فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 115 (امرداد و شهریور 1397)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 115 (امرداد و شهریور 1397)

  • تاریخ انتشار: 1397/05/20
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مهدی دینی*، مسعود تابش صفحات 1-16
    در سال های اخیر شاخص های قابلیت اطمینان زیادی به منظور بررسی شبکه های آبی توسط پژوهشگران مختلف تعریف شده است، به طوری که کاربران و مدیران به دلیل پیچیدگی، تعدد و دامنه تغییرات ناهمگون نتایج برای شاخص ها، در به کارگیری آنها دچار سردرگمی هستند. در این پژوهش با در نظر گرفتن ویژگی های یک شاخص کاربردی که شامل نرمال بودن نتایج شاخص، حساسیت مناسب شاخص نسبت به تغییرات پارامترهای شبکه، تغییر جهت مناسب شاخص در شرایط حدی و قابلیت شاخص در پوشش شرایط بحرانی بهره برداری است، شاخص های قابلیت اطمینان هیدرولیکی و کیفی جدیدی ارائه شد.
    برای این منظور ضوابط و معیارهای طراحی و بهره برداری شبکه های توزیع آب به صورت کنترل حدود تغییرات حداقل و حداکثر و بهینه فشار در گره ها، سرعت جریان در لوله ها و کلر آزاد باقیمانده در گره ها در نظر گرفته شد و شاخص قابلیت اطمینان فشار گرهی، شاخص قابلیت اطمینان سرعت جریان لوله ای، شاخص قابلیت اطمینان کیفی گرهی و شاخص قابلیت اطمینان کل شبکه تعریف شد. برای ارزیابی عملکرد شاخص تعریف شده، از یک شبکه نمونه دوحلقه ای و یک شبکه واقعی توزیع آب استفاده شد. بررسی مقادیر شاخص ها نشان داد که مقدار شاخص ها بین 11/0 و 0/1 در نوسان است و این تغییر نشان دهنده نرمال بودن و حساسیت مناسب شاخص ها است. همچنین با افزایش مقادیر هد و کلر باقیمانده مخزن، شاخص قابلیت اطمینان تلفیقی شبکه ای از 54/0 به 75/0 افزایش یافته و سپس به 54/0 کاهش یافت و این تغییر نشان دهنده تغییر جهت مناسب شاخص در شرایط حدی است. همچنین با شکست برخی اجزای شبکه، مقدار شاخص ها تغییر محسوسی نکرد و این نشان دهنده قابلیت شاخص ها در پوشش شرایط بحرانی است. با نتایج حاصل از این پژوهش مشخص شد که در مجموع شاخص های تعریف شده از کارایی مناسبی برای ارزیابی عملکرد شبکه های توزیع آب برخوردار هستند.
    کلیدواژگان: شاخص قابلیت اطمینان، فشار گرهی، سرعت جریان لوله ای، کلر باقیمانده گرهی، شبکه توزیع آب
  • مطهره سعادت پور*، آمنه یوسفی مقدم، مرتضی کلاهدوزان صفحات 17-30
    با توجه به اهمیت و کاربرد گسترده فراورده های نفتی و نیز خطرات ناشی از این فراورده ها بر منابع آبهای سطحی در کشور، به کارگیری مدل های مناسب به منظور ارائه اقدامات و برنامه های مدیریتی مهم و ضروری است. در این پژوهش دو نسخه از مدل اصلاح شده CE-QUAL-W2 به منظور شبیه سازی رویداد سقوط تانکر حاوی سوخت ماده فرار آلی MTBE در مجاورت رودخانه خلیفه ترخان در اسفند1381 مورد استفاده قرار گرفت.
    در این مدل، روش های بهسازی شامل استفاده از ابزارها و تجهیزات مکانیکی به منظور ایجاد آشفتگی، اختلاط و هوادهی مصنوعی به کار گرفته شد. بر اساس نتایج حاصل شده، نسخه دو مدل CE-QUAL-W2 در مقایسه با نسخه یک مدل، قادر به ترسیم مناسب تری از توزیع زمانی و مکانی شرایط کیفی آلودگی در رابطه با داده های میدانی ثبت شده برای MTBE است. علاوه بر این، محاسبه زمان پاک سازی مخزن سد قشلاق در سناریوهای متعدد هواشناسی و هیدرولوژیکی، مقدار بار MTBE و نحوه بهره برداری از مخزن سد نسبت به سناریوی پایه مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج حاصل از این قسمت پژوهش نشان داد که کاهش دمای هوا و افزایش سرعت باد، سبب کاهش زمان پاک سازی مخزن سد می شود. همچنین، عامل دیگری که سبب کاهش زمان پاک سازی مخزن سد قشلاق می شود عبارت است از افزایش جریان دبی ورودی و یا دبی خروجی.
