فهرست مطالب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب - سال ششم شماره 1 (بهار 1400)

نشریه علوم و مهندسی آب و فاضلاب
سال ششم شماره 1 (بهار 1400)

  • تاریخ انتشار: 1400/03/31
  • تعداد عناوین: 13
|
  • سخن سردبیر
  • آقای دکتر افشین تکدستان صفحات 2-3
  • رضا پناهی*، صبا بهرامی صفحات 4-14

    تشکیل رسوب یکی از بزرگ ترین مشکلات و محدودیت ها در سیستم های آبی به‎حساب می آید که صنایع بسیاری با آن درگیر هستند. انتخاب روشی کارآمد، اقتصادی و سازگار با محیط‎زیست برای کنترل تشکیل رسوب، همواره چالش‎برانگیز بوده است. رسوب های معدنی با ایجاد عایق روی سطوح حرارتی سبب کاهش انتقال حرارت می شوند. رسوب هم‎چنین باعث تشدید افت فشار در فرآیندها و در نتیجه افزایش هزینه های تعمیر و نگه داری و در موارد بحرانی باعث از کار افتادن واحدهای فرآیندی می شود. استفاده از آنتی اسکالانت ها یکی از موثرترین راهکارها برای کنترل رسوب های معدنی است. بدین منظور آنتی اسکالانت به آب فرآیندی افزوده می شود. این ترکیبات از این‎جهت بسیار مورد توجه قرار گرفتند که با مقادیر کم و پوشش‎دهی چند مکانیسم، قابلیت کنترل رسوب را دارند و هم‎زمان با انجام فرآیند قابل استفاده هستند و پسماند قابل‎توجهی ندارند. آنتی اسکالانت ها از طریق یک یا مجموعه ای از مکانیسم ها شامل اثر آستانه ای، اصلاح کریستال، پراکندگی و به‎دام انداختن در تشکیل رسوب اختلال ایجاد می نمایند. در این مقاله فرآیند تشکیل رسوب و نقش آنتی اسکالانت ها بررسی شده است.

    کلیدواژگان: آنتی اسکالانت، سیستم های آبی، رسوب، کلسیم سولفات
  • آذر اسدی*، فریناز احمدی، علی اکبر زینتی زاده، علی نامور اصل صفحات 15-29

    با توجه به کاربرد روز افزون مواد پلاستیکی در زندگی روزمره انسان‎ها و مشکلاتی که برای محیط‎زیست ایجاد می‎کنند محققان تلاش کردند جایگزین زیست تخریب‎پذیری را برای پلاستیک‎های نفتی معرفی کنند. زیست تخریب‎ناپذیر بودن پلاستیک‎های سنتی به‎دلیل بزرگ و طویل بودن بیش از حد مولکول‎های پلیمری و وجود اتصالات محکم بین آن‎ها است که در نهایت شکسته شدنشان توسط میکروارگانیسم‎ها را بسیار مشکل و حتی غیرممکن می‎سازد. اما پلاستیک‎های زیست تخریب پذیر به‎سادگی توسط فعالیت موجودات زنده به واحد های سازنده خود تجزیه شده و در محیط باقی نمی‎ماند. پلی هیدروکسی آلکونات‎ها (PHA)1 از جمله پلیمرهای زیست تخریب‎پذیری هستند که در سال‎های اخیر موردتوجه قرار گرفته‎اند. PHAها ترکیبات پلی استری هستند که توسط میکروارگانیسم‎ها تحت شرایط ویژه سنتز می‎شوند. یکی از روش‎های تولید PHA از باکتری‎ها روش غنا و فقر است. در این روش از یک بیوراکتور با جریان ورودی و خروجی منقطع برای تامین رژیم غنا و فقر2 استفاده می‎شود تا میکروارگانیسم‎‎‎هایی که توانایی ذخیره PHA دارند بتوانند در رقابت با سایر میکروارگانیسم‎ها غالب شوند و در نتیجه حداکثر میزان PHA از محیط کشت حاصل شود. در این مقاله مروری، روش فقر و غنا برای تولید PHA و عوامل موثر بر آن شامل نوع خوراک، نسبت غنا به فقر، نسبت غذا به میکروارگانیسم، غلظت اکسیژن محلول و مواد مغذی مورد مطالعه قرارگرفته است.

