فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 128 (مهر و آبان 1399)
  • پیاپی 128 (مهر و آبان 1399)
  • تاریخ انتشار: 1399/07/23
  • تعداد عناوین: 14
|
  • سید محمدجواد حسینی شمس آبادی، مریم حسنی زنوزی* صفحات 1-15
    ترکیبات نیتروژنی نظیر آمونیوم و نیترات، از جمله متداول ترین آلاینده های موجود در فاضلاب ها و منابع آب هستند. حذف این ترکیبات از محیط های آبی، به منظور کاهش اثرات سوء محیط زیستی و بهداشتی آنها اهمیت به سزایی دارد. یکی از روش های بیولوژیکی حذف نیتروژن که به دلیل راهبری ساده و کم هزینه، امروزه مورد توجه قرار گرفته است، فرایند شوره سازی و شوره زدایی هم زمان (SND) است که به واسطه رشد چسبیده باکتریایی، امکان پذیر می شود. نسبت COD/N یکی از پارامترهای اثرگذار بر فرایند SND است که می تواند با اثرگذاری بر جرم بیوفیلم و جمعیت باکتریایی، عملکرد فرایند را تحت تاثیر قرار دهد. ازاین رو هدف از انجام پژوهش حاضر، بررسی تاثیر نسبت COD/N بر شوره سازی و شوره زدایی هم زمان در راکتور ناپیوسته متوالی هوازی با بستر متحرک (MBSBR) است. به این منظور یک راکتور MBSBR هوازی در دو فاز بهره برداری شد. نسبت COD/N در فازهای 1 و 2 به ترتیب برابر با 10 و 20 در نظر گرفته شد. طبق نتایج به دست آمده، افزایش دو برابری COD/N در خوراک ورودی به سیستم، موجب افزایش جرم بیوفیلم از 15 بهmg/media  25 و نیز افزایش قابل توجه COD خروجی از سیستم از 22 به 192 میلی گرم در لیتر، به ترتیب برای فازهای 1 و 2 شد، اما تاثیر قابل توجهی بر غلظت جامدات معلق نداشت. غلظت آمونیوم در جریان خروجی از سیستم در فاز 2 در حدود mg N/L 30 بود که به میزان 33 درصد نسبت به فاز 1 (mg N/L10) افزایش نشان داد. این مسیله نشان دهنده کاهش نرخ شوره سازی در فاز 2 بود که دلیل آن، افزایش جمعیت باکتری های هتروتروف و محدود شدن رشد اتوتروف ها در اثر وفور و افزایش قابل توجه غلظت ماده آلی در فاز 2 نسبت به فاز 1 تشخیص داده شد. همچنین در فاز 2، علی رغم افزایش جرم بیوفیلم و باقی ماندن بخشی از ماده آلی تا انتهای سیکل (عواملی که شرایط را برای شوره زدایی مطلوب تر می نماید)، شوره زدایی نیز با کاهش مواجه شد و از حدود 39 درصد در فاز 1 به 12 درصد در فاز 2 رسید. دلیل کاهش شوره زدایی در فاز 2، عدم انجام مناسب شوره سازی و کم بودن غلظت نیترات در این فاز بود. در نتیجه می توان گفت با افزایش COD/N، غلظت نیترات و یا به عبارت دیگر فرایند شوره سازی، به عامل کنترل کننده فرایند شوره زدایی تبدیل شده است. به طورکلی، در فاز 1 فرایند شوره سازی و شوره زدایی هم زمان به شکل مطلوب تری انجام شد و بازدهی حذف نیتروژن نسبت به فاز 2، بیش از سه برابر بود.
    کلیدواژگان: شوره سازی و شوره زدایی هم زمان (SND)، راکتور ناپیوسته متوالی با بستر متحرک (MBSBR)، نسبت COD، N، بیوفیلم
  • ناهید سلطانی فیروز، رضا پناهی*، بابک مختارانی، فرشاد یزدانی صفحات 16-26
    فناوری های مرسوم در زمینه حذف ترکیبات فنلی دارای چالش هایی نظیر مصرف انرژی زیاد و لجن تولیدی هستند. آنزیم ها به عنوان کاتالیست های طبیعی با انتخابگری بسیار زیاد می توانند برای حذف فنل استفاده شوند. در این پژوهش تایروزیناز بر روی بستر سلولزی تثبیت شد و برای حذف فنل در فرایند ناپیوسته و پیوسته تحت شرایط مختلف استفاده شد. تاثیر غلظت فنل، دبی و اسیدیته محیط بر بازده فرایند بررسی شد. نتایج نشان داد در مقایسه با فرایند ناپیوسته، نرخ حذف فنل در فرایند پیوسته، بیشتر است. برای حذف فنل، pHهای 6 و 7 مناسب بودند. در فرایند پیوسته بیشترین میزان بازده کلی حذف فنل معادل 71 درصد با محلول فنلی 25 میلی گرم در لیتر و دبی 18 میلی لیتر در ساعت حاصل شد. در فرایند با جریان بازگشتی بازده حذف 54 درصد با غلظت اولیه 25 میلی گرم در لیتر و دبی 30 میلی لیتر در ساعت بود. نتایج نشان داد حذف فنل با استفاده از آنزیم تایروزیناز می تواند به عنوان یک روش سبز مدنظر باشد.
    کلیدواژگان: تایروزیناز، بیوراکتور، بیوکاتالیست، تخریب فنل، فرایند پیوسته
  • جعفر عظمت* صفحات 27-39
    در بسیاری از فرایندهای صنعتی، حلال استون به نسبت های مختلف با آب مخلوط می شود و جداسازی این مخلوط ها بدون صرف هزینه و انرژی زیاد ممکن نیست. امروزه پژوهشگران در پی یافتن روش هایی هستند که بدون صرف انرژی زیاد، امکان جداسازی کامل تر و بهتر حلال ها فراهم شود. لذا با توجه به اهمیت فرایندهای جداسازی حلال های مختلف از همدیگر و استفاده دوباره از آنها در صنعت، در این پژوهش برای اولین بار شبیه سازی دینامیک مولکولی جداسازی مخلوط آب- استون با استفاده از نانولوله های کربنی صندلی شکل انجام شد. به منظور جداسازی مخلوط آب- استون نانولوله های کربنی صندلی شکل با کایرالیته (5،5) و (6،6) استفاده شد که در واقع نانولوله های کربنی به عنوان فیلتر جداکننده برای مخلوط آب- استون عمل کردند. برای این منظور از روش شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده شد. همچنین فشار هیدرواستاتیک، به عنوان یک نیروی خارجی، به سیستم مورد نظر اعمال شد تا گونه های موجود در سیستم با عبور انتخاب پذیر از داخل نانولوله ها از همدیگر جدا شوند. نتایج شبیه سازی نشان داد که با تغییر نوع نانولوله، فرایند جداسازی این مخلوط، رفتار متفاوتی نشان می دهد، به طوری که با استفاده از نانولوله های کربنی (5،5) با قطر کوچک تر، جداسازی کامل این مخلوط انجام شد، در حالی که در حضور نانولوله های کربنی (6،6) با قطر بزرگ تر، جداسازی به صورت کامل انجام نشد و از هر دو حلال به نسبت های مختلف از این نوع نانولوله عبور کردند که مطلوب نبود. برای درک بهتر نتایج و تفسیر آنها، برخی آنالیزها شامل مقدار عبوری مولکول های آب و استون، پروفایل دانسیته، پتانسیل نیروی میانگین، زمان بازداری و پیوندهای هیدروژنی بین گونه های سیستم نیز استخراج شد. با توجه به نتایج این پژوهش، از نانولوله های کربنی با قطر مناسب برای جداسازی برخی مخلوط های آبی از جمله مخلوط آب- استون می توان استفاده کرد و به گونه های خالص هر یک از حلال ها دست یافت که این امر باعث استفاده مجدد از آنها و صرفه جویی در هزینه ها خواهد شد.
    کلیدواژگان: شبیه سازی دینامیک مولکولی، نانولوله کربنی، آب، استون، پتانسیل نیروی متوسط، جداسازی
  • لیلا زادمهر، شیوا سالم* صفحات 40-56
    تیتانیم دی اکسید از جمله فتوکاتالیست هایی است که به دلیل خواص منحصر به فرد، بیشترین کاربرد را در فرایندهای تصفیه پساب های صنعتی دارد. گاف انرژی بالا، بازترکیب الکترون-حفره و عدم قابلیت جداسازی پودر از فاضلاب تصفیه شده از جمله موانع گسترش استفاده از TiO2 در مقیاس صنعتی است. در پژوهش حاضر از Fe3O4 و گرافن اکسید به منظور جداسازی و بهبود خواص فتوکاتالیستی TiO2 استفاده شد. مشخصه یابی نمونه ها با استفاده از پراش اشعه ایکس، طیف سنج فوریه مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی روبشی و دستگاه مغناطیس سنج انجام شد و عملکرد فتوکاتالیستی کامپوزیت ها در حذف متیلن آبی تحت تابش نور مریی توسط روش اسپکتروفتومتری UV-vis ارزیابی شد. نتایج حاصل نشان دهنده سنتز موفق نانوکامپوزیت TiO2/Fe3O4/GO با استفاده از روش دو مرحله ای سل ژل- هیدروترمال با خلوص بالا است. استفاده همزمان از GO و Fe3O4 فعالیت فتوکاتالیستی را به صورت قابل توجهی بهبود می بخشد به طوری که در مدت 80 دقیقه پرتودهی، امکان دستیابی به تخریب 90 درصد از ماده رنگزا امکان پذیر می شود. به دلیل خواص سوپرپارامغناطیسی محصول سنتز شده، نانوکامپوزیت پس از انجام عملیات تخریب به راحتی با استفاده از میدان مغناطیسی قابل جداسازی است.
    کلیدواژگان: فتوکاتالیست، تیتانیم دی اکسید، گرافن اکسید، Fe3O4، متیلن آبی
  • محمد محمودی راد*، محمدجواد خانجانی صفحات 57-70

