فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 97 (امرداد و شهریور 1394)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 97 (امرداد و شهریور 1394)

  • تاریخ انتشار: 1394/03/15
  • تعداد عناوین: 13
|
  • رضا درویشی چشمه سلطانی، حاتم گودینی، محمد جواد قنادزاده، محمد صادق رجایی، مهدی صفری صفحات 2-10
    هدف از این پژوهش، مطالعه جذب سطحی کادمیم بر روی نانوپودر سیلیکای تثبیت شده در آلژینات کلسیم و تعیین ایزوترم، سینتیک و ترمودینامیک جذب بود. از راکتورهای جریان ناپیوسته برای بررسی تاثیر pH اولیه، زمان تماس و غلظت یون های فلزی بر جذب کادمیم استفاده شد. زمان تماس و pH اولیه مطلوب برای جذب سطحی کادمیم به ترتیب 120 دقیقه و 4 به دست آمد. با افزایش غلظت یون کادمیم از 10 به 1000 میلی گرم در لیتر، میزان جذب کادمیم به ترتیب از 71/5 به 65/100 میلی گرم بر گرم افزایش یافت. نتایج نشان داد که مدل ایزوترم لانگمیر بهترین مدل برای توصیف داده ها است (997/0 = R2). حداکثر ظرفیت جذب برای جذب کادمیم بر روی جاذب، 99/72 میلی گرم بر گرم تخمین زده شد. با توجه به متوسط انرژی آزاد جذب به دست آمده از ایزوترم دوبنین- رادوشویچ، جذب سطحی کادمیم بر روی نانوپودر سیلیکای تثبیت شده از مکانیسم شیمیایی پیروی می کند. مطالعه سینتیک نیز نشان داد که مدل شبه درجه دوم برای جذب کادمیم مناسب تر است (999/0 = R2). افزون بر این، مقادیر منفی ∆Ho و ΔGo ماهیت اگزوترم و خودبه خودی واکنش جذب کادمیم بر روینانوپودر سیلیکای تثبیت شده را اثبات نمود.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، آلژینات، نانوپودر، کادمیم، تثبیت
  • لاله دیوبند هفشجانی، سعید برومندنسب، پویا شیرازی، سعید بی باک هفشجانی، رویا مافی غلامی صفحات 11-18
    هدف از این پژوهش تعیین کارایی خاکستر نانوساختار سدر در حذف سرب از محیط های آبی به صورت تک و چند عنصریبود. به این منظور خاکستر نانوساختار سدر سنتز شد و اثر عواملی چون pH، دز جاذب، زمان تماس بر کارایی حذف سرب در سیستم ناپیوسته بررسی شد. برای تعیین ویژگی های جاذب از آزمون های SEM، PSA و FTIR استفاده شد. تصویربرداری از نانوجاذب تولیدی با میکروسکوپ الکترونی نشان داد که قطر همه ذرات، کوچک تر از 207 نانومتر است. نتایج نشان داد که pH بهینه جذب سرب برای سیستم تک عنصری 6 و برایچندعنصری5 است. همچنین در سیستم تک و چندعنصری به ترتیببیشینه راندمان حذف 97 و 94 درصد و بیشینه ظرفیت جذب 27 و 21 میلی گرم بر گرم به دست آمد. مقایسه ایزوترم های فروندلیچ، لانگمیر و سیپس نشان می دهد که مدل لانگمیر،داده های سیستم تک عنصری را با ضریب تبیین 99/0 و شاخص خطای01/1، بهتر از سایر مدل ها توصیف کرده است. همچنین این مدل باضریب تبیین 99/0 و شاخص خطای024/0 برازش بهتری بر داده هایسیستم چندعنصریداشت.
    کلیدواژگان: نانوساختار خاکستر سدر، سرب، آهن، کادمیم، روی، محلول تک و چندعنصری
  • راضیه عسگری، بیتا آیتی * صفحات 19-27

    در این پژوهش اثر اسکاونجر حفره EDTA در تسریع رنگبری رنگزای آبی مستقیم 71 به عنوان یک آلاینده سخت تجزیه پذیر در فرایند فتوکاتالیستی با استفاده از نانو ذرات دی اکسید تیتانیوم پوشش داده شده بر بستر سیمانی بررسی شد. با استفاده از 03/0 مولار EDTA، 75 میلی گرم در لیتر رنگزا در pH برابر 6، تحت تابش لامپ UV-C 60 وات طی مدت زمان 75 دقیقه رنگبری شد. این درحالی است که رنگزا تحت این شرایط و بدون حضور اسکاونجر در مدت زمان 225 دقیقه حذف شد، به این ترتیب اثر تسریع کنندگی این اسکاونجر تایید شد. سینتیک فرایند فتوکاتالیستی در حضور EDTA مرتبه اول با ثابت واکنش 05/0 بر دقیقه به دست آمد که 5/2 برابر سرعت واکنش بدون اسکاونجر بود.

