فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 101 (فروردین و اردیبهشت 1395)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 101 (فروردین و اردیبهشت 1395)

  • تاریخ انتشار: 1395/01/01
  • تعداد عناوین: 10
|
  • سیده محدثه طاهری *، مجید خلقی، عباس ستوده نیا صفحات 2-12
    از آنجا که بخش عمده ای از منابع غذایی از محصولات کشاورزی آبیاری شده با آب های زیرزمینی تامین می شود، پالایش آب های زیرزمینی آلوده با استفاده از روش های داخل محل از قبیل استفاده از حائل های واکنش پذیر تراوا، ضروری به نظر می رسد. با توجه به ضرورت کاهش آلودگی اراضی آلوده به کادمیم در جنوب شهر تهران، در این پژوهش هدف تعیین جاذب کارآمد در نتیجه مقایسه میزان درصد جذب کادمیم توسط جاذب های نانوذرات آهن صفر ظرفیتی با کانی های زئولیت و کلسیت بود. نتایج حاصله حاکی از افزایش قابل توجه درصد جذب کادمیم توسط nZVI نسبت به کلسیم و زئولیت بود. روند افزایش غلظت جاذب نانوذرات آهن از 1 به 2 گرم در لیتر، بر محلول هایی با غلظت 2/0، 5/0 و ppm4 کادمیم بررسی شد و نتایج حاکی از افزایش به ترتیب 5/5، 4/3 و 5/11 درصدی میزان جذب کادمیم پس از گذشت 2 ساعت بود. همچنین در نتیجه افزایش غلظت اولیه آلایندگی از 2/0 به ppm5/0 ، به ازای تزریق 1 و 2 گرم در لیتر نانوذرات آهن پس از گذشت 24 ساعت به ترتیب، 45/5 و 75/7 درصد کاهش میزان جذب گزارش شد. در ادامه اثر شرایط محیطی، تغییرات pH و دما بر میزان جذب بررسی شد. کاهش کادمیم نسبت به غلظت اولیه ppm4 طی 3 ساعت، در شرایط اسیدی (7/3=pH)، 15/37 درصد و در شرایط قلیایی (1/13=pH)، این نسبت به اندازه 75/92 درصد کاهش نشان داد. در نتیجه افزایش دما از 20 به 75 درجه سلسیوس پس از 6 ساعت، غلظت کادمیم 5/38 درصد کاهش داشت. به منظور بررسی اثرات محیط زیستی تزریق نانوذرات در جهت جذب سطحی و ترسیب کادمیم، غلظت یون آهن موجود در محیط اندازه گیری شد. در واکنش محلول ppm5/0 کادمیم با محلول 2 گرم در لیتر جاذب، غلظت یون آهن پس از 24 ساعت نسبت به غلظت اولیه برابر 0041/0 درصد گزارش شد. در آزمایش های صورت گرفته در محیط متخلخل همگن اشباع قائم، تحت جریان آب آلوده با غلظت ppm92/2 ، تزریق جاذب نانوذرات آهن ظرفیت صفر با غلظت 3 گرم در لیتر منجر به کاهش آلایندگی تا زیر حد مجاز آب آشامیدنی شد. در واکنش نانوذرات آهن با کادمیم محلول در محیط، نانوذرات به عنوان جاذب کارآمد عمل نموده و ضمن جذب سطحی کادمیم در نتیجه گذشت زمان، کادمیم موجود در محیط را در نتیجه عمل ترسیب از محیط واکنش خارج ساخت.
