فهرست مطالب

نشریه علوم و مهندسی آب و فاضلاب
سال پنجم شماره 3 (پاییز 1399)

  • تاریخ انتشار: 1399/11/16
  • تعداد عناوین: 13
|
  • افشین ابراهیمی صفحات 2-4
  • سید سعید اخروی*، سید سعید اسلامیان صفحات 5-21

    یکی از راه‎کارهای مدیریت پایدار منابع آب، استفاده مجدد از رواناب/پساب شهری و روستایی است که با توجه به طیف وسیع آلاینده های محیط‎زیستی موجود در آن، نیازمند تصفیه اضافی و استانداردسازی براساس نوع مصرف است. بازگردانی پساب ها علاوه ‎بر کاهش فشار بر منابع آبی، از نظر اقتصادی نیز در مقایسه با هزینه های زیاد پروژه های انتقال آب به‎ ویژه به ‎صورت بین حوضه ای و تبعات محیط‎زیستی، اجتماعی و اقتصادی آن مقرون به‎صرفه است. امروزه با توجه به هزینه های بالای راه‎کارهای متداول تصفیه، استفاده از روش های زیستی چون تالاب های مصنوعی افزایش چشمگیری یافته است. تالاب های مصنوعی بسته به دورنمای مورد انتظار (تصفیه پساب یا رواناب)، دارای روش طراحی متفاوتی هستند. این سامانه براساس الگوی جریان به سه دسته جریان آزاد سطحی، زیرسطحی افقی و عمودی تقسیم بندی می شود. انتخاب نوع طراحی سامانه علاوه‎بر توجه به توصیف جنبشی واکنش های بیولوژیکی تصفیه، به آگاهی از کارکرد الگوی جریان نیز وابسته است. در این مقاله، با بیان مطالعات انجام شده و الزام به تصفیه اضافی پساب های تصفیه خانه ، عملکرد انواع سامانه های تالاب مصنوعی در حذف آلاینده ها بررسی شده است. سپس، اصول طراحی سامانه تالاب مصنوعی با هدف جمع آوری و تصفیه رواناب و تصفیه پساب توضیح داده شده است. سرانجام با ارایه معیارهای طراحی و بررسی موانع موجود در مسیر ایجاد این تحول در عرصه بازیافت آب، امکان سنجی استفاده از این سامانه به‎ ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک مورد بررسی قرار گرفته است. در نهایت با بیان طرح توجیهی بهره گیری از این سامانه، اقدامات موردنیاز برای جانمایی آن ها بیان شده است.

    کلیدواژگان: الگوی جریان، تالاب مصنوعی، تصفیه، گیاهان، عملکرد، فرآیند حذف آلاینده ها
  • سید حسین سجادی فر*، مسعود خشائی، محمد داودآبادی، عبدالمجید راه پیما، غلامرضا ابراهیم آبادی صفحات 22-33

    صنعت آب و فاضلاب با توجه به شرایط محیطی حاکم بر آن، انتظارات ذی نفعان و رسالت سازمانی که برعهده دارد و در راستای تامین و توزیع آب و دفع بهداشتی فاضلاب، نیازمند رشد و توسعه متوازن با تغییرات شرایط محیطی است. از این‎رو شناسایی وضعیت توسعه ای صنعت آب و فاضلاب یک الزام در راستای هدف گذاری برنامه ها و راهبردها محسوب می شود. این پژوهش در راستای شناسایی میزان توسعه ‏یافتگی شرکت های آب و فاضلاب شهری (35 شرکت) از منظر مولفه های گوناگون خاص صنعت آب و فاضلاب در راستای تبیین برنامه ریزی های اقتصادی برای ارتقا و بهبود فعالیت های عملیاتی انجام شده است. در این پژوهش پس از استخراج 18 شاخص، با شیوه تحلیل عاملی اکتشافی شاخص ها به 5 عامل معنی دار تقلیل یافت. در ادامه، شاخص ترکیبی با توجه به بار عامل ها محاسبه و رتبه بندی مجموعه صنعت انجام شد. در ادامه با رویکرد شیوه خوشه بندی سلسله مراتبی سطح توسعه ‏یافتگی شرکت های آب فاضلاب بر پایه 5 عامل در 3 گروه همگن از منظر سطح توسعه‏ یافتگی گروه ‎بندی شدند. نتایج پژوهش نشان می دهد، میزان توسعه ‏یافتگی صنعت متعادل و همگن نبوده، به‎ طوری‎ که برخی شرکت ها از توسعه ‏یافتگی مطلوبی برخوردار نیستند، به توجه بیش تری نیاز دارند و برنامه ریزی برای بهبود وضعیت توسعه ای آن ها ضروری است.