    کلیدواژگان: سینتیک، غلظت، pH، شدت تابش، آبی مستقیم 71
  • مقداد پیرصاحب، مسعود مرادی، کیومرث شرفی صفحات 28-36
    فرایندهای تصفیه هوازی با رشد چسبیده ثابت، کارایی بالایی در حذف مواد آلی و فسفر و نیز انجام نیتریفیکاسیون در فاضلاب دارند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی لجن فعال با بستر ثابت مستغرق، در حذف فسفر و ترکیبات نیتروژنه از فاضلاب بیمارستانی بود.ابتدا اقدام به ساخت راکتور، راه اندازی و بارگذاری سیستم لجن فعال با بستر ثابت مستغرق شد و سپس برای بررسی راندمان سیستم در حذف ازت آمونیاکی، ازت کل، نیتریت، نیترات و فسفر در سه زمان ماند مختلف یعنی 9/2ساعت هوازی و 1/1 ساعت بی هوازی، 6/3 ساعت هوازی و 4/1 ساعت بی هوازی، 4 ساعت هوازی و 5/1 ساعت بی هوازی، اقدام به برداشت 225 نمونه از تصفیه خانه فاضلاب بیمارستان فارابی کرمانشاه شد. اندازه گیری فسفر، نیتروژن آمونیاکی، نیتریت و نیترات به ترتیب طبق روش استاندارد شماره 4500-P، 4500-NH3، 4500-NO2 و 4500-NO3 انجام گرفت. بالاترین میزان درصد حذف فسفر یعنی 53 درصد، در مرحله سوم سیستم (4 ساعت هوازی و 5/1 ساعت بی هوازی) و بالاترین حذف ازت آمونیاکی یعنی 97 درصد و TKN 96 درصد در مرحله دوم سیستم (6/3 هوازی و 4/1 بی هوازی) بود. مقایسه میانگین راندمان حذف این پارامترها در سه زمان ماند مورد بررسی، اختلاف معنی داری را نشان داد (05/0
    کلیدواژگان: فاضلاب بیمارستانی، بیوفیلم، رشد ثابت با بستر مستغرق، فسفر، ترکیبات نیتروژنه
  • مسعود کوشا، امیدوار فرهادیان، سالار درافشان، نصرالله محبوبی صوفیانی صفحات 37-50
    در مطالعه حاضر، تاثیر چهار فاکتور اصلی غلظت اولیه مالاشیت گرین، pH اولیه محلول حاوی مالاشیت گرین، وزن زی توده جلبک ها و مدت زمان انجام آزمایش بر روی راندمان جذب مالاشیت گرین توسط ریزجلبک های سبز سندسموس و کلرلا با استفاده از روش باکس- بنکن مورد ارزیابی قرار گرفت. حداکثر راندمان جذب زیستی مالاشیت گرین توسط ریزجلبک های سبز سندسموس و کلرلا به ترتیب 23/76 و 32/91 درصد بود. در شرایط بهینه، مدل شبه درجه دوم بهترین تناسب را با داده های آزمایش نسبت به سایر مدل ها نشان داد (99/0<). روش اسپکتروسکوپی مادون قرمز نشان داد که چندین گروه عاملی، به خصوص گروه های کربوکسیل، هیدروکسیل و آمین در سطح زی توده های جلبکی، مسئول اتصال یون های مالاشیت گرین به سطح جلبک ها در فرایند جذب زیستی هستند. علاوه بر این، تفاوت راندمان های حدف مالاشیت گرین توسط زی توده های جلبکی، می تواند ناشی از تفاوت در برخورد بین مولکول های رنگی و زی توده های جلبکی باشد. این یافته ها نشان داد که زی توده های جلبکی می توانند به عنوان مواد زیستی مناسب برای جذب زیستی مالاشیت گرین از پساب استفاده شوند.
    کلیدواژگان: جذب زیستی، ریزجلبک سبز سندسموس، ریزجلبک سبز کلرلا، مدل های سینتیکی، نورسنجی فروسرخ
  • علی شهیدی، نسیم جلیل نژاد فالیزی، الهام جلیل نژاد فالیزی صفحات 51-61
    امروزه آلودگی منابع آبی به فلزات سنگین به یک مشکل جهانی تبدیل شده و نیاز به پایش و کنترل مستمر دارد. به طور طبیعی سالانه حدود 25000 تن کادمیم وارد محیط زیست می شود. هدف از این پژوهش، بررسی ویژگی های حذف کادمیم از محیط آبی با استفاده از جاذب طبیعی لوفا به روش های آزمایش تعادلی ناپیوسته و ستون بستر ثابت بود. در آزمایش های ناپیوسته، اثر عواملی مانند زمان تماس، pH، جرم جاذب و غلظت اولیه کادمیم، بر فرایند جذب بررسی شد. مدل های ایزوترمی لانگمیر و فروندلیچ به منظور بررسی تعادل جذب استفاده شدند. مطالعه ایزوترم جذب نشان داد که اگرچه هر دو مدل ایزوترم، داده ها را به خوبی توصیف کردند، اما مدل لانگمیر با R2 برابر987/0 با داده های جذب مطابقت بیشتری داشت و بیشینه ظرفیت جذبی به دست آمده در این مطالعه برابر 711/6 میلی گرم بر گرم بود. در مرحله دوم، جذب کادمیم در حالت جریان پیوسته با استفاده از ستون بستر ثابت مطالعه شد. عملکرد ستون جاذب با تغییر عوامل دبی و غلظت کادمیم ورودی بررسی شد. نتایج آزمایش نشان داد که کل مقدار یون کادمیم جذب شده و ظرفیت جذب ستون، با افزایش دبی کاهش و با افزایش غلظت کادمیم ورودی افزایش می یابد. با اعمال مدلآدامز- بوهارتبر داده های تجربی، منحنی شکست پیش بینی شده و خصوصیات پارامترهای لازم برای فرایند طراحی تعیین شدند. نتایج نشان داد که از جاذب طبیعی لوفا می توان برای حذف مقرون به صرفه کادمیم از منابع آبی استفاده نمود.