    کلیدواژگان: آب های زیرزمینی، زئولیت، کادمیم، کلسیت، nZVI
  • مهدی اسکندری*، سعید دهستانی اطهر، بهرام عبدالهی نژند، بابک خیاط رستمی صفحات 13-18
    افزایش غلظت مواد مغذی مانند نیترات و فسفات موجب شکوفایی جلبک در منابع آب می شود. این شکوفایی جلبکی باعث تغییر در طعم و بوی آب شده و کیفیت آب را کاهش می دهد. در این پژوهش رشد جلبکی در منابع آب (سد یامچی اردبیل) با استفاده از نانو ذرات اکسید روی بررسی شد. بعد از کشت جلبک های جمع آوری شده از سد یامچی و سپری شدن زمان لازم به منظور رشد جلبک ، شناسایی جلبک ها، با تهیه لام و مشاهده در زیر میکروسکوپ انجام شد. نتایج نشان داد گونه های کلادوفورا و اوگلنا در محیط کشت رشد بیشتری داشتند. برای حذف و جلوگیری از رشد جلبک، نانوذرات اکسید روی با استفاده از روش شیمیایی تولید شد. نانوذرات اکسید روی با استفاده از میکروسکوپ الکترونی عبوری و پراش اشعه ایکس مشخصه یابی شد. نتایج نشان داد که قطر نانوذرات بین 10 تا 30 نانومتر و فاز نانوذرات اکسید روی هگزاگونال و بدون هیچ ناخالصی است. اثر نانوذرات با غلظت های مختلف بین صفر تا ppm 3 برای جلوگیری از رشد جلبکی مطالعه شد. به منظور تعیین دز مهارکننده رشد جلبک ها ابتدا از غلظت های کم نانوذرات اکسید روی استفاده شد. نتایج نشان داد که در غلظت های کمتر از 1 میلی گرم در لیتر نانو ذرات اکسید روی، کاهشی در رشد جلبک ها مشاهده نمی شود. اما در غلظت های بیش از 1 میلی گرم در لیتر، کاهش قابل توجهی در میزان جلبک ها مشاهده شد، به طوری که در غلظت های بالای 2 میلی گرم در لیتر، هیچ گونه رشد جلبکی رخ نداد.
    کلیدواژگان: رشد جلبکی، نانوذرات ZnO، منابع آب، بیومس
  • زینب سلحشور، افسانه شهبازی*، علیرضا بدیعی صفحات 19-28
    بسیاری از رنگ های آلی مانند رنگ کاتیونی متیلن بلو به دلیل ساختار پیچیده آروماتیک و حلالیت بالا در آب، سمی، سرطانزا و غیر قابل تجزیه زیستی می باشند، لذا حذف آنها از پساب ضروری است. در این تحقیق، سیلیس نانوحفره SBA-15 به روش هیدروترمال سنتز و سپس به روش پساسنتزی با گروه تک شاخه آمینی (NH2-SBA-15) و دندریمرآمینی (MDA-SBA-15) عامل دار شد. اثر اصلاح سطح بر روی کارایی جذب رنگ متیلن بلو در سیستم ناپیوسته بررسی شد. ویژگی نانو جاذب های سنتز شده با استفاده از آنالیزهای XRD، FT-IR، SEM و BET انجام شد. نتایج نشان داد که در شرایط یکسان، کارایی حذف متیلن بلو با استفاده از نانو جاذب MDA-SBA-15، 37 میلی گرم بر گرم است که به ترتیب 6/2 و 3/3 برابر بیشتر از این کارایی برای جاذب های NH2-SBA-15 و SBA-15 است. فرایند جذب با استفاده از چهار مدل ایزوترمی لانگمیر، فروندلیچ، تمکین و دوبینین-رادکوویچ مدل سازی شد. همبستگی زیاد داده ها با مدل جذب لانگمیر بیانگر جذب تک لایه ای متیلن بلو بر روی MDA-SBA-15 است. پارامترهای حاصل از ایزوترم تمکین نشان داد که روند جذب با MDA-SBA-15 گرمازا است. کارایی بیش از 90 درصدی MDA-SBA-15 نسبت به دو نانو جاذب دیگر در حذف رنگ متیلن بلو از محیط آبی نشان داد که می توان از آن به عنوان یک جاذب موثر در فرایند تصفیه استفاده نمود.
    کلیدواژگان: جذب، سیلیس نانو حفره، SBA، 15، NH2، SBA، 15، MDA، SBA، 15، متیلن بلو
  • مرضیه نیک صفت، بیتا آیتی* صفحات 29-39
    در این پژوهش، برای حذف رنگزای اسید قرمز 14 در سیستم دوغابی از نانوذرات دو فلزی آهن- نیکل استفاده شد که ساخت آن از روش رسوب دهی شیمیایی کلرید آهن توسط عامل احیا کننده قوی سدیم بورهیدرید بود. پارامترهای غلظت اولیه رنگزا، دز نانوذرات، pH، مدت زمان طی شده از ساخت تا استفاده نانوذرات، سرعت همزن و دما برای رسیدن به شرایط بهینه بررسی شد. سپس برای شناسایی سایر عوامل موثر، آزمایش های شاهد، در شرایط بهینه انجام شد. شرایط بهینه در دمای 2±25 درجه سلسیوس در غلظت نانوذرات تازه برابر 05/0 گرم در لیتر، غلظت اولیه رنگزا 200 میلی گرم در لیتر، pH برابر5/7 و دو دقیقه هم زدن به دست آمد. طبق نتایج حاصل، این نانوذرات فعالیت بسیار بالایی داشتند به طوری که راندمان حذف رنگزا در شرایط بهینه پس از 2، 30 و 240 دقیقه به ترتیب 39/79 ،52/90 و 42/94 درصد و همچنین راندمان حذف COD بعد از گذشت 4 ساعت از شروع واکنش برابر 61/72 درصد به دست آمد.
