مجله آب و فاضلاب
پیاپی 81 (بهار 1391)

تخلیه فاضلابهای شهری و صنعتی در پیکره های آبی از طریق تخلیه کننده های دریایی از روش های معمول در دفع پسابهای تولیدی در مناطق ساحلی محسوب می گردد. تخلیه کننده های دریایی با تشدید فرایند اختلاط در فاصله محدودی از جلوی تخلیه کننده، غلظت آلاینده ها را تا حد تحمل محیط پذیرنده، پایین آورده و تخلیه پیوسته فاضلاب در محیط دریا را ممکن می سازند. طی سالیان اخیر به واسطه توسعه روزافزون نمک زداهای ساحلی، تولید و تخلیه سطحی فاضلابهای شور و سنگین در دریا، به طور چشمگیری افزایش یافته است. در این تحقیق تخلیه سطحی جریان های سنگین خروجی از کانال مستطیلی از طریق شبیه سازی آزمایشگاهی آن در محیط های ساکن مورد بررسی و مطالعه قرار گرفت. موقعیت نقطه شیرجه، نقطه برخورد جریان با بستر و موقعیت نقطه دستیابی جریان به ترقیق نهایی خود در محیط از جمله پارامترهایی هستند که در این مقاله مورد بررسی قرار گرفتند. همچنین از طریق جانمایی تعدادی حسگر هدایت الکتریکی در مجاورت بستر، میزان ترقیق جریان در نقطه برخورد و ترقیق نهایی آن در مجاورت بستر برآورد و نتایج آن در قالب مجموعه ای از نمودارهای بی بعد ارائه گردید. نتایج به دست آمده بیانگر رابطه مستقیم مشخصات جریان با عمق محیط و شارهای اولیه جریان خروجی است.

حفاظت از سواحل به دلیل وقوع فرسایش بر اثر جریان در قوس رودخانه حائز اهمیت است زیرا در قوسها، فرسایش بیشتری در ساحل خارجی قوس ایجاد می گردد. مطالعات آزمایشگاهی انجام شده تاکنون پیرامون آبشستگی سازه های محافظت کننده سواحل بوده و کمتر مطالعاتی در زمینه بررسی الگوی جریان پیرامون سازه های متقاطع با رودخانه انجام شده است. لذا در این مطالعه به بررسی تاثیر شعاع انحنای نسبی قوس بر نحوه رفتار جریان و الگوی شکل گرفته پیرامون آبشکن تی شکل مستقر در موقعیت 45 درجه در یک قوس 90 درجه، برای سه قوس با شعاع انحنای نسبی 4، 3 و 2 R/B= که در دامنه ای از قوسهای ملایم و تند قرار می گیرند، پرداخته شد. نتایج حاصله نشان داد که الگوی جریان شکل گرفته پیرامون آبشکن تی شکل تشکیل دو گردابه پادساعتگرد در بالادست و پایین دست آبشکن را به همراه خواهد داشت. همچنین افزایش شعاع انحنای نسبی باعث افزایش طول ناحیه جدایی و طول گردابه بالادست می شود و کاهش عرض ناحیه جدایی، طول ناحیه اتصال مجدد و گردابه پایین دست را به همراه خواهد داشت.

آبگیرهای کفی سازه های فلزی مشبکی هستند که به منظور انحراف آب در بستر جریان نصب می شوند. به کارگیری این سازه ها یکی از روش های مطمئن و کارآمد در آبگیری از رودخانه های کوهستانی با شیب تند و بار بستر درشت دانه به شمار می رود. یکی از شکلهای آبگیرهای کفی که تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته، آبگیر کفی ساخته شده از شبکه متقاطع میله های طولی و عرضی است. این شکل خاص که آبگیر کفی با میله های متقاطع نامیده می شود، نسبت به آبگیر کفی با میله های طولی و یا آبگیر کفی با میله های عرضی، به لحاظ سازه ای عملکرد بهتری در مقابل نیروهای وارده دارد. در این پژوهش تعداد 3 کف مشبک از میله های طولی و عرضی متقاطع با درصد بازشدگی های مختلف ساخته شد و در فلومی با شیب های متفاوت نصب گردید. در مجموع 81 سری آزمایش با عبور دادن دبی های مختلف آب زلال و طولهای متفاوت سازه کف مشبک انجام گرفت. در هر سری آزمایش، دبی منحرف شده توسط کف مشبک (Qd) و دبی باقیمانده در کانال (Qr) توسط یک کانال دو طبقه مجهز به دو عدد سرریز لبه تیز مستطیلی کالیبره شده، قرائت گردید. سپس ضریب تخلیه این نوع کف مشبک تحت تاثیر پارامترهای مختلف هیدرولیکی و هندسی مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور ابتدا با استفاده از آنالیز ابعادی، رابطه بی بعدی بین متغیر وابسته و متغیرهای مستقل استخراج شد و سپس بین داده های حاصل از 81 سری آزمایش، روابط مختلف خطی و غیرخطی برازش داده شد و در انتها بر مبنای معیارهای آماری موجود، مناسب ترین رابطه برازنده داده های آزمایشگاهی انتخاب گردید. در نهایت عملکرد هیدرولیکی نوع جدید آبگیر کفی با نوع مرسوم آبگیرهای کفی دارای میله های طولی، از طریق محاسبه دبی منحرف شده توسط هرکدام در شرایط یکسان، مقایسه گردید.