    کلیدواژگان: ماده آلی فرار، مخزن سد قشلاق، مدل دو بعدی هیدرودینامیک و کیفیت آب، نسخه یک مدل اصلاح یافته CE، QUAL، W2، MTBE
  • فرزاد هاشم زاده، امیرحسام حسنی*، همایون احمدپناهی، سید مهدی برقعی صفحات 31-41
    فلزات سنگین یکی از مهم ترین آلودگی های محیط زیست به شمار می آیند. افزایش غلظت این فلزات در آب، بیش از حد تعیین شده در مقررات زیست محیطی، می تواند اثرات جبران ناپذیری برای سلامتی انسان داشته باشد. هدف از این پژوهش حذف یا کاهش فلزات سنگین از قبیل سرب، روی و کادمیم توسط نانو لوله های کربنی اصلاح شده با کیتوزان از محیط های آبی است. در این پژوهش نانو لوله کربنی چند جداره اصلاح شده با کیتوزان به عنوان جاذب استفاده شد. برای تکمیل آزمایش از محلول نمک نیترات فلزات سنگین تهیه شده با آب مقطر به عنوان محلول استفاده شد. متغیرهای مورد مطالعه در این پژوهش عبارت بودند از pH محلول، زمان ماند، غلظت اولیه فلزات سنگین و مقدار جرم جاذب. کلیه تجزیه و تحلیل های آزمایشگا هی بر اساس استاندارد متد انجام شد. برای شناسایی و تعیین اصلاح ساختار جاذب اصلاح شده از طیف سنجی مادون قرمز و میکروسکوپ الکترونی روبشی استفاده شد. نتایج پژوهش نشان داد که راندمان جاذب در جذب آلاینده با افزایش زمان ماند، غلظت فلزات سنگین و pH افزایش می یابد. بهترین عملکرد جاذب با راندمان بیش از 75 درصد در شرایطی به دست آمد که pH برابر 7، زمان 120 دقیقه و غلظت اولیه فلزات سنگین برابر با 20 میلی گرم در لیتر بود. با رسم نمودار ایزوترم های جذب لانگمیر و فروندلیچ مشخص شد که فرایند جذب از ایزوترم جذب فروندلیچ تبعیت می کند. با نتایج به دست آمده در این پژوهش می توان نتیجه گرفت که استفاده از نانو لوله های کربنی اصلاح شده با کیتوزان، راه حل مناسبی به عنوان جاذب موثر در حذف فلزات سنگین از قبیل سرب، روی و کادمیم از محیط های آبی می با شد.
    کلیدواژگان: نانولوله کربنی، کیتوزان، فلزات سنگین، تصفیه آب و فاضلاب، جذب
  • فرهاد جهان تیغ*، سید محمود مرتضوی، سید محمد باقر قریشی صفحات 42-53
    جیوه از خطرناک ترین فلزات سنگین شناخته شده است که برای انسان ، حیوان و محیط زیست بسیار خطرناک است. عوامل مختلفی ازجمله پساب کارخانه ها موجب افزایش مقدار جیوه در آب شده است، با توجه به مضرات جیوه، توسعه روش هایی نوینی مبنی بر حذف این فلز در منابع آب آلوده بسیار قابل اهمیت است. یکی از روش های متداول برای حذف فلزات سنگین از آب ، استفاده از نانو لوله های کربنی به عنوان جاذب است. در دهه های اخیر کاربرد نانو فناوری در تصفیه آلاینده ها با توجه به سهولت و اقتصادی بودن، در مقایسه با روش های شیمیایی و بیولوژیکی متداول توسعه بیشتری یافته است. نانولوله های کربنی به علت خواص ویژه متمایز از سایر مواد کربنی و نانو ذرات، در بسیاری پژوهش ها مورد توجه قرار گرفته اند. هدف این پژوهش، یافتن شرایط بهینه برای حذف فلز جیوه توسط نانو لوله های کربنی چند جداره عامل دار شده با تریس (2-آمینواتیل) آمین و ارائه نتایج و استفاده از آن ها به منظور گسترش روش حذف آلاینده جیوه موجود در آب و پساب می باشد. نانولوله های کربنی چند دیواره با روش رسوب بخار شیمیایی توسط دستگاه طراحی و ساخته شده در آزمایشگاه، تولید و خالص سازی شدند و سپس با تریس (2-آمینواتیل) آمین عامل دار شدند. پس از این عمل نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده با تریس (2-آمینواتیل) آمین تهیه شده توسط طیف سنجی تبدیل فوریه مادون قرمز، رامان، تجزیه حرارتی وزن سنجی، میکروسکوپ الکترونی و آنالیز عنصری مورد بررسی قرار گرفتند. جذب یون های جیوه از آب با استفاده از این نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده صورت گرفت و میزان جذب جیوه در نمونه ها با استفاده از روش ICP (induced coupled plasma) اندازه گیری شد. تاثیر عواملی مثل تغییرات pH، غلظت محلول اولیه، وزن جاذب و زمان تماس با استفاده از سیستم ناپیوسته بر میزان جذب بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که حذف یون های جیوه به شدت به میزان pH وابسته است. بیشینه ظرفیت جذب مربوط به جاذب تحت شرایط بهینه برای یون های جیوه برابر 115 میلی گرم در گرم به دست آمد. اطلاعات به دست آمده، با همدماهای جذب لانگمیر و فروندلیچ انطباق داده شد. بهترین بازده جذب نیز برابر 1±95 به دست آمد. نتایج این پژوهش به طور خلاصه نشان داد که حذف جیوه از منابع آب الوده توسط نانولوله های کربنی چند دیواره عامل دار شده با تریس (2-آمینواتیل) امکان پذیر می باشد.
