اتیلن دی کلراید، نانوکامپوزیت PAni-TiO2، اکسیداسیون فتوکاتالیستی، روش سطح پاسخ
  • حسین نورمحمدی*، لیلی حیدرپور صارمی، والح آقازاده صفحات 53-60
    سیکلودکسترین ها با توجه به تعداد واحدهای گلوکزی تشکیل دهنده خود، 6، 7 و 8 واحد، به ترتیب به سه دسته آلفا، بتا و گاما سیکلودکسترین طبقه بندی می شوند. این ترکیبات حلقوی دارای دو سطح آبدوست و آبگریز برای به دام انداختن ترکیبات با قطبیت های مختلف هستند. رفتار دوگانه سیکلودکسترین ها سبب کاربرد آن ها در زمینه های مختلف از جمله داروسازی، پزشکی، زیست محیطی و آرایشی شده است. کاتیون های فلزی یکی از منابع آلودگی پساب های معدنی و صنعتی هستند، که فرایند حذف آن ها با سیکلودکسترین موضوع پژوهش حاضر است. در این پژوهش، آنالیز تئوری برهمکنش کاتیون فلزی Cu1+با آلفا، بتا و گاما سیکلودکسترین مورد مطالعه قرار گرفت. ساختار و انرژی های پایداری این ترکیبات با استفاده از نظریه دانسیته الکترونی و روش B3LYP در فاز گازی و محلول بررسی شد. با استفاده از محاسبات NBO، جایگاه های فعال این ترکیبات برای برهم کنش با کاتیون فلزی مشخص شدند. محاسبات نشان داد توزیع بار الکتریکی بر روی اتم های اکسیژن گلوکوپیرانوز به عنوان واحدهای سازنده هر ترکیب تقریبا یکسان است. همچنین کمپلکس های مربوطه با استفاده از سطح محاسباتی مذکور بهینه سازی شد و قدرت کیلیت شدن هرکدام از این الیگوساکاریدهای حلقه ای مورد مقایسه قرار گرفت. داده ها نشان دادند که آلفا و بتا سیکلودکسترین به ترتیب تمایل بیشتری برای برهم کنش با کاتیون Cu1+در فاز گازی و آبی دارند و بنابراین نامزدهای احتمالی برای زدودن این یون از پساب های صنعتی و یا معدنی به شمار می روند.
    کلیدواژگان: سیکلودکسترین، نظریه دانسیته الکترونی، پساب
  • صادق قاسمی، احسان دریکوند*، صائب خوشنواز، سعید برومند نسب، محسن سلیمانی بابرصاد صفحات 61-75
    فسفر در محیط های آبی به عنوان یک ماده مغذی ضروری شناخته می شود اما افزایش غلظت آن در منابع آبی باعث بروز پدیده یوتریفیکاسیون در آب و در نتیجه مرگ آبزیان می شود. بنابراین حذف فسفات از آب بسیار مهم است. در این پژوهش به منظور حذف فسفات از منابع آب از سیستم تالاب بافل دار ساختگی با جریان زیر سطحی استفاده شد. در همین راستا برای افزایش کارایی سیستم تالاب ساخته شده در حذف بهینه فسفات، آزمایش هایی در 3 فاز مختلف طراحی شد. در فاز اول در قالب آزمایش های ناپیوسته، عملکرد کامپوزیت مواد ارزان قیمتی همچون زئولیت، بنتونیت و سنگدانه پامیس به صورت تثبیت نانوذرات زئولیت/ بنتونیت بر روی سطح سنگدانه های پامیس به منظور جذب فسفات و انتخاب کاندید برتر به منظور قرارگیری در بستر تالاب مورد بررسی قرار گرفت. در فاز دوم در قالب آزمایش های گلدانی، عملکرد گیاهان بومی استان خوزستان همچون سالیکورنیا، لویی و سازو به منظور جذب فسفات و انتخاب کاندید برتر جهت کشت در بستر تالاب مورد بررسی قرار گرفت و در نهایت در فاز سوم با قرارگیری بستر و گیاه منتخب در سیستم تالاب ساخته شده، آزمایش هایی به منظور بررسی اثر پارامترهایی همچون درصد ترکیب بهینه بستر منتخب با شن، زمان ماند هیدرولیکی و تغییرات دمایی بر راندمان حذف فسفات انجام و تحلیل شد. از بین مواد جاذب و گیاهان کاندید شده برای قرارگیری و کشت در بستر تالاب، بیشترین ظرفیت جذب و انباشت فسفات