    کلیدواژگان: تصفیه فاضلاب، اکسایش و کاهش، نانوذرات دوفلزی Fe، Ni، حذف رنگزا، اسیدقرمز14
  • علیرضا رحمانی، امیر شعبانلو، صبا مجیدی، منیره طرلانی آذز، جمال مهرعلی پور* صفحات 40-48
    حضور پساب های حاوی ترکیبات آنتی بیوتیکی مانند پساب صنعت داروسازی از مشکلات جدی در رابطه با آلودگی محیط زیست به حساب می آید. فرایند ازن/ پرسولفات، فرایندی نو ظهور در حذف آلاینده های مقاوم در برابر تصفیه متداول است. این فرایند با بهره گیری از رادیکال آزاد سولفات به عنوان اکسید کننده قوی، کارایی بالایی در حذف آلاینده های مقاوم دارد. در این مطالعه تجربی، کارایی این فرایند در حضور آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین با غلظت 10تا 100 میلی گرم در لیتر در حضور صفر تا 15 میلی مولار پرسولفات در مدت زمان واکنش 30 دقیقه در راکتور نیمه پیوسته با حجم مفید یک لیتر بررسی شد. نتایج نشان می دهد که در شرایط بهینه بهره برداری شامل : pH برابر 3، دز پرسولفات برابر 10 میلی مولار، دز ازن برابر 1 گرم در ساعت و غلظت اولیه آنتی بیوتیک برابر 10 میلی گرم در لیتر، این فرایند قادر است 96 درصد از آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین را حذف نماید. با تغییر در شرایط آزمایش، راندمان فرایند تغییر می کند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد، فرایند ازن/ پرسولفات، می تواند یک فرایند مناسب برای حذف آلاینده های مقاوم و دیر تجزیه پذیر باشد.
    کلیدواژگان: فرایند ازن، پرسولفات، آنتی بیوتیک سیپروفلوکساسین، آلاینده های مقاوم، پساب های دارویی
  • مهدی حسن شاهیان *، مژده لشکری، بابک خیرخواه صفحات 49-56
    فنل و مشتقات آن ترکیباتی به شدت سمی می باشند که به راحتی می توان آنها را از پساب های صنایع مختلفی مانند پالایشگاه های نفت، صنایع پتروشیمی، معادن به ویژه زغال سنگ و کارخانه های مواد شیمیایی حذف کرد. ورود این مواد به محیط زیست باعث آلودگی های شدید به ویژه در منابع آبی می شود. در گذشته از روش های فیزیکوشیمیایی برای حذف فنل و مشتقات آن استفاده می شد اما امروزه تصفیه زیستی در اولویت قرار دارد. هدف از این پژوهش شناسایی و جداسازی باکتری های تجزیه کننده فنل از پساب کارخانه گل گهر سیرجان بود. در این تحقیق برای جداسازی باکتری های تجزیه کننده فنل، نمونه برداری از مناطق مختلف پساب کارخانه گل گهر سیرجان صورت گرفت و با استفاده از روش های غنی سازی در محیط بوشنل- هاس همراه با فنل به عنوان منبع کربن، باکتری های تجزیه کننده فنل جداسازی شدند. باکتری های برتر در تجزیه فنل با استفاده از پرایمرهای ویژه ژن S rRNA16 و انجام واکنش زنجیره ای چندگانه و در نهایت تعیین توالی باند حاصله شناسایی شدند. در طی این تحقیق، 17 سویه باکتریایی تجزیه کننده فنل از نمونه های خاک و پساب جمع آوری شده از مناطق مختلف معدن جداسازی شد. با انجام آزمون های غربالگری، تعداد چهار سویه به عنوان سویه های برتر انتخاب شدند. بالاترین غلظتی از فنل که به این باکتری ها تجزیه می شد، غلظت 4/0 گرم در لیتر بود. نتایج حاصل از شناسایی مولکولی نشان داد که این باکتری های برتر تجزیه کننده فنل متعلق به جنس های سودوموناس اس پی و نیتراتیرداکتر اس پی و سالجنتی باکتر اس پی هستند. در مجموع نتایج این تحقیق نشان داد پساب کارخانه گل گهر سیرجان دارای تعداد زیادی از باکتری های تجزیه کننده فنل به ویژه جنس های مذکور است و با به کارگیری این باکتری ها در پساب حاصل از کارخانه گل گهر می توان میزان آلودگی این کارخانه را به طور قابل توجهی کاهش داد.