    کلیدواژگان: پلی هیدروکسی آلکونات، پلاستیک زیست تخریب‎پذیر، لجن فعال، غنا و فقر
  • سهیل صفری*، مهدی ضرغامی، رضا یگانی، محمد مسافری صفحات 30-40
    در سال های اخیر، کشور ایران با مشکل جدی بحران آب مواجه بوده است. از این‎رو، ایجاد تعادل بین منابع آب شیرین موجود و میزان تقاضا و مصرف آن در جوامع، از اهمیت بالایی برخوردار است. به‎همین دلیل مدیریت صحیح منابع آبی و استفاده از روش های پیشرفته در تامین آب شیرین نقش اساسی دارد. هدف از این مطالعه، ارزیابی کیفی آب قنات دانشگاه و ارایه سیستم تصفیه مناسب، برای بهره برداری از این آب، در مصارف بهداشتی مجموعه ورزشی دانشگاه تبریز، با هدف مدیریت صحیح منابع آب و کاهش مصرف است. برای این منظور، در گام اول، با توجه به نتایج آزمایش های کیفی آب قنات، 18 گزینه پیشنهاد شد. سپس برای مقایسه و انتخاب بهترین گزینه، 4 معیار اصلی و 13 زیرمعیار در نظر گرفته شد. در این پژوهش از تصمیم گیری چندمعیاره گروهی و دو روش TOPSIS و جمع وزنی ساده، به عنوان روش تصمیم گیری برای انتخاب بهترین گزینه، استفاده شد. بدین منظور از نرم افزار GFDM برای تحلیل تصمیم گیری چندمعیاره گروهی کمک گرفته شد. درنهایت براساس نظر تصمیم گیران، وزن هر معیار محاسبه و تحلیل‎های لازم انجام پذیرفت. براساس تحلیل‎های صورت‎گرفته، بهترین گزینه از دیدگاه تصمیم گیران گزینه H، شامل اسمز معکوس، به عنوان روش نمک زدایی، فیلتر شنی، کارتریج فیلتر و اولترا فیلتر به عنوان پیش تصفیه و کلرزنی برای ضدعفونی معرفی شد.
    کلیدواژگان: نمک زدایی، تصفیه آب، اسمز معکوس، تصمیم گیری چندمعیاره
  • ناهید اختری، مهناز سادات صادقی*، همیرا آگاه صفحات 41-51
    وجود آلودگی های فلزات سنگین و معایب روش های معمول حذف، سبب شده که مطالعات بر روی روش های کارآمدتر جذب انجام شود. جذب زیستی به وسیله ریزجلبک یکی از روش های مناسب است که مورد توجه قرار گرفته است. در این میان، ریزجلبک Scenedesmus obliquus توان خوبی برای رشد در داخل پساب ها دارد. این پژوهش در سال 1398، کارایی ریزجلبک Scenedesmus obliquus را برای حذف نیکل از محلول های آبی مورد بررسی قرارداد. برای تعیین شرایط بهینه رشد جلبک همراه با بیشترین راندمان حذف آلودگی نیکل، ابتدا جلبک در محیط کشت BG-11 کشت داده شد. شرایط غلظت پایه، آلاینده نیکل ppm1 10 وpH   برابر با 1/0±7 درنظر گرفته شد که در این غلظت در دماهای مختلف، دمای بهینه، 30 درجه سانتی گراد با میزان رشد جلبک براساس جذب نوری برابر با 81/0 به‎دست آمد. در مرحله بعد برای تعیین غلظت بهینه، غلظت های 0 (شاهد)، 5/0، 1، 2، 5، 10 و 20 ppm نیکل، در زمان های (1، 7، 14 و 21روز) و دمای 2±30 درجه سانتی گراد و pH برابر با 1/0±7 مورد بررسی قرارگرفت. شرایط بهینه برای جذب فلز توسط جلبک در دمای 30 درجه سانتی گراد، غلظت ppm 10 بود که در آن مقدار حذف، 07/91 درصد بود. ایزوترم لانگمویر و مدل سینتیک شبه درجه دوم تطابق بهتری با داده ها نشان دادند. داده های تعادل برای نیکل به‎خوبی با روش جذب لانگمویر برازش شد و حداکثر ظرفیت جذب 76/25 میلی گرم بر گرم در روز چهارم گزارش شد. نتایج این پژوهش نشان داد که ریزجلبک Scenedesmus obliquus به‎عنوان جاذب گیاهی از توان بالایی برای حذف فلز سنگین نیکل برخوردار است.