    کلیدواژگان: جذب جیوه، نانو لوله های کربنی چند دیواره، هم دماهای جذب لانگمیر و فروندلیچ
  • مهتا نظری، بیتا آیتی * صفحات 54-65
    سورفکتانت ها دسته ای از ترکیبات شیمیایی هستند که اثرات زیست محیطی بسیاری از قبیل تغذیه گرایی، تولید کف و کاهش اکسیژن محلول دارند. این پژوهش با هدف بررسی آزمایشگاهی حذف سورفکتانت آنیونی سدیم دودسیل بنزن سولفونات با استفاده از سیستم شناورسازی الکتریکی انجام شد. پایلوت مورد استفاده به شکل مکعب مستطیل با حجم مفید 735 میلی لیتر شامل الکترودهایی مشبک (مش بندی شده) و تک قطبی از جنس فولاد ضد زنگ به صورت افقی بود. در این پژوهش پارامترهای موثر بر فرایند شامل فاصله بین الکترودها 5/0 تا 5/1 سانتی متر، غلظت اولیه سورفکتانت 50 تا 1000میلی گرم در لیتر، pH (3 تا 11)، شدت جریان الکتریکی 5/0 تا 5/1 آمپر و هدایت الکتریکی 950 تا 3500 میکروزیمنس بر سانتی متر به روش تک متغیری بررسی و بهینه شد. طبق نتایج حاصل شده بهترین درصد حذف سورفکتانت و COD در طول یک ساعت آزمایش به ترتیب 84/93 و 90 برآورد شد. این نتیجه در شرایط pH برابر با 8، فاصله یک سانتی متر بین الکترودها، غلظت اولیه سورفکتانت برابر با 750 میلی گرم در لیتر، یک آمپر جریان الکتریکی و 1440 میکروزیمنس بر سانتی متر هدایت الکتریکی حاصل شد. در این شرایط میزان انرژی مصرفی 020/45 کیلو وات ساعت بر کیلوگرم سورفکتانت حذف شده و انحلالآند معادل 04/1 کیلوگرم آهن بر کیلوگرم سورفکتانت حذف شده بود. نتایج آزمایشگاهی به دست آمده در این پژوهش نشان داد که حذف سورفکتانت آنیونی از قبیل مایع ظرف شویی با استفاده از سیستم شناورسازی الکتریکی انجام پذیر است.
    کلیدواژگان: سدیم دودسیل بنزن سولفانات، سورفکتانت آنیونی، شناورسازی الکتریکی، انعقاد الکتریکی
  • بهروز وحید * صفحات 66-77
    کمبود آب یک تهدید جهانی است و تصفیه پساب های صنعتی برای جلوگیری از پیامدهای نامطلوب محیط زیستی امری ضروری است. فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته، آلاینده های آلی را با تولید گونه های فعال اکسیژن بدون پسماندهای ثانویه تخریب می کنند. در این پژوهش، حذف ماده رنگزای راکتیو سبز 19 (RG19) از محیط آبی با استفاده از فرایند ازن زنی تحت تابش فرابنفش (O3/UV) بررسی شد. سامانه با جریان چرخشی مجهز به لامپ UV و مخزن ازن زنی برای تخریب ماده رنگزا به کار گرفته شد و غلظت RG19 توسط دستگاه اسپکتروفتومتر در طول موج جذب بیشینه 625 نانومتر اندازه گیری شد. مقایسه حذف RG19 توسط فرایندهای O3 و O3/UV نشان داد که فرایند ترکیبی (O3/UV) در شرایط عملیاتی مشابه کارایی رنگ زدایی بیشتری دارد. به علاوه، نتایج به دست آمده نشان داده که راندمان حذف با افزایش مقدار ازن و کاهش غلظت ماده رنگزا افزایش می یابد و فرایند رنگ زدایی به طور موثری در شرایط بازی به دلیل افزایش تولید رادیکال های هیدروکسیل انجام می شود. سینتیک شبه مرتبه اول برای حذف RG19 مشاهده شد. انرژی الکتریکی به ازای هر مرتبه (EEO) با استفاده از فرایند ترکیبی O3/UV در pH مطلوب کاهش یافت که نشان دهنده اثر هم افزایی مناسب فرایندهای فتولیز و ازن زنی است. در نهایت روش طراحی ترکیب مرکزی با موفقیت برای پیش بینی درصد کارایی حذف در pH برابر 10 برای متغیرهای مستقل شامل غلظت RG19 (6/379 تا 4/1220 میلی گرم در لیتر)، دبی جرمی ازن (5/2 تا 2/7 گرم در ساعت) و زمان فرایند (8/4 تا 2/55 میلی گرم در لیتر) با عملکرد مناسب (99/0 = R2) و بهینه سازی فرایند به کار گرفته شد. رنگ زدایی از RG19، توسط فرایند O3/UV با موفقیت انجام گرفت. بعد از بررسی تاثیر پارامترهای عملیاتی بر درصد رنگ زدایی، مدل غیرخطی CCD برای پیش بینی درصد حذف توسعه یافت و یکی از شرایط بهینه برای تخریب کامل ماده رنگزا به صورت غلظت رنگ 524 میلی گرم در لیتر دبی جرمی ازن 7 گرم در ساعت و زمان فرایند 54 دقیقه در pH برابر 10 پیش بینی شد که به صورت آزمایشگاهی نیز به طور قابل قبولی تایید شد. به دلیل اثر هم افزایی فتولیز و ازن زنی، انرژی الکتریکی مصرفی در pH بهینه کاهش می یابد.