    کلیدواژگان: ایزوترم جذب، جذب سطحی، حذف کادمیم (II)، ضریب سینتیکی جذب، لوفا استوانه ای
  • محمد ملکوتیان، شیما رضایی، علیرضا نصیری، نجمه امیرماهانی صفحات 62-71
    جذب سطحی از مهم ترین فرایندهای تصفیه فاضلاب های حاوی رنگ است. در این پژوهش چگونگی حذف رنگ متیلن بلو به عنوان یک رنگ شاخص، توسط جاذب خاکستر فرار فعال شده نیروگاه برق شهرستان زرند بررسی شد. خاکستر فرار نیروگاه زرند کرمان با استفاده از فرمالدئید در محیط اسیدی فعال شد و به عنوان جاذب، مورد استفاده قرار گرفت. عوامل موثر در فرایند فعال سازی جاذب شامل دما، زمان، مقدار فرمالدئید، مقدار و غلظت اسید و همچنین عوامل تاثیرگذار در فرایند جذب، برای شرایط بهینه تنظیم شد. آزمایش ها در شرایط بهینه بر روی پساب شبه واقعی کارخانه نساجی یزد بافت انجام شد. خاکستر فرار فعال شده در زمان 5 ساعت، غلظت اسید 8 درصد، نسبت فرمالدئید به خاکستر فرار برابر 25/0، نسبت 6 به 1 اسید به خاکستر فرار و دمای 100 درجه سلسیوس تهیه شد. حداکثر راندمان حذف متیلن بلو در نمونه سنتتیک (با غلظت 50 میلی گرم در لیتر) در شرایط بهینه یعنی pH برابر 9، زمان تماس 30 دقیقه، دمای 35 درجه سلسیوس و مقدار جاذب 3 گرم در لیتر برابر 112/0±07/99 درصد، به دست آمد. ظرفیت جذب در این شرایط برابر 55/0±5/16 میلی گرم بر گرم بود. راندمان حذف متیلن بلو در پساب واقعی در شرایط بهینه 36/0± 8/91 درصد بود. خاکستر فرار فعال شده نیروگاه زرند به عنوان یک جاذب در دسترس با راندمان حذف بالا می تواند برای تصفیه پساب های رنگی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلیدواژگان: خاکستر فرار، متیلن بلو، پساب صنعتی، جذب سطحی
  • الله بخش جاوید، علی اکبر رودباری، سعید ناظمی صفحات 72-80
    هدف از این مطالعه، ارائه مدلی برای برآورد تولید تری هالومتان های ناشی از کلزنی آب رودخانه بود. برای این منظور، پس از طراحی آزمایش ها، نسبت های مختلف کلر به کربن آلی در نمونه ها ایجاد شد و غلظت های متفاوتی از بروماید نیز به نمونه ها اضافه شد. بعد از انکوباسیون، مقدار ترکیبات آلی طبیعی، TOC و DOC توسط آنالایزرها اندازه گیری و داده ها وارد نرم افزار SPSS شد و رگرسیون چند متغیره انجام و مدل آماری متناسب استخراج شد. در این مطالعه، چهار رابطه برای پیش بینی تولید تری هالومتان ها به دست آمد و مشخص شد که عوامل اصلی تشکیل تری هالومتان ها، زمان واکنش و غلظت بروماید در آب است. خطر سرطان زایی ناشی از تری هالومتان ها در این نمونه آب نیز، در غلظت بروماید 207 تا 246 میکروگرم در لیتر به حداکثر رسید. روابط حاصل شده در این مطالعه می تواند به عنوان ابزاری ساده در برآورد اولیه پتانسیل تولید تری هالومتان ها در منابع آبی به کار برده شود.
