فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 80 (زمستان 1390)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 80 (زمستان 1390)

  • 144 صفحه، بهای روی جلد: 10,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1390/11/10
  • تعداد عناوین: 16
|
  • مقالات علمی
  • مسعود اسدی حبیب، سید محمدرضا علوی مقدم، مختار آرامی، سید حسین هاشمی صفحه 2
    هدف از انجام این تحقیق، بهینه سازی فرایند انعقاد الکتریکی برای حذف کروم (VI) با استفاده از روش طراحی آزمایش (تاگوچی) بود. در این خصوص از یک راکتور حاوی شش الکترود موازی استفاده شد. تاثیر هفت پارامتر شامل جنس الکترود، جریان الکتریکی، زمان واکنش، pH اولیه، ولتاژ اولیه، غلظت اولیه کروم و دور همزن (شدت اختلاط) در دو سطح مختلف در فرایند انعقاد الکتریکی بررسی شد و در این رابطه از روش طراحی آزمایش تاگوچی مدل «OA_32» استفاده گردید. در بین این پارامترها، بیشترین تاثیر مربوط به پارامترهای شدت جریان الکتریکی و جنس الکترود و کمترین تاثیر مربوط به دور همزن بود. طبق نتایج این تحقیق، بیشترین میزان حذف کروم (33/168 میلی گرم در لیتر) در شرایط «الکترود آهنی، جریان الکتریکی 3 آمپر، زمان واکنش 20 دقیقه، pH اولیه 4، ولتاژ اولیه 6 ولت و غلظت اولیه کروم 400 میلی گرم در لیتر و دور همزن صفر» حاصل شد.
    کلیدواژگان: کروم شش ظرفیتی، انعقاد الکتریکی، بهینه سازی روش تاگوچی
  • سید حسن زوار موسوی، مصطفی فضلی، اکرم رحمانی صفحه 9
    در این مطالعه از γ-آلومینای نانو ساختار به عنوان جاذب مناسب و جدید برای حذف کادمیم (II) از محلولهای آبی استفاده شد. سیستم جذبی ناپیوسته مورد استفاده قرار گرفت. مقادیر جذب تعادلی تابعی از pHمحلول، دما، زمان تماس، مقدار اولیه یون های کادمیم و مقدار جاذب است. ایزوترم های جذب مختلفی از جمله لانگمیر، فروندلیچ و تمکین مطالعه شد. بهترین مدل تطبیق یافته با داده های آزمایش های تعادلی برای γ-آلومینای نانوساختار، مدل لانگمیر بود. با بهره گیری از معادله مدل لانگمیر، حداکثر ظرفیت جذب γ-آلومینای نانو ساختار محاسبه و برابر با 92/76 میلی گرم بر گرم تعیین شد. مدل های سینتیکی مختلف برای توصیف داده های سینتیکی به کار رفتند و مدل سینتیکی شبه درجه دوم با نتایج منطبق بود. پارامترهای ترمودینامیکی فرایند جذب Cd2+ مانند انرژی آزاد (ΔG0)، آنتالپی (ΔH0) و تغییرات آنتروپی (ΔS0) اندازه گیری شدند و طبیعت فرایند جذب پیش بینی شد.
    کلیدواژگان: حذف، کادمیم، آلومینای نانوساختار، جذب سطحی، ایزوترم، سینتیک
  • محمد ملکوتیان، نادر یوسفی، نعمت الله جعفرزاده حقیقی فرد صفحه 21
    تخلیه فسفر به آبهای سطحی منجر به رشد بیش از حد جلبکها شده و در نتیجه یوتریفیکاسیون رودخانه و دریاچه را به دنبال دارد. ازاین رو حذف این ماده به منظور جلوگیری از مغذی شدن منابع آبهای سطحی موضوعیت یافته است. هدف از این مطالعه احیای کلینوپتیلولایت، بررسی کارایی کلینوپتیلولیت اصلاح شده در جذب فسفات از محلولهای آبی و مدل سازی ایزوترم و سینتیک واکنش های جذب فسفات بود. به منظور مطالعه آماده سازی جاذب از سورفاکتانت های هگزادسیل تری متیل آمونیوم بروماید HDTMA – Br))، هگزادسیل تری متیل آمونیوم کلراید (HDTMA – Cl)، سدیم دسیل سولفات (SDS)، ستریماید C استفاده شد. آزمایش ها در سیستم ناپیوسته انجام شد و تاثیر پارامترهای pH، دز جاذب، غلظت اولیه فسفات و زمان تماس و اندازه ذرات بر جذب فسفات توسط خاک کلینوپتیلولایت اصلاحی1 مورد بررسی قرار گرفت. نهایتا از متداول ترین ایزوترم ها و سینتیک های جذب برای بررسی جذب فسفات و دینامیک واکنش استفاده شد. حداکثر جذب فسفات به ترتیب در pH و زمان تماس برابر 7 و 90 دقیقه به دست آمد. با افزایش غلظت اولیه فسفات، راندمان حذف کاهش یافت. ایزوترم لانگمیر نوع 2 بیشترین تطابق را با داده های این مطالعه نشان داد (997/0=R2). با توجه به نتایج حاصله در بهترین حالت بیشترین ظرفیت جذب برابر با 73/22 میلی گرم بر گرم است که در میزان جاذب برابر 5 گرم در لیتر به دست آمد. آنالیز سینتیک نشان داد که جذب فسفات بر خاک کلینوپتیلولایت اصلاحی مطابق سینتیک پخش بین ذره ای انجام شده است (999/0 =R2). با توجه به راندمان بالای حذف فسفات توسط خاک کلینوپتیلولایت اصلاحی می توان از این روش به عنوان جاذبی نسبتا کارآمد و ارزان قیمت برای جذب فسفات استفاده نمود.