    کلیدواژگان: ازن زنی، تابش فرابنفش، رنگ زدایی، انرژی الکتریکی، مدل سازی، بهینه سازی، راکتیو سبز 19
  • نواب دانشی*، روح الله فتاحی نافچی صفحات 78-87
    صافی شنی در تصفیه آب و فاضلاب کاربرد فراون دارد. تجمع و ته نشینی ذرات در بستر صافی، سبب ایجاد افت بارصافی می شود؛ در چنین مواقعی عموما شستشوی فیلتر الزامی است. در این پژوهش یک فیلتر تند شنی تک لایه ثقلی با محیط شن سیلیسی برای کاهش غلظت های متفاوت سرب به کار گرفته شد. مقادیر رسوب و افت بار حاصله در محیط فیلتر با استفاده از ترکیب مدل های کارمن- کوزنی (Karman-Cozeny)، رز و گریگوری (Rose and Gregory) در دبی های مختلف فیلتراسیون شبیه سازی شد. نتایج به دست امده نشان داد که بیشترین زمان در رسیدن به مقادیر متفاوت از افت فشار، در کمترین میزان ورودی غلظت فلز 25 میلی گرم در لیتر و بیشترین مقدار از بار سطحی 22/6 مترمکعب بر مترمربع در ساعت می باشد. بیشترین راندمان حذف فلز به میزان 92 درصد، در بار سطحی 11/3 مترمکعب بر متر مربع در ساعت و غلظت ورودی فلز 25 میلی گرم در لیتر حاصل شد. مقایسه زمان رسیدن به یک میزان مشخص از افت فشار، در شرایط متفاوت از دبی فیلتراسیون و غلظت ورودی فلز، نشان می دهد که در مقادیر کمتر افت یعنی 5 و 7 سانتی متر، تفاوت زمانی کمتر است. مقایسه شیب خطوط در یک دبی مشابه، برای مقادیر کمتر ورودی سرب به فیلتر، شیب بیشتری را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: افت فشار، مدل های هیدرولیکی، صافی شنی، تغییرات زمانی
  • مجید دایی، امین علیزاده *، علیرضا فرید حسینی، عبدالله رشیدی مهرآبادی صفحات 88-98
    ارتقا و بهبود فرایندهای تصفیه فاضلاب و همچنین بهبود وضعیت کیفی جریان خروجی از تصفیه خانه های ثانویه راه کار مفیدی برای بازیافت آب است. از این رو استفاده از روش های طبیعت محور که دارای هزینه اولیه نسبتا پایین و کاربری آسان هستند، مورد توجه قرار گرفته اند. در این پژوهش از سیستم صافی درشت دانه با جریان افقی استفاده شد. برای تحقق بخشیدن این پژوهش، خروجی از تصفیه خانه فاضلاب پرکندآباد مشهد طی مدت عملکرد پایلوت ارزیابی شد. عملکرد صافی درشت دانه با جریان افقی در مقیاس پایلوت با چهار محفظه در اندازه سنگدانه های متفاوت و در سه نرخ فیلتراسیون 5/0، 1 و 5/1 مترمکعب بر متر مربع در ساعت مورد بررسی قرار گرفت. بر این اساس، عملکرد صافی تحت تاثیر فاضلاب ارزیابی شد. مقایسه سه نرخ فیلتراسیون نشان داد که بالاترین راندمان در حذف BOD5 و COD که معادل61 و 63 درصد بوده، در نرخ فیلتراسیون 5/0 متر در ساعت حاصل شد. تجزیه و تحلیل نمونه ها در نرخ 5/0 متر در ساعت نشان داد که با افزایش زمان کارکرد صافی (T)، درصد حذف BOD5 و COD تا ماه چهارم راهبری سیستم، ابتدا تا 65 درصد افزایش داشت و بعد از آن تا پایان مدت زمان راهبری سیستم این میزان به ترتیب به 8/56 و 5/61 درصد کاهش یافت. همچنین نشان داده شد که استفاده از صافی چهار قسمته، راندمان سیستم را در مقایسه با صافی های سه قسمته به کار برده شده در پژوهش های پیشین، بهبود بخشیده است. با استفاده از صافی درشت دانه افقی چهار قسمته احتمال اینکه بتوان آبی با کیفیت قابل قبول در ارتباط با حدود مجاز در مورد شاخص های BOD5 و COD برای امور آبیاری و کشاورزی تولید کرد، قابل دسترس است.