    کلیدواژگان: تری هالومتان ها، کلرزنی، مدل سازی
  • حسین محمدزاده، زهرا شیرنژاد صفحات 81-92
    در این مقاله، تغییرات غلظت کربن معدنی و آلی محلول و ترکیب ایزوتوپی آنها در منابع آبی مختلف سطحی و زیرزمینی موجود در حوضه آبریز کارده، با مساحت حدود 547 کیلومتر مربع، واقع در شمال شهر مشهد، مورد ارزیابی قرار گرفت. برای بررسی منشا کربن محلول، از منابع آب سطحی و زیرزمینی مثل رودخانه، دریاچه سد، چشمه، چاه و قنات و از اعماق 1، 5، 10، 15، 20 متری آب دریاچه سد کارده، در نقطه خروجی سد، در خرداد ماه 1390 نمونه برداری شد. پارامترهای صحرایی، در طی نمونه برداری در صحرا اندازه گیری شد. کلیه اندازه گیری ها در آزمایشگاه ایزوتوپی دانشگاه اتاوا انجام شد. غلظت کربن معدنی و آلی محلول و ترکیب ایزوتوپی آنها به ترتیب توسط دستگاه های TCA و CF-IRMS اندازه گیری شد. بر اساس نتایج به دست آمده، میانگین مقدار کربن معدنی محلولدر آب های سطحی و زیرزمینی حوضه آبریز کارده به ترتیب برابر 1/54 و 8/66 میلی گرم در لیتر،میانگین مقدار کربن آلی محلول به ترتیب2/2 و45/0 میلی گرم در لیتر، میانگین مقدار 13C-DIC در آب های سطحی و زیرزمینی به ترتیب برابر ‰ 7- و ‰ 11- و میانگین مقدارδ13C-DOCبه ترتیب ‰ 6/31- و ‰ 5/29- بود. به طور کلی، غلظت کربن معدنی و آلی محلول و ترکیب ایزوتوپی آنها، در منابع آبی مختلف سطحی و زیرزمینی متفاوت است و منشا عمده کربن محلول موجود در منابع آبی حوضه آبریز کارده، از لیتولوژی (سنگ های کربناته آهکی و دولومیتی) و تا حدودی از پوشش گیاهی (گیاهان C3) منطقه است.
    کلیدواژگان: کربن معدنی محلول، کربن آلی محلول، ایزوتوپ پایدار کربن 13، حوضه آبریز کارده
  • عباس خاشعی سیوکی، محبوبه سربازی صفحات 93-103
    کنترل کیفیت آب زیرزمینی به علت کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک از اهمیت ویژه ای برخوردار است. مدل های زمین آماری، روش های توسعه یافته پهنه بندی برای پیش بینی مکانی ومیانیابی پارامترهای آب زیرزمینی محسوب می شود. در این پژوهش روش های IDW، کریجینگ و کوکریجینگ در زمین آمار با مدل های پرسپترون چند لایه و مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان برای پیش بینی توزیع مکانی پارامتر EC آب زیرزمینی بررسی و با یکدیگر مقایسه شد. داده ها از 120 چاه در دشت مشهد جمع آوری شد. بعد از نرمال کردن داده ها به منظور استفاده در مدل های زمین آماری، واریوگرام ها ترسیم و برای انتخاب مدل مناسب، کمترین RSS استفاده شد. سپس با استفاده از اعتبارسنجی متقابل و معیار RMSE، بهترین مدل درونیابی انتخاب شد. برای مقایسه سه مدل از 25 درصد داده های مشاهده ای استفاده و پارامترهای آماری RMSE، R2 و MAE تعیین شدند. نتایج نشان داد که برای درونیابی کیفیت آب زیرزمینی روش کوکریجینگ نسبت به کریجینگ ارجحیت دارند. مدل پرسپترون چند لایه با دقت RMSE برابر 9/369میکروموس بر سانتی متر، R2 برابر 932/0 و MAE برابر 78/265 میکروموس بر سانتی متر نسبت به دیگر مدل ها از دقت بیشتری برخوردار است.
    کلیدواژگان: واریوگرام، پرسپترون چند لایه، حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان
  • علیرضا شکوهی صفحات 104-115
    در این مقاله به اهمیت استفاده از روش های هیدرولیکی در تعیین جریان محیط زیستی پرداخته شد. روش هیدرولیکی برای تعیین نیاز محیط زیستی وابسته به مقاطع عرضی رودخانه است؛ ولی علی رغم استفاده گسترده، تاکنون پژوهشی در مورد ضوابط استخراج اطلاعات از این مقاطع صورت نگرفته است. در این پژوهش نشان داده شد که عمق مقاطع عرضی بر روی نتیجه حاصل از روش هیدرولیکی بسیار تاثیر گذار است. با در نظر گرفتن ماهی به عنوان گونه شاخص زیستگاه، لازم است عمق استخراج اطلاعات از مقطع عرضی به یک متر محدود شود. دومین عامل مهم در این روش، انتخاب میزان افزایش عمق در هر مرحله یعنی y∆ مناسب برای استخراج مشخصات هندسی و هیدرولیکی برای توسعه منحنی دبی- محیط خیس شده است، که در این پژوهش 1 سانتی متر به دست آمد. میزان عدم قطعیت دبی محیط زیستی محاسبه شده توسط روش هیدرولیکی برای تصمیم گیری در مورد تخصیص آب در مناطق پرتنش دارای اهمیت است. ضریب مانینگ یکی از مهم ترین عوامل موثر در تعیین جریان رودخانه است. با مطالعه انجام شده در محدوده ای معادل سه برابر انحراف از معیار ضریب مانینگ برای منطقه مطالعاتی ثابت شد که تاثیر این ضریب در تعیین دبی محیط زیستی در مقابل تخمین دبی رودخانه بسیار کمتر است.