    کلیدواژگان: آلودگی فنلی، باکتری، پساب، تصفیه زیستی، فنل
  • علی دیندارلو *، محمد هدایت، اسما حسینی صفحات 57-66
    فاضلاب بیمارستانی یکی از انواع فاضلاب های شهری است که با توجه به منبع تولید آن ممکن است حاوی عوامل پاتوژن و میکروارگانیسم ها، انواع عوامل بیماری زای روده ای، باکتری یایی، ویروسی، عوامل انگلی و مواد سمی موجود در شیرابه پساب های بیمارستانی از جمله فلزات سنگین باشند. در این پژوهش میزان جذب عناصر کادمیم، روی، مس، نیکل، آهن و سرب موجود در پساب بیمارستانی به روش گیاه پالایی، با استفاده از گیاه وتیور بررسی شد. به این منظور گیاه وتیور بر اساس طرح کاملا تصادفی، در قالب 8 تیمار و 4 تکرار کشت و با ترکیب های مختلفی از آب معمولی و پساب بیمارستانی، به مدت 75 روز آبیاری شد. مطابق نتایج به دست آمده، بیشترین تجمع عناصر سرب، مس، روی، آهن، نیکل به ترتیب به میزان 244/9، 313/2، 3188/2، 3/2625 و 638/27 در قسمت ریشه گیاه و عنصر کادمیم به میزان 45/3 میکروگرم در گرم ماده خشک در خاکی که گیاه در آن کاشته شده بود، رخ داد و مقادیر خیلی کمی از عناصر سنگین در قسمت شاخ و برگ گیاه وتیور تجمع یافت. تجمع بیشتر فلزات مس، سرب، نیکل و روی در ریشه نسبت به اندام هوایی نشان دهنده مکانیسم تحمل گیاه در غلظت های بالای فلزات در خاک است. به طور کلی استفاده از گیاه وتیور به عنوان گزینه موثر در کاهش آلودگی پساب های بیمارستانی توصیه می شود.
    کلیدواژگان: فاضلاب، پساب بیمارستانی، گیاه پالایی، فلزات سنگین، وتیور
  • الهام فرجی*، عباس افشار، فرزانه فیضی صفحات 67-80
    در این پژوهش قابلیت الگوریتم کاوش سیستم ذرات باردار(CSS) در حل مسائل بهینه سازی مهندسی آب بررسی شد. ابتدا دو نمونه از مسائل نسبتا پیچیده ریاضی توسط الگوریتم CSS حل شد و نتایج آن با نتایج سایر الگوریتم های فراکاوشی مقایسه شد. در انتها کاربرد مدل بهینه سازی توسعه داده شده توسط الگوریتم CSS در تخصیص بار آلاینده با رویکرد مجموع حداکثر بار روزانه (TMDL) در رودخانه، نشان داده شد. به منظور قضاوت درست از کارایی این الگوریتم، نتایج در قالب جداول و نمودارهایی ارائه شد. نتایج نشان داد سرعت الگوریتم مذکور نسبت به سایر الگوریتم های فراکاوشی بیشتر است و دقت آن نیز در حل مسائل بهینه سازی مهندسی آب رضایت بخش است.