    شفت ریزشی گردابی (سازه ورتکس) در سیستم های جمع آوری فاضلاب و زهکشی شهری به منظور انتقال سیال از مجاری سطحی به تونل های زیرزمینی عمیق به کار می رود. در طول ریزش، مقدار زیادی هوا به داخل آب نفوذ می کند و در پایین دست شفت ریزشی آزاد می شود. در این پژوهش، با ساخت مدل فیزیکی سازه از قطعات پلکسی گلاس، جریان هوا در سازه مطالعه شد. با استفاده از آنالیز ابعادی نشان داده شد که عدد فرود جریان (Fr)، نسبت ارتفاع کل ریزش به قطر شفت (L/D) و نسبت عمق چاهک به قطر شفت (Hs/D)، عوامل موثر بر دبی نسبی هوا (b=Qa/Q) در سازه هستند. دقت و توانایی روش فاکتوریل کامل برای توصیف عملکرد سازه در میزان هوای خروجی از آن با استفاده از داده های آزمایشگاهی تایید شد. نتایج نشان داد که دبی نسبی هوا در سازه بین 048/0 تا 278/0 تغییر می کند و با افزایش عواملFr ، L/D و Hs/D افزایش می یابد. همچنین با توجه به این که بیشترین سرعت خروج هوا از سازه مربوط به لوله های هواگیری (با قطر یکسان Da) است که در فاصله بین Da4 تا Da9 از محور شفت قایم قرار دارند، لذا محل مناسب استقرار مجرای هواگیری برای سازه در این محدوده تعیین شد. علاوه بر این معادله ای غیر خطی به صورت تابعی از Fr، L/D و Hs/D برای تخمین دبی نسبی هوا در سازه ورتکس با استفاده از آنالیز رگرسیون ارایه شد.

    کلیدواژگان: سازه ورتکس، دبی نسبی هوا، روش فاکتوریل کامل، تحلیل رگرسیون
  • محمد صبوحی*، علی ترابیان، ناصر مهردادی، علی بزرگ صفحات 71-86
    در این پژوهش استفاده تلفیقی از فرایندهای اکسیداسیون و لخته سازی به منظور کاهش گرفتگی غشا در یک بیوراکتور غشایی بررسی شد. NaOCl به عنوان اکسیدان و FeCl3 به عنوان لخته ساز ارزان قیمت و متداول در صنعت برای پیش تصفیه و افزایش زمان بهره برداری از غشا استفاده شد. دز بهینه FeCl3 و NaOCl از طریق آزمایش های جار به ترتیب 2 و 2 میلی گرم در لیتر محاسبه شد که منجر به کارایی حذف 1/20 درصد مواد محلول ترشح شده از میکرب ها و 91 درصد کدورت شد. سپس با استفاده از دز بهینه، مواد افزودنی سناریوهای مختلف بررسی شد و سناریوهای برتر برای انجام آزمایش های بلندمدت انتخاب شدند. آزمایش های بلندمدت در سه مرحله بدون تزریق ماده شیمیایی (مرحله اول)، با تزریق FeCl3 (مرحله دوم) و با تزریق همزمان NaOCl و FeCl3 (مرحله سوم) انجام شد. نتایج نشان داد که تزریق مواد افزودنی، تاثیر منفی بر باکتری های نیتریفای و هتروتروف ندارد. روش جدید توسعه داده شده در این پژوهش به طور چشمگیری فشار انتقال غشایی را کاهش داد به طوری که زمان بهره برداری از غشا در مرحله سوم، 3/4 برابر نسبت به مرحله اول و 6/2 برابر نسبت به مرحله دوم افزایش یافت.
    کلیدواژگان: بیوراکتور غشایی، گرفتگی غشایی، غشا، NaOCl، FeCl3
  • سمانه سادات گجراتی، محمود حاجی صفری*، محمدمهدی خسروی راد صفحات 87-98