    کلیدواژگان: صافی درشت دانه افقی، BOD5، COD، نرخ فیلتراسیون، راندمان حذف
  • محمد بهرام نیا*، احسان دریکوند صفحات 99-114
    امروزه همزمان با رشد روز افزون جمعیت در جوامع شهری، تامین آب شرب سالم و بهداشتی از جمله چالش های پیش روی کشورهای خشک و کم آب در جهت حرکت به سمت توسعه پایدار است. با توجه به اهمیت روز افزون تصفیه آب و نقش آن در دنیا، بهبود و بالا بردن کیفیت عملکرد تصفیه خانه ها بیشتر نمایان می شود. در این پژوهش با استفاده از فرایند تحلیل سلسه مراتبی روش AHP به بررسی معیارها و عوامل تاثیرگذار در عملکرد تصفیه خانه های آب بکار گرفته شد. برای بررسی این مدل جامع، کیفیت عملکرد سه تصفیه خانه در استان های همدان، ایلام و کرمانشاه بررسی شد. عملکرد تصفیه خانه ها براساس آمارهای به دست آمده از شرکت مهندسی آب و فاضلاب کشور و در سه بخش فیزیکی، شیمیایی و میکروبیولوژیکی براورد شد و براساس استاندارد ملی ایران مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. برای انجام آزمایش ها در مدت سه ماه از هر تصفیه خانه 3 بار نمونه برداری انجام شد. در بررسی های انجام شده مشاهده شد که در بین پارامترهای میکربی، باکتری های گرماپای (E.Coli) و در بین ویژگی های فیزیکی، کدورت بیشترین اهمیت را دارد. همچنین آمونیاک، نیترات و نیتریت مهم ترین ویژگی های آلاینده های شیمیایی آب می باشند. نتایج نشان داد کیفیت آب خروجی تصفیه خانه آب کرمانشاه بهترین کیفیت را در بین تصفیه خانه های مورد آزمایش دارد.
    کلیدواژگان: کیفیت آب، تصفیه خانه، آلاینده های آب، ویژگی های آب، AHP
  • محمدرضا بختیاریان*، محمدتقی ساداتی پور، محمد ربانی، سعید اسکندری صفحات 115-119
    وزارت نیروی کشور ایران در حال بررسی تنظیم مبحث 16 مقررات ملی ساختمان های شهری است که در آن همه ساختمان های مسکونی بیش از چهار طبقه با بیش از ده واحد آپارتمانی ملزم به داشتن مخزن ذخیره آب با گنجایش 12 ساعت مصرف آب می باشند. عملی شدن این مقررات در آینده ممکن است اثرات منفی در کیفیت شبکه آب اشامیدنی داشته باشد. در این پژوهش به ارزیابی تاثیر بهره برداری نادرست بر خرابی کنتور، تعمیرات اضافی در شبکه توزیع و کیفیت آب شرب مخازن ذخیره نصب شده در داخل ساختمان های بلند مرتبه پرداخته شد. برای تحقق بخشیدن به این پژوهش از روش مشاهده میدانی وضعیت سیستم پمپ و مخزن ساختمان استفاده شد. نمونه برداری و آنالیزهای کیفی بر اساس کتاب استاندارد متد 2005 صورت پذیرفت و بانک اطلاعاتی امور مشترکان و بهره برداری شرکت آب و فاضلاب به عنوان منبع آمار مورد استفاده قرار گرفت. آزمون های کیفی متداول بر روی 50 مخزن نشان داد که 10 درصد نمونه ها دارای بار باکتریایی هتروتروف کمتر از cfu/ml 500 و 8 درصد نمونه ها دارای آلودگی کل کلیفرم بود. کدورت بالاتر از NTU 1 در برخی مخازن مشاهده شد. این مقدار کدورت هر چند از نظر استاندارد قابل قبول است، اما به کنترل های جدی تری نیاز دارد. 82/4 درصد مشترکان اقدام به پمپاژ مستقیم کرده بودند که افزایش قابل توجهی در هزینه، خرابی کنتور و افت فشار را در پی داشته است. بررسی کیفیت میکربی مخازن ساختمان ها نشان می دهد که احتمال آلودگی میکربی در آب شرب مخازن ذخیره خانگی، خرابی کنتور و ایجاد تعمیرات اضافی شبکه آبرسانی به وسیله عوامل انسانی و محیطی وجود دارد. از این رو انجام بازدیدهای دوره ای و پیگیری های قانونی برای شرکت های آب و فاضلاب و ادارات بهداشت امری ضروری است.