    کلیدواژگان: الگوریتم های فراکاوشی، الگوریتم کاوش سیستم ذرات باردار، تخصیص بار آلاینده، مجموع حداکثر بار آلاینده روزانه
  • محسن میرزایی، علیرضا ریاحی بختیاری*، عبدالرسول سلمان ماهینی، مهدی غلامعلی فرد صفحات 81-92
    تغییرات کیفیت آب، رویکرد مناسبی برای پایش آلودگی های غیر نقطه ای است. در مطالعه حاضر، اطلاعات کیفیت آب 81 ایستگاه آبسنجی واقع بر رودخانه های استان مازندران در خلال سال های 1391 و 1392 مورد بررسی قرار گرفت. مرز زیر حوضه های بالادست ایستگاه ها ترسیم شد و سنجه های سیمای سرزمین در دو سطح کلاس و سیما برای زیر حوضه های موجود استخراج شدند. از تحلیل مولفه های اصلی برای تعیین پارامترهای کیفیت آب و از رگرسیون خطی پیشرو به منظور تعیین سنجه های بهینه در توصیف تغییرات هر کدام از پارامترها استفاده شد. پنج مولفه اول قادر به توصیف 61/96 درصد از تغییرات کیفیت آب رودخانه های استان مازندران بودند. برای مدل سازی ارتباط میان سنجه های سیمای سرزمین و پارامترهای کیفیت آب از شبکه عصبی-فازی تطبیقی و رگرسیون چند متغیره خطی استفاده شد. نتایج حاکی از بود رگرسیون چند متغیره خطی توانسته است پارامترهای SAR، TDS، pH، NO3 و PO43- را با ضریب تبیین 81/0، 56/0، 73/0، 44/0 و 63/0 در مرحله آزمون پیش بینی نماید. این در حالی است که ضریب تبیین شبکه عصبی-فازی به ترتیب برابر با 82/0، 79/0، 82/0، 31/0 و 36/0 بوده است. بنابراین، شبکه عصبی-فازی در اغلب موارد کارایی بالاتری داشته و این امر ارتباط غیر خطی میان پارامترهای کیفیت آب و سنجه های سیمای سرزمین را نشان می دهد. از آنجا که کاربری ها و پوشش سرزمین مختلف در حوضه دارای تاثیر زیادی بر کیفیت آب خروجی، آلاینده های در دسترس و بار مواد محلول در رودخانه ها هستند، استفاده از روش این پژوهش می تواند به عنوان ابزاری تکمیلی در برنامه ریزی منطقه ای و ارزیابی اثرات محیط زیستی در برنامه های توسعه مطرح شود.
    کلیدواژگان: تغییرات کیفیت آب، رویکرد مناسبی برای پایش آلودگی های غیر نقطه ای است، در مطالعه حاضر
  • حمید کاردان مقدم *، ابوالفضل اکبرپور، محمدسعید حسینی بجد، زهرا رحیم زاده کیوی صفحات 93-96
    در این مطالعه به بررسی رسوبات کربنات کلسیم در قنات اسفزار در استان خراسان جنوبی پرداخته شد. مطالعات بر اساس کاهش سختی موقت آب در لوله های انتقال آب شرب در محدوده قنات انجام پذیرفت. با توجه به اینکه این قنات تنها منبع تامین کننده آب شرب در سطح منطقه است لذا بررسی آن حائز اهمیت است. بر این اساس با افزایش pH آب توسط آهک اقدام به تشکیل رسوب در یک مخزن شد. برای تسریع در تشکیل هسته های رسوب از منعقدکننده های شیمیایی استفاده شد. بر اساس بهینه سازی صورت گرفته از بین منعقدکننده های سولفات آهن II، سولفات مس II و سولفات آهن III در pH برابر 5/9، ماده سولفات آهن III با توجه به مقدار ECبرابر ds440 و pH برابر 7 انتخاب شد. بر اساس آنالیز ابعادی با استفاده از عدد رینولدز شبیه سازی با استفاده از دبی قنات، انجام شد که با توجه به نتایج آزمایشگاه مورد واسنجی قرار گرفت. نتایج نهایی در سیستم آبرسانی قنات کاهش رسوبات کربنات کلسیم را در سیستم آبرسانی منطقه نشان داد.
    کلیدواژگان: کربنات کلسیم، قنات، سختی موقت، سولفات آهن III، منعقدکننده
|
  • Seyedeh Mohaddeseh Taheri*, Majid Kholghi, Abbas Sotoodeh Nia Pages 2-12
    Since a major portion of the food we use is provided by corps irrigated with water that is supplied from groundwater resources, remediation of contaminated groundwater using in-situ methods like permeable reactive barriers (PRBs) seems to be a top priority. Given the need to reduce Cd contamination in southern Tehran, the present study was designed to compare the rate of Cd absorption by nZVI with that by Zeolite and Calcite. The results of the study revealed a higher Cd adsorption by nZVI as compared to that by Calcite and Zeolite. Also, when nZVI concentration was raised from 1 to 2 g/l, enhancements were observed after two hours in Cd adsorption by up to 5.5%, 3.4%, and 11.5% in solutions containing 0.2, 0.5, and 4 ppm of Cd, respectively.Moreover, for a contact time of 24 hours and when the initial concentration of the contaminant was raised from 0.2 to 0.5 ppm, the adsorption rate declined to 5.45% and 7.75% for nZVI injections of 1 and 2 g/l, respectively. In a second part of the study, such environmental conditions as changes in pH and temperature were investigated for their effects on Cd adsorption. Compared to the initial concentration of 4 ppm, Cd adsorption reduced by 37.15% under acidic conditions (pH=3.7) and by 92.75% under alkaline conditions (pH=13.1) after a contact time of 3 hours. Similarly, a reduction equal to 38.5% was observed in Cd adsorption after 6 hours when temperature was raised from 20 °C to 75 °C. In order to explore the bioenvironmental impacts of injecting nanoparticles aimed at adsorption and precipitation of Cd, the concentration of iron nanoparticles present in the environment was measured. As a result of the reaction between the solutions containing 0.5 ppm of Cd with the absorbent solution containing 2 g/l iron, the iron nanoparticle concentration in the solution was observed to decline to 0.0041% of its initial concentration after 24 hours. In the experiments conducted in a vertical saturated porous and homogeneous medium, injection of 3 g/l of nZVI, as the absorbent, into water containing 2.92 ppm of the contaminant reduced the contaminant concentration to levels below the limits recommended for drinking water. The reaction between nZVI and Cd dissolved in the medium revealed that the nanoparticles served as an efficient absorbent as they not only adsorbed Cd over time, but also removed it from the medium through precipitation.