در سنگدانه های پامیس پوشش داده شده نانوذرات زئولیت 02/1 میلی گرم بر گرم و گیاه سالیکورنیا (68/9 میلی گرم در گرم وزن خشک گیاه) مشاهده شد. در این آزمایش استفاده از ترکیب 10 درصد بستر منتخب با 90 درصد شن به عنوان بهترین و اقتصادی ترین گزینه در حذف فسفات به دست آمد. همچنین راندمان حذف فسفات در زمان ماند هیدرولیکی 1 روزه در بیشترین شدت، 60/99 درصد به دست آمد و به عنوان زمان ماند بهینه مناسب برای حذف فسفات انتخاب شد. در نهایت بررسی نتایج اثر تغییرات دمایی در کارایی سیستم تالاب نشان داد که راندمان حذف از اسفندماه 1396 (دمای 20 درجه سلسیوس) تا تیرماه 1397 (دمای 40 درجه سلسیوس) به میزان 1 درصد افزایش یافت که نشان دهنده تاثیر تغییرات دمایی بر کارایی سیستم تالاب است. با توجه به نتایج به دست آمده در صورت در دسترس بودن زمین کافی، استفاده از سیستم های تالاب مصنوعی با جریان زیر سطحی برای تصفیه پساب واحدهای کشاورزی و صنعتی بسیار مناسب و مقرون به صرفه است.
    کلیدواژگان: حذف فسفات، تالاب بافل دار ساختگی، گیاه پالایی
  • حمزه قاسم آهنگری، حسین پورمقدس*، محمد فهیمی نیا صفحات 76-85
    پساب خروجی از تصفیه خانه لجن فعال شهرک صنعتی شکوهیه قم به آب های سطحی جریان دارد و استفاده مجدد از آب در فرایند صنعتی امری ضروری است. این پژوهش با هدف بررسی کارایی سولفات آلومینیوم، کلرورفریک و پلی آلومینیوم کلراید در حذف کدورت و بقیه پارامترها در پساب صنعتی، قبل از ورود به سیستمRO  در تصفیه خانه صنعتی شکوهیه قم انجام شد. آزمایش ها بر اساس غلظت های متغیر منعقدکننده ها (200، 400، 700، 800، 1000، 1200 میلی گرم در لیتر) و pH (2، 4، 6، 7، 8 و 10) انجام شد. مراحل اختلاط سریع، اختلاط آرام و سکون انجام شد و عواملی از قبیل کدورت، pH، COD، BOD5، EC، SVI و TSS مورد بررسی قرار گرفت. کارایی منعقدکننده ها در حذف کدورت، متفاوت بود. بالاترین میزان حذف کدورت با پلی آلومینیوم کلراید (95 درصد) و کمترین مقدار حذف کدورت با کلرورفریک (50 درصد) مشاهده شد. بیشترین و کمترین میزان کاهش به ترتیب در pH برابر 2 با 72 درصد و در pH برابر 8 با 10 درصد مشاهده شد. کمترین راندمان حذف BOD5 در پلی آلومینیوم کلراید برابر 88 درصد در pH برابر 4 و بالاترین میزان حذف BOD5 در منعقدکننده کلرورفریک برابر 96 درصد و در pH برابر 4 رخ داد. بالاترین میزان کاهش COD در پلی آلومینیوم کلراید در pH برابر 9، 89 درصد و کمترین مقدار کاهش COD در غلظت 800 میلی گرم در لیتر آلوم برابر 34 درصد بود. بیشترین کاهش هدایت الکتریکی در پلی آلومینیوم کلراید با 87 درصد و کمترین مقدار کاهش هدایت الکتریکی در غلظت 500 میلی گرم در لیتر آلوم با 12 درصد رخ داد. بیشترین مقدار حذف کل جامدات معلق در منعقدکننده کلرورفریک 88 درصد و کمترین مقدار حذف 18 درصد بود. بیشترین حجم لجن ته نشین شده در pH برابر 9 معادل 240 میلی گرم در لیتر در پلی آلومینیوم کلراید و کمترین مقدار لجن ته نشین شده در pH برابر 2 معادل 5 میلی گرم در لیتر بود. استفاده از مواد منعقدکننده می تواند موجب افزایش راندمان تصفیه و حذف کدورت و بازگشت آب به چرخه شود. منعقدکننده PAC و آلوم کارایی بالایی در حذف کدورت و بقیه پارامترهای پساب تصفیه خانه دارند و می توانند برای تصفیه پساب جهت تغذیه در سیستم RO مورد استفاده قرار گیرند.