    کلیدواژگان: مقررات ملی ساختمان، مخزن آب شرب، کیفیت آب مصرفی، کدورت
|
  • Mehdi Dini *, Massoud Tabesh Pages 1-16
    Various reliability indices have been defined by researchers for the water distribution networks. Due to the complexity and heterogeneous nature of distribution networks, results of indicies can vary substantially and municipalities have hard time to select the most practical indicies for their networks. This study was undertaken to develop a new method for identifying the best reliability index by considering various factors including the appropriate sensitivity to changes in network parameters, the appropriate shift in extreme conditions, the capability in covering critical condition, hydraulic condition, and water quality reliability. To accomplish the objective of the study, several water distribution networks were evaluated under multiple scenarios and the optimum reliability indices were verified with an example real water distribution network in Ahar. Controlling parameters included in scenario analysis for network reliability indices include: minimum, maximum and optimal pressure, residual chlorine in nodes, velocity in pipes, nodal pressure reliability, pipe velocity reliability, and nodal residual chlorine reliability . To evaluate the performance of defined index, a two-loop test (critical) were compared with the conventional single-lop test (normal). The performance assessment of indices obtained from this study showed that the index values ranged between 0.11 and 1.0, which indicate the normality and the appropriate sensitivity of the indices. Also, by increasing the residual chlorine of the reservoir, the network reliability index changed from 0.54 to 0.75 and then as the residual chlorine decreases in the distributon network the reliability index decreased back to 0.54. This appropriate shift in reliability index while changing residual chlorine in the network, cearly shows the the effectiveness of new method in determining the reliability indicies under extreme conditions. Also, the new method did not respond to the failure of some network components, as were evident with insignificant change in the indices values under critical conditions. From the results of this study generally can be concluded that the newly defined relability indices is an efficient way for evaluating the performance of water distribution networks.
    Keywords: Reliability Index, Nodal Pressure, Pipe Velocity, Nodal Residual Chlorine, Water Distribution Network
  • Motahareh Saadatpour *, Ameneh Yousefi Moghadam, Morteza Kolahdouzan Pages 17-30
    Due to the importance and widespread applications of oil products as well as their threats to surface water bodies in Iran, it is inevitable to apply suitable simulation models to develop management plans, actions, and appropriate scenarios . There are two modified versions of CE-QUAL-W2 and both can be used for simulations of emergency pills of toxic waste in transpotation roadways. In this research, both modified versions were employed to simulate the fate of Methyl tert-butyl ether (MTBE) (a gasoline oxygenated addetive) during an emergency spill. As a case study, the application of both models was used to evaluate the MTBE emergy spill that occurred on March 2003 near Khalifeh Torkhan river. Several remediation techniques including artificial turbulent, mixing, and aeration were used during the simulation study. Results showed that the modified version of the model (CE-QUAL-W2) depicted a better temporal and spatial distribution of MTBE pollution in reservoir compared compared to the first version of the model. Multiple scenarios were simulated in this study under various meteorological, hydrological, and MTBE loading for Gheshlagh reservoir. The simulation results showed that lower air temperature and higher wind speed are among the factors that reduces the reservoir recovery time. In addition,, another parameter that found to decrease the recovery time of Gheshlagh reservoir is an increase in reservoir inflow and/or outflow rate.
    Keywords: 2D Hydrodynamic, Water Quality Model, Gheshlagh Reservoir, Modified CE-QUAL- W2 Model (Ver. 1), MTBE, Volatile Organic Compound
  • Farzad Hashemzadeh, Amirhesam Hasani *, Homayun Ahmad Panahi, S.Mehdi Borghei Pages 31-41
    Discharge of toxic metals such as cadmium (Cu), lead (Pb), and zinc (Zn) in the environment can impact the quality of air and water. High concentration of these toxic metals larger than the regulated concentration in the air and water can pose serious human health risks. The aim of this research was to investigate the removal of these heavy metals (Cd, Pb and Zn) from aqueous solutions by using a multi walled carbon nanotubes modified by chitosan as an absorbent agent. To perform the experimental study, nitrate salt of heavy metals solution prepared with distilled water was used. Factors examined for the removal efficiency of heavy metals in this study include pH, absorbent dose concentration, retention time, and the initial concentration of heavy metals. All analytical analyses were performed according to standard methods. Also, the infrared spectroscopy (FT-IR) and scanning electron microscopy (SEM) used for identification and modification of the absorbent. The results obtained from this study showed that an increase in pH, retention time and initial concentration of heavy metals, also increased the adsorption efficiency rate. The optimum heavy metals removal efficiency was about 75% and that occurred when pH =7, retention time =120 minutes and the initial concentration of heavy metals =20 mg/L. In addition, plot of Langmuir and Freundlich adsorption isotherms for heavy metals showed that the adsorption process mostly follows the Freundlich isotherm. The limited data obtained from this experimental sudy, it can be concluded that using carbon nanotubes modified with chitosan as an absorbant agent is an effective method for the removal of heavy metals (Cd, Pb, and Zn) from aqueous solutions.