    کلیدواژگان: برنامه ریزی اقتصادی، توسعه‏یافتگی، تحلیل عاملی اکتشافی، خوشه بندی، صنعت آب و فاضلاب
  • الهام محمدیان، سید ابراهیم هاشمی گرم دره*، مریم وراوی پور صفحات 34-40

    امروزه به‎ دلیل محدودیت های قانونی در مورد روش های دفن لجن فاضلاب، متخصصین محیط زیست برای رهایی از مشکلات ناشی از لجن تولیدی در تصفیه خانه ها، استفاده از آن را به‎ عنوان کود در کشاورزی توصیه می کنند. لجن فاضلاب به ‎دلیل داشتن مقادیر زیادی از ترکیبات آلی و عناصر غذایی موردنیاز گیاه می توانند بهترین و ارزان ترین کودهای آلی برای اراضی کشاورزی باشد؛ اما عوامل سمی مانند فلزات سنگین موجود در لجن، مهم ترین فاکتور محدودکننده استفاده از آن است. هدف از این پژوهش بررسی اثر کاربرد لجن فاضلاب روی خصوصیات شیمیایی و فلزات سنگین خاک است. این تحقیق در گلخانه تحقیقاتی پردیس ابوریحان دانشگاه تهران با سه سطح لجن فاضلاب مربوط به تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران و تهیه شده به ‎روش بی‎هوازی و آبگیری شده، شامل 0، 10 و 20 گرم در کیلوگرم خاک، در سه تکرار و در قالب طرح بلوک های کاملا تصادفی بر روی گل آفتابگردان زینتی انجام شد. پس از اتمام دوره رشد، از خاک گلدان های شاهد و تحت تیمار نمونه برداری انجام شد. پس از انجام آزمایشات فیزیکی و شیمیایی روی نمونه های خاک و تجزیه و تحلیل آماری، مشاهده شد که کاربرد لجن فاضلاب در خاک باعث افزایش معنی دار ماده آلی، گنجایش تبادل کاتیونی، شوری، غلظت نیتروژن کل، پتاسیم و فلزات سنگین سرب، نیکل و کادمیوم و کاهش معنی دار pH در خاک های تحت تیمار نسبت به تیمار شاهد شد. ضمن این‎که تیمار 20 گرم لجن فاضلاب در کیلوگرم خاک بهترین تاثیر را بر مشخصات شیمیایی خاک داشت.

    کلیدواژگان: استفاده مجدد لجن فاضلاب، تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران، فلزات سنگین، خصوصیات خاک، آفتابگردان زینتی
  • الهام درویشی*، فاطمه فرهنگیان صفحات 41-47
    در شبکه های توزیع آب، نشت موجب هدررفت و کاهش فشار می شود. روش های شناسایی نشت مختلفی در شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این روش ها الگوریتم های فراکاوشی هستند که در سال های اخیر مورد توجه زیاد محققین قرار گرفته اند. در نرم افزار تجاری WaterGEMS امکان طراحی بهینه، کالیبراسیون و نشت یابی شبکه توزیع آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک وجود دارد. در این مقاله با استفاده از ابزار Darwin Calibrator در نرم افزار WaterGEMS V8i امکان نشت یابی WaterGEMS در دو شبکه فرضی (پولاکیس و انی‎تاون) مورد بررسی قرار گرفت. در شبکه پولاکیس که فشار ثبت شده در گره ها به‎عنوان داده مشاهداتی به نرم افزار معرفی شد، محل نشت توسط نرم‏افزار در محل دقیق و یا در مجاورت آن تعیین شده است. اما در شبکه انی‎تاون دبی ورودی نیز به عنوان داده های مشاهداتی به برنامه معرفی شد که محل و مقدار نشت با دقت بالاتری توسط نرم افزار محاسبه شد. این نتایج مشابه نشت یابی انجام شده با الگوریتم کلونی مورچه ها است. بنابراین، WaterGEMS ابزاری مناسب برای مهندسین در برآورد اولیه محل و مقدار نشت است.
    کلیدواژگان: نشت یابی، WaterGEMS، شبکه توزیع آب، الگوریتم ژنتیک، Darwin Calibrator
  • هاشم کوچک زاده دندانساز*، محمد سلطانی اصل، امیر جنیدی صفحات 48-59