    کلیدواژگان: حذف فسفات، خاک کلینوپتیلولایت، دتر جنت های کاتیونی، سینتیک جذب، ایزوترم جذب
  • محمد جمالی نژاد، امیر تائبی، سیدمجید مرتضوی صفحه 30
    فاضلابهای صنایع نساجی دارای حجم زیادی هستند و از نظر کیفیت بسیار آلوده و متفاوت اند و به همین دلیل شرایط تصفیه آنها پیچیده و مشکل است. هدف اصلی این تحقیق، مطالعه عملکرد ضایعات دولومیت ناشی از صنایع سنگ به عنوان جاذب برای حذف رنگ از فاضلابهای نساجی بود. این ضایعات اکثرا بدون استفاده بوده و به محیط زیست وارد می شوند. برای این منظور و نظر به کاربرد وسیع رنگینه های اسیدی، دیسپرس و راکتیو در صنایع نساجی، از محلولهای رنگی حاوی رنگینه های C.I. Acid Red 88، C.I. Disperse Red 151 و C.I Reactive Red 29 استفاده شد. به منظور بهینه سازی و بررسی عوامل مختلف بر روی میزان جذب، چهار عامل اصلی غلظت اولیه رنگینه، pH اولیه محلول، سرعت اختلاط و دز جاذب مورد بررسی قرار گرفت. برای کاهش تعداد آزمایش های مورد نیاز برای صرفه جویی در هزینه و زمان تحقیق، از روش طرح آزمایش های تاگوچی استفاده شد. برای افزایش ظرفیت جذب، ابتدا دولومیت در دمای 800 درجه سلسیوس سوزانده و سپس به عنوان جاذب استفاده شد. کلیه آزمایش های جذب در راکتورهای ناپیوسته انجام گرفتند. در شرایط بهینه، کارایی جذب رنگ برای رنگینه Acid Red 88 با غلظت اولیه 50 میلی گرم در لیتر، pH اولیه 6، سرعت اختلاط rpm200 و دز جاذب 8 گرم در لیتر، برای رنگینه Disperse Red 151 با غلظت اولیه 100 میلی گرم در لیتر، pH اولیه 4، سرعت اختلاط rpm200 و دز جاذب 8 گرم در لیتر و برای رنگینه Reactive Red 29 با غلظت اولیه 50 میلی گرم در لیتر، pH اولیه 2، سرعت اختلاط rpm200 و دز جاذب 6 گرم در لیتر بیش از 99 درصد به دست آمد که نشان دهنده کارایی بالای این جاذب در حذف رنگ بود. نتایج نشان داد که مدل همدمای جذب فروندلیچ بهترین توصیف کننده فرایند جذب توسط دولومیت سوخته در حالت تعادل برای رنگینه های استفاده شده است.
    کلیدواژگان: جذب سطحی، دولومیت، رنگینه های نساجی، بهینه سازی، تاگوچی، ایزوتروم فروندلیچ
  • جواد یوسفی، حبیب الله یونسی، زهرا حاج احمدی صفحه 37
    جذب زیستی، تکنولوژی نوینی است که بیومس مرده و غیرفعال و یا زنده را برای حذف فلزات سنگین از محلول آبی به کار می گیرد. عواملی مانند دما، مدت زمان تماس، pH محلول، غلظت اولیه فلزات سنگین، میزان جاذب استفاده شده و نیز سرعت مخلوط کردن جاذب و محلول حاوی فلزات می تواند بر میزان جذب فلزات توسط جاذب تاثیرگذار باشد. هدف از مطالعه حاضر بررسی اثر تیمارهای مختلف دما (25، 35، 45 و 55 درجه سلسیوس) بر جذب زیستی مخلوط فلزات توسط جاذب به منظور تعیین دمای مناسب برای حذف بیشتر فلزات سنگین از محلول آبی بود. در تحقیق حاضر از قارچ مرده آسپرژیلوس نیجر آماده سازی شده توسط سود 5/0 نرمال برای حذف مخلوط فلزات سنگین روی (II)، کبالت(II) و کادمیم (II) استفاده گردید. در هر چهار تیمار، دما اعمال شد و مشاهده گردید که در مورد تمامی فلزات سنگین بیشترین میزان جذب فلزات و کاهش غلظت در همان 5 دقیقه نخست اتفاق افتاد و در دقیقه 20 به تعادل رسید. درصد جذب فلزات با افزایش دما روند افزایشی نشان داد. از میان 4 تیمار مورد آزمایش، تیمار 55 درجه سلسیوس بیشترین میزان جذب فلزات و تیمار 25 درجه سلسیوس کمترین میزان جذب فلزات را نشان داد. جذب فلز کروم از 5/28 درصد در تیمار 25 به 7/44 درصد در تیمار 55 افزایش یافت. همچنین جذب فلز کادمیم از 40 تا 58 درصد و جذب فلزی روی از 7/37 تا 6/65 درصد افزایش نشان داد. حدود 60 درصد افزایش جذب توسط قارچ آسپرژیلوس نیجر به دلیل افزایش در میزان دما بوده است. بنابراین می توان بدون افزودن حجم بیومس و تنها با افزایش دما میزان جذب فلزات را افزایش داد.
    کلیدواژگان: جذب زیستی، دما، آسپرژیلوس نیجر، روی، کبالت، کادمیم
  • عبدالمطلب صیدمحمدی، حسین موحدیان عطار صفحه 43
    حضور ترکیبات فنلی در محیط زیست به دلیل خصوصیات خاص از جمله سمیت و تجزیه ناپذیری مشکلات فراوان بهداشتی را ایجاد نموده است. لذا با عنایت به لزوم تامین بهداشت عمومی و حفظ محیط زیست، توجه به فناوری های کارآمد در این زمینه الزامی است. در میان روش های مختلف تصفیه، استفاده از فناوری های مرتبط با فرایندهای اکسایش پیشرفته از اهمیت ویژه ای برخوردار است. استفاده از امواج فراصوت به عنوان یکی از روش های فناوری اکسیداسیون پیشرفته منجر به تجزیه مواد آلی مختلف در فرایند کاویتاسیون در عملیات تصفیه آب و فاضلاب می گردد. در پژوهش حاضر تجزیه سونوشیمیایی 4-کلروفنل با استفاده توام از فرایند فنتون/ التراسوند با استفاده از یک دستگاه مولد امواج فراصوت در فرکانس 45 کیلو هرتز در فاضلابهای سنتتیک مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت. اثر فاکتورهای pH، غلظت اولیه 4-کلروفنل، غلظتهای مختلف پراکسیدهیدروژن و آهن و مقدار انرژی مورد نیاز سیستم مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاکی از آن بود که تجزیه 4- کلروفنل به عوامل متعددی نظیر pH، غلظت پراکسید هیدروژن، غلظت اولیه ماده آلی و غلظت آهن بستگی دارد. شرایط بهینه برای کاهش 4- کلروفنل در pH برابر 3، غلظت H2O2 برابر 05/0 مولار و غلظت آهن (ΙΙ) 025/0 میلی مولار بود. در این شرایط و در غلظت اولیه 100 میلی گرم در لیتر در مدت زمان 40 دقیقه 5/99 درصد ماده آلی حذف شد. تجزیه این ماده به غلظت اولیه آن بستگی داشته و در غلظتهای بالاتر باید زمان انجام واکنش افزایش یابد.