    کلیدواژگان: انعقاد و لخته سازی، فاضلاب صنعتی، پلی آلومینیوم کلراید، اسمز معکوس
  • پگاه حسینقلی، رامتین معینی*، محمد رضا زارع صفحات 86-98

    امروزه شبکه فاضلاب بخش جدایی ناپذیر زندگی شهری محسوب می شود. با توجه به اهمیت این شبکه به عنوان یکی از زیرساخت های شهری، وقوع شکست در این سیستم علاوه بر توقف سرویس دهی، منجر به ایجاد پیامدهای اجتماعی، اقتصادی و محیط زیستی زیادی می شود. از این رو ارزیابی وضعیت شبکه های فاضلاب و شکست هایی که در شبکه اتفاق می افتد یک رویکرد مهم در مدیریت آن است. در حالت کلی منظور از شکست، کلیه حالاتی است که عملکرد سیستم با مشکل مواجه می شود. به طور کلی روش های هوش مصنوعی به عنوان روشی کم هزینه به منظور پیش بینی شکست مورد استفاده قرار می گیرند. در این پژوهش از برنامه ریزی ژنتیک به منظور پیش بینی تعداد گرفتگی (شکست هیدرولیکی) در شبکه فاضلاب، استفاده و نتایج آن با نتایج حاصل از مدل شبکه عصبی مقایسه شد. به این منظور قسمتی از شبکه فاضلاب شهر اصفهان به عنوان مطالعه موردی بررسی شد. با توجه به پارامترهای تاثیرگذار بر شکست هیدرولیکی، پارامترهایی نظیر سن، طول، شیب و عمق دفن لوله ها به عنوان ورودی و تعداد گرفتگی به عنوان خروجی مدل در نظر گرفته شد. در این پژوهش از اطلاعات مربوط به گرفتگی در شبکه فاضلاب مربوط به سال های 1394 و 1395 استفاده شد که 70 درصد داده ها برای آموزش و 30 درصد برای آزمایش به کار رفت. اطلاعات به سه شکل دسته بندی شد و سه مدل مختلف ارائه شد. در مدل اول اطلاعات بر اساس شیب و در دو مدل دیگر اطلاعات بر اساس عمق دفن، دسته بندی شدند و نتایج تحلیل شد. بررسی نتایج نشان داد که هر سه مدل دارای نتایج قابل قبولی هستند. همچنین مقایسه نتایج دو مدل نشان داد که دقت روش برنامه ریزی ژنتیک نسبت به شبکه عصبی بهتر است. به طور نمونه، در برنامه ریزی ژنتیک مقدار R2  و RMSE  برای مدل دوم در مرحله آموزش، 97/0 و 8/0 و در مرحله آزمایش به ترتیب برابر 94/0 و 69/0 بود که این مقادیر در شبکه عصبی در مرحله آموزش، 96/0 و 95/0 و در مرحله آزمایش به ترتیب برابر 87/0 و 96/0 بود. با بررسی نتایج به دست آمده، برتری روش برنامه ریزی ژنتیک نسبت به شبکه عصبی مشهود است. همچنین مدل دوم نتایج بهتری داشت. نتایج حاصل از این مدل ها را می توان در زمینه تعمیرات پیشگیرانه، اولویت بندی تعمیرات و بازرسی های شبکه فاضلاب به کار برد و در نتیجه از وقوع حوادث ناگهانی در شبکه جلوگیری نمود.