    از مهم ترین عوامل موثر بر نشت در سیستم‏های توزیع آب، فشار شبکه است و مدیریت فشار از استراتژی های مهم کاهش نشت شبکه های آبرسانی است. هدف اصلی مدیریت فشار در سیستم‏های توزیع آب به‎ حداقل رساندن نشت با بهینه سازی فشار، در گره های مصرف شبکه است. یکی از روش های معمول برای تحقق این امر استفاده از شیرهای کنترل فشار است. در این تحقیق به منظور بررسی وضعیت فشار در محدوده شبکه توزیع منطقه موردمطالعه و تعیین سناریوهای فشار بهینه شبکه، نسبت به تهیه مدل هیدرولیکی بر اساس اطلاعات میدانی موردنیاز توسط نرم افزارهای ArcGIS و WaterGEMS اقدام شد. نتایج اولیه نشان می دهد توزیع یکنواخت فشار در شبکه وجود ندارد و برخی مناطق از فشار بهینه برخوردار نیستند. برای بررسی اثرات مدیریت فشار، سه سناریو بهینه سازی بر مبنای تامین حداقل فشار در مدل تعریف شد. نتایج نشان می دهد که با اعمال این سناریوها متوسط فشار شبانه شبکه بین 32% تا 53% کاهش می یابد. هم‎چنین محاسبات نشان داد شاخص نشت زیرساخت شبکه توزیع روستا از 18/23 تا 96/13 تقلیل یافت که کاهشی بین 28% تا 40% را نشان می دهد. درنهایت نشت شبانه شبکه بین 2/24% تا 5/34% کاهش یافت که تجمیع نتایج حاکی از امکان بهره برداری پایدار شبکه خواهد بود.

    کلیدواژگان: مدیریت فشار، نشت، شبکه توزیع، مدل‏سازی هیدرولیکی
  • واحد کیانی*، کبری مل حسینی دارانی صفحات 60-66

    مقایسه شاخص های فیزیکی - شیمیایی آب و ویژگی های زیستی آن منعکس کننده کیفیت آب است. در پژوهش حاضر به ‎غیر از pH، دما و اکسیژن محلول که به‎ترتیب با  pHمتر، دماسنج و اکسیژن‎سنج تعیین شدند، سایر شاخص های فیزیکوشیمیایی آب با دستگاه Palintest 5000 تحت شرایط استاندارد آزمایشگاهی با 3 تکرار در آزمایشگاه لیمنولوژی دانشگاه بیرجند اندازه‎ گیری شد. هدف پژوهش حاضر تحلیل قیاسی خصوصیات فیزیک و شیمیایی آب‎ها (رودخانه، چاه عمیق، ترکیبی و مقطر) است. مجموع واکنش های زیستی-شیمیایی که در رودخانه توسط موجودات صورت می گیرد باعث تولید و افزایش ترکیبات نیتروژن دار در این منابع آبی می شود. میزان یون کلر آب ترکیبی (4/0 میلی‎گرم بر لیتر) از میانگین آب های به ‎دست آمده از آن (چاه عمیق+ مقطر) یعنی 15/0 بیشتر بود؛ از طرفی میزان سختی کل آب ترکیبی (125 میلی گرم بر لیتر) از میانگین آب های به‎دست آمده (185میلی‎گرم بر لیتر) کمتر بود. در نهایت پیشنهاد می شود از شاخص های زیستی مانند وجود روتیفرها، ماهی مقطع لوله ای و ماهی قزل آلا که به ‎طور معمول در آب‎های تمیز و پاکیزه زندگی می کنند نیز به ‎منظور بررسی خصوصیات کیفی آب استفاده شود؛ به ‎دلیل آن‎که به‎ طور معمول در آب هایی که قابلیت نگهداری املاح را دارند موجودات زنده بیشتری در آن‎ها مشاهده می شود.