    کلیدواژگان: اکسایش، التراسونیک، فنتون، 4، کلروفنل
  • سلمان احمدی اسب چین، ایو آندره، فریدون ملکزاده صفحه 50
    هدف از این تحقیق مطالعه جذب زیستی یون سزیم در راکتور ناپیوسته توسط باکتری باسیلوس به عنوان جاذب بیولوژیک بود. آلودگی محیط زیست به وسیله فلزات سمی یکی از مشکلات اساسی محیط زیست محسوب می گردد. سینتیک و ایزوترم جذب سزیم درpH برابر 7 مطالعه گردید. زمان تعادل در حدود 5 دقیقه بود. داده های ایزوترم به وسیله معادله لانگمیر تفسیر گردید. بیشینه میزان جذب سزیم توسط باکتری مذکور، 48 میلی گرم در گرم وزن خشک سلول بود. رهاسازی یون سزیم از باکتری توسط عوامل رهاساز کلرید پتاسیم، کلرید کلسیم، اسید استیک، اسید نیتریک، اسید کلریدریک و اتیلن دیامین تترا استیک اسید مورد بررسی قرار گرفت. اثر کشت باکتری روی میزان جذب سزیم، اثر اتوکلاو، تاثیر 4 و2- دی نیترو فنل، سدیم آزید و همچنین اثر pH روی جذب سزیم بررسی گردید. نتایج بررسی نشان داد که باکتری مذکور می تواند به عنوان یک جاذب زیستی مهم برای جذب سزیم از پسآبهای آلوده استفاده شود.
    کلیدواژگان: جذب زیستی، باسیلوس، فلزات سمی، آلودگی محیط زیست
  • نوشین بیرجندی، حبیب الله یونسی، نادر بهرامی فر، مجتبی هادوی فر صفحه 56
    پسابهای صنعت بازیافت کاغذ دارای حجم زیاد و آلودگی بسیار بالایی هستند و فرایند تصفیه این پسابها به خاطر تعدد آلاینده ها و پیچیدگی ساختمان شیمیایی آنها یکی از مشکل ترین و پیچیده ترین فرایندهاست. در این مطالعه، فشردگی حجم لجن و میزان حذف کدورت و COD پساب به وسیله منعقدکننده های آلوم و پلی آلومینیوم کلراید تحت تاثیر متغیرهای pH اولیه پساب، COD اولیه پساب و غلظت اولیه مواد منعقدکننده بررسی شدند. محدوده تعیین شده pH اولیه پساب 2 تا 12، غلظت آلوم 200 تا 2000 میلی گرم در لیتر، غلظت PACl 50 تا 1500 میلی گرم در لیتر و COD اولیه پساب 250 تا 2250 میلی گرم در لیتر بود. طبق داده های حاصل از مطالعات ناپیوسته، میزان فشردگی حجم لجن 193 میلی لیتر بر گرم و حداکثر درصد حذف کدورت و COD به ترتیب مقادیر 90/89 و 16/85 درصد با استفاده از منعقد کننده های آلوم و PACl به دست آمدند. مطالعات نشان داد که مواد منعقدکننده آلوم و PACl توانایی بالایی برای حذف آلاینده ها از فاضلاب کارخانه ها دارند.
    کلیدواژگان: پساب بازیافت کاغذ، آلوم، PACI، کدورت، COD
  • علیرضا پرداختی، غلامرضا نبی بیدهندی، عبدالرضا کرباسی، مسعود یونسیان، سیما امینی صفحه 63
    یکی از مهم ترین آلاینده های زیست محیطی هیدروکربن های کلرینه فرار هستند. در این مطالعه وضعیت آب شرب مناطق گوناگون شهر تهران از نظر وجود هیدروکربن های کلرینه فرار در اسفند 1387 و بهار و تابستان 1388مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. خطر بروز سرطان و عوارض سوء بهداشتی در کبد، کلیه و سیستم اعصاب مرکزی از عوارض این مواد است. در این تحقیق از شش منطقه آب و فاضلاب شهر تهران و یک منطقه خارج از محدوده آب و فاضلاب شهری، نمونه برداری شد و سپس نمونه ها با دستگاه گاز کروماتوگرافی- اسپکترومتر جرمی طبق روش EPA مورد آنالیز قرار گرفت. در این تحقیق حدود 440 نمونه ارزیابی شدند. در طی 7 ماه میانگین پنج ترکیب مورد بررسی 1و1- دی کلرواتیلن،1 و 2- دی کلرواتان، تتراکلرومتان، تری کلرواتیلن و تتراکلرواتیلن، به ترتیب ppb 03/0، ppb24/0، ppb 01/0، ppb 51/0 وppb 04/0 بود. با توجه به نتایج به دست آمده، تری کلرو اتیلن بیشترین و تتراکلرو متان کمترین غلظت را در نمونه های آب داشتند. بالاترین غلظت آلاینده های مذکور در مناطق 5 و 6 آب و فاضلاب شهر تهران مشاهده شد که اکثر منابع آب شرب این مناطق از آبهای زیرزمینی تامین می گردد.
