مجله آب و فاضلاب
پیاپی 70 (تابستان 1388)

یکی از حساس ترین و پرهزینه ترین واحدهای شرکتهای آب و فاضلاب شهری، سیستم حوادث است. عدم وجود یک روند مکانیزه، دقیق و قابل اعتماد در مدیریت سیستم مذکور، سالانه خسارات زیادی را به مشترکان و شرکتهای آب و فاضلاب شهری وارد می نماید. این موضوع به ویژه در حال حاضر با توجه به مشکلات بحران کمبود آب و درصد بالای تلفات آب در شبکه های توزیع آب شهری در کشور، از ضروریات تحقیقات کاربردی در شرکتهای آب و فاضلاب است. هدف این مطالعه ارائه یک مدل مدیریت حوادث در شبکه های توزیع آب شهری بر اساس سیستم های اطلاعات جغرافیایی است. سیستماتیک نمودن ذخیره و استفاده از اطلاعات تجهیزات شبکه توزیع و عملیات ترمیم حوادث، بالا بردن سرعت تعمیر حوادث و پایین آوردن تلفات فیزیکی آب، امکان کاهش تعداد حوادث، صرفه جویی اقتصادی، پایین آوردن هزینه های ترمیم و رفع حوادث از جمله مزایای این سیستم است. در این تحقیق روشی برای جمع آوری اطلاعات مربوط به حوادث در شبکه های آبرسانی ارائه و با استفاده از امکانات ثبت، تلفیق و تحلیل داده های مکان مرجع در سیستم های نرم افزاری GIS و تحلیلهای آماری مختلف نسبت به پردازش اطلاعات حوادث اقدام شد. با انتخاب یک منطقه نمونه مطالعاتی در شهر همدان کلیه اطلاعات مربوط به حوادث شبکه در یک دوره شش ماهه جمع آوری و مدل GIS حوادث مورد ارزیابی قرار گرفت. به طور مثال بر اساس این نتایج، منطقه مورد مطالعه، نرخ شکست بسیار بالایی (58/13) دارد که ناشی از ساختار و مدیریت نامناسب شبکه است. همچنین بالا بودن درصد اختلالات هیدرولیکی نسبت به سایر عوامل شکست، نشان دهنده نامناسب بودن وضعیت فشار هیدرولیکی و فرسودگی شبکه است. کاربرد روش این تحقیق در یک شبکه واقعی نتایج رضایت بخشی در خصوص افزایش کارایی سیستم و کاهش هزینه ها ارائه می دهد.

در این مطالعه کربن های ساخته شده از پوسته بادام و گردو به عنوان جاذب به منظور جذب یون های محلول کادمیم مورد آزمایش قرار گرفت. برای این منظور اثرات pH محلول، غلظت اولیه کادمیم در محلول و غلظت جاذب بر میزان جذب این فلز بررسی شد. علاوه بر بررسی جاذبهای مذکور، تمامی آزمایش های انجام شده با استفاده از کربن فعال دانه ای تکرار شد و نتایج هر سه نوع جاذب با یکدیگر مقایسه گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که میزان جذب کادمیم به میزان قابل توجهی به pH نهایی محلول بستگی دارد و بیشترین میزان جذب زمانی حاصل شد که pH نهایی در محدوده 5/6 تا 7 قرار گرفت. نتایج حاکی از آن است که جذب یون محلول کادمیم توسط جاذبهای مورد استفاده در این پژوهش، از مدل ایزوترم لانگمیر به خوبی تبعیت می کند. همچنین میزان بهینه جاذب برای کربن های پوسته گردو و کربن فعال دانه ای برابر 2 گرم در لیتر و برای کربن پوسته بادام 5/2 گرم در لیتر به دست آمد. در شرایط بهینه که غلظت اولیه کادمیم در محلول ppm4 و غلظت جاذب و pH اولیه نیز مطابق با شرایط بهینه تنظیم شد، بیشترین میزان حذف کادمیم، مربوط به کربن پوسته گردو به میزان 91 درصد بود. پس از آن کربن پوسته بادام و کربن فعال دانه ای به ترتیب حذفی معادل با 85 و 81 درصد را از خود نشان دادند.

