مجله آب و فاضلاب
پیاپی 68 (زمستان 1387)

در این تحقیق از آنزیم پراکسیداز ترب کوهی برای حذف فنل استفاده شده است. ابتدا امکان پذیری فرایند در مقیاس آزمایشگاهی و با محلولهای سنتزی 1 تا10 میلی مولار فنل مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج بیانگر این بود که این آنزیم به طور مؤثری قادر به حذف ترکیبات فنلی از پسابها می باشد و توانایی آن، در محدوده وسیعی از pH، دما و غلظت آروماتیک حفظ می شود. در این تحقیق، میزان حذف ترکیبات فنلی در راکتور ناپیوسته و در شرایط بهینه برای راندمان حذف 95 درصد و 100 درصد، توسط آنزیم بر روی پساب سنتزی و صنعتی و در محدوده غلظتهای کم و زیاد فنل (1 و 10 میلی مولار) مورد بررسی قرار گرفت. پساب صنعتی مورد استفاده، پساب کارخانه روغن زیتون با غلظت فنل 1221 میلی گرم در لیتر (13میلی مولار (و pH برابر 5/3 بود که در انتهای واکنش، این ترکیبات فنلی به پلیمرهای نامحلول تبدیل شده و رسوب کردند. در هر یک از سیستم های پساب - آنزیم مقادیر هیدروژن پراکسید، آنزیم، پلی اتیلن گلیکول، pH و بافر، بهینه سازی شد. همچنین زمان واکنش لازم برای دستیابی به حذف 95 درصد فنل به دست آمد. طبق این نتایج اکسیژن مورد نیاز شیمیایی و بیوشیمیایی به ترتیب به میزان 58 و 78 درصد کاهش یافت. نتایج آزمایشگاهی نشان داد که افزایش غلظت آب اکسیژنه بیشتر از مقدار بهینه آن سبب غیر فعال شدن آنزیم شده و متعاقبا کارایی حذف آنزیم را کاهش می دهد. از طرف دیگر، افزایش آنزیم، پلی اتیلن گلیکول و زمان واکنش، به بیشتر از مقادیر بهینه آنها، راندمان حذف را به مقدار بسیار جزئی افزایش می دهد.

در این تحقیق کارایی راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک یا MBBR در تصفیه فاضلاب مصنوعی حاوی آنیلین که در پساب صنایع شیمیایی، کارخانه های رنگ، لاستیک، تولید دارو، پلاستیک سازی و آفت کش ها یافت می شود، بررسی شده است. در MBBR ایده اصلی بر تطابق بهترین ابزار و قابلیتهای فرایند لجن فعال و فرایندهای بیوفیلتر و به کار گرفتن آنها به موازات هم و کنار نهادن معایب هر یک از آنها می باشد. در این تحقیق از راکتوری به حجم تقریبی 5 لیتر برای تصفیه آنیلین استفاده شد. برای بستر رشد میکروارگانسیم ها از سنگدانه های سبک لیکا با درصد پرشدگی 50 و 30 به عنوان محیط رشد بیوفیلم در راکتور استفاده گردید. میزان تصفیه پذیری این ترکیب در زمان ماندهای 8، 24، 48 و72 ساعت و COD های مختلف تعیین شد و بالاترین راندمان حذف در COD برابر 2000 میلی گرم بر لیتر به میزان 91 درصد، در زمان ماند 72 ساعت و با میزان پرشدگی 50 درصد به دست آمد. نتایج آزمایش طیف سنجی NMR نیز توانایی تجزیه بیولوژیکی راکتور را تایید کرد. در ادامه، راندمان راکتور با کاهش حجم آکنه ها به 30 درصد و نحوه عملکرد سیستم در شرایط باردهی پیوسته بررسی شد. راندمان حذف شوک آلی وارده، کارایی بالای سیستم در این شرایط را اثبات کرد. نتایج سینتیک واکنش های بیولوژیکی نیز نشان از تبعیت راکتور از مدل مرتبه دوم گراو و مدل اصلاح شده استور-کینکانن داشت