    Keywords: Carbon Nanotubes, Chitosan, Heavy metals, Water, Wastewater Treatment, Adsorption
  • Farhad Jahantigh *, Seyed Mahmod Mortazavi, Seyed Mohammad Bagher Qoreishy Pages 42-53
    Mercury is one of the heavy metals that is toxic to humans, animals and the environment. The contribution of mercury in the water resources are from various sources including the discharge from industry and municipal wastewater. Hence, removal of mercury from water resources, especially for human consumption, is extreamely important. The removal of mercury is usually accomplished through adsoption and one method is through use of carbon nanotubes as the absorbent. The available commercial nanotubes are often synthesized by chemical vapor deposition which is done easily in an industrial scale. The aim of this research was to find an optimum condition to remove mercury from water by using a multi walled carbon nanotubes modified with Tris (2- aminoethyl) amine. To accomplish the main objective of the study, multi walled carbon nanotubes were machined in laboratory with chemical vapor deposition and later modified with Tris (2-aminoethyl) amine. These multi walled nanotubes then used to absorb mercury ions in water and the amount of absorption measured by induced coupled plasma (ICP). The nanoparticles in this study were analyzed by FT-IR, Raman, TG-DTA, SEM, and EATo evaluate the optimum adsorption for the removal of mercury, several influencing factors such as pH fluctuations, concentration of the initial mercury in solution, absorbent weight, and contact time were investigated. The results obtained from this study conformed mercury adsorption to Langmuir and Freundlich Isotherms. The removal of mercury ions drastically increased with the increase in pH. The optimum adsorption capacity was 115 mg/g and the highest absorption yield was 95± 1. In summary, based on the limited results obtained from this study, it is fair to conclude that the MW-CNT modified with Tris (2-aminoethyl) amine is a useful method for the removal of mercury from water.
    Keywords: Mercury Removal, Multi Walled Carbon Nanotubes, Langmuir Isothem, Freundlich Isotherm
  • Mahta Nazari, Bita Ayati * Pages 54-65
    Surfactants are considered as chemical combinations with many environmental impacts such as eutrophication, foam generation, and oxygen reduction. This experimental study is conducted to evaluate the removal of Sodium dodecyl benzene sulfonate (SDBS) using unipolar electro-flotation and electro coagulation system. The experimental set up was installed as a cubic shape with effective volume of 735 ml and stainless steel mono-polar electrodes arranged in a horizontal fashion. Parameters evaluated individualy for the overall system optimization include: distance between electrodes (0.5-1.5 cm), surfactants initial concentration (50-1000 mg/L), pH (3-11), current density (0.5–1.5 A), and electric conductivity (950-3500 S/cmμ). Results obtained during the 1 hr operation time showed that the optimum surfactant and COD removal efficiency were about 94 and 90 percent, respectively. This optimum removal eficciencies were accomplished under the following condition: pH=8, distance between electrodes =1 cm, initial surfactant concentration = 750 mg/L, current density = 1 A, and EC = 1440 μS/cm . In addition, the energy consumption and anode dissolution were 45.03 kWh/kg and 1.04 kg Fe/kg for SDBS removal, respectively. In conclusion, the results obtained in this study support the application of electro-flotation and electro coagulation as an appoperiate system for the removal of surfactants such as detergent.
    Keywords: Sodium Dodecyl Benzene Sulfonate (SDBS), Anionic Surfactant, Electro-flotation, Electro- coagulation
  • Behrouz Vahid * Pages 66-77
    Recently, water crisis has been a global threat for most countries, particulately for midelist countries. In this regard industrial wastewaters treatment is a vital to prevent unfavorable environmental consequences. Advanced oxidation processes are the preferred treatment process for the removal of resisitant organic pollutants without producing secondary wastes. In this research study, the removal of RG19 from aqueous solution was studied by O3/UV processes. A recirculation system equipped with an UV lamp and ozonation tank was applied for the degradation of model di-azo dye from textile industry. The RG19 concentration was measured using a spectrophotometer at 625 nm. Comparison of RG 19 removal by O3 and O3/UV showed that, under same operational condition, the combined process had more decolorization efficiency (DE%). Moreover, the experimental results revealed that the DE% increased by increasing the ozone amount and decreasing the concentration of RG19. The efficiency of degradation process was performed at the basic (alkali) condition due to the production of extra hydroxyl radicals. The pseudo-first order kinetic was observed for the dye decolorization. The consumption of electrical energy decreased per order using the O3/UV process at the desired basic pH; indicating adequate synergistic effect of the photolysis and ozonation. In addition, central composite design (CCD) approach was applied for prediction of the DE% at pH= 10 for independent variables including the RG19 concentration range (379.6-1220.4 mg/L), ozone mas flow rate range (2.5-7.2 g/h), and process duration time range (4.8-55.2 min). After investigating the effect of the operational parameters on the decolorization efficiency, a nonlinear CCD model was developed for prediction of DE%. The optimum operational conditions for the complete dye degradation at pH=10 was experimentally verified when: [RG19] concentration was of 524 mg/L, ozone mass flow rate was 7 g/h, and process time was 54 min. The EEO declined at the optimized pH for the coupled process owing to the synergistic effect of ozonation and UV.
    Keywords: Ozonation, UV Irradiation, Decolorization, Electrical Energy, modeling, Optimization, Reactive Green 19
  • Navab Daneshi *, Roohollah Fattahi Nafchi Pages 78-87
    Granular media including rapid gravity sand filters are used in water and wastewater treatments. When sand filters are clogged due to deposits of particles and particul-bound pollutants, it will lead to head loss and under this situation it is necessary to perform filter backwashing. Prediction of sand filter head loss is the major focus of this study. To meet the primary ojective of this study, a single-layer rapid gravity filter with sandy media was tested with inflow water containing different concentrations of lead (Pb). The amount of deposited sediments and the resulting head loss were simulated in the filter media by combination of Karman-Cozeny, Rose and Gregory equations under different discharges. The maximum time to reach the various amounts of head loss was obtained when the inflow lead concentration was lowest (25 ppm) and the surface filter leading was the highest (6.22 m3/m2/hr). The highest lead removal efficiency (92%) was obtained when the input lead concentration was 25 ppm and filter surface loading was 3.11m3/m2/hr. Comparing the specific head loss under different operating condition it has been shown that the time difference is less under lower head losses of 5 and 7 centimeters. In addition, the slopes of filtration discharge under similar operating condition showed to be steeper verifying a higher filtration performance when the concentration of input lead and filter surface loading was lower.