    کلیدواژگان: پیش بینی شکست هیدرولیکی، برنامه ریزی ژنتیک، شبکه فاضلاب، تعداد گرفتگی، مدل شبکه عصبی مصنوعی
  • مریم ایزدپناه، محمد حسین صرافزاده* صفحات 99-110

    در سال های اخیر استفاده بی رویه از منابع آب سطحی و زیرزمینی، تنش زیادی بر منابع آب ایران وارد کرده است. بررسی روند مصرف آب در سال های گذشته و پیش بینی های صورت گرفته از نیاز آبی در سال های آتی، چشم انداز نامطلوبی از عدم تناسب بین تقاضا و منابع آب کشور در آینده نزدیک ترسیم می کند. برنامه ریزی برای شناسایی و استفاده از منابع آبی نامتعارف، مانند استفاده مجدد از آب خاکستری و پساب، کمک شایانی به تعدیل کمبود آب خواهد نمود. در این پژوهش، فاضلاب تولیدی استخر های شنا به عنوان یکی از انواع فاضلاب شهری که از نظر فنی، اقتصادی و محیط زیستی از پتانسیل زیادی برای اجرای طرح استفاده مجدد پساب شهری برخوردار است، مورد بررسی قرار گرفت. مطالعه موردی بر روی 10 استخر شنای عمومی در شهر تهران برای تعیین حجم و 7 استخر برای بررسی کیفی فاضلاب تولیدی در بخش های مختلف استخرهای شنا انجام شد. نتایج حاصل بیانگر آن است که آب دورریز در استخرها، فاضلابی با کیفیت و حجم زیاد است که پتانسیل خوبی برای استفاده مجدد دارد. به عنوان مثال میانگین COD نمونه های آزمایش شده  ppm 153 و  بیشترین مقدار آن ppm 246 بود که معادل بار آلی فاضلاب ضعیف شهری است. این پساب در بسیاری پارامترها منطبق بر استانداردهای آبیاری فضای سبز است و در برخی موارد مانند بار آلودگی آلی تعدادی از نمونه ها نیز اختلاف کمی با استانداردهای آبیاری فضای سبز دارد که با به کارگیری یک تصفیه ساده همچون فیلتراسیون عمقی و کربن فعال، این استانداردها را اقناع خواهد نمود. افزون بر این، به طور میانگین در هر مجموعه آبی روزانه 120 مترمکعب پساب تولید می شود که این عدد بیش از آب خاکستری تولیدی در یک مجتمع مسکونی 700 نفری است. استفاده مجدد از این پساب علاوه بر کاهش هزینه های انتقال و کاهش بار وارد بر تصفیه خانه های متمرکز، با تامین آب مورد نیاز برای مصارف غیر شرب شهری مانند آبیاری فضای سبز منجر به کاهش فشار بر منابع آب کشور خواهد شد.

    کلیدواژگان: پساب، استخر شنا، استحمام، بازیافت و بازچرخانی آب، جکوزی، دوش، فضای سبز
  • محمد عطاری، عباس خاشعی سیوکی*، سعید اصغرزاده منظری، معصومه مجرد صفحات 111-117
    خطوط بزرگ انتقال آب، خطوط لوله ای هستند که آب را از چاه، منابع سطحی نظیر رودخانه ها و یا از محل سدها برداشته و به گره های نیاز شرب، صنعت یا کشاورزی منتقل می کنند. به دلیل کمبود شدید منابع آب به ویژه در بخش های شرقی و مرکزی کشور، طی سال های اخیر طرح هایی برای انتقال آب بین حوضه ای مطرح شده است. این امر سبب ایجاد تنش های اجتماعی زیادی در مناطق اجرای طرح شده و همچنین باعث بروز اعمال خرابکارانه در مسیر خط انتقال و تاسیسات وابسته شده است. در نتیجه، مکان یابی خط انتقال از منظر پدافند غیرعامل از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. در این پژوهش به معرفی روش مکان یابی خطوط بزرگ انتقال با در نظر گرفتن شاخص های حریم، دسترسی، نظامی، اقتصادی، جمعیتی، زمین شناسی و ژئومورفولوژی و اقلیم و هیدرولوژی پرداخته شد. هر کدام از شاخص ها به چندین زیرشاخص طبقه بندی شد. بر این اساس کلیه زیرشاخص ها در نرم افزار Arc-GIS کمی سازی شدند. سپس با برهم نهی لایه های فوق، منطقه طرح لکه گذاری شده و نقاط با خطر بالا مشخص شدند. در نهایت با ترسیم نقشه پهنه بندی، منطقه امن برای مسیر خط انتقال از بین خطوط پیشنهادی مشخص شد.