    صنایع نساجی و رنگرزی یکی از صنایع مهم و پایه در هر کشوری است. رنگ های راکتیو محلول در آب به دلیل درخشندگی زیاد، مصرف انرژی کم و روش های کاربردی ساده، یکی از مهم ترین گروه رنگ های مورد استفاده در فرایند رنگرزی در صنعت نساجی هستند. پساب حاوی رنگ هایی مانند NB21 برای اکوسیستم و سلامت عمومی خطرناک است و لازم است قبل از ورود پساب به اکوسیستم، رنگ های موجود در آن با روشی حذف شوند. فرایند فتوکاتالیستی یکی از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته است که توانایی آن برای حذف انواع ترکیبات سمی و سخت تجزیه پذیر اثبات شده است. در این پژوهش نانوذرات اکسید روی از محلول خالص سازی شده حاصل از پسماند کارخانه ذوب روی بافق به دست آمد. نانوذره به دست آمده توسط دستگاه های مختلفی بررسی و آنالیز شد. تشکیل، خلوص و خواص نوری نانوذرات اکسید روی توسط طیف سنج مادون قرمز بررسی شد. در نهایت این نانوساختارها به منظور بررسی خواص فتوکاتالیستی آنها، حذف رنگ راکتیو NB21 و بررسی سه پارامتر غلظت رنگ، pH و میزان نانوذره بر رنگ بری آن، تحت پرتو UV، به کار برده شدند. نتایج الگوهای پراش پرتو ایکس، نشان دهنده ساختار ورتزیت و شش وجهی نمونه و بلوری بودن آن بود. با توجه به تصاویر میکروسکوپ الکترونی عبوری، نمونه دارای شکل های واضح کروی و ابعاد شش گوش کاملا مشخصی در محدوده بین 40 تا 120 نانومتر بود. در شرایط بهینه شامل 15 میلی لیتر رنگ با غلظت 1912/0 گرم در لیتر، pH برابر 5 و میزان نانو ذره 06/0 گرم طی مدت زمان 120 دقیقه اعمال فرایند رنگ بری تحت پرتو UV، 94 درصد از رنگ تخریب شد.

    کلیدواژگان: نانو ذرات اکسید روی، خواص فوتوکاتالیستی، رنگ راکتیو، پرتو UV
  • مجید امیدی ارجنکی، حامدرضا ظریف صنایعی*، هیثم حیدرزاده صفحات 99-113

    جاری شدن رواناب در نواحی شهری، باعث آب گرفتگی معابر می شود. این موضوع همواره مشکلات زیادی را به همراه دارد. شناسایی مناطق مستعد وقوع سیلاب های شهری و نقاط دارای آب گرفتگی، می تواند کمک زیادی به برنامه ریزی برای جلوگیری و کنترل سیلاب های احتمالی کند. در این پژوهش با استفاده از مدل SWMM، شبکه جمع آوری رواناب سطحی شهر شهرکرد، در دوره بازگشت های 2، 5 و 10 ساله شبیه سازی شد. واسنجی مدل در 2 رویداد رگباری بر روی پارامتر عمق رواناب در چند کانال و گره تصادفی انجام شد. با انجام آنالیز حساسیت بر روی پارامتر های تاثیرگذار بر میزان رواناب کل حوضه، پارامتر عرض معادل به عنوان حساس ترین پارامتر حوضه شناخته شد. پس از انجام کالیبراسیون، صحت سنجی با مقدار بهینه در 2 رویداد رگباری دیگر انجام شد. برای تعیین خطای مدل سازی از ضرایب NSE، RMSE، و درصد BIAS، در مراحل واسنجی و صحت سنجی استفاده شد که به عنوان نمونه مقدار ضریب NSE، در مرحله واسنجی بیشتر از 8/0 و در مرحله صحت سنجی بیش از 9/0 به دست آمد. این نتایج نشان از دقت خوب شبیه سازی دارد. نتایج مدل SWMM نشان داد شبکه جمع آوری رواناب سطحی کفایت لازم را برای عبور رواناب سطحی در دوره بازگشت های مختلف ندارد و زیرحوضه های 20، 90، 25، 39 و 99 به ترتیب دارای بیشترین مقدار رواناب هستند. نتایج روش TOPSIS نیز نشان داد که بحرانی ترین زیرحوضه ها، به ترتیب 92، 20، 25، 39 و 90 هستند. اغلب این زیرحوضه ها در مناطق جنوبی شهر واقع شده اند. در این مناطق به دلیل تراکم زیاد مناطق مسکونی و تجاری و عدم وجود فضای سبز کافی درصد مناطق نفوذناپذیر و در نتیجه میزان رواناب تولیدی، افزایش یافته است. مقایسه نتایج مدل SWMM و روش TOPSIS نشان از تطابق 80 درصدی در انتخاب زیرحوضه های بحرانی دارد. بنابراین استفاده از الگوریتم های تصمیم گیری چند شاخصه ای مانند روش TOPSIS می تواند دقت مدل SWMM را در انتخاب و اولویت بندی زیرحوضه های بحرانی، افزایش دهد. در نتیجه استفاده از این روش باعث بهبود روند تصمیم گیری در مواقع بحرانی می شود.