    کلیدواژگان: خصوصیات فیزیکی آب، خصوصیات شیمیایی آب، تحلیل قیاسی، شاخص زیستی
  • صفحات 67-70
  • صفحات 71-85
  • صفحه 86
  • صفحه 87
  • صفحات 88-89
  • صفحات 90-110
|
  • Saeid Okhravi *, Saeid Eslamian Pages 5-21

    Wastewater/runoff reuse is one of the strategies for sustainable water resource management which, based on the consumption type, requires supplementary treatment and standardization due to a wide range of environmental contaminations. Wastewater recycling not only reduces the pressure on fresh water resources but also is so frugal in comparison to the huge costs and the environmental and socioeconomic impacts of water transfer projects, especially between the basins. Nowadays, the application of bio-methods such as constructed wetlands has increased significantly due to the high cost of conventional wastewater treatment approaches. Constructed wetland systems have different design methods depending on the desired outlook (wastewater or runoff treatment). With regards to the flow patern, the system classifies into free water surface flow, and horizontal and vertical subsurface flow. Design configurations of the constructed wetlands depend on the kinematic description of biological reaction as well as the designer’s knowledge of the flow pattern. In this paper, the related literature is reviewed and the required supplementary treatment of secondary effluent of the treatment plant is presented. Then the performance of different types of constructed wetlands in removal of pollutants is investigated. Finally the principles of constructed wetlands design with the aim of harvesting and treating runoff and wastewater have been thoroughly described. The design criteria are presented based on the observed obstacles for such evolution in the field of water recycling. The feasibility of constructed wetlands is then investigated, especially in arid and semi-arid regions. By presenting the justified plan for the system application, the required measures for site selection of such constructed wetland systems are expressed.

    Keywords: Constructed Wetland, Flow Pattern, performance, plants, Pollutant Removal, treatment
  • Seyedhosein Sajadifar *, Masoud Masoud Khashaeie, Mohammad Davoodabadi, Abdolmajid Abdolmajid, Gholamreza Ebrahimabadi Pages 22-33

    Given the environmental conditions governing it, its stakeholders' expectations and its organizational mission and in the context of supplying and distribution of water and safe disposal of wastewater, the water and wastewater sector needs to grow and develop in parallel to the changes in environmental conditions. For this reason identifying the development condition of the water and wastewater sector is a necessity in the context of targeting plans and strategies from the aspect of sectorial management and senior management. This research was undertaken to identify the level of development of the water and wastewater companies (35 companies) from the aspect of the different indicators specific to the water and wastewater industry in the context of clarifying the economic plans and to enhance and improve operational activities. In the course of the study, after identifying 18 indicators, the exploratory factor analysis was undertaken and the number of indicators was reduced to 5 significant factors. Then the combined indicator was calculated according to the weight of factors and the entire sector was classified. In continuation and by applying the hierarchal clustering method the development levels of water and wastewater companies were categorized on the basis of 5 factors in three homogenized groups of development. The study's results indicate an unbalanced and non-homogenous level of development in the sector, with some companies failing to achieve the desirable level of development and needing greater attention and planning to improve the developmental conditions.

    Keywords: Clustering, Development, Economic Planning, exploratory factor analysis, water, wastewater sector
  • Elham Mohammadian, Seyyed Ebrahim Hashemi Garmdareh *, Maryam Varavipour Pages 34-40

    Today, due to legal restrictions on the methods burying sewage sludge, environmentalists recommend using it as a fertilizer as a fertilizer in agriculture to get rid of the problems caused by sludge produced in treatment plants. Sewage sludge can be the best and cheapest organic fertilizer for agricultural lands due to its high content of organic compounds and nutrients required by the plant. But at the same time toxic factors such as heavy metals in sludge are the most important limiting factor for its use. The purpose of this study was to investigate the effect of sewage sludge application on some soil chemical properties and heavy soil metals. This study was carried out in the Aburaihan Campus Research Greenhouse of Tehran University with three levels of sewage sludge for anaerobic and dehydrated anaerobic wastewater treatment plant south of Tehran containing 0, 10 and 20 g/kg soil, in three replications in a completely randomized block design on Helianthus annuus. After finishing the growing season, the Soil of control and treated pots were sampled. After physical and chemical tests on soil samples, it was observed that application of sewage sludge in soil significantly increased Organic Matter (O.M), Cation Exchange Capacity (CEC), Salinity (EC), total nitrogen, potassium and Heavy metals Pb, Ni, Cd concentrations, and There was a significant decrease in pH in the treated soils compared to the control treatment. Also, treatment of 20 g of sewage sludge per kg soil had the best effect on soil chemical properties.