    کلیدواژگان: مکان یابی، خطوط انتقال آب، پهنه بندی منطقه، انتقال آب بین حوضه ای
|
  • Yasaman Frouzandeh, Ali Dehnavi, Ahmad Shanehsazzadeh * Pages 1-11
    Chlorine is used as the most common disinfectant to prevent microbial growth in water networks. The concentration of chlorine in distribution systems or water conveyance lines is reduced due to two different types of bulk and wall decay. In this study EPANET software is applied to numerically simulate chlorine decay in the Isfahan water supply line from the Baba Sheikhali water treatment plant to Naein. Two methods are applied for simulation and the results are compared to the measurement. In the first method, chlorine simulation was performed taking into account the whole Isfahan water conveyance line as one section (integrated) and determining a bulk decay and wall decay coefficient for the entire conveyance line. In the second method, the line was divided into two sections (bisection) and decay coefficients of chlorine for each section was separately considered. To determine the bulk reaction rate, the bottle tests were performed at 6o and 18o Celsius corresponding to winter and summer. The results indicated that separating the line to two and applying independent coefficients and decay parameters to each part improves the results and the RMSE values are reduced from 0.09 to 0.03 in summer and from 0.064 to 0.025 in winter.  Therefore, dividing the line in two or more sections substantially improves the accuracy of the simulation of chlorine decay.
    Keywords: Drinking Water Quality, Coefficients of Chlorine Decay, Chlorine Residual, Isfahan Water Conveying Line, EPANET
  • Mohammad Reza Shekofteh, Mohammad Reza Jalili Ghazizadeh * Pages 12-24
    For better utilization of water distribution networks (WDNs), it is recommended that the existing networks be converted into Distinct Metered Areas (DMAs). Due to the complexity of the old networks, the conversion of these networks into DMA is a costly and sensitive issue. In this paper, a model has been developed to optimize implementation of the old networks into DMA by using the graph theory and water distribution system modeling software (EPANET), while the minimum required standard pressure is met and the number of linked pipes between the proposed areas is minimum. The minimum number of linked pipes will minimize the cost of the needed flowmeters. The developed model has been successfully applied for Poulakis WDN with 30 nodes and 50 pipes in different statuses and for the actual Bushehr WDN with about 3740 nodes and 3980 pipes. The output result shows that the developed model, in a satisfactory way, converts water distribution networks into DMAs with respect to the hydraulic constrainsts.
    Keywords: District Metered Area (DMA), Graph theory, Leakage Management, Water Distribution Network (WDN)
  • Zohre Nejatijahromi, Hamid Reza Nassery *, Mohammad Nakhaei, Farshad Alijani Pages 25-38
    Nitrate (NO3−) pollution of surface and ground water is a major problem in water quality on the planet. The scientific method of the relations between δ15N-NO3− and δ18O-NO3− to identified the dominant sources of nitrate in groundwater, despite the overlap of nitrate isotopic ranges and the occurrence of nitrate isotopic fractionation, have been used in numerous studies. NH4+ fertilizer, treated wastewater, sewage and manure, Shour River, NO3 in precipitation and soil organic N, are potential sources of nitrate pollution in the study area. To identify different nitrate sources and to estimate their proportional contribution in the groundwater of the Varamin aquifer, a dual isotope (δ15N-NO3− and δ18O-NO3−) method and a Bayesian isotope mixing model for 38 samples in November 2016 have been applied. Based on hierarchical cluster analysis, 38 groundwater samples are classified into three clusters (groups one to three) in terms of hydrochemical properties., the mean values of δ15N–NO3− in groups 1, 2 and 3 are +7.0± 2.1‰, +10.2 ±1.1‰ and +16.1±2.1‰, respectively. The mean of δ18O–NO3− values of the groundwater in groups 1, 2 and 3 are +2.3± 1.9‰, +0.6 ± 0.8‰ and +6.2 ± 1.4‰ , respectively. SIAR model results indicate that the highest contribution in the nitrate pollution of the Varamin aquifer are related to“NH4+ fertilizer” and “manure and sewage” while “soil N” and “NO3− in precipitation” have the lowest influence.