    کلیدواژگان: هیدروکربن های کلرینه فرار، آب شرب شهر تهران، آلاینده های زیست محیطی، گاز کروماتوگرافی، اسپکتروسکوپی جرمی
  • عزیز عابسی، محسن سعیدی، ناصر حاجی زاده ذاکر، حسین خیرخواه گیلده صفحه 71
    در این مقاله نتایج مشاهدات آزمایشگاهی انجام شده به منظور تعیین مشخصات جریان در تخلیه سطحی فاضلابهای سنگین از کانال های مستطیلی در محیط های ساکن و غیرلایه بندی شده، ارائه گردید. در تحقیق حاضر، رفتار هندسی جریان از طریق شبیه سازی فرایند تخلیه در اتاق تاریک، ثبت شد و از طریق پردازش رقومی تصاویر به دست آمده، مورد بررسی قرار گرفت. در این آزمایش ها همچنین برای اندازه گیری میزان ترقیق، از نتایج حسگرهای الکتروشیمیایی هدایت الکتریکی که در امتداد مسیر جانمایی شده بودند، استفاده شد. به این ترتیب، علاوه بر مشخصات هندسی جریان، رفتار اختلاطی آن نیز تعیین و در قالب مجموعه ای از گراف های بی بعد ارائه گردید. پروفیل های غلظت، مسیر خود همسان جریان، تغییرات عرض و میزان ترقیق جریان در امتداد مسیر آن، از جمله پارامترهایی هستند که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به خاصیت خود همسانی جریان در محیط های پذیرنده، الگوهای مشاهده شده از مشخصات جریان، از طریق تقسیم بر مقیاسهای طولی جت به پلوم به دست آمده برای هر آزمایش، نرمال گردید. پارامترهای به دست آمده با قرارگرفتن بر روی یکدیگر، رفتار عمومی جریان در محیط پذیرنده را نشان می دهند. نتایج به دست آمده در نهایت به منظور به دست آوردن تصویری مناسب از فرایند تخلیه با مشاهدات آزمایشگاهی سایر محققان در حالت تخلیه مستغرق فاضلابهای سبک مقایسه گردید. بررسی مقایسه ای رفتار جریان در این دو حالت بیانگر آن است که علی رغم الگوی رفتاری مشابه، به دلیل تاثیر سطح آزاد محیط، مشخصات جریان در تخلیه های سطحی و مستغرق تاحدی متفاوت از یکدیگر است. در این حالت مسیر حرکت جریان دارای پیشروی افقی بیشتری نسبت به تخلیه های مستغرق بوده و شیب تغییرات عرض و ترقیق جریان نیز متفاوت از حالت مستغرق است.
    کلیدواژگان: تخلیه فاضلاب، تخلیه کننده های سطحی، شناوری منفی، نمک زدایی، اختلاط
  • سید مرتضی سیدیان، محمود شفاعی بجستان صفحه 83
    در آبگیرهای جانبی بخشی از جریان کانال اصلی از بالا دست به سمت آبگیر جدا می شود که این بخش جدا شده را مجرای جریان می نامند. میزان دبی و رسوب ورودی به آبگیر و نیز طراحی صفحات مستغرق به منظور کنترل رسوب ورودی به آبگیر مستلزم تعیین ابعاد مجرای جریان است. تاکنون تحقیقات زیادی بر روی ضریب دبی جریان و یا نسبت آبگیری در آبگیرها انجام گردیده ولی توجه کمتری به الگوی جریان سه بعدی و ابعاد مجرای جریان شده است. در این مطالعه ابتدا آزمایش های مختلفی در یک فلوم آزمایشگاهی با آبگیرجانبی با زاویه 90 درجه انجام و مولفه های سه بعدی سرعت اندازه گیری شد. از این داده ها برای واسنجی و صحت سنجی مدل ریاضی SSIIM2 استفاده و این مدل برای شرایط هیدرولیکی دیگری نیز اجرا گردید تا محدوده قابل قبولی از داده ها حاصل شود. با تجزیه و تحلیل داده های حاصل، ابعاد مجرای جریان برای شرایط هیدرولیکی مختلف تعیین و روابطی برای پیش بینی این ابعاد ارائه شد. این روابط با نتایج سایر محققان مقایسه گردید. نتایج نشان داد که عرض مجرای جریان در کف و سطح با نسبت آبگیری رابطه مستقیم دارد. همچنین قدرت جریان ثانویه تشکیل شده در ابتدای آبگیر که در انتقال بار کف به آبگیر موثر است، محاسبه و مشخص شد که با عدد فرود نسبت عکس و با نسبت آبگیری رابطه مستقیم دارد.
    کلیدواژگان: آبگیر جانبی، مجرای جریان، قدرت گردابی، مدل SSIIM 2، الگوهای جریان
  • حسن درخشان، ناصر طالب بیدختی صفحه 95
    یکی از روش های تکمیل داده های ناقص، روش درونیابی مبتنی بر توابع پایه شعاعی است. برای این منظور از پنج روش درونیابی برای تکمیل داده های تداوم بارندگی حوزه رودخانه پارامتا در سیدنی استرالیا استفاده گردید و برای یافتن روش مناسب درونیابی، ضریب شکل C طی یک روش اعتبار سنجی جانبی، بهینه یابی شد. با این ضریب تاثیر شکل خاص، تفاوت میزان به دست آمده برای تداوم بارندگی از رگبار شماره 1 در ایستگاه های مختلف از طریق اعتبارسنجی جانبی و میزان مشاهده شده آن، محاسبه شد. به منظور بررسی دقت روش تخمین از روش های کنترل آماری سه گانه خطای متوسط نرمال، درصد متوسط خطای تخمین و مربع ضریب همبستگی بین مقدار محاسبه شده و مقدار مشاهده شده، استفاده گردید. نتایج تحقیق نشان داد که روش درونیابی مالتی کوادریک با کمترین خطا، بهترین روش درونیابی برای تکمیل داده های ناقص تداوم بارندگی است.