    کلیدواژگان: ایزوترم جذب، جذب زیستی، ریزجلبک، Scenedesmus obliquus، فلز سنگین نیکل
  • یحیی چوپان*، ابوطالب هزارجریبی، خلیل قربانی، موسی حسام، عباس خاشعی سیوکی صفحات 52-60
    زعفران گیاهی با ارزش غذایی و تجاری بالا است که در صورت کیفیت بالا ارزش ریالی خوبی به‎همراه دارد. بدین منظور تحقیقی در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با دو فاکتور نوع منبع آبیاری (آب چاه W1 و پساب تصفیه شده فاضلاب شهری W2) و نوع سیستم آبیاری (سطحی S1 و زیر سطحی S2) با سه تکرار انجام شد. براساس نتایج آنالیز شیمیایی، پساب فاضلاب تصفیه شده در تصفیه‎خانه تربت حیدریه در حد استاندارد آبیاری محصولات است. نتایج میانگین مربعات نشان دادند، صفات کمی زعفران در فاکتور نوع منبع آبیاری و  اثر متقابل دو فاکتور نوع منبع آبیاری و نوع سیستم آبیاری، همه صفات غیر معنی‎دار شدند. نتایج میانگین مربعات صفات کیفی زعفران در فاکتور نوع منبع آبیاری و اثر متقابل دو فاکتور، جز در صفات رطوبت و کلیفرم کل، که در سطح احتمال یک درصد معنی‎دار  شده اند،  بقیه صفات غیر معنی‎دار شدند.  براساس نتایج بهترین عملکرد برای صفات تعداد گل، وزن خشک کلاله و وزن خشک خامه برای تیمار W1S1 به‎دست آمد و تیمارهای پساب فاضلاب نیز تفاوت معنی‎داری نشان ندادند. هم‎چنین برای صفات کیفی پیروکسین، کروسین، سافرانال و کلیفرم کل، بیشترین  مقدار در تیمار W2S2 مشاهده شد و تیمارهای پساب فاضلاب اثر مخربی بر کیفیت محصول نداشتند.
    کلیدواژگان: پساب فاضلاب، زیر سطحی، آب چاه، گیاه زعفران
  • علیرضا رودبارانی*، مهدی گودرزی متین، سعید سرآبادانی، مهران مامقانی نژاد صفحات 61-68
    خوردگی یکی از مشکلات اصلی در بهره برداری از شبکه های فاضلاب است. در برخی نقاط از شبکه های فاضلاب مانند آدم رو های ریزشی شدت خوردگی در اثر تجمع گاز سولفید هیدروژن قابل توجه است. در فاضلاب رو اصلی بتنی شهر اراک که وظیفه آن انتقال فاضلاب شهر اراک به تصفیه خانه فاضلاب است شرایط خوردگی لوله فاضلاب رو در مجاورت آدم رو ریزشی خط انتقال فاضلاب صنایع با کمک یافته های بازرسی داخلی تلویزیونی لوله بررسی شد. با توجه به مشاهده عیوب شدید خوردگی در آن، شدت گاز سولفید هیدروژن موردسنجش قرار گرفت. به منظور کاهش شدت گاز سولفید هیدروژن و رطوبت تاج لوله، لوله هواکش عمودی ولوله های تهویه اجرا و دوباره مقادیر گاز سولفید هیدروژن اندازه گیری شد. مقادیر بیشینه و کمینه بعد از اجرای لوله هواکش عمودی و لوله های تهویه به‎ترتیب هرکدام به‎مقدار 9/11 و 09/9 درصد کاهش یافتند. با توجه به مشاهده وجود گاز سولفید هیدروژن در آدم رو ها و به منظور بررسی اثر این گاز بر روی فلز نردبان آدم رو ها، آزمایش استحکام کششی آخرین پله نردبان آدم رو ریزشی و آدم روهای بالادست و پایین دست آن انجام شد. مقایسه مقادیر تنش تسلیم نشان دهنده تجمع گاز سولفید هیدروژن و وقوع پدیده تردی هیدروژنی در پله نردبان آدم روها بود.
    کلیدواژگان: خوردگی لوله های بتنی، آدم رو ریزشی، سولفید هیدروژن، ربات بازرسی شناور، استحکام کششی، تردی هیدروژنی
  • مطالب عمومی
  • صفحات 69-70
  • صفحات 71-82
  • صفحات 86-87
  • صفحات 88-89
  • صفحات 90-91
  • صفحات 92-105
|
  • Reza Panahi *, Saba Bahrami Pages 4-14