    Keywords: NO3− Contamination, Stable isotopes, Contribution of Pollutants Sources, SIAR, Varamin Aquifer
  • Mahdi Mohsenzadeh, Seyed Ahmad Mirbagheri * Pages 39-52
    Ethylene dichloride is one of the most important chlorinated hydrocarbons in the petrochemical industry, which is mainly used to produce vinyl chloride monomer, the main precurser of PVC production. Iran is one of the largest PVC producers in the world. During the production of 1000 kg of ethylene dichloride, about 0.4 m3 wastewater is produced containing 50-200 mg / L of ethylene dichloride. In this study, heterogeneous photocatalysis was used for degradation of this chlorinated hydrocarbon. PAni-TiO2 nanocomposite was immobilized on glass beads by a modified dip coating and heat attachment method. The morphology characteristics were confirmed by scanning electron microscope, energy dispersive X-ray spectroscopy and ultraviolet–visible spectroscopy. A pilot scale packed bed recirculating batch photocatalytic reactor was used for conducting photocatalytic experiments. response surface methodology based on central composite design was used to evaluate and optimize the effect of ethylene dichloride concentration, residence time, pH and coating mass as independent variables on the photocatalytic degradation of ethylene dichloride as the response function. Based on the results, actual and RSM predicted results were well fitted with R2 of 0.9870, adjusted R2 of 0.9718 and predicted R2 of 0.9422. Optimum conditions were the ethylene dichloride concentration of 250 mg/L, reaction time of 240 min, pH of 5 and immobilized mass of 0.5 mg/cm2, which resulted in 88.84% photocatalytic degradation. Kinetic of the photocatalytic degradation at optimal condition followed the Langmuir-Hinshelwood first order reaction with k=0.0095 min-1 with R2=0.9455. Complete photocatalytic degradation of ethylene dichloride was achieved after 360 min. Based on the results, it may be argued that the designed and constructed photocatalytic reactor has the potential for industrialization.
    Keywords: Ethylene Dichloride, PAni-TiO2 Nanocomposite, Photocatalytic oxidation, Response Surface Methodology
  • Hosein Nourmohamadi *, Leily Heidrpoor Saremi, Valeh Aghazadeh Pages 53-60
    Cyclodextrins are categorized into three groups of alpha, beta, and gamma, according to the number of their own glucose units of 6, 7 and 8 units. These ring compounds have two surfaces of hydrophilic and hydrophobic to trap compounds with different polarities. twofold behavior of cyclodextrins has attracted the attention of the various industries, including pharmaceuticals, medicine and cosmetics. Metal cations are one of the sources of pollution of industrial and mining wastewater. In this work, the theory of the interaction of Cu1+ metal cation with alpha, beta, and gamma cyclodextrin has been studied. The structure and stability energy of these compounds are investigated using the Density functional theory and the B3LYP method with a base set of 6-31g (d, p) in the gas phase and solution. Using the NBO calculations, the active site of these compounds was determined for interaction with metal cation. The calculations showed that the distribution of charge on the glucopyranose oxygen atoms as the constructors of each constructor is approximately the same. Also, the corresponding complexes were optimized using the computational level and the Chelating ability of each of these rings oligosaccharides comparison has been made. Using the NBO calculations, the active site of these compounds was determined for interaction with metal cation. The calculations showed that the distribution of charge on the glucopyranose oxygen atoms as the constructors of each constructor is approximately the same. Also, the corresponding complexes were optimized using the computational level and the Chelating ability of each of these rings oligosaccharides comparison has been made.