    کلیدواژگان: توابع پایه شعاعی، نگاشت تداوم بارندگی، ضریب شکل، اعتبار سنجی جانبی
  • محمود محمدرضاپور طبری صفحه 103
    عدم توجه به آب به عنوان کلید توسعه پایدار منجر به بحران در مقوله آب در ایران شده که این مسئله بزرگ ترین عامل به حاشیه رانده شدن مدیریت درازمدت و برنامه ریزی شده برای آب است. اتخاذ سیاست های توسعه پایدار در مدیریت منابع آب ایران مستلزم توجه به حوضه های مدیریتی مختلف است که هر کدام از آنها برنامه های منسجم علمی را می طلبد. بهره برداری بهینه از منابع آب سطحی و زیرزمینی داخل حوضه و انتقال آبهای مازاد به مناطق بلافصل حوضه های مجاور از جنبه های مختلف حائز اهمیت است. هدف از این تحقیق ارائه برنامه بهینه بهره برداری از منابع آب داخل حوضه کلاس و احیای منابع آبی برون حوضه ای بر پایه سه هدف بود که عبارت اند از: تامین نیازهای آبی داخل حوضه ای، کاهش میزان آبی خروجی از مرز ایران و افزایش انتقال آب به حوضه مجاور (حوضه دریاچه ارومیه). در این مدل، تخصیص از منابع آبی موجود با توجه به اولویتهای منابع و مصارف و محدودیتهای تراز سطح آب صورت می گیرد. با توجه به پیچیده و غیرخطی بودن اهداف و متغیرهای تصمیم، برای اجرای مدل از الگوریتم ژنتیک مبتنی بر جواب غیرپست استفاده شد. با اجرای مدل پیشنهادی توسط این الگوریتم می توان مقادیر بهینه تخصیص از منابع و میزان آب انتقالی به حوضه مجاور را مشخص نمود. بر پایه این مقادیر بهینه و دوره برنامه ریزی در نظر گرفته شده، سیاست های بهینه تخصیص، ارائه گردید. نتایج این تحقیق نشان می دهد که با اعمال برنامه های بهینه بهره برداری تدوین شده می توان حجم قابل توجهی از منابع آبی داخل حوضه را به منظور احیای منابع آبی به برون از حوضه انتقال داد و از خروج آب توسط رودخانه های مرزی به میزان زیادی جلوگیری نمود.
    کلیدواژگان: بهره برداری تلفیقی، انتقال بین حوضه ای، برنامه ریزی چند هدفه، تخصیص بهینه، دریاچه ارومیه
  • محمدتقی دستورانی، حامد شریفی دارانی، علی طالبی، علیرضا مقدس نیا صفحه 114
    در دهه های اخیر به دلیل اهمیت یافتن مسئله آب و همینطور افزایش تمایل به محاسبه مقدار رواناب حاصل از بارش، توسعه و اجرای روش های مناسب برای پیش بینی رواناب از روی داده های بارش به مسئله ای ضروری تبدیل شده است. یکی از این روش ها که در بسیاری از رشته ها از جمله هیدرولوژی توسعه یافته است، استفاده از روش های محاسبات نرم نظیر منطق فازی و شبکه های عصبی مصنوعی است. در این تحقیق سعی گردید کارایی شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی به منظور برآورد بارش- رواناب در حوضه سد زاینده رود، مورد ارزیابی قرار گیرد. به این منظور ابتدا با بهره گیری از نرم افزار Wingamma داده ها و پارامترهای موجود مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت و پارامترهای ورودی مناسب به علاوه تعداد مناسب داده برای آموزش شبکه، تعیین گردید. سپس با استفاده از آمار روزانه بارش- رواناب، کارایی شبکه عصبی مصنوعی و سیستم عصبی- فازی در تخمین رواناب حاصل از بارش مورد بررسی قرار گرفت. در ادامه میزان دقت و صحت این دو روش با بهره گیری از روش های آماری، مقایسه شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که شبکه عصبی مصنوعی و سیستم فازی- عصبی در شرایط مختلف و با ترکیبهای مختلف پارامترهای ورودی، نتایج متفاوتی از خود نشان می دهند ولی در کل این دو روش به میزان قابل قبولی قادر به تخمین رواناب حاصل از بارش با به کارگیری پارامترهای ورودی مناسب و استفاده از ساختارهای مناسب شبکه عصبی مصنوعی و شبکه عصبی- فازی، هستند.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی، بارش، رواناب، حوضه آبخیز سد زاینده رود، الگورتیم ژنتیک، آزمون گاما
  • یادداشت فنی
  • حسین انصاری، نرگس صالحی نیا صفحه 126
    در این مقاله سیستم قیمت گذاری موجود آب در کشور که از سیستم تعرفه ای بلوکی فزاینده بر هر انشعاب تبعیت می کند، مورد بررسی و تجزیه و تحلیل قرار گرفت. نتایج نمونه مطالعاتی در شهر نیشابور نشان می دهد که مصرف آب خانواده های با بعد بالا در برخی موارد تا 220 درصد بیشتر از خانواده های با بعد کم بوده و متعاقب آن هزینه های پرداختی آنها نیز بیش از 300 درصد بیشتر از خانواده های کم جمعیت بوده است. همچنین نتایج نشان می دهد که اگرچه در خانواده های دارای درآمد بالا، هر نفر مصرف آبی بیش از 5/2 برابر خانواده های کم درآمد داشته، اما هزینه پرداختی بر انشعاب هر دو گروه تقریبا یکسان و حتی در خانواده های دارای درآمد بالا، پایین تر بوده است. در این مقاله برای رفع مشکلات مربوط به ساختار تعرفه ای موجود، سیستم تعرفه ای به صورت تعرفه نرخی فزاینده بر هر نفر ارائه شد. نتایج حاصل از این سیستم با مدنظر قرار دادن دو مشترک فرضی کم درآمد و دارای درآمد بالا نشان داد که نه تنها کلیه مشکلات سیستم تعرفه ای بلوکی فزاینده بر هر انشعاب مرتفع شده است، بلکه در شرایط مساوی مصرف آب در هر انشعاب، هزینه پرداختی خانواده دارای درآمد بالا با بعد دو نفر 35 درصد بیشتر از خانواده کم درآمد با بعد 8 نفر برای قیمت پایه سال 83 بوده است.