    کلیدواژگان: دبی محیط زیستی، روش هیدرولیکی، حداکثر انحنا، تحلیل حساسیت و عدم قطعیت
  • مجتبی پوراکبر، محمد مسافری، محمدشاکر خطیبی، عادل مردای صفحات 116-126
    آب های زیرزمینی برای بسیاری از جوامع مهم ترین منبع تامین آب آشامیدنی هستند. نظر به اینکه کیفیت آب به طور مستقیم سلامت مصرف کنندگان را تحت تاثیر قرار می دهد، بررسی کیفیت آب و عوامل موثر از نظر هیدروژئوشیمیایی ضروری به نظر می رسد. در این پژوهش 25 روستا از شهرستان سراب در استان آذربایجان شرقی انتخاب و پارامترهای فیزیکوشیمیایی همراه با 20 فلز سنگین در منابع آب آشامیدنی آنالیز شد. نتایج حاصل ضمن پهنه بندی و تفسیر در محیط Arc GIS با استفاده از آزمون تحلیل مولفه های اصلی و آنالیزهای خوشه ای، تحلیل و روستاهای مورد مطالعه دسته بندی شدند. بر اساس نتایج حاصل از مطالعه، میانگین و دامنه EC برابر 812 و 220 تا 2990 میکروزیمنس بر سانتی متر اندازه گیری شد. بالا بودن املاح محلول در غرب شهرستان از نکات قابل توجه بود. غلظت آرسنیک در دو مورد از نمونه ها و جیوه در یکی از نمونه ها بالا بود. آزمون تحلیل مولفه های اصلی نشان داد که آب های بررسی شده از لحاظ پارامترهای فیزیکوشیمیایی در سه دسته قابل تقسیم بندی هستند. با توجه به برخی مشکلات کیفی مشاهده شده، جایگزین کردن برخی منابع تامین با منابع جدید و انجام مطالعه ای جامع در خصوص آنومالی آرسنیک و اثرات بهداشتی آن بر روی سلامت مصرف کنندگان در روستاهای آلوده توصیه می شود.
    کلیدواژگان: GIS، آب زیرزمینی، فلزات سنگین، هیدروژئوشیمیایی، آزمون های آماری چندمتغیره
  • باقر یوسفی، سعید برومندنسب صفحات 127-133
    آبیاری چگالشی، ترکیبی از نمک زدایی و آبیاری-تولید آب آشامیدنی به طور همزمان است. با تبخیر آب شور در دستگاه تقطیر و انتقال هوای گرم و مرطوب به درون سیستم لوله های زیرزمینی، هوای گرم و مرطوب با دادن گرمای خود به زمین، باعث شیرین شدن آب در دیواره داخلی لوله چگالش می شود. با استفاده از لوله های زهکشی در زمین، برای انتقال هوای مرطوب به علت وجود سوراخ هایی در لوله، آب چگالش یافته به درون خاک نفوذ می کند. در این مطالعه سیستم آبیاری چگالشی با هدف تعیین مقدار آب آشامیدنی تولید شده با استفاده از لوله های معمولی دفن شده، استفاده شد. در این پژوهش آب چگالش یافته در انتهای لوله جمع آوری و برای آشامیدن استفاده شد. پس از انجام محاسبات و مشاهده نتایج به دست آمده، معلوم شد که متوسط ظرفیت تولید آب، 4 لیتر در 8 ساعت در طول 25 متر طول لوله بود که در روز اول به دلیل خیس کردن جدار داخلی لوله، کمتر از این مقدار بود. همچنین با بررسی دما در طول لوله، می توان گفت که با دور شدن از ابتدای لوله، تولید آب آشامیدنی نیز کمتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: آب غیر متعارف، آبیاری چگالشی، آب آشامیدنی، نمک زدایی، هوای مرطوب
|
  • Reza Darvishi Cheshmeh Soltani, Hatam Goodini, Mohammadjavad Ghannadzadeh, Mohammadsadegh Rajaie, Mehdi Safari Pages 2-10
    The main objective of the present study was to investigate Cd(II) adsorption by immobilized silica nanopowder within calcium alginate and to determine the isotherm, kinetics, and thermodynamics of the adsorption process. Batch flow mode reactors were used to investigate the effects of initial pH, contact time and metal ion concentration on Cd(II) adsorption. The optimal contact time and initial pH for Cd(II) adsorption were found to be 120 min and 4.0, respectively. Increasing Cd(II) ion concentration from 10 to 1000 mg/L led to increasing adsorbed Cd(II) ions from 5.71 to 100.65 mg/g. The results showed that the Langmuir isotherm model was the best model to describe the experimental data (R2=0.997). The maximum adsorption capacity (qm) for Cd(II) adsorption onto the adsorbent was estimated to be 72.99 mg/g. Based on the mean free energy of adsorption (E) obtained from Dubinin-Radushkevich (D–R) isotherm model, Cd(II) adsorption onto immobilized silica nanopowder follows a chemical mechanism (E=8.451 kJ/mol). The kinetic study indicated that the pseudo-second order model was a more suitable model than the pseudo-first order one for describing Cd(II) adsorption (R2=0.999). Additionally, the negative ∆Hº and ΔGº values demonstrated an exothermic and spontaneous Cd(II) adsorption onto immobilized silica nanopowder.