    Keywords: Groundwater, Zeolite, Cadmium, Calcite, nZVI
  • Mehdi Eskandary*, Saeed Dehrstani Athar, Bahram Abdollahi Nejand, Babak Khayyat Rostami Pages 13-18
    Increasing nutrients such as nitrates and phosphates in water resources lead to the growth of various algal species, causing undesirable odors and taste in the water. This study investigated the identification and removal of harmful algal growths by Zinc oxide nanoparticles (using Ardabil Yamichi Dam reservoir as a case study). Samples were initially collected from the Yamichi Dam reservoir and the algae in the water samples were cultivated. Enough time was allowed for the algae to grow before they were identified under the microscope. The results showed that most of the algal species grown in the culture medium belonged to the species Cladophora and Euglena. Zinc oxide nanoparticles were then synthesized to be used in the removal and/or inhibition of algal growths. ZnO nanoparticles were subsequently characterized by transmission electron microscopy (TEM) and X-ray diffraction (XRD) methods which revealed that the size of the ZnO nanoparticles was in the range of 10‒30 nanometers and further that the nanoparticles were pure and of a hexagonal phase. In continuation, the capability of ZnO nanoparticles with concentrations in the range of 0-3 ppm to inhibit algal growth was investigated. Results showed that no reduction was observed in algal growth for Zinc oxide nanoparticle concentrations below 1 mg/lit. At concentrations between 1 to 2 mg/lit, however, a significant reduction was observed in algal growth. Finally, it was found that algal growths completely stopped at ZnO concentrations beyond 2 mg/lit
    Keywords: Alga Growth, Zinc Oxide Nanoparticles, Water resources, Biomas
  • Zeinab Salahshoor, Afsaneh Shahbazi*, Alireza Badiei Pages 19-28
    Many organic dyes such as Methylene Blue are toxic, carcinogenic, and non-biodegradable due to their aromatic complex structure and high solubility in water. It is, therefore, essential to remove them from effluents discharged into the environment. In this study, SBA-15 mesoporous silica was synthesized by the hydrothermal method and later functionalized with mono- amine (NH2-SBA-15) and dendrimer amine (MDA-SBA-15). Then, the effect of surface modification on adsorption efficiency of Methylene Blue was examined in a batch system. The prepared materials were characterized by XRD, FT-IR, SEM, and BET analyses. The results showed that, under identical conditions, removal efficiency with MDA-SBA-15 was 2.6 and 3.3 times higher than those achieved with NH2-SBA-15 and SBA-15, respectively. Equilibrium isotherms were analyzed by Langmuir, Freundlich, Tempkin, and Dubnin–Radushkevich isotherms. Equilibrium data was best described by the Langmuir isotherm models, indicating a monolayer adsorption process. Tempkin isotherm parameters indicated that the adsorption process by MDA-SBA-15 was exothermic. The removal efficiency of Methylene Blue from aqueous solutions by MDA-SBA-15 was more than 90%, which was higher than the efficiency achieved by other nano-sorbents. This showed that MDA-SBA-15 could be used as an effective adsorbent in wastewater treatment.