    کلیدواژگان: تعرفه بلوکی فزاینده، تعرفه نرخی فزاینده، آب شرب، عدالت اجتماعی
  • علی آبایی، عباس قاهری، محسن سعیدی صفحه 132
    وجود منابع آلاینده آبهای زیرزمینی و توزیع نامتوازن آنها در سطح آبخوان باعث تفاوت محسوس غلظت در نقاط مختلف آبخوان می گردد. در صورت عدم امکان حذف منابع آلوده کننده می توان با برنامه بهینه بهره برداری، غلظت آلاینده ها را تا حد امکان در سطح آبخوان یکنواخت کرد. با استفاده از این برنامه برداشت بهینه، می توان محل چاه و دبی پمپاژ یک ساله تعیین نمود. به این منظور با استفاده از نرم افزار شبیه ساز Visual MODFLOW (Ver.4.2)، بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک و ترکیب دو مدل با یکدیگر، الگوریتم بهره برداری بهینه تهیه و در یک آبخوان فرضی آزمایش شد. هدف از برنامه برداشت بهینه از آبخوان، کمینه کردن گرادیان غلظت در محدوده آبخوان با توجه به منظور کردن محدودیتهای نرخ برداشت و بیشینه غلظت بود.
    کلیدواژگان: آبهای زیرزمینی، آلاینده، الگوریتم ژنتیک، Visual MODFLOW
|
  • Masoud Asadi Habib, Seyed Mohammad Reza Alavi Moghaddam, Mokhtar Arami, Seyed Hossein Hashemi Page 2
    The aim of this study was to optimize electrocoagulation process for removal of chromium (VI) using Taguchi method. An elecrtrocoagulation reactor with six parallel electrodes was used in this study. For this purpose, effects of 7 parameters such as electrode material, electric current, time of reactions, initial pH, initial voltage, initial chromium concentration and rpm of impeller (agitation intensity) in two different levels were studied. Model of "OA_32" of Taguchi experimental design method was used. Among the above-mentioned parameters, electric current and electrode material had highest effects and rpm of impeller had the lowest effect on the electrocoagulation performance. According to the obtained results, highest chromium removal (168.33 mg/L) observed in the following conditions: electric current=3A, time of reaction=20min, initial pH=4, initial voltage=6v, initial chromium concentration=400mg/L, rpm of impeller=0rpm and iron as electrode material.
  • Seyed Hassan Zavar Mousavi, Mostafa Fazli, Akram Rahmani Page 9
    In this study the use of nano structured γ-alumina as a new and convince adsorbent for removal of cadmium ions from aqueous solution was investigated. The equilibrium adsorption level was determined as a function of the solution pH, temperature, contact time, initial adsorbate concentration and adsorbent doses. Adsorption isotherms of Cd(II) on adsorbents were determined and correlated with common isotherm equations such as Langmuir, Freundlich and Tempkin models. The isotherm data fitted well to the Langmuir isotherm. The maximum adsorption capacity for Cd(II) on nano structured γ-alumina was 76.92 mg g-1. The adsorption kinetics was investigated and the best fit was achieved by a second-order equation. The thermodynamic parameters such as free energy (ΔG0), enthalpy (ΔH0) and entropy changes (ΔS0) for the adsorption of Cd(II) were computed to predict the nature of adsorption process.
  • Mohammad Malakootian, Nader Yousefi, Neematallah Jaafarzadeh Haghighifard Page 21
    The Phosphorous discharge into the surface water led to excessive growth of algae and eutrophication in lakes and rivers. Therefore the phosphorus removal is important due to negative effect on water resources. The aim of this study was to investigat the modification of clinoptilolite and application of modified clinoptilolite for phosphorous adsorption from aqueous solution and isotherms and kinetics modeling. Hexadecyl Trimethyl Ammonium bromide (HDTMA-Br), Hexadecyl trimethyl Ammonium Chloride (HDTMA-Cl), Sodium Decyl Sulphate (SDS) and Cetrimide-C were used for modification of clinoptilolite. Experiments were conducted using jar apparatus and batch system. The effect of pH, adsorbent doses, contact time, phosphate initial concentration and particle size were studied surveyed on phosphate adsorption by modified clinoptilolite. The most common isotherms and the kinetics adsorption equations were used for determination of adsorption rate and dynamic reaction. The results showed that maximum phosphate adsorption was obtained in the pH of 7 and contact time 90min. Also it was found with the increasing of phosphate initial concentration, phosphate removal efficiency decreased significantly. Langmuir No 2 showed a good correlation compared to other isotherms (R2=0.997). Maximum adsorption capacity was obtained in 20g/L adsorbent dose (22.73mg/g). Also Interaparticle diffusion kinetics well fits with experimental data (R2=0.999) with constant rate of 3.84mg/g min0.5. The result showed that modified clinoptilolite can be used successfully as low cost and effective absorbent for phosphate removal.
  • Mohammad Jamalinejad, Amir Taebi, Seyed Majid Mortazavi Page 30
    The wastewaters of textile industries are large in volume and have different qualities. Therefore, their treatment is complicated. The main purpose of this research is to study the performance of dolomite wastes from stone industries, which are usually discharged into environment without being utilized, as an adsorbent for removal of dyes from textile industries wastewater. For this purpose, and because of wide usage of Acidic, Disperse and Reactive dyes in textile industries, color solutions containing C.I.Acid Red 88, C.I.Disperse Red 151 and C.I.Reactive Red 29 were used. For optimizing of different factors which affect the amount of adsorption, four factors of initial dye concentration, initial pH, stirring speed and adsorbent dosage were observed. In order to decrease the number of experiments, for minimizing the time and expenses, Taguchi method is utilized. Dolomite was incinerated at 800°C to increase adsorption capacity. The experiments were performed in batch reactors. In optimum conditions, the maximum color removal efficiencies for Acid Red 88 (initial concentrationof 50 mg/L, initial pH of 6, stirring speed of 200 rpm, adsorbent dosage of 8g/L), for Disperse Red 151 (initial concentration of 100 mg/L, initial pH of 4, stirring speed of 200 rpm, adsorbent dosage of 8g/L) and for Reactive Red 29 (initial concentration of 50 mg/L, initial pH of 2, stirring speed of 200 rpm, adsorbent dosage of 6g/L) were more than %99, that shows a high level of color removal performance by this adsorbent. Freundlich isotherm is the best model describing the adsorption process by charred dolomite in equilibrium condition for color removal.