    Scaling is known as one of the most important issues and limitation in aqueous systems, which involved several industries. Applying an efficient, economic and environment friendly solution to control scale formation is challenging. Scaling prevents efficient heat transfer by forming an insulated layer on the surface of heating elements. Moreover, scaling increases the pressure drop in the process and consequently it raises maintenance costs and even leads to system shut down. Using antiscalants is considered the most promising method to control scale formation. To this end, antiscalants are added to the process water. These compounds have received a lot of attention due to the fact that they can control the deposition by the low values and coverage of several mechanisms and can be used simultaneously with the process and do not have significant waste. Antiscalants disrupt the scaling process through a variety of mechanismsincluding threshold effect, crystal modification, dispersion or sequestration. In the current study, scale formation process and the role of antiscalants are discussed.

    Keywords: Antiscalant, Aqueous System, calcium sulfate, Scale
  • Azar Asadi *, Farinaz Ahmadi, AliAkbar Zinatizadeh, Ali Namvar Asl Pages 15-29

    Due to the increased use of plastic materials in the daily lives of human all over the worlds and the concerns about the negative impacts of petroleum based plastics on aquatic and soil environments, the researchers have attempted to introduce biodegradable alternatives to such plastics. The non-biodegradability of petroleum based plastic is due to the large and long polymer molecules and the strong bonds between them, which ultimately makes it very difficult and even impossible for microorganisms to break down the molecules. The bioplastics are simply decomposed into their constituent units by the activity of living organisms and do not remain in the environment. Polyhydroxyalkonates (PHAs) are among the biodegradable polymers that have been received attention in the recent years. PHAs are polyester compounds that are produced by bacteria under special conditions. Feast/famine methodology is one of the methods for PHA production from bacteria. In this method, a sequencing batch recator (SBR) is used to supply feast and famine conditions, so that bacteria which are capable to produce PHA, compete with other microorganisms and obtain the maximum amount of PHA from the culture medium. In this review article, the method of feast/famine and the influential factors on producing PHA including feed type, feast/famine ratio, feed to microorganism (F/M) ratio, dissolved oxygen and nutrients concentration are investigated.