مواد آلی به عنوان پیش سازهای اصلی ترکیبات جانبی ناشی از گندزدایی شناخته شده اند. تحقیقات نشان می دهد، این ترکیبات بسیار خطرناک و سرطان زا هستند. غلظت بالای کربن کل آلی، احتمال تشکیل ترکیبات جانبی را افزایش می دهد. در این تحقیق از کربن کل آلی به عنوان شاخص محتوای آلی آب، استفاده شده است. هدف از این تحقیق، بررسی اثر پیش ازن زنی بر روی حذف کربن کل آلی به وسیله نانوفیلتر بود که به این منظور در قسمتی از تحقیق نانوفیلتراسیون همراه با پیش ازن زنی و در قسمتی دیگر بدون پیش ازن زنی انجام شد. نتایج نشان داد که نانوفیلتراسیون قادر به حذف مقادیر زیادی از مواد آلی بدون نیاز به پیش تصفیه است. در نانوفیلتراسیون به تنهایی و در فشارهای عملیاتی 4 و 8 بار، غلظت کربن کل آلی خروجی در تمامی موارد کمتر از 2 میلی گرم در لیتر بود که موفقیت آزمایش ها را نشان می دهد. پیش ازن زنی با غلظت 2 میلی گرم در لیتر، میانگین کربن کل خروجی را به 3/3 میلی گرم در لیتر رساند که با توجه به استاندارد سازمان محیط زیست امریکا، میزان قابل قبولی محسوب نمی شود. این مقدار در پیش ازن زنی با غلظت 4 میلی گرم در لیتر به میزان 2/4 میلی گرم در لیتر رسید که نشان داد پیش ازن زنی باعث شکستن مواد آلی درشت مولکول به انواع ریزمولکول می شود. در این تحقیق مشخص شد پیش ازن زنی نانوفیلتراسیون باعث افزایش کربن کل خروجی از نانوفیلتر خواهد شد.

ترکیبات هیومیکی به عنوان یکی از پیش سازهای اصلی محصولات جانبی گندزدایی شناخته شده اند، که با عنایت به عدم حصول استانداردهای محصولات جانبی گندزدایی با فرایندهای متداول تصفیه آب، استفاده از روش های نوین از جمله فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته برای حذف پیش سازهای آنها، بیش از پیش مورد توجه قرار گرفته اند. فرایند UV/TiO2 به عنوان یکی از روش های اکسیداسیون پیشرفته با فناوری فوتوکاتالیتیکی است که پایداری و راندمان بالا از امتیازات مهم این فرایند محسوب می شود. از اینرو در این مطالعه، راندمان حذف مواد هیومیکی با این فرایند مورد ارزیابی قرار گرفته است. این تحقیق به صورت تجربی- مداخله ای با استفاده از یک راکتور در مقیاس آزمایشگاهی با شرایط ناپیوسته انجام شد. راکتور فوتوکاتالیتیکی مورد استفاده، به شکل استوانه ای از جنس استیل بسیار صاف به حجم مفید 8/2 لیتر ساخته شده بود و پرتو UVC توسط یک لامپ جیوه ای کم فشار 55 واتی حاوی پوشش کوارتز در امتداد مرکزی کل طول راکتور تامین می شد و شرایط لازم جهت اختلاط کامل و عمل هوادهی محتویات راکتور نیز فراهم شده بود. برای هر یک از نمونه های برداشتی در طی فرایند UV/TiO2 و سایر فرایندهای ارزیابی شده، پارامترهای کربن آلی محلول، جذب و جذب مخصوص اشعه ماوراء بنفش در طول موج 254 نانومتر مورد اندازه گیری قرار گرفتند. طبق نتایج حاصله، فرایند فوتوکاتالیتیکی UV/TiO2 در شرایط TiO2 برابر با 1/0 گرم بر لیتر و pH برابر با 5، از بیشترین کارایی در حذف ترکیبات هیومیکی منابع آبی برخوردار بوده و قادر است کربن آلی محلول اولیه 5 میلی گرم بر لیتر را بعد از 5/1 ساعت واکنش فوتوکاتالیتیکی درجه اول با ضریب سرعتmin-10267/0 به 394/0 میلی گرم بر لیتر کاهش دهد و به جذب مخصوص اشعه ماوراء بنفش در طول موج 254 نانومتر برابر با L/mg.m 79/2 نائل گردد. بنابراین فرایند UV/TiO2قادر است کیفیت مطلوب آب آشامیدنی را از لحاظ ترکیبات هیومیکی تامین کند.

در این مطالعه، جذب زیستی یون های کادمیم از پسابهای صنعتی توسط مخمر ساکارومایسس سرویسیه مورد بررسی قرار گرفت. برای افزایش میزان جذب در این مطالعه یک آماده سازی اولیه توسط محلول اتانول 70 درصد بر روی سلول های مخمر انجام شد که موجب افزایش میزان جذب توسط این سلول ها گردید. مقادیر 5، 5/37 میلی گرم بر لیتر و 1/0 گرم بر لیتر برای pH، غلظت اولیه کادمیم و غلظت بیومس، به عنوان شرایط بهینه در میزان جذب تعیین شدند. از معادله فرندلیچ برای محاسبه میزان جذب توسط بیومس استفاده گردید. بیشترین میزان جذب یون های کادمیم (qmax) 25 میلی گرم بر گرم به دست آمد.