در تصفیه خانه های آب، علاوه بر تعیین ماده منعقد کننده مناسب برای حذف کدورت و مواد آلی، یافتن روش هایی که در عین کارایی مؤثر منجر به کاهش مقدار مصرف و هزینه ها شود از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این تحقیق با انجام آزمایش های جار، اثر کدورت،pH و کل کربن آلی، بر روی منعقدکننده های فریک کلراید (FeCl3) و پلی آلومینیوم کلراید (PACl)، برای حذف بیشتر کدورت و کل کربن آلی، کربن آلی محلول، جذب ماده آلی در طول موج 254 نانومتر (UV254nm)، قلیائیت، آلومینیوم و آهن باقیمانده، تری هالومتان ها(THMS)، از آب رودخانه کرج در سال 1386 در ورودی تصفیه خانه آب شماره 2 تهران با شرایط کواگولاسیون متداول مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. در مقادیر pH طبیعی و پایه، PAClاثر بیشتری را در حذف کدورت، TOC، DOC، UV254 وTHMS نسبت به FeCl3 نشان می دهد. نتایج این بررسی ها عملکرد بهتر پلی آلومینیوم کلراید را در مقایسه با فریک کلراید از نظر مصرف کمتر مواد منعقدکننده، تشکیل لخته های درشت تر، کاهش مدت زمان ته نشینی لخته، تولید لجن با ضریب چسبندگی بیشتر، عدم نیاز به تنظیم pH در کدورتهای 2 تا 5NTU و نیاز به مقدار آهک کمتر در سایر کدورتهای مورد آزمایش تا NTU 100 نشان داد. همچنین نتایج این بررسی ها نشان داد که در کدورتهای پایین (NTU2) و کدورتهای بیشینه (NTU 100) با PACl، درصد حذف کدورت، TOC،DOC، UV254nm بیشتر و افت pH و قلیائیت نسبت به فریک کلراید کمتر است. در نهایت PACl را می توان به عنوان جایگزین مناسب و اقتصادی برای فریک کلراید در واحد انعقاد فرایند تصفیه آب تهران پیشنهاد نمود

نیزارهای مصنوعی زیر سطحی از جمله روش های تصفیه طبیعی فاضلاب شهری و صنعتی بوده که از نظر مصرف انرژی و هزینه بسیار مقرون به صرفه است. تحقیقات زیادی در خصوص عملکرد نیزارها در جریان پیوسته انجام شده اما در جریان ناپیوسته اطلاعات کافی در دسترس نیست. در این تحقیق به بررسی بازده نیزارها در جریان ناپیوسته پرداخته شد. دو واحد پیش تصفیه از نوع برکه بی هوازی مجهز به چاله هاضم و دو بستر نیزار زیر سطحی هر کدام با زمان ماند 2 روز در مقیاس صحرایی ساخته شد. برای پر کردن بسترها از ماسه نخودی با اندازه مؤثر5 میلی متر، ضریب یکنواختی 5/1 و با ضریب تخلخل 35 در صد استفاده گردید. یک بستر و واحد پیش تصفیه به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. فاضلاب کاربردی از نوع شهری با دبی ورودی 26 مترمکعب در روز از شبکه شهری واقع در تصفیه خانه سبزوار انتخاب و پایلوت در مدت یک سال مورد بررسی قرار گرفت. متوسط بازده حذف BOD5، TSS، TKN، TP و TC در جریان پیوسته برای ترکیب پیش تصفیه و نیزار شاهد به ترتیب 2/77، 92، 91، 89 و 5/96 درصد و در جریان ناپیوسته برای ترکیب پیش تصفیه و نیزار مورد تحقیق به ترتیب 92،97، 5/97، 97 و 75/95 درصد به دست آمد. بازده حذف نیزارهای مصنوعی زیر سطحی در جریان ناپیوسته افزایش قابل توجهی نسبت به جریان های پیوسته نشان می دهد. بنابراین در موارد آلودگی زیاد فاضلاب در صورت نبود زمین کافی برای گسترش نیزار می توان از جریان ناپیوسته در بهره برداری بستر استفاده نمود.