  • Javad Yousefi, Habibollah Younesi, Zahra Haj Ahmadi Page 37
    Biosorption is a novel technology that uses dead and inactive biomass for removal of heavy metals from aqueous solution. Some parameters such as temperature, contact time, solution pH, initial metal concentration, biosorbent dose and also agitating speed of solution and biosorbent mixing can affect the amount of metal sorption by biosorbent. The aim of this study was to investigate the effects of different treatments of temperatures (25, 35, 45 and 55oC) on biosorption of metals mixture in order to determine optimal temperature for more metals removal from aqueous solution. This study uses dead and pretreated biomass of Aspergillus niger with 0.5N NaOH for removal of Zn(II), Co(II) and Cd(II). In all temperature treatments and in the case of all of heavy metals, maximum amount of metal sorption and concentration decrease was occurred in first 5 minutes and achieved to equilibrium after 20 minute. The percent of metals sorption show growth trend with temperature increase. Between 4 experimental treatments, 55oC treatment was shown maximum sorption and 25oC was shown minimum sorption amount. The percent of Cr(II) sorption was increase from 28.5% in 25oC to 44.7% in 55oC. Also, this increase was from 40% to 58% for Cd(II) and from 37.7% to 65.6% for Zn(II). About 60% of increase in sorption by A. niger was due to increase in temperature. Therefore the amount of metals sorption can be increase, only with temperature increase and without any biomass addition.
  • Abdolmotaleb Seid Mohammadi, Hossein Movahedian Attar Page 43
    Phenolic compounds have become a cause for of worldwide concern due to their persistence, toxicity and health risks. Hence, removal of these pollutants from aqueous effluents is an important practical problem. Ultrasonic technology may be used for water and wastewater treatment as an advanced oxidation process. Application of this technology, leads to the decomposition of many organic compounds during cavitation process. The degradation of 4-chlorophenol in aqueous solution under sonolysis at 45 kHz coupled with fFenton process was is investigated. The oxidation rate was influenced by many factors, such as the pH value, the amount of hydrogen peroxide, catalyst (FeSO4) and initial p-chlorophenol concentration. The experimental results showed that the decomposition of p-chlorophenol was affected by the various reaction conditions. The optimum conditions obtained for the best degradation rate were pH=3, H2O2 concentration of 0.05 mol/L and 0.025 mmol/L for catalyst, respectively. Also it was observed that the degradation of p-chlorophenol depended on its initial concentration.
  • Salman Ahmadi Asbchin, Yves Andres, Ferydoon Malekzdeh Page 50
    The main aim of this work was to investigate Bacillus sp. strain MGL-75 as biosorbent, for the fixation of Cesium ions in batch reactor. Pollution of the environment by toxic metals is a major environmental problem. Biosorption kinetics and isotherms have been performed at pH= 7. The equilibrium time was about 5 min and the adsorption equilibrium data were well followed by the Langmuir`s equation. The maximum capacity has been extrapolated to 48 mg/g. The release of Cs ions, from Bacillus sp bye desorption agents such as EDTA, HNO3, KCl, CaCl2, CH3COOH, KCL, was studied. The effects of culture age of Bacillus and pH values on Cs ions uptake were studied. The effect of Na-Azid as an inhibitor and uncoupling agents such as 2, 4 Dinitrophenol and autoclave on cesium ions uptake also were examined. Results indicated that the Bacillus sp. strain MGL-75 can be an excellent candidate to remove Cesium ions from aqueous solution.
  • Noushin Birjandi, Habibollah Younesi, Nader Bahramifa, Mojtaba Hadavifar Page 56
    Paper-recycling wastewaters have high volume and high pollution and its treatment is the most difficult and complicated process because of their colored pollutants and certain rigid chemical structure. In this study, the efficiency of alum in coupled with polyaluminum chloride (PACl) coagulant on the treatment of paper recycling wastewater was investigated. The effects of initial pH, initial COD and coagulation concentration on sludge volume index (SVI), and turbidity and COD removal were studied. Set tested for coagulation process was 2-12 initial pH, 200-2000 mg/l of alum concentration, 50-1500 mg/l of PACl concentration and 250- 2250 mg/l initial COD. According to the data obtained from batch studies, maximum percentage removal of turbidity and COD 89.90% and 85.16% respectively. The SVI of 193 ml/gr was found in this study. This study showed that the alum and PACl coagulants have high ability to remove pollutants from wastewater factory.
  • Alireza Pardakhti, Gholamreza Nabibidhendi, Abdolreza Karbasi, Masoud Younesian, Sima Amini Page 63
    In this study Tehran’s drinking water was evaluated for the presence of chlorinated hydrocarbons during spring and summer of 2009. Chlorinated hydrocarbons are an important class of environmental pollutants that cause adverse health effects on human’s kidney, liver and central nervous systems. In this study six water districts were selected for taking drinking water samples in the city of Tehran as well as one location outside the city limits. The samples were analyzed by GC/MS using EPA method 8260. The average concentrations of 1,1-dichloroethylene, 1,2 Dichloromethane, Tetra chloromethane, Trichloroethylene and tetra chloroethylene were determined during a 7 month period and the results were 0.04ppb, 0.52ppb, 0.01ppb, 0.24ppb, 0.03ppb respectively. The highest concentration of chlorinated hydrocarbon observed in Tehran’s drinking water was Trichloroethylene and the lowest concentration was Tetra chloromethane. Districts 5 and 6 showed the highest concentrations of chlorinated hydrocarbons in the city of Tehran.
  • Ozeair Abessi, Mohesn Saeedi, Naser Hajizadeh Zaker, Hossin Khirkhah Gildeh Page 71
    In this study the results of the experiments conducted in surface discharge of negatively buoyant flows in stagnant and non-stratified body are presented. Geometrical behavior of flow have been studied by simulating of discharged in a dark room and digital possessing of the photos. To determine the mixing behavior of flow the data obtained from 20 conductivity probes located along the trajectory of flow were utilized. Flow concentration profiles, flow self similar trajectory, variation in flow width and changes in flow dilution are the flow characteristics that were studied here. Regarding flow self similar properties the non dimensional behavior of flow will show similar behavior for different conditions of discharge. To have a comparative scale the experimental results were compared with the behavior that formerly reported for submerge horizontal discharges of positively buoyant flows. The analysis of flow behavior in these two discharges showed that despite the fact the flow general behavior is similar, geometric and mixing characteristics of flow in surface discharges are different from the those observed in submerge discharges. In surface discharges flow protrudes more in comparison to submerge discharges. The changes of flow width and dilution were also different from the one reported for submerge discharges.