    کلیدواژگان: رواناب، زیرحوضه بحرانی، مدل SWMM، روش TOPSIS
  • راحله بیات، پیروز درخشی، رحمت الله رحیمی*، علی اکبر سیف کردی، محبوبه ربانی صفحات 114-126
    متیلن بلو رایج ترین ماده رنگی در جهان برای رنگ آمیزی پنبه، پشم و ابریشم با مصرف زیاد است که در پساب صنایع نساجی به مقدار زیاد یافت می شود. در این پژوهش واکنش تجزیه فوتوکاتالیزگری متیلن بلو در پساب با استفاده از نانوکامپوزیت ZnFe2O4-ZnO-perlite  در حالت سوسپانسیون و تابش نورهای فرابنفش  و مریی LED در فوتوراکتور ناپیوسته انجام شد. برای تهیه نانوکامپوزیت ZnFe2O4-ZnO-perlite، ابتدا ترکیب نانوگوی های ZnFe2O4 با استفاده از روش هیدروترمال سنتز شد. در ادامه، نانوذرات اکسید روی در محیط حاوی پرلیت و ZnFe2O4 با روش سل-ژل سنتز شد. برای شناسایی نانوکامپوزیت تهیه شده از تصاویر میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف سنجی تبدیل فوریه-زیر قرمز و همچنین الگوی پراش پرتو ایکس استفاده شد. تاثیر عوامل عملیاتی در تجزیه فوتوکاتالیزگری نظیر مقدار کاتالیزگر، توان لامپ های UV و مریی LED، مدت زمان تابش و دمای واکنش بررسی شد و بیشترین کارایی در شرایط بهینه با مقدار نانو فوتوکاتالیزگر 3 گرم در لیتر، توان لامپ های فرابنفش و مریی LED 20 وات، مدت زمان تابش 120دقیقه و دمای 35 درجه سلسیوس مشاهده شد. واکنش از نظر سینتیکی در شرایط بهینه بررسی شد و نتایج نشان داد که سینتیک آن شبه مرتبه اول بود و نتایج قابل قبولی در این بررسی ها به دست آمد. بر اساس این نتایج روشی برای تجزیه فوتوکاتالیزگری با استفاده از نانوکامپوزیت ZnFe2O4-ZnO-perlite به دست آمد که می توان با گسترش آن به شکل صنعتی، برای تجزیه پساب های رنگی در صنایع استفاده نمود.
    کلیدواژگان: نانوکامپوزیت، متیلن بلو، راکتور ناپیوسته (Batch)
  • سمیه محمدی*، سارا زارع صفحات 127-142
    تولید فاضلاب های صنعتی با ترکیبات متنوع یکی از چالش های بزرگ محیط زیستی جوامع بشری است که سلامت جامعه را به خطر می اندازد. با توجه به کم آبی کشور و مسیله تغییر اقلیم، راهکار استفاده مجدد از پساب صنایع و ورود مجدد پساب تولیدی به چرخه مصرف صنعتی آن بسیار باارزش است. در این پژوهش زیولیت نانومتخلخل نوع Y سنتز شد و کارایی آن در کاهش سختی پساب پالایشگاه نفت شیراز در مقایسه با زیولیت طبیعی بررسی شد. سنتز زیولیت نانوحفره به روش سل-ژل با استفاده از محلول سیلیکات سدیم و آلومینات سدیم انجام شد. نمونه سنتز شده با آنالیز پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ الکترونی روبشی و سنجشگر تخلخل و سطح ویژه بررسی شد. نتایج پراش اشعه ایکس ساختار بلورین زیولیت نانوحفره نوع Y را تایید کرد. تصاویر به دست آمده از میکروسکوب الکترونی روبشی تشکیل نانوذرات متخلخل را نشان داد و سنجشگر تخلخل سطح ویژه نمونه سنتز شده و حجم کلی تخلخل را به ترتیب 4/805 مترمربع بر گرم و4222/0 مترمکعب بر گرم تعیین کرد. همچنین بر اساس سنجش مقدار گاز نیتروژن جذب/ واجذب شده توسط سطح ماده، وجود مزوحفره به همراه میکروحفره در ذرات سنتز شده مشخص شد. پژوهش های سینتیکی تابعیت سرعت جذب با مدل شبه مرتبه دو را تایید کرد که نشان داد برقراری برهم کنش بین سطح جاذب و جذب شونده مرحله تعیین کننده سرعت بوده است. مقدار حذف یون کلسیم از پساب پالایشگاه بعد از زمان تعادل 120 دقیقه برای 2 جاذب زیولیت طبیعی (50 گرم) و نانوزیولیت (5 گرم) در 1 لیتر پساب و pH خنثی برابر با حدود 65 درصد و 95 درصد تعیین شد. pH خنثی به عنوان pH بهینه برای جذب تعیین شد.
    کلیدواژگان: سختی پساب، استفاده مجدد، زئولیت، مزوحفره، جذب
  • محمدعلی گرانمهر*، محمد یوسفی خرایم صفحات 143-155
    ورود آلودگی به شبکه های توزیع آب، یکی از خطرناک ترین حوادث محتمل است که می تواند به صورت تصادفی یا عمدی باشد. با توجه به جریان آب در شبکه، این آلودگی به نقاط مختلف منتقل می شود و سلامت مردم را به خطر می اندازد. در این راستا، نصب حسگرهای کیفی یکی از موثرترین راهکارهاست. با تشخیص آلودگی توسط این حسگرها و اعمال سیاست های مناسب پس از آن، خسارت ناشی از مصرف آب آلوده کاهش می یابد. در این پژوهش، یک مدل بهینه ساز برای جانمایی بهینه محل حسگرهای کیفی ارایه شد. به این منظور، با توجه به عدم قطعیت مربوط به محل ورود آلودگی و گام زمانی ورود آن، پارامتری با عنوان «بیشترین خسارت محتمل» معرفی شد. برای محاسبه این پارامتر، ابتدا ماتریس های خسارت برای همه مقادیر محتمل محل و گام زمانی ورود آلودگی و به کمک شبیه ساز EPANET محاسبه شدند. در ادامه این ماتریس ها در مدل بهینه ساز استفاده شده و طرح جانمایی حسگرها با هدف حداقل سازی بیشترین خسارت محتمل ارایه شد. در این پژوهش از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی استفاده شد. نتایج تحلیل یک شبکه نمونه به عنوان مورد مطالعاتی نشان داد جانمایی بهینه حسگر(های) کیفی بر اساس روش ارایه شده، تا حد زیادی توانست خسارت ناشی از ورود آلودگی به شبکه را کاهش دهد. به عنوان نمونه مشاهده شد که اضافه کردن فقط یک یا دو حسگر کیفی در محل های بهینه، می تواند خسارت ناشی از آلوده شدن آب را به ترتیب تا 56 و 78 درصد کاهش دهد.
    کلیدواژگان: شبکه های توزیع آب، حسگر کیفی، آلودگی، بهینه سازی، عدم قطعیت
  • رسول دانشفراز*، سعید دستگیری، بابک علی نژاد، محسن بشارت صفحات 156-171
    هوای محبوس در سیستم لوله های انتقال آب می تواند باعث انسداد جریان، ایجاد خوردگی، تاثیر منفی بر عملکرد شیرآلات و پمپ ها شود. بنابراین در این پژوهش بخشی از خط انتقال آب شرب سد عباس آباد با استفاده از نرم افزار انسیس فلوینت، رفتار هوای محبوس طی فرایند پرشدن و تخلیه ناگهانی و بررسی تاثیر وجود آن بر تغییرات فشار بررسی شد. هوای محبوس با طول های 5/0، 2 ، 3 متر و فشار ورودی برابر 2456/1، 7456/1 و 2456/2 اتمسفر برای لوله ای به طول 35 متر از نوع فلزی که شیر تخلیه در منتهی الیه خروجی آن تعبیه شده بود شبیه سازی شد. تاثیر تغییرات فشار-زمان به دو شیوه 1) تغییرات فشار در بدنه لوله و شیر تخلیه و 2) تغییرات فشار داخل هوای محبوس بررسی شد. نتایج نشان داد که تغییرات فشار در هر دو حالت به دلیل وجود هوای محبوس با نوسانات بسیار زیادی توام بود و این نوسانات تا باز شدن کامل شیر تخلیه ادامه داشت و هر اندازه طول هوای محبوس بزرگ تر باشد دامنه و طول نوسانات ایجاد شده بیشتر خواهد بود. مدل سازی با شرایط مرزی مشابه و بدون حضور هوا نشان دهنده عدم وجود نوسانات فشاری است. برای صحت سنجی نتایج مدل عددی، از نتایج (Palau et al., 2019) و محاسبه درصد خطای نسبی و شاخص های NRMSE , RMSE استفاده شد.
    کلیدواژگان: هوای محبوس، جریان دو فازی، تخلیه ناگهانی، خط انتقال سد عباس آباد
  • نعمت الله کمکی، علیرضا ریاحی بختیاری* صفحات 172-183