    Keywords: Adsorption, Alginate, Nanopowder, Cadmium, Immobilization
  • Lale Divband, Saeid Broomand Nasab, Pooya Shirazi, Saeid Bibak Hafshejani, Roya Mafi Gholami Pages 11-18
    The objective of this study was to determine the efficiency of lead removal from aqueous (both single- and multi-element) solutions using the nanostructured ash cedar absorbent. Nanostructured ash cedar was synthesized and the effects of pH, absorbent dosage, and contact time on lead removal efficiency were investigated in a batch system. The absorbent was characterized by SEM, PSA, XRF, and FTIR. SEM results showed that all the particles had diameters smaller than 207 nm. It was also found that the optimum pH values for lead adsorption were 6 and 5 for the single-element and the multi-element systems, respectively. The maximum removal efficiencies of 94% and 98% and maximum adsorption capacities of 27 mg/g and 21 mg/g were obtained for the single- and multi-element systems, respectively. Comparison of the Freundlich, Langmuir, and Sips isotherms showed that the Langmuir model with R2 =0.99 and RMSE = 1.01 for the single element system described the adsorption data better than other models did. Also, this model with R2 = 0.99) and RMSE = 0.024 better fitted the adsorption data in the multi-element system.
    Keywords: Nanostructured Ash Cedar, Lead, Iron, Cadmium, Zinc, Single, Multi, Element Systems
  • Raziye Asgari, Bita Ayati Pages 19-27

    This study investigated the effect of EDTA as a hole scavenger on accelerating the photocatalytic decolorization of direct blue 71 as a non-degradable model pollutant with nano TiO2 powder immobilized on a cementitious bed. For this purpose, 75 mg/L of the dye was decolorized in 75 minutes with 0.03 M of EDTA at a pH level of 6 and under irradiation produced by a 60-W UV-C lamp. This is while decolorization under identical conditions but in the absence of EDTA had been accomplished in 225 minutes. The experiment, therefore, confirmed the accelerating effect of the scavenger on decolorization. The kinetics of the photocatalytic process with EDTA followed a first order reaction with a constant rate of 0.05 min-1, which is 2.5 times faster than the process without EDTA.

    Keywords: Kinetics, Concentration, pH, Irradiation intensity, Direct Blue 71
  • Meghdad Pirsaheb, Masoud Moradi, Kiomars Sharafi Pages 28-36
    Aerobic treatment processes with fixed growths exhibit a high efficiency not only in the removal of organic materials and phosphorus but also in the nitrification process (conversion of ammonium to nitrate) in wastewater. The present study aims to evaluate the performance of activated sludge with a submerged fixed bed in the removal of phosphorus and nitrogen compounds from wastewater. For this purpose, a reactor was initially constructed and commissioned before the activated sludge with a submerged fixed bed was loaded. A total number of 225 samples were collected from the wastewater treatment plant at Farabi General Hospital in Kermanshah to evaluate the removal efficiency of ammonia nitrogen, total nitrogen, nitrite, nitrate, and phosphate over three different retention times (2.9 hours of aerobic and 1.1 hours of anaerobic operation; 3.6 hours ofaerobic and 1.4 hours of anaerobic operation; and 4 hours of aerobic and 1.5 hours of anaerobic operation). Phosphorus, ammonia nitrogen, nitrite, and nitrate measurements were performed according to the Standard methods 4500-P, 4500-NH3, 4500-NO2, and 4500-NO3, respectively. Results showed that the highest phosphorus removal (53%) was achieved with Phase III of the system (i.e., 4 hours of aerobic plus 1.5 hours of anaerobic operation) while the highest ammonia nitrogen removal (97%) and TKN (96%) were achieved in Phase II of the system (i.e., 3.6 hours of aerobic and 1.4 hours of anaerobic operation). Significant differences (Pvalue<0.05) were observed among the mean values for the removal efficiencies of these parameters in the three retention times. The optimum time for the removal of ammonia nitrogen was estimated at 3.6 hours of aerobic and 1.4 hours of anaerobic operation and that for the removal of phosphorus was 4 hours of aerobic and 1.5 hours of anaerobic operation. Based on the results obtained, it may be claimed that the activated sludge process with the submerged fixed bed exhibits a high efficiency for the removal of phosphorus and nitrogen compounds from hospital wastewater only if the system is properly operated and maintained.
    Keywords: Hospital Wastewater, Biofilm, Fixed Growth with The Submerged Bed, Phosphorus, Nitrogen Compounds
  • Masoud Kousha, Omidvar Farhadian, Salar Dorafshan, Nasrollah Mahboobi Soofiyani Pages 37-50
    In the present study, the Box-Behnken design was used to investigate the effects of the four main parameters of initial Malachite green)MG(concentration, initial solution pH, algae content, and contact time on the efficiency of dye biosorption by the green microalgae Scenedesmus quadricauda and Chlorella vulgaris. The results showed that maximum dye removal efficiencies of S. quadricauda and C. vulgaris biomasses for the biosorption of MG were 76.23 and 91.32%, respectively. Under optimum conditions, the pseudo-second order fitted with the experimental data much better than other similar models (R2>0.99). The FT-IR spectroscopy method showed that several functional groups, especially carboxyl, hydroxyl, and amine groups, present on the surface of the S. quadricauda and C. vulgaris biomasses are responsible for binding of MG ions in the biosorption process. The differences observed in the MG biosorption efficiencies of algal biomasses may be attributed to differences in interactions between the dye molecules and the algal biomasses. Finally, the findings revealed that the algal biomasses used in this study are suitable as the biomaterial for MG biosrption from wastewaters.