  • Seyed Morteza Seyedian, Mahmood Shafai Bajestan Page 83
    In lateral intakes a portion of stream flow which enters the intake is divided from the upstream of the intake and is called stream tube. Past researchers have proved that the amount of flow and sediment discharge entering the intake as well as design of submerged vane to control sediment depends on determination of stream tube dimensions. In this study experimental and numerical investigation of the flow patterns at a 90° open-channel diversion is presented. In the experimental tests three components of velocity data obtained for different flow conditions. Then numerical SSIIM 2 model was calibrated and verified using tests data. More flow conditions were run using SSIIM 2 model to get enough hydraulic data. From analysis of these data it was found that the dividing stream tube dimensions depends upon directly to the ratio of diversion flow discharge to the main flow discharge. The strength of a secondary circulation was found to vary with inverse value of the main channel Froude number. Relations for predicting the stream tube dimensions and the strength of secondary circulations have been presented in this paper.
  • Hassan Derakhshan, Naser Talebbeydokhti Page 95
    The missing data in database must be reproduced primarily by appropriate interpolation techniques. Radial basis function (RBF) interpolators can play a significant role in data completion of precipitation mapping. Five RBF techniques were engaged to be employed in compensating the missing data in event-wised dataset of Upper Paramatta River Catchment in the western suburbs of Sydney, Australia. The related shape parameter, C, of RBFs was optimized for first event of database during a cross-validation process. The Normalized mean square error (NMSE), percent average estimation error (PAEE) and coefficient of determination (R2) were the statistics used as validation tools. Results showed that the multiquadric RBF technique with the least error, best suits compensation of the related database.
  • Mahmoud Mohammad Rezapour Tabari Page 103
    In IRAN, inconsideration to water as a key sustainable development is the water crisis. This problem is the biggest factor for being marginalize planning and long-term management of water. The sustainable development policies in water resources management of IRAN require consideration of the different aspects of management that each of them required the scientific integrated programs. Optimal operation from inter-basin surface and groundwater resources and transfer surplus water to adjacent basins is important from different aspects. The purpose of this study is to develop an efficient optimization model based on inter-basin water resources and restoration of outer-basin water resources. In the proposed model the different three objective function such as inter-basin water supply demand, reduce the amount of water output of the boundary of IRAN and increase water transfer to adjacent basins are considered. In this model, water allocation is done based on consumption and resources priorities and groundwater table level constrain. In this research, the non-dominate sorting genetic algorithm is used for solution developed model because the objectives function and decision variables are complex and nonlinear. The optimal allocation of each water resources and Water transfer to adjacent basin are can be determined by using of proposed model. Based on optimal value and planning horizon, optimal allocation policy presented. The result as shown that applying the optimal operation policy can be transfer considerable volume of water resources within the basin for restoration the outside basin. Based on policy, can be prevented the great flow of water from river border.
  • Mohammad Taghi Dastorani, Hamed Sharifi Darani, Ali Talebi, Alireza Moghadam Nia Page 114
    During recent few decades, due to the importance of the availability of water, and therefore the necesity of predicting run off resulted from rain fall there has been an increase in developing and implementation of new suitable method for prediction of run off using precipitation data. One of these approaches that have been developed in several areas of sciences including water related fields, is soft computing techniques such as artificial neural networks and fuzzy logic systems. This research was designed to evaluate the applicability of artificial neural network and adaptive neuro –fuzzy inference system to model rainfall-runoff process in Zayandeh_rood dam basin. It must be mentioned that, data have been analysed using Wingamma software, to select appropriate type and number of training input data before they can be used in the models. Then, it has been tried to evaluated applicability of artificial neural networks and neuro-fuzzy techniques to predict runoff generated from daily rainfall. Finally, the accuracy of the results produced by these methods has been compared using statistical criterion. Results taken from this research show that artificial neural networks and neuro-fuzzy technique presented different outputs in different conditions in terms of type and number of inputs variables, but both method have been able to produce acceptable results when suitable input variables and network structures are used.
  • Hossein Ansari, Narges Salehnia Page 126
    In this article, the current water pricing system in urban regions, which is based on IBT-Con (Increasing Block Tariff – per Connection), is being analyzed. The existing system has a lot of problems due to its improper executive structure; For instance, results showed that, more-populated houses (with larger dimensions), in some cases, have utilized water about 220% more than houses with lower dimensions; and consequently have paid about 300% more water-fees in comparison with less-populated houses. This research reveals that, less-populated houses have utilized about 2.5 times more water per-capita, compared to more-populated houses. However, water charges (per service-line) were almost the same for both groups, and even less for less-populated houses. This study, in order to set a resolution for existing tariff system structure has proposed a tariff system based on IRT-Cap (Increasing Rate Tariff – per Capita). The proposed tariff system for low and high income households showed that not only all problems (resulting from existing IBT-Con system) are removed, but also for equal conditions of per-house water utilization, charges paid by high-income households (with a dimension of two) is about 35% more than the low-income ones (with a dimension of eight). That is, with replacement of the proposed tariff system instead of the existing one, social equity in household potable water sector will be satisfied
  • Ali Abaei, Abbas Ghaheri, Mohsen Saeedi Page 132
    Different sources of ground water contamination lead to non-uniform distribution of contaminant concentration in the aquifer. If elimination or containment of pollution sources was not possible, the distribution of contaminant concentrations could be modified in order to eliminate peak concentrations using optimal water pumping discharge plan. In the present investigation Visual MODFLOW model was used to simulate the flow and transport in a hypothetic aquifer. Genetic Algorithm (GA) also was applied to optimize the location and pumping flow rate of wells in order to reduce contaminants peak concentrations in aquifer.