    آلکیل بنزن های خطی یکی از سورفاکتانت های مهم و پرمصرف در صنایع هستند. این ترکیبات با توجه به اختصاصی بودن منبع خود، مقاومت در برابر تجزیه و همچنین ماندگاری طولانی مدت در رسوبات دریایی، نشانگر ملکولی بی نظیری برای مطالعه مشتقات ورودی مواد آلی و تاثیر آنها بر محیط های آبی هستند. به دلیل وجود منابع متعدد این ترکیبات در مناطق مورد مطالعه، این پژوهش با هدف تعیین غلظت آلکیل بنزن خطی در 5 رودخانه نکارود، تجن، تلارود، بابلرود و سرخرود که به دریای خزر منتهی می شوند، انجام شد. در این پژوهش 15 نمونه از رودخانه های مورد مطالعه از بخش های انتهایی رودخانه ها (نزدیک مصب) از عمق صفر تا 5 سانتی متری توسط دستگاه گراب ون وین جمع آوری شد. پس از انجام مراحل آماده سازی، نمونه های حاصل از استخراج، به دستگاه گاز کروماتوگرافی با طیف سنج جرمی تزریق شد. در نهایت غلظت ترکیبات آلکیل بنزن خطی در رسوبات سطحی 5 رودخانه منتهی به دریای خزر تعیین شد. میانگین غلظت ترکیبات آلکیل بنزن خطی در رودخانه ها در محدوده بین 58/91288-28/56730 نانوگرم به ازای هر گرم وزن خشک تعیین شد. بر اساس نتایج به دست آمده ایستگاه های واقع در مناطق پرجمعیت و شهری غلظت بیشتری از این ترکیبات را نشان دادند. همچنین بین این ترکیبات و کربن آلی کل (TOC) هم بستگی مثبت مشاهده شد (05/0< p). بنابراین تغییرات غلظت این ترکیبات تابعی از تغییرات غلظت TOC در رسوبات است. نسبت ایزومرهای داخلی به خارجی (I/E) در رودخانه های مورد مطالعه در محدوده 25/0 تا 44/0 محاسبه شد. غلظت زیاد آلکیل بنزن خطی با نسبت کم I/E نشان داد که رودخانه های استان مازندران به شدت تحت تاثیر فعالیت های انسانی قرار گرفته است. با توجه به آنالیز خوشه ای انجام شده، رودخانه های نکارود و تجن نسبت به سایر رودخانه ها غلظت کمتری دارند و برای رهاسازی بچه ماهیان نسبت به سایر رودخانه ها مطلوبیت بیشتری دارند.

    کلیدواژگان: رودخانه های استان مازندران، آلکیل بنزن خطی، I، E، TOC
  • قاسم امینی* صفحات 184-193

    شناسایی کنتورهای دست کاری شده آب، به عنوان بخشی از مصارف غیرمجاز یکی از گام های اساسی در توسعه خدمات رسانی و افزایش بهره وری از منابع آب به حساب می آید که باید به آن توجه کرد. داده های مورد استفاده برای شناسایی مصرف غیرمجاز حاصل از دست کاری کنتور شامل تعداد 671 مشترک با سابقه دست کاری کنتور در سال های 98-96 و یک نمونه تصادفی 3120 تایی از مشترکان بدون سابقه دست کاری (سالم) در کاربری خانگی شهر قم است. به منظور تحلیل داده ها از سابقه مصرف و پرداخت صورت حساب مشترکان و همچنین روش های با نظارت داده کاوی از قبیل درخت تصمیم، ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی، رگرسیون لجستیک، نزدیک ترین همسایگی و روش بدون نظارت خوشه بندی استفاده شد. مقایسه روش های مختلف داده کاوی بین دو گروه کنتورهای دست کاری شده و سالم نشان داد در بین روش های با نظارت، دقت مدل ها نزدیک یکدیگر است و اختلاف 1 تا 3 درصدی بین آنها وجود دارد. از طرفی با توجه به درصد پاسخ صحیح در بین روش ها، رگرسیون لجستیک با تشخیص صحیح 85 درصد موارد دست کاری شده و 91 درصد موارد سالم و دقت کلی 89 درصد بر روی داده های تست به عنوان بهترین مدل برای شناسایی کنتورهای دست کاری شده می تواند استفاده شود. همچنین با استفاده از خوشه بندی به عنوان یک روش بدون نظارت، مشترکان در 6 خوشه دسته بندی و خوشه شماره 3 با تعداد 160 مشترک، رفتار مجزایی از سایر خوشه ها نشان داد. 86 درصد اشتراک های این خوشه شامل موارد دست کاری شده بودند و 18 درصد از موارد دست کاری تشخیص داده شده توسط رگرسیون لجستیک در این خوشه قرار گرفت. این پژوهش به ارایه مدل هایی برای شناسایی موارد دست کاری کنتور آب توسط تکنیک های داده کاوی پرداخته است. با توجه به یافته های پژوهش، به منظور شناسایی مصارف غیرمجاز آب، می توان از هر دو روش با نظارت (شامل متغیر پاسخ) و بدون نظارت (بدون نیاز به متغیر پاسخ) مانند خوشه بندی استفاده کرد. در این پژوهش رگرسیون لجستیک با دقت زیاد به عنوان مناسب ترین مدل برای شناسایی کنتورهای دست کاری شده انتخاب شد.