فنل یکی از ترکیبات معمول در فاضلاب صنایع مختلف همچون نفت، پتروشیمی، صنایع دارویی، صنایع تولید آفت کشها، صنایع رنگ و نقاشی و صنایع تولید مواد شیمیایی آلی است. به دلیل سمیت زیاد این ماده، آلوده شدن منابع آب به آن، یک مشکل جدی و تهدیدی برای سلامتی انسان محسوب می شود. در این تحقیق، تجزیه سونوشیمیایی، فتوشیمیایی و فتوسونوشیمیایی فنل در محیط های آبی بررسی شد. آزمایش های سونوشیمیایی با استفاده از یک دستگاه مولد امواج فرا صوت (500 وات) در دو فرکانس 35 و 130 کیلو هرتز و آزمایش های فتوشیمیایی توسط یک لامپ 400 وات از نوع بخار جیوه با فشار متوسط انجام شد. غلظت فنل در تمام آزمایش ها بین 1 تا 100 میلی گرم در لیتر بود. در این تحقیق اثر فاکتورهایی مانند pH محیط آبی، غلظت اولیه فنل و مدت زمان فرایند بررسی شد. نتایج نشان داد که اثر امواج فراصوت در اکسیداسیون فنل به طور عمده از طریق واکنش با رادیکال های هیدروکسیل تولیدی در طی کاویتاسیون آب انجام می شود. به طور معمول سرعت تجزیه فنل توسط امواج فراصوت کند است. با این حال نتایج نشان داد که سرعت تجزیه فنل در فرکانس 130 کیلو هرتز بیشتر از فرکانس 35 کیلو هرتز است. این وضعیت بیانگر این است که سرعت واکنش های مربوط به رادیکال هیدروکسیل (تولید پراکسید هیدروژن و تجزیه فنل) در فرکانس های بالاتر، بیشتر است. نتایج مطالعه نشان داد که سرعت واکنش فتوشیمیایی بیشتر از واکنش های سونوشیمیایی است. همچنین مشخص گردید که ترکیب امواج فراصوت با اشعه فرابنفش بسیار مؤثرتر از کاربرد تنهای هر کدام از آنها است. بنابراین با ادغام این دو روش (فرایند فتوسونیک)، به دلیل سه مکانیسم عمده شامل تجزیه فتوشیمیایی، اکسیداسیون سونوشیمیایی و اکسیداسیون توسط ازن به وجود آمده از اثر اشعه فرابنفش بر روی اکسیژن محلول در راکتور فتوسونیک، افزایش قابل توجهی در تجزیه فنل به وجود می آید. نتایج این بررسی همچنین نشان داد که سرعت تجزیه فنل با کاهش pH محیط و غلظت اولیه فنل، در تمام فرایندهای مورد مطالعه، افزایش می یابد.