فرایند حذف ذرات معلق توسط صافی در تصفیه آب، فرایندی پیچیده است و به پارامترهای متعددی مانند اندازه و شکل دانه های محیط بستر صافی، غلظت ذرات معلق، سرعت صافی سازی و عمق بستر صافی بستگی دارد. هدف از این پژوهش بررسی اثر غلظت ذرات معلق و اندازه دانه های محیط بستر صافی بر کارایی حذف ذرات (η) بود. این تحقیق برای پنج غلظت کائولینیت به میزان 100، 200، 300، 400 و 500 پی پی ام و در سرعت صافی سازی 086/0 سانتی متر بر ثانیه انجام شد. همچنین سه محیط بستر صافی شنی با میانگین اندازه دانه های کوچک (51/0 میلی متر)، متوسط (1 میلی متر) و بزرگ (41/1 میلی متر) تهیه شد. عمق بستر صافی در تمام آزمایش ها 25 سانتی متر بود. نتایج نشان داد که در محیط بستر صافی با اندازه دانه های کوچک، با افزایش غلظت ورودی در ساعتهای اولیه صافی سازی، η افزایش می یابد. به طور کلی میتوان گفت که در غلظتهای پایین، کارایی حذف ذرات معلق مطلوب تر است. در هیچ یک از سه محیط بستر صافی استفاده شده، تا غلظت 300 میلیگرم بر لیتر ذرات کائولن، تفاوت چندان زیادی بین کارایی حذف مشاهده نشد. اما در غلظتهای بیشتر از این مقدار، کارایی حذف به ویژه در محیط با اندازه دانه های بزرگ کاهش یافت. در محیط های با اندازه دانه های متوسط و بزرگ، از همان ساعتهای اولیه آزمایش، در غلظتهای بالا، کارایی حذف کاهش یافت. بیشترین کارایی حذف در محیط با اندازه دانه های کوچک مشاهده شد. تفاوتهای کارایی بین محیط با اندازه دانه های کوچک و متوسط بسیار بیشتر از تفاوتهای کارایی بین محیط با اندازه دانه های متوسط و بزرگ بود. به عبارت دیگر اندازه بحرانی برای دانه های محیط بستر صافی، 1 میلی متر تعیین شد.

تحلیل جریان درون محیط های متخلخل، کاربردهای متعددی در شاخه های مختلف علوم و مهندسی از جمله مهندسی منابع آب، محیط زیست، شیمی و نفت دارد. بیشتر تحقیقاتی که در این زمینه صورت پذیرفته، بر اساس مبانی تئوریک و نتایج حاصل از مشاهدات آزمایشگاهی دارسی و فورشهایمر است. در دهه اخیر، به دلیل نیاز به بررسی جریان های دو و یا سه بعدی و همچنین تحلیل برخی از پیچیدگی های جریان درون محیط های متخلخل، مدل های شبکه ای نظر بسیاری از پژوهشگران را به خود جلب کرده است. در این مدل ها، خلل و فرج موجود در محیط متخلخل، به صورت شبکه ای از حفره ها و مجاری به هم پیوسته در نظر گرفته شده و سپس با یک شبکه لوله ای، شبیه سازی می گردد. از آنجا که در این روش، لوله ها مبین مجاری و گره ها نقش حفره های موجود در محیط مزبور را ایفا می کنند، لذا تعیین ویژگی های فیزیکی شبکه، از جمله ابعاد آن و همچنین قطر و طول لوله ها متناسب با خصوصیات محیط متخلخل از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این تحقیق، روش خاصی برای تعیین این ویژگی ها ارائه گردیده و با پایش گذر حجمی و پروفیل سطح آب در دو مدل آزمایشگاهی که در محل آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده مهندسی دانشگاه شیراز ساخته شده، صحت و میزان دقت این روش مورد ارزیابی قرار گرفته است. مقایسه مشاهدات آزمایشگاهی و نتایج حاصل از مدل پیشنهادی دلالت بر این امر دارد که 96 درصد از تغییرات موجود در گذر حجمی مشاهده شده، توسط مدل قابل توصیف است. علاوه بر این مقایسه پروفیل سطح آب مشاهده شده و محاسبه شده، نشان دهنده توصیف بیش از 98 درصد از تغییرات حادث در پروفیل مشاهده ای است، که این امر نیز دلالت بر مطابقت نسبتا مطلوب نتایج حاصل از مشاهدات آزمایشگاهی با مقادیر محاسبه شده بر مبنای مدل پیشنهادی دارد و نشان دهنده دقت مناسب مدل ارائه شده است.