    Keywords: heavy metals, Helianthus annuus, Reuse of sewage sludge, Soil properties, South Tehran Wastewater Treatment Plant
  • Elham Darvishi *, Fatemeh Farhangiyan Pages 41-47
    Leakage in water distribution networks will cause waste of water and reduced pressure. Different leak detection methods are used in the networks among which the Meta-search algorithms have received much attention in the recent years. WaterGEMS commercial software uses genetic algorithm for optimal design and calibrate water distribution networks and detect leakage. In this paper, the WaterGEMS V8i performance in leakage detection using Darwin Calibrator tool was investigated in two hypothetical networks (Poulakis and Aniton). In the Poulakis network where only the node's pressure was put into the software as observational data, the location of leakage was determined at or in the vicinity of the exact location. However, in the Aniton network, where the input discharge was also introduced to the program as observational data, the location and the amount of the leakage were calculated more accurately. These results were similar to the leakage resulted in using the Ant colony algorithm.WaterGEMS is therefore evaluated as a good tool for engineers for estimating the location and amount of leakage in water networks.
    Keywords: Darwin Calibrator, Genetic Algorithm, Leakage Detection, Water distribution system, WaterGEMS
  • Hashem Kouchakzadeh Dandansaz *, Mohammad Soltani Asl, Amir Joneidi Pages 48-59

    In water distribution systems, pressure is one of the most important factors affecting leakage. Accordingly pressure management is an integral part of the leak reduction strategy. The main purpose of pressure management is to minimize network leakage by providing minimal pressure on network nodes. Using the pressure control valves (PRV) in the water networks is one of the common methods to reduce water leakage. In this study, with the aim of determining the optimal pressure in the network, the water distribution network was analyzed using WaterGEMS and ArcGIS software and based on field data. The modeling results showed that the pressure distribution in the network is uneven and some network nodes are experiencing non-optimal pressure. Therefore, based on the topography of the area, three pressure optimization scenarios were implemented in the model, which reduced the average night network pressure by 32% to 53%. The results showed that the infrastructure network leakage index (ILI) was reduced by 23.18 to 13.96, which showed a decrease of 28% to 40%. Finally, the calculations showed that by applying these scenarios, network leakage can be reduced by 24.2% to 34.5%.

    Keywords: Distribution network, Hydraulic Modeling, Leakage, Pressure Management
  • Vahed Kiyani *, Kobra Melhosseini Darani Pages 60-66

    Water quality is presented by its physicochemical and biological specification. The aim of this study was to analyze the physicochemical characteristic of waters (river, drinking, hybrid and pure water) including total hardness, magnesium, nitrite and ammonia (mg/L) which were determined based on the standard protocols of the EPA (2010) using photometer, Palintest, 8000. Furthermore, dissolved oxygen (mg/L), temperature (ºC) and pH were determined by oxygen meter, calorimeter and pH meter, respectively, with 3 repeats and in the limnology laboratory of Birjand University. In river water, the concentration of nitrogen is higher compared to other water sources due to the physicochemical reactions (especially due to the disposal of ammonia into water). For the hybrid water, consisting of drinking water plus pure water, the chlorine concentration (0.4 mg/L) was greater than the average (0.15 mg/L). The total hardness of the same (125 mg/L) was however lower than the average (185 mg/L). Finally, it is recommended that biological indicators such as the presence of rotifers, tubular cross-sectional fish, and salmon (which normally live in clean water) be used to assess the qualitative characteristics of the water. This is due to the fact that there are normally more living creatures in waters which can hold salts.

    Keywords: Biological index, Chemical properties of water, comparative analysis, Physical Properties of Water