در بیشتر عملیات تصفیه فاضلاب، مقدار زیادی لجن تولید می گردد که تقابل با آن نیازمند دقت است. تاکنون مطالعات زیادی پیرامون کاربرد کرمهای خاکی برای تثبیت لجن و فاضلاب به عنوان یکی از فرایندهای بیولوژیکی انجام شده است. در بخش اول این تحقیق، اثرات متقابل جامدات خشک لجن و نوع مواد حجم زا مانند خاک اره، کاه و کاغذ در مخلوط با لجن فعال با جامدات خشک 10، 15 و 20 درصد به تعداد 10 تیمار بر کاهش جامدات فرار لجن با استفاده از کرم خاکی آیزنیا فتیدا در مقیاس پایلوت و کاربرد 50 عدد کرم در هر تیمار به مدت 10 هفته مورد بررسی قرار گرفت. بیشینه کاهش جامدات فرار در مخلوط لجن با کاغذ با جامدات خشک 15 درصد، معادل 03/0 ± 42/0 درصد در روز و کمینه آن در مخلوط لجن با کاه با جامدات خشک 15 درصد، معادل 01/0 ± 26/0 درصد در روز به دست آمد. در بخش دوم، بقای کرمهای خاکی آیزنیا فتیدا در لجن بی هوازی فاضلاب بررسی شد. در لجن خالص بی هوازی تازه، تمام کرمها در طول 10 هفته اول به دلیل سمیت لجن دچار مرگ و میر شده و از هفته دهم به بعد و با کاهش سمیت، میزان بقای آنها افزایش یافت و از هفته دوازدهم به بعد و با کاهش 40/25 درصد از جامدات فرار اولیه لجن، کلیه کرمها زنده ماندند. در حالی که در مخلوط لجن بی هوازی با کاغذ (جامدات خشک 15 درصد) به دلیل بهبود شرایط هوازی، از هفته هشتم به بعد و با کاهش 40/17 درصد از جامدات فرار اولیه لجن، تمام کرمها زنده ماندند.

این تحقیق در سال 1386با هدف بررسی تاثیر تغییرات بار آلی، pH، هدایت الکتریکی فاضلاب ورودی و شرایط آب و هوایی بر حذف مواد آلی در برکه های تثبیت فاضلاب شهر یزد انجام شد. در طول این مطالعه از ورودی، خروجی برکه بی هوازی و خروجی تصفیه خانه، به طور هفتگی نمونه برداری مرکب 24 ساعته انجام گردید و مقدار EC، BOD5، pH، COD و TSS اندازه گیری شد. بر اساس نتایج این آزمون ها میزان حذفBOD5، COD، TSS و باکتری های کلیفرم مدفوعی در خروجی تصفیه خانه به ترتیب 9/64، 9/44، 6/62 و 96/99 درصد بود و در نمونه های مورد آزمون تخم نماتودهای روده ای مشاهده نشد. مقایسه میزان BOD5 و COD در نمونه های فیلتر نشده نشان داد که حدود 52 درصد BOD5و 57 درصد COD در نمونه های فیلتر شده ناشی از توده های جلبکی و مواد آلی معلق در پساب بوده است. نتایج این تحقیق نشان داد که تغییرات بار آلی، pH، EC ورودی و تغییر فصل سال بر حذف مواد آلی تاثیری ندارد؛ به طوری که درصد حذف BOD5 در تمام فصول سال تقریبا یکسان است. مقایسه مقدار EC در ورودی و خروجی نشان داد که به دلیل تبخیر، میزان EC در خروجی سیستم تصفیه نسبت به ورودی افزایش یافته است. به علاوه بر اساس بررسی انجام شده، گونه های جلبکی غالب موجود در پساب تصفیه خانه فاضلاب یزد شامل فیتوکونیس، کلرلا و انابنا بوده است.

در برخی از پروژه های عملی و مهندسی، نظیر صنایع شیمیایی، تولید انرژی، انتقال نفت و سازه های هیدرولیکی، گاهی جریان مایع مقدار قابل ملاحظه ای از گاز را با خود به سیستم وارد می نماید. بررسی ویژگی های هیدرولیکی جریان های دو فازی، یکی از موضوعات مهم و اساسی در مهندسی سازه های هیدرولیکی به شمار می رود. این نوع جریان در سازه هایی نظیر تونل های تحت فشار، کالورت ها، سیفون ها و خمها رخ می دهد. در اثر ورود هوا به مجرا، اندرکنش شدیدی بین جریان آبی که از سازه عبور می کند و هوایی که در مجاورت آب حرکت می کند به وقوع می پیوندد. جریان های دو فازی بر حسب شرایط هندسی، مشخصات فیزیکی سیالات و مشخصات هیدرولیکی جریان نظیر دبی های هوا و آب و شیب مجرا، به گروه های مختلفی نظیر چینه ای، موجی و تپشی (لخته ای) تقسیم بندی می شوند. در این پژوهش با استفاده از تصاویر تهیه شده از مدل و نتایج اندازه گیری های انجام شده، به بررسی آزمایشگاهی مشخصات نوسانی جریان تپشی تشکیل شده در یک مجرای تحت فشار پرداخته شد. این مجرا شامل کسر فضای خالی و پریود، طول و سرعت موج لخته ای بود. بررسی ها نشان داد که تغییر شیب مجرا و دبی هوا تاثیر قابل ملاحظه ای بر تغییرات پارامترهای مورد بررسی دارند. در این تحقیق طول حباب هوا حدودا یک سوم طول موج و حداکثر برابر نصف طول موج بود و طول امواج تپشی، دامنه تغییری در محدوده 10 تا 85 برابر قطر داشت.