از آنجا که بهینه سازی مسائل سیستم های منابع آب دارای پیچیدگی هایی است که بعضا حل آنها با روش های بهینه سازی معمول امکان پذیر نیست و یا حداقل از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه نمی باشد، تحقیقات فراوانی به منظور یافتن روش های مناسب برای حل این مسائل صورت گرفته است. در سالهای اخیر روش های بهینه سازی کاوشی همچون الگوریتم ژنتیک در مهندسی سیستم ارائه شده است. کاربردهای اولیه این روش ها در مسائل منابع آب نشان داده است که بعضی از آنها ابزارهای قدرتمندی در حل مسائل پیچیده هستند. در مقاله حاضر کاربرد روش های کاوشی چون الگوریتم ژنتیک و الگوریتم مورچه در بهینه سازی بهره برداری از مخازن مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور این مطالعات به طور موردی بر روی مخزن دز انجام گرفت. این روش ها برای مدل کوتاه مدت (یک ساله) و بلند مدت مورد استفاده قرار گرفته و مقایسه شدند. مقایسه نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که در مجموع، الگوریتم ژنتیک کارایی بهتری نسبت به الگوریتم مورچه با برنامه ریزی پویا در یافتن جواب بهینه و منحنی های فرمان دارد.

تثبیت آهکی لجن یکی از روش های تثبیت شیمیایی لجن های فاضلاب به شمار می آید. این روش توان قابل ملاحظه ای در کاهش پاتوژن ها دارد و از تجزیه میکربی مواد آلی جلوگیری می کند. هدف از انجام این تحقیق بررسی روند تثبیت آهکی لجن تصفیه خانه غرب اهواز به روش آهک زنی و مقایسه آن با استانداردهای پیشنهادی سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا (USEPA) برای استفاده و دفع لجن می باشد. این تحقیق یک مطالعه تجربی آزمایشگاهی است که به صورت پایلوت به مدت 12 ماه از تیرماه سال 84 تا خردادماه سال 85 در پنج مرحله در آزمایشگاه تصفیه خانه فاضلاب غرب اهواز انجام گرفت. در این تحقیق پس از راه اندازی و بارگذاری یک راکتور 30 لیتری توسط لجن، نسبت به اختلاط مقدار معینی آهک هیدراته با توجه به درصد جامدات خشک موجود در لجن اقدام گردید. پارامترهای لازم برای تعیین میزان تثبیت در این طرح شامل pH،کلیفرم های کل، کلیفرم های مدفوعی و تخم انگل بود که در طول دوره آزمایش این پارامترها تعیین شدند. نتایج نشان داد که آهک هیدراته، با نسبت 265 گرم آهک به کیلوگرم جامدات خشک لجن، به عنوان نسبت بهینه برای تثبیت لجن تصفیه خانه فاضلاب غرب اهواز می باشد و قادر به برآورد مقررات کاهش پاتوژن ها در کلاسB می باشد

چشمه برم جمال در جنوب غرب ایران در استان خوزستان و در شمال شرق شهر اهواز واقع شده است. یالهای شمال شرقی و جنوب غربی تاقدیس کوه سفید، که از سازند کربناته و کارستی آسماری تشکیل شده اند، حوضه آبگیر این چشمه را شامل می شوند. در این حوضه سیما های کارستی از قبیل فروچاله، غار و پدیده های مورفولوژیک سطحی مناطق کارستی نیز قابل مشاهده است. عبور چند روند گسله از تاقدیس کوه سفید باعث شده تا آبخوان چشمه برم جمال به شدت خرد شده و فرایند کارستی شدن در امتداد سیستم های درز و شکستگی صورت گیرد. در طول مدت مطالعه، هدایت الکتریکی، اسیدیته و دمای آب چشمه هر هفته و در فاصله زمانی 12 ماه و آنالیز نمونه های آب چشمه به منظور تعیین میزان غلظت آنیون ها و کاتیون های اصلی انجام شد. آبدهی چشمه به روش دبی- اشل به صورت روزانه در طول زمان فروکش و دو هفته یک بار در زمان آرامش اندازه گیری می شد. با استفاده از مدل کامپیوتری PHreeqc 2.6 فشار جزئی دی اکسید کربن و شاخصهای اشباع کلسیت و دولومیت تعیین شد. در هیدروگراف چشمه برم جمال سه ضریب فروکش α2، α3 و ضریب فروکش ناشی از وقایع بارندگی α1 تمیز داده شد که تفاوت قابل ملاحظه ای بین دومین و سومین ضریب فروکش به چشم نخورد. جریان پایه برای فروکش های α1، α2 و α3 به ترتیب برابر 49، 34/75 و 100 درصد به دست آمد. هدایت الکتریکی، غلظتهای کلسیم، کربنات و بیکربنات و شاخص اشباع کلسیت تغییرات شاخصی را نشان ندادند، مورفولوژی و زمین شناسی حوضه آبگیر چشمه برم جمال و داده های هیدروگراف و آنالیز شیمیایی نمونه ها بیانگر این است که سیستم هیدروژئولوژیکی آبخوان کارستی چشمه برم جمال از نوع مجرایی - افشان می باشد.