    کلیدواژگان: داده کاوی، مصرف غیرمجاز، دست کاری کنتور، رگرسیون لجستیک، خوشه بندی
|
  • Seyed Mohammad Javad Hoseiny Shams Abadi, Maryam Hasani Zonoozi * Pages 1-15
    Nitrogen compounds such as ammonium and nitrate are among the most common pollutants in wastewater and water resources. Removal of these substances is essential for reducing their adverse environmental and health effects. One of the biological methods for eliminating nitrogen is the simultaneous nitrification and denitrification process (SND) which, due to simplicity and cost effectiveness has attracted much interest. The SND can be performed by using bacterial attachment growth. The COD/N ratio is one of the effective parameters on the SND process. It can influence the process performance by changing the biofilm mass and the bacterial population. For this reason, the purpose of this study was to investigate the effect of COD/N ratio on simultaneous nitrification and denitrification in aerobic moving-bed sequencing batch reactor (MBSBR). For this purpose, an aerobic MBSBR reactor was operated in two phases. The selected values for COD/N in phases 1 and 2 were 10 and 20, respectively. According to the results, doubling of COD/N significantly increased the biofilm mass from 15 mg/media to 25 mg/media and increased the effluent COD from 22 mg/L to 192 mg/L as well, for phases 1 and 2, respectively. However, it had trivial effect on the concentration of suspended solids. The ammonium concentration in effluent of phase 2 was around 30 mg N/L which was about 33% more than that of phase 1 (10 mg N/L). This indicates a decrease in the rate of ammonium oxidation in phase 2 which most probably was attributed to increase of the population of heterotrophic bacteria and inhibition of the growth of autotrophs as a result of the higher abundance of organic matter in this phase compared with phase 1. In phase 2, in spite of increasing biofilm mass and part of the organic matter remaining until the end of the cycle (the factors that make the conditions more desirable for denitrification), denitrification decreased and from about 39% in phase 1 reached 12 % in this phase. The reason for this observation was the lack of proper nitrification and low concentration of nitrate in phase 2. Therefore, it can be said that by increasing COD/N ratio, the nitrate concentration, or in the other words the nitrification process, has become the controlling factor of the denitrification process. In general, in phase 1 (COD/N of 10) simultaneous nitrification and denitrification took place much better so that more than three-fold nitrogen removal efficiency was achieved compared with phase 2 (COD/N of 20).
    Keywords: Simultaneous Nitrification, Denitrification (SND), Moving-Bed Sequencing Batch Reactor (MBSBR), COD, N Ratio, Biofilm
  • Nahid Soltani-Firooz, Reza Panahi *, Babak Mokhtarani, Farshad Yazdani Pages 16-26
    Conventional technologies for degradation of phenolic compounds encounter several challenges such as large energy consumption and sludge production. Enzymes, natural catalysts displaying a superb selectivity, can be used for phenol removal. In the present work, tyrosinase immobilized on cellulosic support was used for degradation of phenol in batch and continuous operation modes in different conditions. In this regard, the effect of concentration, flow rate and pH on degradation yield were investigated. The results proved that higher oxidation rates were clearly achieved in continuous operation compared with batch experiments. The pH of 6 and 7 were suitable for phenol removal. In continuous mode, the complete phenol degradation was observed where the initial phenol concentration of 25 ppm was applied at residence times between 3.1 and 6.4 min. However, the greatest overall degradation yield of 71% was obtained with the initial concentration of 25 ppm by utilizing the flow rate of 18 ml/h. The degradation yield of 54% was found in recycling modes at initial phenol concentration of 25 ppm and a flow rate of 30 ml/h. Based on the results, degradation of phenol using tyrosinase can be considered as a valuable and green method.
    Keywords: Tyrosinase, Bioreactor, Biocatalyst, Phenol degradation, Continuous Process
  • Jafar Azamat * Pages 27-39
    Conventional technologies for degradation of phenolic compounds encounter several challenges such as large energy consumption and sludge production. Enzymes, natural catalysts displaying a superb selectivity, can be used for phenol removal. In the present work, tyrosinase immobilized on cellulosic support was used for degradation of phenol in batch and continuous operation modes in different conditions. In this regard, the effect of concentration, flow rate and pH on degradation yield were investigated. The results proved that higher oxidation rates were clearly achieved in continuous operation compared with batch experiments. The pH of 6 and 7 were suitable for phenol removal. In continuous mode, the complete phenol degradation was observed where the initial phenol concentration of 25 ppm was applied at residence times between 3.1 and 6.4 min. However, the greatest overall degradation yield of 71% was obtained with the initial concentration of 25 ppm by utilizing the flow rate of 18 ml/h. The degradation yield of 54% was found in recycling modes at initial phenol concentration of 25 ppm and a flow rate of 30 ml/h. Based on the results, degradation of phenol using tyrosinase can be considered as a valuable and green method.
    Keywords: Tyrosinase, Bioreactor, Biocatalyst, Phenol degradation, Continuous Process
  • Leila Zadmehr, Shiva Salem * Pages 40-56
    Among the photocatalysts, Titanium dioxide (TiO2) is mostly used for wastewater treatment. Nevertheless, large band gap, rapid recombination of electron–hole along with difficult separation process limits TiO2 applications in industrial scale. In this study, the photocatalytic activity and separation of TiO2 were improved by combined application of Fe3O4 and graphene oxide. X-ray powder diffraction (XRD), scanning electron microscopy (FESEM), and magnetization measurement (VSM) was utilized to characterize the sample and the photocatalytic degradation of methylene blue under visible light irradiation was evaluated by UV-vis spectrophotometer. The results indicate the successful preparation of purified TiO2/Fe3O4/GO nanocomposite by a two-step sol gel-hydrothermal method. The enhanced photocatalytic activity of nanocomposite is attributed to the simultaneous application of iron oxide and graphene oxide. The maximum photocatalytic decoloration (90%) is achieved within 80 min under lamp irradiation. The superparamagnetism of nanocomposites provided a convenient route for separation of the catalyst from the reaction mixture by an external magnet.
    Keywords: photocatalyst, Titanium dioxide, graphene oxide, Fe3O4, Methylene blue
  • Mohammad Mahmoudi Rad *, Mohammad Javad Khanjani Pages 57-70

    Vortex drop shaft (Vortex structure) is used in sewage and drainage systems to transfer fluid from surface conduit to deep underground tunnels. During the plunge, large volume of air is entrained into the water and then released of the drop shaft downstream. In the current research, an experimental model, made of Plexiglas segments, was set up to investigate hydraulic performance of vortex structure. Dimensional analysis results illustrated that ratio of sump depth to shaft diameter (Hs/D), ratio of drop total height to shaft diameter (L/D), and Froude number (Fr) were considered effective variables on relative air discharge (β=Qa/Q). The ability of the full factorial method (FFM), to describe this structure’s hydraulic characteristics, was validated using experimental data. The results indicated that the relative air discharge changed from 0.048 to 0.278 and increased with an increase in Fr, L/D and Hs/D factors. With respect to the maximum velocity of air outflow from the structure of the air vent pipes (with the same diameter Da), located between the 4Da and 9Da from the axis of the vertical shaft, this range is recommended for installation of air vent pipes. Furthermore, a regression-based-equation in the form of a quadratic polynomial as a function of Hs/D, L/D and Fr was proposed to estimate relative air discharge (β).