    Keywords: Cyclodextrin, Electron Density Theory, Wastewater
  • Sadegh Ghasemi, Ehsan Dereikvand *, Saeb Khoshnavaz, Saeed Boroomand Nasab, Mohsen Solimani Babarsad Pages 61-75
    Phosphorus is recognized as a nutrient in aquatic environments, but increasing its concentration in water resources causes the occurrence of eutrophication in water and, as a result, causes the death of aquatic organisms. Therefore, removal of phosphate from water is very important. In this research, in order to remove phosphate from water resources, the baffled subsurface-flow constructed wetland was used. In order to increase the efficiency of the wetland system, experiments were designed in 3 different phases. In the first phase, in the form of batch experiments, the composite performance of cheap materials such as zeolite, bentonite and pumice aggregates (The stabilization of nanoparticles of zeolitebentonite on the surface of Pumice aggregates) to absorb phosphate and select the preferred candidate for placement in the wetland was investigated. In the second phase, in the form of pot experimentation, the performance of native plants of khuzestan province such as salicornia, Typha, and Juncus, In order to uptake phosphate and select the best candidate for cultivation in the bed of the wetland was investigated. Finally, in the third phase, with the placement of the selected bedding and plant (selected from previous experiments) in the wetland system, experiments were carried out to study the effect of parameters such as the percentage of optimum mix of Selected bed with gravel, hydraulic residence time and temperature changes on the phosphate removal efficiency. The results showed that among absorbent materials and candidate plants for placement and cultivation in the wetland, the maximum capacity to absorb and accumulate phosphate by Pumice aggregate coated by zeolite nanoparticles (1.08 mg/g) and salicornia (9.68 mg/g of plant dry weight) was observed. In this experiment, The use of a combination of 10% of the selected bed with 90% of the gravel was obtained as the best and most economical option for removal of phosphate. Also, the efficiency of removal of phosphate in the 1-day hydraulic residence time was achieved at the highest intensity (99.60%) and was selected as the optimum time to remove phosphate. Finally, the results of the effect of temperature changes on the efficiency of the wetland system showed that the removal efficiency from March 2018 (20 °C) to July 2018 (40 °C) increased to about 1 percent, which indicates the effect of temperature changes on the performance of the wetland system. According to the results, in the case of adequate land availability, the use of subsurface-flow constructed wetland systems to wastewater treatment of agricultural and industrial units is very convenient and cost-effective.
    Keywords: Phosphate removal, Baffled Constructed Wetland, Phytoremediation
  • Hamzeh Ghasem Ahangari, Hossein Pourmoghadas *, Mohammad Fahiminia Pages 76-85
    The effluent from the active sludge treatment plant of Qom Shokoohiyeh industrial flows into surface water and reuse of water in industrial process is necessary. The aim of this study was to investigate the efficiency of aluminum sulfate, chlorofluorocarbons and poly aluminum chloride in removing turbidity and other parameters in industrial wastewater before entering RO in Shokoohiyeh Qom industrial refinery. This study was applied in a laboratory scale using a jar-test and experiments based on varying concentrations of coagulants (200, 400, 700, 800, 1000, 1200 mg/L) and pH=2.4.6.7.8.10 has been done. Steady mixing, slow mixing and stagnation have been performed and factors such as turbidity, pH, COD, BOD5, EC, SVI and TSS have been investigated. Coagulants are effective in removing turbidity. The highest removal rate was for polyvinyl chloride (95%) and the least amount of turbidity removal was in chlorofacry (50%). The highest and lowest levels of pH were detected at pH=2 (72%) and pH=8 (10%), respectively. The lowest BOD5 removal efficiency in poly aluminum chloride was 88% at pH=4 and the highest removal rate of BOD5 was found in chloroformate coagulant with pH=4 (96%). The highest COD reduction was observed in poly aluminum chloride at pH=9 (89%) and the lowest COD reduction was observed at a concentration of 800 mg/L alum with 34%. The highest reduction in electric conductivity in poly aluminum chloride with 87% and the lowest amount of electrical conductivity reduction occurred at a concentration of 500 mg per liter of alum with 12%. The highest total removal of suspended solids in chlorofacrylic coagulant was 88% and the lowest amount was removed in chloroform with up to 18%. The maximum amount of sludge deposited at  pH=9 (240 mg/L) in aluminum chloride and the lowest amount of sludge deposited at pH=2 (5 mg/L). The use of coagulant materials can increase the purification efficiency, eliminate opacity and return water to the cycle. PAC and Alum coagulant have high efficiency in removing turbidity and other wastewater treatment parameters that can be used to treat wastewater for RO systems.