    Keywords: Biosorption, Scenedesmus quadricauda, Chlorella vulgaris, Kinetic Models, Fourier Transform Infra, Red
  • Ali Shahidi, Nasim Jalilnezhad Falizi, Elham Jalilnejad, Falizi Pages 51-61
    Contamination of water resources with heavy metals has nowadays become a global problem that requires continuous monitoring and control. An annual quantity of about 25,000 tons of cadmium is normally discharged into the environment. The objective of this study was to investigate cadmium removal from aqueous environments with the natural Luffa sorbent using equilibrium experiments consisting of the batch flow mode and the continuous flow mode reactors with a fixed bed column. The effects of pH, contact time, adsorbent dosage, and initial solution concentration on the uptake of metal ions by the adsorbent in the batch operation were examined. Langmuir and Freundlich isotherm models were used to investigate the adsorption equilibrium. The adsorption behavior of Cd(II) ions fitted both isotherms but followed the Langmuir isotherm most precisely (R2=0.987), with a maximum adsorption capacity of 6.711 mg/g. Cadmium removal in the continuous flow mode using a fixed bed column was also studied. The effecte of operating parameters such as flow rate and inlet Cd(II) concentration on the sorption characteristics of Luffa were determined by assessing the breakthrough curve. The data confirmed that the total amount of sorbet Cd(II) and equilibrium Cd(II) uptakes decreased with increasing flow rate but increased with increasing inlet Cd(II) concentration. The Adams–Bohart model was applied to the experimental data to predict the breakthrough curves and to determine the characteristic parameters of the column useful for process design. Results showed that the natural Luffa absorbent was capable of efficiently removing cadmium from water.
    Keywords: Adsorption Isoterm, Adsorption, Cd (II) Removal, Breakthrough Curve, Luffacylindrical
  • Mohammad Malakootian, Shima Rezaei, Alireza Nasiri, Najmeh Amir Mahani Pages 62-71
    Adsorption is one of the major Processes for the removal of dyes from wastewater. This study investigates the removal of methylene blue dye, as an index color, using activated fly ash. For this purpose, fly ash from Zarand Power Plant was activated with formaldehyde in an acidic medium and used as the adsorbent. The parameters involved in the fly ash activation process (including temperature, time, formaldehyde content, as well as acid concentration and content) and those affecting the adsorption process were adjusted for optimized conditions. Experiments were performed with samples of real effluent from Baft Yazd Textile Plant. Preparation of activated fly ash was accomplished in a formaldehyde to fly ash ratio of 0.25, an acid concentration of 8%, and an acid to fly ash ratio of 6 over 5 hours. Maximum removal efficiency of methylene blue from synthetic samples (with a concentration of 50mg/L) under optimal conditions (pH: 9, contact time: 30 minutes, temperature: 35 0c, and adsorbent dose: 3g/L) was equal to 99.07 ± 0.112%. Under these same conditions, an adsorption capacity of 16.5± 0.55 mg/g was achieved. The methylene blue removal efficiency from real samples under optimal conditions was 91.8±0.36%. Based on the findings of this study, modified fly ash from Zarand Power Plant may be recommended as an inexpensive adsorbent that can be used with a high removal efficiency for removing dyes from industrial effluents.
    Keywords: Fly Ash, Methylene Blue, Industrial Wastewater, Adsorption
  • Allahbakhsh Javid, Aliakbar Roodbari, Saeid Nazemi Pages 72-80
    The aim of this study was to develop a model for estimation of major THMs produced as a result of river water disinfection. Experiments were designed for this purpose and different ratios of Cl2 to DOC were created in water samples to which were then added different concentrations of bromide ions. After the incubation period, analyzers were used to measure natural organic compounds, TOC, and DOC in the samples and the data thus obtained were fed into the SPSS software. Moreover, multivariate regression analysis was performed to extract the relevant statistical model. Four different formulas were obtained for predicting the rate of each of the THMs produced. Reaction time and bromide ion concentration were identified as the main factors involved in the production of THMs in the water supply investigated. In addition, the carcinogenicity of THMs in water samples reached its maximum with bromide concentrations between 207 and 246 µg/l. The formulas obtained in this study can be used as a simple and accurate tool for the initial estimation of THMs production in different water supplies.
    Keywords: THMs, Chlorination, Modeling
  • Hossein Mohammadzadeh, Zahra Shirnejad Pages 81-92
    In this paper, the variations of dissolved inorganic and organic carbon (DIC, DOC) concentrations and their isotopic compositions (δ13C- DIC, δ13C- DOC) were evaluated in both surface and ground water resources in the Karde catchment area (with an area of about 547 Km2, located in the North of Mashhad). To identify the sources of the dissolved carbon (DIC and DOC), samples were collected in June 2011 from surface and ground water resources (river, dam’s lake, springs, wells, and Qanat) and from depths of 1, 5, 10, 15, and 20 meters of Karde dam lakeat a point located near the dam outlet. Field parameters (T, EC, and TDS) were measured during sampling. All measurements were performed in the G.G. Hatch Stable Isotope Laboratory at the University of Ottawa, Canada. The concentrations and isotopic compositions of DIC and DOC were determined using TCA and CF-IRMS instruments, respectively. Based on the results obt ained, the average values of DIC are 54.1 mg/l and 66.8 mg/l in the surface and ground water resources in the Karde catchment area, respectively; the average values of DOC are 2.2 mg/l and 0.45 mg/l; the average values of δ13C-DIC are -7‰ and -11 ‰; and the average values of δ13C-DOC are -31.6‰ and -29.5 ‰, respectively. In general, the concentrations of DIC, DOC, and their isotopic compositions (δ13C-DIC, δ13C-DOC) are different in the various water resources (surface and ground water) in the catchment and the major source of dissolved carbon in the catchment area is believed to be due to the lithology (limestone and dolomite carbonate rocks) and partly due to the vegetation (plants C3) in the region.