    Keywords: Vortex Structure, Relative Air Discharge, Full Factorial Method, regression analysis
  • Mohammad Sabouhi *, Ali Torabian, Naser Mehrdadi, Ali Bozorg Pages 71-86
    The combination of oxidation and flocculation has been used to alleviate the membrane fouling in MBR systems. As common and cheap additives, NaOCl and FeCl3 were employed to prolong the operation life of the membranes. To achieve the highest performance in terms of the SMPs and COD removal, the optimum dosages of FeCl3 and NaOCl additives were first evaluated. To do so, using the jar test, optimum dosages of 2 mg/L and 2 mg/L were respectively determined for the FeCl3 and NaOCl, leading to the highest possible SMPs and turbidity removals of 20.1% and 91%. Using such optimal dosages, different scenarios were examined and the MBR experiments were then conducted in three stages designed to have no chemical addition (stage 1), FeCl3 (stage 2), and a combination of FeCl3 and NaOCl (stage 3) to assess the effect of the additives on membrane performance under continuous flow condition. The results revealed that, although at such dosages, the additives were not able to affect the nitrifying and heterotrophic bacteria, when simultaneously employed (stage 3), they were able to significantly lower the cake layer resistance and the operating time by 4.3 and 2.6 times when compared to the conventional MBR systems (stage 1) and the ones flocculated by FeCl3 (stage 2).
    Keywords: Membrane bioreactor, Membrane Fouling, Membrane, NaOCl, FeCl3
  • Samaneh Sadat Gojarati, Mahmoud Hajisafari *, Mohammad Mehdi Khosravirad Pages 87-98

    Textile and dyeing industries are important industries in every country. Reactive colors soluble in water due to high brightness, low energy consumption and simple application method are one of the most important groups of colors used in the textile industries. Wastewater containing colors such as R198 is hazardous to the ecosystem and health, so a way to remove color from the wastewater is needed. The photocatalytic process is one of the advanced oxidation processes, that has shown the capability for eliminating various toxic and degradable compounds. In this study, zinc oxide nanoparticles were obtained from the purified solution of the residue of Zinc melting factory in Bafgh. The nanoparticles obtained by various devices were studied and analyzed. The formation, purity and optical properties of Zinc Oxide nanoparticles were investigated by Fourier Transform Infrared Spectrometer (FTIR) test. Finally, in order to investigate the photocatalytic properties of the nanostructures, NB21 reactive color, which is one of the most applicable and important colors in the textile industry, and is harmful to the environment was removed. The three parameters of color concentration, pH and amount of nanoparticle on its dye under UV rays were studied. The results of X-Ray Diffraction pattern (XRD), represents the crystalline and hexagonal structure of the samples. According to the Transmitted Electron Microscope (TEM) images, the sample has clear spherical shapes and distinct hexagonal dimensions in the range of 40-120 nm. Under optimum conditions, with 15 ml of color solution with concentration 0.1912 g/L, pH=5 and nanoparticle 0.06 gram at time interval of 120 minutes with application of bleaching process under UV rays, 94% of the color was degraded.

    Keywords: Zinc oxide nanoparticles, photocatalytic properties, Reactive Color, UV Rays
  • Majid Omidi Arjenaki, Hamed Reza Zarif Sanayei *, Heisam Heidarzadeh Pages 99-113

    Runoff in urban areas causes road flooding. This issue has many problems in itself. Identifying areas prone to urban floods and flood-prone areas can greatly assist in planning of prevention and control of possible floods. In this study, using SWMM model, Shahrekord surface runoff collection network was simulated in 2, 5 and 10 year return periods. Model calibration was performed on 2 rainfall events on runoff depth parameter in several canal and random nodes. Sensitivity analysis was performed on the parameters affecting the total runoff of the catchment, and the equivalent width parameter was identified as the most sensitive parameter of the catchment. After calibration, validation was performed with optimum values in 2 other rainfall events. NSE, RMSE, and BIAS% coefficients were used to determine the modeling error in the calibration and validation steps in witch the values of the coefficient of NSE obtained more than 0.8 in calibration and more than 0.9 in validation. These results showed that the simulation has a good accuracy. Results of SWMM model showed that surface runoff collection network is not sufficient for passing surface runoff during different return periods and the sub catchments 20, 90, 25, 39 and 99 have the highest amount of runoff, respectively. The results of TOPSIS method also showed that the most critical sub catchments are 92, 20, 25, 39 and 90, respectively. Most of these sub catchments are located in the southern part of the city. Due to the high density of residential and commercial areas and the lack of enough green space, the percentage of impermeable areas has been developed and as a result, the production of runoff has been increased. Comparison of SWMM model and TOPSIS method results shows 80% compliance in the selection of critical sub catchments. Therefore, using multi-criteria decision making algorithms such as TOPSIS can increase the accuracy of SWMM model in selecting and prioritizing the critical sub catchments. As a result, using this approach improves the decision making process in critical times.