    Keywords: Head Loss, Hydraulic Modeling, Sand Filter, Temporal Changes
  • Majid Daee, Amin Alizadeh *, Alireza Farid Hosseini, Abdollah Rashidi Mehrabadi Pages 88-98
    User-friendly and low-cost wastewater treatment plants are good options for treating wastewater of small communities. The effluent of these treatment plants can be improved by various methods including using a horizontal rouphing filter (HRF). In this paper, HRF performance was evaluat by passing the Parkandabad wastewater treatment plant effluent through pilot scale constructed HRF. The HRF was constudted with four- compartments of different sand sizes and was operated under three filtration rates of 0.5, 1 and 1.5 m3/m2.h. The results obtained from this study showed that the HFR performed the best at filtration rate of 0.5m/h when the removal efficiency for BOD5 and COD was 61 and 63 %, respectively. Optimum removal efficieny of BOD5 and COD up to 65% could be achieved with an extended filtration run length. However, longer duration of filter operation after 4 months, reduced the filter performance for BOD5 and COD removal efficiency to 56.8 and 61.5%, respectivel. In conclusion, by using 4-compartment HRFs, compared with the conventional 3-compartment filtration, it may be possible to produce effluent quality for BOD5 and COD that is permissible for agricultural irrigation purposes.
    Keywords: HRF, COD, BOD5, Filtration Rate, Removal Efficiency
  • Mohammad Bahramnia *, Ehsan Derikvand Pages 99-114
    Nowadays at the same time with population growth in urban areas, healthy potable water supply has become a challenge especially in arid and semi-aris countries who intend to fulfil a sustainable development. Due to the increasing importance of water treatment and its key role throughout the world, improvement of water treatment plants is becoming more visible. In this research, the criteria and effective factors influencing the quantitative performance evaluation of three treatment plants were investigated using AHP approach. The three treatment plants used in this study were selected from three provences in Iran including Hamedan, Ilam and Kermanshah. The model performance were quantitatively evaluated by using the physical, chemical, and biological characteristics of effluent data. Model performance evaluation revealed that E. Coli; turbidity; ammonia, nitrate and nitrite is most important microbilogical, physical, and chemical water quality parameters when assessing the performance of effluent quality of treatment plants. Based on the the evaluated results, the performance of treatment plants in Kermanshah was better than the other two treatment plants. It will also be equaliy important to indicate that if any of the treatment plants met the effluent standards set by the Iranian authorities.
    Keywords: Water Quality, Treatment Plant, Water Pollutants, Water Properties, AHP
  • Mohammad Reza Bakhtiarian *, Mohammadtaghi Sadatipour, Mohammad Rabani, Saeid Eskandari Pages 115-119
    Requirements of the Issue Sixteen of the Iranian National Building Code demand the protection of the drinking water network inside residential buildings over 4 stories or with more than 10 units. These buildings should aslo be supplied by a storage tank with sufficient amout of water supplying for 12 hours of consumption. Without proper regulations, the implementation of this newly building code may create problems including degradation of on-site water quality. To address this problem partially, this research has been undertaken to evaluate the effect of: incorrect operation on water meter failures, extra repairs may be needed in the distribution network, and the quality of drinking water in storage tanks installed in high-rise buildings. To carryout the objective of this study, regular field inspection of pump and reservoir system was performed, during each in each field observation water samples were collected, and all water samples were analyzed according to the methods specified in the 2005 edition of the “Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater”. In addition to the analytical data collected from this study, the existing water quality data from Tehran water and wastewater company were also utilized. All together, routine qualitative tests were performed on 50 on-site reservoir tanks in residential high rise buldings. The results of sampls’ water quality showed that: (i) about 10% of the samples had higher level of heterotrophic bacteria with standard deviation of 56%, (ii) 8% of the samples had concerned level of total Coliforms contamination. In addition, the turbidities of higher than1 NTU in some tanks were observed that may be an indicative of an additional water water quality problems. Aside from water quality problem, direct pumping was made by 4.82% of the users in which this activity significantly contributed to an increased energy costs, water meter failures, and water pressure drops. From the preliminary findings of this study, it has been concluded that there is a potential risk for microbial contamination in drinking water storage tanks and there is also potentials for pump and meter failures and as a results additional requirements for regular maintenance. Because the accurance of these problems are inevidable, it is recommended to development a proper regulatory guidance and enforcement by Tehran’s water and wastewater company in order to protect Public Health safety.
    Keywords: National Building Code, Drinking Water Tank, Water Quality, Turbidity