    Keywords: Activated sludge, Biodegradable plastics, Feast, famine, Polyhydroxyalkonate
  • Soheil Safari *, Mahdi Zarghami, Reza Yegani, Mohammad Mosaferi Pages 30-40
    Over the last few years, our country has been facing to the water crisis. Therefore, this is important and necessary to creating a fair balance between available freshwater resources and the amount of demand and consumption in communities. That is why water resources proper management and advanced methods development has an essential role in the supply of freshwater. The purpose of present research is to evaluate the quality of the water in the Qanat of the Tabriz University and provide a suitable purification system for the exploitation of that water in the sports complex of the university to properly water resources management and reduce consumption. For that goal, in the first step, according to the results of qualitative experiments of Qanats water, 18 scenarios were proposed, for comparing and choosing the best candidate, it has been taken four main criteria and 13 sub-criteria. In this study, multi-criteria group decision making, TOPSIS method, and Simple Additive Weighting method (SAW) have been used. Which GFDM software has been used to analyze multi-criteria group decision making. Finally, according to the decision makers’ results, the value of each criterion was calculated and analyzed; and it was found that the H scenario was the best choice of the decision makers' point of view was reverse osmosis as a desalination method, sand filter, cartridge filter, and ultra-filter was the best choice for pre-treatment and chlorination.
    Keywords: Desalination, Water Treatment, Multi-criteria decision making, Reverse Osmosis
  • Nahid Akhtari, Mahnaz Sadat Sadeghi *, Homeira Agah Pages 41-51
    Disadvantages of conventional techniques for removal of heavy metals from aquatic systems has led to the application of more efficient methods. Biosorption using microalgae is one of the appropriate methods to remove heavy metals. In this study which is performed on 2019, the efficiency of green algae, Scenedesmus obliquus which has a good potential for growing in wastewater, was investigated for the removal of nickel (Ni) as a toxic metal. The algae were first grown up in the BG-11 medium. The algae’s optimum growing condition in a medium consisted of Ni ions, were obtained by applying different temperatures in primitive condition: 10 ppm Ni, pH: 7±0.1. The optimum temperature was accordingly obtained as 30°C with OD = 0.81. Subsequently different Ni solutions (0, 0.5, 1, 2, 5, 10 and 20 ppm) at several contact times (1, 7, 14, and 21 day) were considered; while pH and temperature were 7±0.1 and 30±2 ºC, respectively. The results demonstrated that the algae have optimum Ni removal efficiency (91.07%) at the Ni concentration of 10 ppm. Equilibrium data for Nickel were fitted well by Langmuir adsorption model with maximum adsorption capacity of 25.76 mg/g at the 4th day contact time. The results showed that the microalgae S.obliquus, as a biosorbent, has appropriate capacity to remove heavy metals, especially Ni, from wastewater.
    Keywords: Absorption isotherm, Biosorption, Microalgae, Nickel heavy metal, Scenedesmus obliquus
  • Yahya Choopan *, ABOTALEB HEZARJARIBI, KHALIL GHORBANI, Mousa Hesam, Abbas Khashei Siuki Pages 52-60
    Saffron is a plant with high nutritional and commercial value, which has a good economic value when presented in high quality. This study was conducted in a randomized complete block design with two factors; type of irrigation water source (well water W1 and treated wastewater of municipal wastewater W2) and type of irrigation system (surface S1 and subsurface S2) with three replications. According to the results of chemical analysis of unconventional irrigation water source, treated wastewater in Torbat-e-Heydariyeh treatment plant met the standards of irrigation water for crops. The results of the mean squares in testing the irrigation system type and contrast of two factors showed that all quantitative traits of saffron were insignificant except two traits of dry weight of cream and stigma dry weight which were significant at the level of 1% probability. Also the results of the mean squares of saffron quality traits in the factor of type of irrigation source and the contrast of two factors showed that all quality traits, except moisture and total coliform which became significant at the level of 1% probability, became insignificant. Based on the results, the highest yield was obtained for quantitative traits of flower number, stigma dry weight and cream dry weight for W1S1 treatment and wastewater treatment. Treatments did not show significant differences. Also, for the quality traits of pyroxene, crocin, safranal and total coliform in W2S2 treatment, it was the highest value and wastewater treatments did not have a negative effect on product quality.
    Keywords: Sewage effluent, Subsurface, Well Water, Saffron plant
  • Alireza Roodbarani *, Mahdi Godarzi Matin, Saied Sarabadani, Mehran Mamghaninejad Pages 61-68
    Corrosion is one of the major problems in utilizing sewage networks. In some points of wastewater networks, such as drop shafts, the corrosion intensity due to hydrogen sulfide gas accumulation is significant. In Arak main concrete wastewater collector line which transfers waste water from city to wastewater treatment plant the corrosion conditions of sewage pipe in the vicinity of the dropshaft were investigated with the help of sewer CCTV inspections. The occurrence of severe corrosion defects was monitored then intensity of hydrogen sulfide gas was measured. For reduce the intensity of hydrogen sulfide gas and the moisture content of the pipe atmosphere, stack ventilation and circulation pipes, were constructed then the values ​​of hydrogen sulfide gas were again measured. Maximum and minimum values of hydrogen sulfide were reduced 11.9 and 9.09 percent, respectively. The tensile strength test was performed on the last tie rod of ladder stairs. The yield stress of the last stair of ladder in dropshaft manhole was lower than the value of upstream and downstream manholes, that it indicates corrosion in dropshaft manhole was more severe. Due to the observation of the presence of hydrogen sulfide gas in the manholes and in order to investigate the effect of this gas on the metal of the manholes ladder, the tensile strength test of the last step of the manholes ladder and its upstream and downstream manholes was performed. Comparison of yield stress values showed the accumulation of hydrogen sulfide gas and the occurrence of Hydrogen Embrittlement in the ladder.
    Keywords: Concrete Pipes Corrosion, Dropshaft Manhole, H2S, Camera Raft Robot, tensile strength, Hydrogen Embrittlement