    Keywords: Dissolved Inorganic Carbon, Dissolved Organic Carbon, Stable 13C Isotope, Karde Catchment
  • Abbas Khashei, Siuki, Mahboobeh Sarbazi Pages 93-103
    Groundwater quality control is of great importance in (semi-)arid zones due to the water deficit in these regions. Geostatistical models are techniques commonly developed for the interpolation and spatial prediction of groundwater quality parameters. In this study, IDW, Kriging, and CoKriging methods were used in the geostatistical, LS-SVM, and MLP models to predict the spatial distribution of groundwater EC. The models were then compared in terms of their efficiency. For the purposes of this study, data were collected from 120 wells in the Mashhad plain. Variograms were then drawn after normalizing the data for application in the geostatistical models. In the next stage, the lowest RSS value was used for selecting the one model that was suitable for fitting the experimental variogram while cross-validation and RMSE were used to select the best method for interpolation. Comparison of the three models in question was accomplished by using 25% of the observation data and the statistical parameters of RMSE, R2, and MAE were determined. Results showed that the CoKriging method outperformed its Kriging counterpart in the geostatistic model for interpolating groundwater quality. Finally, the most accurate values for the quality parameters (i.e., R2=0.932, RMSE=367.9, MAE=265.78() were obtained with the MLP model.
    Keywords: Variogram, Multilayered perceptron (MLP), Least Squares Support Vector Machine (LS, SVM)
  • Alireza Shokoohi Pages 104-115
    This paper studies the accuracy of hydraulic methods in determining environmental flow requirements. Despite the vital importance of deriving river cross sectional data for hydraulic methods, few studies have focused on the criteria for deriving this data. The present study shows that the depth of cross section has a meaningful effect on the results obtained from hydraulic methods and that, considering fish as the index species for river habitat analysis, an optimum depth of 1 m should be assumed for deriving information from cross sections. The second important parameter required for extracting the geometric and hydraulic properties of rivers is the selection of an appropriate depth increment; ∆y. In the present research, this parameter was found to be equal to 1 cm. The uncertainty of the environmental discharge evaluation, when allocating water in areas with water scarcity, should be kept as low as possible. The Manning friction coefficient (n) is an important factor in river discharge calculation. Using a range of "n" equal to 3 times the standard deviation for the study area, it is shown that the influence of friction coefficient on the estimation of environmental flow is much less than that on the calculation of river discharge.
    Keywords: Environmental Flow, Hydraulic Method, Maximum Curvature, Sensitivity, Uncertainty Analysis
  • Mojtaba Pourakbar, Mohammad Mosaferi, Mohammadshaker Khatibi, Adel Moradi Pages 116-126
    Groundwater resources are the most important sources of drinking water in many communities. The direct impact of water quality on public health warrants a thorough investigation of water quality and the factors involved from a hydrogeochemical viewpoint. In the present study, 25 villages of Sarab County in East Azerbayejan Province were selected and the quality of the drinking water supplied in the region was analyzed in terms of its physicochemical parameters along with heavy metals content including 20 different metals. The results were plotted using the Arc GIS for interpretation. The selected villages were subsequently categorized using the Principal Component Analysis (PCA) and the Hierarchical Cluster Analysis. Based on the result of study, the EC of the drinking water ranged over 220-2990µs/cm with an average value of 812. A remarkable finding was the high level of dissolved solids in the Western parts of the study area. Arsenic in two villages and mercury in one village were also high. PCA results showed that the drinking water in the pilot villages could be divided into three categories. Based on certain water quality problems observed ij the region, it is suggested that substitute water supplies should be identified for some of the villages while a comprehensive investigation is also carried out on the arsenic anomaly and its health effects on water consumers in the contaminated villages.
    Keywords: GIS, Groundwater, Heavy Metals, Hydrogeochemical, Multivariate Statistic
  • Bagher Yousefi, Saeed Boroomand Nasab Pages 127-133
    Condensation Irrigation (CI) is a combination of simultaneous desalination and irrigation/drinking water production. As saline water evaporates in a solar distiller and the hot and humid air is transferred into an underground pipeline, fresh water will condense on the inner pipe surface due to cooling of air by the ground. The water thus condensed infiltrates into the soil through pores in the perforated drainage pipes laid in the ground to transfer the humidified air. In this study, the CI system was developed using common buried pipes to determine the amount of water produced. In this setup, condensed water is collected at the end of the pipe to be used for drinking. Observations and calculations indicated a mean water production capacity of 4 liters every 8 hours along a pipe 25m long. Less water was produced on the first day because some of the water was lost to the wetting of the internal pipe walls. Finally, examination of temperature effects revealed that water production along the pipe reduces as we move farther away from the inlet part of the pipe.
    Keywords: Unconventional Water, Condensation Irrigation, Drinking Water, Desalination, Humid Air