    Keywords: runoff, Critical Sub Catchment, SWMM Model, TOPSIS Method
  • Raheleh Bayat, Pirouz Derakhshi, Rahmatollah Rahimi *, Ali Akbar Safekordi, Mahboubeh Rabbani Pages 114-126
    Methylene blue is the most common colored material that is used to stain cotton, wool and silk; it has a high global consumption, and is found in high-tech textile wastewater. In this study, the photocatalysis degradation reaction of methylene blue (MB) in polluted water was performed using a ZnFe2O4-ZnO-perlite nanocomposite in suspension condition under UV and visible LED illumination in a batch photoreactor. To prepare ZnFe2O4-ZnO-perlite nanocomposite, first, ZnFe2O4 nanospheres were synthesized by hydrothermal route, ZnO nanoparticles were prepared via sol-gel method in media containing perlite and ZnFe2O4. To detect prepared nanocomposite, scanning electron microscopy (SEM) images, Fourier-transform infrared spectroscopy (FT-IR) and X-ray powder diffraction (XRD) pattern were used. Effects of operating factors on photocatalyst degradation such as catalyst amount, powers of UV and visible LED lamps, radiation duration and reaction temperature were investigated. The highest efficiency was obtained under optimal conditions (3 g/L photocatalyst amount, UV power and LED power of 20 watts, the radiation time of 120 minutes and temperature of 35 ºC). The kinetic reaction was investigated in optimal conditions and the results showed that its kinetics was first order and the results were acceptable in these studies. Based on these results, a method for photocatalytic degradation was obtained using a ZnFe2O4-ZnO-perlite nanocomposite, which can be used to expand it into industrial form, for wastewater treatment in industry.
    Keywords: Nanocomposite, Methylene blue, Batch reactor
  • Somayeh Mohamadi *, Sara Zare Pages 127-142
    The production of industrial wastewater with a variety of compounds is one of the major environmental challenges of human societies, posing a great threat to the health of society. In this study, synthesis of Y-type nanozeolite and its efficiency in reducing the Ca2+ of Shiraz oil refinery effluent compared to acid treated natural zeolite was investigated. Synthensis of nanozeolites was performed by sol-gel method using sodium silicate and sodium aluminate solution. The synthesized samples were analyzed by X-ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, and Brunauer-Emmett-Teller (BET) test. The X-ray diffraction results confirmed the crystalline structure of Y-type nanozeolites. The scanning electron microscopy images showed the formation of mesoporous particles. The specific porosity of the synthesized nanozeolite and also the total porosity were determined as 805.4m2/g and 0.4222 m3/g, respectively by BET analysis. Based on the nitrogen gas absorption / desorption isotherm, the presence of mesopores along the micro-pore in synthesized nanozeolite was confirmed. Kinetic studies showed the adsorption kinetics of both adsorbents are fit well with pseudo-second-order model, indicating that the interaction between the absorber surface and the adsorbent is the determining factor in adsorption process and diffusion of the Ca2+ ions to the inside of mesoporous zeolite canals is fast. The removal amount of Ca2+ from wastewater of oil-refinery for natural zeolite(50 g) and nano zeolite(5 g) in 1 L wastewater  after equilibrium time was determined as 60% and 95%, respectively and pH=7 was determined as the optimum pH.
    Keywords: Effluent Hardness, Reuse, Zeolite, Mesoporous, Adsorption
  • Mohammadali Geranmehr *, Mohammad Yousefi-Khoraem Pages 143-155
    Contamination of a water distribution network (WDN) is one of the most dangerous events which may occur in accidental or deliberate conditions. The contamination spreads across the network based on the water flow and, as a result, has negative consequences on public health. In this regard, one of the most effective strategies is to install quality sensors. These sensors could reduce the damage due to detecting the contamination and applying appropriate policies. In this study, an optimization approach for quality sensor placement is presented. In this model, based on spatial and temporal uncertainty of input contaminant, a new parameter called maximum possible damage is introduced. Using EPANET as a hydraulic and quality simulator, the damage matrices are calculated for all possible values of temporal and spatial input contamination. In the following, these matrices are used in an optimization model in order to calculate the maximum possible damage. The genetic algorithm is implemented here to solve the problem.  The presented method is investigated on a case study network, and results show that this method could find the optimal sensor placement and reduce the damage caused by contamination. As an example, it can be seen that installing one or two sensors could reduce the contaminated water damage by 56% and 78%, respectively.
    Keywords: water distribution networks, Quality Sensor, Contamination, optimization, Uncertainty
  • Rasoul Daneshfaraz *, Saeed Dastgiri, Babak Ali Nejad, Mohsen Besharat Pages 156-171
    The trapped air in the water conveyance systems may cause the obstruction of flow, corrosion and adverse effect on the performance of valves and pumps. This study is part of the Abbas Abad Dam Drinking Water Transmission Line using Ansys Fluent Software, The behavior of air entrapped during the filling and discharging process and the effect of its existence on pressure changes were studied. Entrapped air was simulated at 0.5, 2, 3 m lengths and inlet pressures of 1.2456, 1.7456 and 2.2456 atmospheres for a 35-meter-long metal pipe with a discharge valve embedded in its outlet end. The effects of pressure-time changes were investigated in two ways: a) pressure changes in the pipe and drain valve and b) pressure changes inside the entrapped air. The results showed that the pressure changes in both cases were due to the large fluctuations in confined air and that the fluctuations continued until the drain valve was fully opened and the longer the confined air length was, the greater the amplitude and length of the created fluctuations. Modeling with similar boundary conditions without the presence of air indicates no pressure fluctuations. The results of the verification confirm the research results. Besides the Palau et al, 2019 results, calculation of relative error, RMSE and NRMSE were used in order to validate the numerical model results.
    Keywords: Trapped Air, Two phase flow, Sudden Discharge, Abbas Abad Dam Transmission Line
  • Nemat Allah Komaki, Alireza Riyahi Bakhtiari * Pages 172-183

    Linear alkylbenzenes is one of the most important surfactants in the industry. Due to their source specificity, degradation resistance and long-term survival in marine sediments, these compounds are unique molecular markers for studying organic matter input derivatives and their effects on aquatic environments. Due to the presence of multiple sources of these compounds in the study areas, this study was conducted to determine the linear alkyl benzene concentrations in the 5 rivers of Nekaroud, Tajan, Talaroud, Babolroud and Sorkhroud that lead to the Caspian Sea. In this study, 15 river samples were collected from the bottom of rivers (near estuaries) from 0-5 cm depth by Grab van veen device. After preparation, the extracted samples were injected into a gas chromatography-mass spectrometer (GC-MS). Finally, the concentration of linear alkyl benzene compounds in surface sediments of 5 rivers leading to the Caspian Sea was determined. The average concentration of linear alkylbenzene compounds in rivers was determined in the range of 56730/28-91288/58 ng/g dry weight. Based on the results, stations in the densely populated and urban areas showed higher concentrations of these compounds. There was also a positive correlation between these compounds and total organic carbon (TOC) (p< 0.05). Therefore, the concentration changes of these compounds are a function of the TOC concentration changes in the sediments. The ratio of internal to external isomers (I/E) in the studied rivers ranged from 0.25 to 0.44. High concentrations of alkyl benzene with a low I/E ratio showed that the streams of Mazandaran province were heavily influenced by human activities. According to cluster analysis, Nekaroud and Tajan rivers have lower concentration than other rivers and are more desirable for release of fish than other rivers.

    Keywords: Rivers of Mazandaran Province, Linear Alkylbenzene, I, E, TOC
  • Ghasem Amini * Pages 184-193

    Detection of tampering in water meters as part of unauthorized usage is a key step in development of service delivery and increasing water resource productivity, and requires special attention. Data used to identify unauthorized water usage, due to tampering in water meters, include 671 subscribers with a history of meter tampering during the years 2017-2019 and a random sample of 3120 subscribers with no tampering record (clean) among Qom’s residential water users. Data analysis was conducted using subscriber’s water consumption and invoice payment history as well as supervised data mining techniques such as decision tree,  support vector machine, neural network, logistic regression, K-nearest neighbor and unsupervised clustering method. The comparison of different data mining techniques between two groups of tampered and non-tampered water meters showed that among the supervised methods, the accuracy of the models is close to each other and there is a 1–3% difference between them. On the other hand, given the percentage of correct responses among the methods, logistic regression, as the best data mining model, with correct detection of 85% of tampered and 91% of non-tampered cases as well as 89% overall accuracy on the testing data, can be used for identification of tampered meters. The study used clustering as an unsupervised technique. The subscribers were grouped into six clusters. Cluster 3 (n=160 subscribers) showed distinct behavior from the other clusters. About 86% of subscriptions in cluster 3 are tampered cases. Moreover, 18% of the tampered cases detected by logistic regression are in this cluster. Data mining techniques for identification of water meter tampering were presented in this study. Findings of the study indicated that both supervised (including response variable) and unsupervised methods (no response variable) such as clustering can be used for the identification of unauthorized water consumption In this study, logistic regression, due to its high accuracy, was selected as the most appropriate model for detection of tampered meters.

    Keywords: Data mining, Unauthorized Usage, Meter Tampering, logistic regression, Clustering