    Keywords: Adsorption, Mesoporous silica, SBA, 15, NH2, SBA, 15, MDA, SBA, 15, Methylene Blue
  • Marziyeh Niksefat, Bita Ayati* Pages 29-39
    In this study, bimetallic iron–nickel nanoparticles were obtained by chemical co-deposition of iron chloride with sodium boron hydride used as a strong reducing agent. The bimetallic nanoparticles thus obtained were then used to remove acid red 14 in a slurry system. Experiments were conducted to investigate such parameters as initial dye concentration, nano-particle dosage, pH, the time required for the nano-particles to be used after they are formed, the stirring speed, and the temperature required to reach optimum reaction conditions. Control experiments were subsequently performed under the optimum conditions thus determined to identify any other remaining factors involved. The optimum conditions included a temperature of 25±2 ºC, a newly synthesized nano-particle concentration of 0.05 g/L, an initial dye concentration of 200 mg/L, a pH level of 7.5, and a mixing duration of two minutes. The results indicated the high activity of the nanoparticles such that removal efficiencies equal to 79.39, 90.52, and 94.42 percent were achieved after 2, 30, and 240 minutes, respectively. Moreover, a COD removal of 72.61 percent was achieved after 4 hours of reaction.
    Keywords: Wastewater Treatment, Oxidation, Reduction, Bimetallic Nanoparticles of Fe, Ni, Remove the Dye, Acid Red 14 (AR14)
  • Alirezi Rahmani, Amir Shabanlo, Saba Majidi, Monireh Tarlani, Azar, Jamal Mehralipour* Pages 40-48
    A newly emerging environmental problem is the discharge of pharmaceutical effluents containing antibiotic compounds. Compared to common methods, the ozone/persulfate process is a novel measure for treating persistent pollutants. This process is highly efficient in removing pollutants by using the free radicals of sulfates as powerful oxidants. In this study, a semi-continuous reactor with a useful volume of 1 L was used to evaluate the performance of the ozone/persulfate process in treating the ciprofloxacin antibiotic at concentrations from 10 to 100 mg/L in the presence of 0 to 15 mM of persulfate in 30 min. The results showed that under the optimized operating conditions of pH = 3, persulfate dose = 10 mM, ozone dose = 1 g/h, and an initial antibiotic concentration of 10 mg/L, this method was capable of removing 96% of the contaminant. Moreover, the efficiency of the process was found to be a function of experimental conditions. Based on the results of this study, it may be concluded that the ozone/persulfate process can be considered as an appropriate process for treating persistent and non-biodegradable pollutants.
    Keywords: Ozone, Persulfate Process, Antibiotic Ciprofloxacin, Persistent Pollutants, Pharmaceutical Effluents
  • Mehdi Hassanshhian*, Mojdeh Lashkari, Babak Kheirkhah Pages 49-56
    Phenol and phenolic compounds are highly toxic substances that are found as monoaromatic compounds in various industrial effluents from oil refineries, petrochemical plants, (coal) mines, and phenol resin plants. Their discharge into the environment, especially in water resources, causes serious toxicity. Traditionally, physicochemical methods have been used for the removal of phenol and phenolic compounds. Nowadays, bioremediation is known to be the best method for phenol removal from wastewater. The objective of the present study was twofold: isolation and identification of phenol degrading bacteria in the effluent from Golgohar Mine in Sirjan. For this purpose, samples were collected from different sections at Golgohar Mine and its effluent. Phenol degrading bacteria were isolated via enrichment of the samples in the Bushnell Hass medium with phenol used as the only source of carbon and energy. The predominant phenol degrader bacteria were selected by measuring turbidity at 600 nm. The bacteria were subsequently identified by amplification of 16S rRNA with
    specific primers and PCR sequencing. In this study, 17 strains of phenol degrader bacteria were isolated in soil and wastewater samples collected from different zones of the mine. Screening methods confirmed that 4 strains exhibit a better capability for phenol degradation as evidenced by their capability to degrade 0.4 g/l of phenol. Molecular identification showed that these bacteria belong to the species Pesudomonas sp, Nitrratireductor sp., and Salegentibacter sp. The results also show that the effluent from Golgohar Mine in Sirjan contains many phenol degrading bacteria. The use of these bacteria in the treatment process may lead to a significant reduction in phenol pollution in the mineral effluent.