با گسترش روز افزون جمعیت شهرها، توسعه امکانات و بالا رفتن سطح زندگی، تقاضا برای آب با کیفیت مناسب افزایش یافته است. در این میان یکی از مهم ترین چالش های پیش روی مسئولان، جامع نگری در مدیریت منابع آب است که در راستای آن توجه به تقاضای آب اهمیت ویژه ای دارد. در مطالعه حاضر تابع تقاضای آب شرب شهر پردیس با استفاده از تابع مطلوبیت «استون-گری» برآورد و سپس کشش های قیمتی و درآمدی و حداقل مصرف در حالتهای مختلف محاسبه گردید. نتایج نشان داد کشش قیمتی تقاضا بین 8/0- تا 321/0- درصد و کشش درآمدی در بازه 165/0 تا 289/0 درصد قرار دارد. افزون برآن، نتایج نشان داد که افزایش قیمت آب در مواردی که اضافه مصرف بالاتر است، اثر بیشتری بر کاهش مصرف دارد. کشش قیمتی در تابستان بیشتر از سایر فصلها و در بلوک های مصرفی بالاتر نسبت به بلوک های مصرفی پایین تر، بیشتر بود. کشش قیمتی مصارف داخلی نزدیک به دو برابر کشش قیمتی مصارف غیر داخلی بود و در کلیه توابع تقاضای برآورد شده مقدار آن کمتر از 1 به دست آمد.

با توجه به پیشرفت فناوری در شناسایی و شمارش شاخصهای تعیین کیفیت آلودگی میکربی آب، ارزیابی روش های مورد استفاده در این زمینه اهمیت دارد. لذا به منظور محاسبه ضرایب همبستگی و توافق سه روش تخمیر چند لوله ای متداول، تخمیر چند لوله ای مستقیم و شمارش بشقابی با استفاده از محیط کشت اختصاصی کلیفرم های مدفوعی، تحقیق حاضر طراحی و اجرا شد. هدف از این مطالعه، دستیابی به روشی مقبول از نظر هزینه اثر بخشی، سهولت و سرعت برای تعیین کیفیت میکربی منابع آب خام در شرایط اضطراری بود. این مطالعه به روش توصیفی تحلیلی انجام شد. با استفاده از مطالعه مقدماتی، تعداد نمونه های مورد نیاز، چهارده نمونه تعیین گردید که برای رعایت دقت و حصول اطمینان بیشتر، تا هفتاد نمونه به صورت تکرار دوگانه مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد غالب نمونه ها، حاوی مقادیر قابل توجهی کلیفرم مدفوعی بودند. ضرایب همبستگی، ملاحظات اقتصادی، طول مدت پاسخ گویی و زمان دستیابی به نتایج بررسی شد. با توجه به این موارد مشخص شد که در شرایط اضطراری و به منظور شمارش کلیفرم های مدفوعی و تعیین کیفیت میکربی پساب برای استفاده در کشاورزی، روش شمارش بشقابی ارجحیت دارد و پس از آن، اولویتهای دوم و سوم به ترتیب مربوط به روش تخمیر چند لوله ای مستقیم و روش تخمیر چند لوله ای متداول است.