    Keywords: Coagulation, Flocculation, Industrial Wastewater, Poly Aluminum Chloride, Reverse Osmosis
  • Pegah Hoseingholi, Ramtin Moeini *, Mohammad Reza Zare Pages 86-98

    Wastewater network is an inseparable part of urban life. Due to importance of this network as one of the urban infrastructure, the failure of this system will lead to stopping service, causing many social, economic and environmental consequences. Hence, assessing the wastewater networks condition and its failure is an important approach for managing it. Generally, failure of system means any condition which is lead to stopping service. In general, artificial intelligence methods are used as a low-cost method to predict failure. In this research, genetic programming (GP) is used to predict the number of blockage (hydraulic failure) in the wastewater network and its results are compared with the results of the artificial neural network (ANN). As a case study, here, a part of Isfahan wastewater network is investigated. The parameters such as age, pipe length, slope and depth as input data and the number of blockage are considered as the output data of the model. In this research, the number of blockage data in the wastewater network at 1394 and 1395 are used, in which the 70% of the data is used for training and 30% for the test. These data are classified in three way leading to three model. In the first model, data are classified based on the slope and in two other models the data are classified according to the cover depth. The results show that all models predicts the number of blockage with good accuracy. In addition the accuracy of the result of GP model is better than the ANN model. For example, for GP model, the values of R2 and RMSE for the second model at the training stage are 0.97 and 0.8 and at the test stage are equal to 0.94 and 0.69, respectively. However these values for ANN model are 0.96 and 0.95 at the training stage and 0.87 and 0.96 at the test stage respectively. These results show the superiority of the GP model in comparison with ANN model in which the results of second proposed model are better. The results of these proposed model can be used for preventive maintenance, prioritization of sewage network repairs and inspections, and finally to prevents the occurrence of suddenly accidents.

    Keywords: Hydraulic Failure Prediction, Genetic programming, Wastewater Network, Number of Blockage, Artificial Neural Network
  • Maryam Izadpanah, Mohammad Hosein Sarrafzadeh * Pages 99-110

    In recent years, excessive usage of surface and underground water resources has exerted great stress on Iran's water resources. A survey of water use trends in the past years and forecasts of water needs in the coming years, makes undesirable  perspective for the imbalance between water demand and resources in the near future. Planning for the exploration and use of unconventional water resources, such as gray water and sullage reuse, will greatly help to balance water shortage. In this research, sewage of swimming pools has been investigated because it is a type of urban sewage that has high technical, economic and environmental potential for implementation of urban sullage recycling project. A case study was carried out on 10 public swimming pools in Tehran to determine the volume and 7 pools for qualitative investigation on sewage of different parts of swimming pools. The results indicate that pools have a high quality and high volume wastewater that cause conceivable potential for recycling. For example, the average COD of the tested samples was 153 ppm and the maximum was 246 ppm, which is equivalent to organic load of weak urban wastewater. This wastewater also meets the standards of landscape irrigation in most of parameters, and in the other parameters such as organic load of some samples has a small variance from these standards, which could be met with a simple treatment unit like a depth filtration and an activated carbon. In addition, an average of 120 cubic meters of sullage per day is generated in each aquatic center complex, which is more than the production of gray water in a 700 people capacity residential complex. Reuse of this sullage, in addition to reducing transportation costs and load of centralized treatment plants, will reduce the pressure on water resources of our country by supplying water for non-potable purposes such as irrigation of landscaping.

    Keywords: Wastewater, Swimming Pool, Bath, Water Recycling, Jacuzzi, Shower, landscape
  • Mohammad Attari, Abbas Khashei Siuki *, Saeed Asgharzadeh Manzari, Masomeh Mojarad Pages 111-117
    Water Pipe Line are the lines that take water from different resources and transfer it to drinking needed nodes, industry or agriculture. Because of the intense shortage of water resources especially in the eastern and central reigns of our country, in the recent years some plans have been proposed for water transferring among basins. These projects not only have led to a lot of social conflict in the area that these project have been done but also causes some subversive acts along the pipe lines and dependent installation. So finding suitable location for pipe lines from the passive defense point of view will be very important. In this research a method for finding suitable location for great pipe lines according to different criteria such as privacy, access, military, economic, population, geology, geomorphology, climate and hydrology is introduced. Each criteria is classified to several subgroups. So all the subgroups are done quantification in software of Arc-GIS9.3. Then with super position of above layers, the planed area and high risk places are coloured and determinedon the map. The results shows that the route which has the best access and the least intersection with Faults, agricultural areas, rivers and gas pipe lines with 374 kilometers lengths are selected as the best options.
    Keywords: Location, Water Conveyance Lines, Zoning of the area, Transfer of Water Between the Basins