    Keywords: Bacteria, Bioremediation, Phenol Contamination, Phenol, wastewater
  • Ali Dindarlou*, Mohammad Hedayat, Asma Hosseini Pages 57-66
    Hospital effluent is one type of urban wastewater that, due to its special source, may contain different pathogens and microorganisms, various intestinal disease agents, bacteria, viruses, sycophants, and toxic substances present in hospital wastewater latex including heavy metals. In this study, efforts have been made to evaluate the absorption of Cd, Zn, Cu, Ni, Fe, and Pb present in hospital wastewater by phytoremidiation. For the purposes of this study, the vetiver grass was cultivated in 8 treatments with 4 replications based on a completely randomized design and irrigated for 75 days with various combinations of normal water and hospital wastewater. Results showed that more of the Pb, Cu, Zn, Fe, and Ni (9.243, 2.313, 2.3188, 2625.3, and 27.638 mg of dry matter, respectively) was absorbed and collected in the root while Cd (3.45 mg of dry matter ) accumulated in the soil, and only trace amounts of heavy metals accumulated in the branches and leaves. The reason for the greater accumulation of Pb, Cu, Ni, and Zn in the root rather than in the aerial parts is the high tolerance of the vetiver grass to high heavy metal concentrations in soil. Based on the results of this study, the use of vetiver may be recommended for the removal of contaminants in hospital effluents.
    Keywords: wastewater, Hospital wastewater, Phytoremediation, Heavy metals, Vetiver
  • Elham Faraji*, Elham Faraji, Farzaneh Feizi Pages 67-80
    In this research, the capability of a charged system search algorithm (CSS) in handling water management optimization problems is investigated. First, two complex mathematical problems are solved by CSS and the results are compared with those obtained from other metaheuristic algorithms. In the last step, the optimization model developed by the CSS algorithm is applied to the waste load allocation in rivers based on the total maximum daily load (TMDL) concept. The results are presented in Tables and Figures for easy comparison. The study indicates the superiority of the CSS algorithm in terms of its speed and performance over the other metaheuristic algorithms while its precision in water management optimization problems is verified.
    Keywords: Meta Heuristic algorithms, Charged System Search Algorithm (CSS), Waste load allocation, Total Maximum Daily load (TMDL)
  • Mohsen Mirzayi, Alireza Riyahi Bakhtiyari*, Abdolrasool Salman Mahini, Mehdi Gholamali Fard Pages 81-92
    Landscape indices can be used as an approach for predicting water quality changes to monitor non-point source pollution. In the present study, the data collected over the period from 2012 to 2013 from 81 water quality stations along the rivers flowing in Mazandaran Province were analyzed. Upstream boundries were drawn and landscape metrics were extracted for each of the sub-watersheds at class and landscape levels. Principal component analysis was used to single out the relevant water quality parameters and forward linear regression was employed to determine the optimal metrics for the description of each parameter. The first five components were able to describe 96.61% of the variation in water quality in Mazandaran Province. Adaptive Neuro-fuzzy
    Inference System (ANFIS) and multiple linear regression were used to model the relationship between landscape metrics and water quality parameters. The results indicate that multiple regression was able to predict SAR, TDS, pH, NO3‒, and PO43‒ in the test step, with R2 values equal to 0.81, 0.56, 0.73, 0.44. and 0.63, respectively. The corresponding R2 value of ANFIS in the test step were 0.82, 0.79, 0.82, 0.31, and 0.36, respectively. Clearly, ANFIS exhibited a better performance in each case than did the linear regression model. This indicates a nonlinear relationship between the water quality parameters and landscape metrics. Since different land cover/uses have considerable impacts on both the outflow water quality and the available and dissolved pollutants in rivers, the method can be reasonably used for regional planning and environmental impact assessment in development projects in the region.
  • Hamid Kardan Moghaddam*, Abolfazl Akbarpour, Mohammad Saeid Hosseini Bojd, Zahra Rahimzadeh Kivi Pages 93-96
    This Study explores the influence of CaCO3 sedimentation in the Qanat system of Esfezar area in Southern Khorasan Province. Experiments were conducted to evaluate the decrease in transient water hardness in the drinking water supply network in the areas neighboring the Esferaz Qanat. The significance of the study lies in the fact that the Qanat under study is the only source of drinking water in the region. For the purposes of this study, experiments were carried out using a reservoir in which water pH was increased by adding lime to form sediments. Chemical coagulants were also added to accelerate the sedimentation process. From among the coagulants of FeSO4, Fe2(SO4)3, and CuSO4 used, optimizations revlead that Fe2 (SO4)3 yielded the best results at pH=9/5 in drinking water given the quality parameters of EC:440dS and pH = 7.7. Dimension analysis using the Reynolds Number was also conducted to simulate the qanat discharge, which was further calibrated against experimental results. The results obtained from the model showed that using a spiral pipe and Fe2(SO4)3 as the coagulant led to reduced transient hardness of water. The results also revealed that CaCO3 sedimentation reduced in the local water supply network.
    Keywords: CaCO3, Qanat, Provisional Hardness, Fe2(SO4)3, Coagulant