در این تحقیق طراحی چند هدفه شبکه توزیع آب شهری با استفاده از یک الگوریتم چند هدفه صورت گرفت. توابع هدف مورد استفاده، کمینه کردن هزینه و بیشینه کردن اطمینان پذیری بود. همچنین با به کارگیری منطق فازی در محدوده فشار کمینه و بیشینه مجاز شبکه و بر اساس تعاریف متداول اطمینان پذیری، معیار اطمینان پذیری قطعی جدیدی به نام شاخص اطمینان پذیری فازی پیشنهاد شد. سپس با توسعه الگوریتم چندهدفه جفت گیری زنبور عسل بر پایه مفاهیم نسخه تک هدفه آن، طراحی چند هدفه دو شبکه آبرسانی به کار رفته در تحقیقات دیگران، با استفاده از توابع هدف مذکور انجام گرفت. نتایج نشان داد که معیار پیشنهادی، توانایی مناسبی را در ایجاد اطمینان پذیری مورد نظر در شبکه دارد. همچنین عملکرد رضایت بخش الگوریتم چند هدفه جفت گیری زنبور عسل نیز در ارائه پارتوی بهینه برای مسائل مورد نظر، نشان داده شد. از الگوی طراحی توسعه داده شده در این تحقیق می توان به منظور ارائه یک مجموعه جواب غیرپست به تصمیم گیرندگان، برای انتخاب نقاطی که در آن ها هر دو عامل هزینه و اطمینان پذیری در شرایط مطلوبی هستند، استفاده نمود.

در حوزه های آبخیز شهری افزایش سطوح نفوذ ناپذیر که به دلیل توسعه صورت می پذیرد منجر به افزایش حجم رواناب، دبی اوج و کاهش مقدار نفوذپذیری می شود. بیشتر حوزه های آبخیز شهری فاقد ایستگاه هیدرومتری و آمار رواناب هستند، از این رو تعیین پاسخ هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز شهری با توجه به پیچیدگی سیستم زهکشی امری ضروری است. برای این منظور مدل های مدیریت رواناب شهری به عنوان ابزاری مفید در برنامه ریزی و توسعه مکان های شهری مدنظر قرار گرفته اند. یکی از انواع این مدل ها، مدل های تحلیلی هستند که فرایند فیزیکی تبدیل بارش به رواناب را فرموله می نمایند. در این تحقیق از دو مدل تحلیلی برای برآورد رواناب استفاده گردید. یکی از مدل ها بر اساس ضریب رواناب بود و مدل دیگر با در نظر گرفتن پارامتر نفوذپذیری فرموله شد. برای اجرای این مدل ها یک حوزه آبخیز واقع در شهر تهران انتخاب گردید و برای مقایسه دو مدل، داده های بارش و رواناب در حوزه آبخیز ثبت گردیدند. شاخصهای ارزیابی اعم از ضریب کارایی مدلNash-Sutcliffe، مقادیر جذر میانگین مربعات خطاها و ضریب مقدار باقیمانده، قدر مطلق خطای نسبی و ضریب همبستگی بیانگر دقت هر دو مدل در برآورد رواناب شهری بودند.

هدف از انجام این تحقیق، پرورش سه گونه مناسب آبزی برون آ(نی، بامبو و نخل مرداب) در محیط آزمایشگاهی به روش هیدروپونیک و بررسی توانایی آنها در حذف نیترات از آب بود. به این منظور از سه گلدان با غلظتهای اولیه 25 و 20 و 15 میلی گرم در لیتر، یک گلدان حاوی کود کامل امکس و یک گلدان شاهد استفاده شد. طی 8 ماه تحقیق، تغییرات غلظت و درصد حذف نیترات و نیز میزان رشد، وزن تر و خشک نمونه های گیاهی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل حاکی از قابلیت بیشتر گیاه نی برای حذف نیترات از آب نسبت به دو گیاه دیگر بود به گونه ای که در بالاترین غلظت، میانگین حذف نیترات در نی، بامبو و نخل مرداب به ترتیب 95، 85 و 70 درصد تعیین شد. میان وزن خشک گیاهی و راندمان حذف گونه ها رابطه مستقیمی وجود داشت و بیشترین میزان جذب نیترات در ریشه و ریزوم گیاه مشاهده شد.

هدف اصلی این تحقیق مقایسه مقدار جذب منگنز توسط زئولیت کلینوپتیلولایت در دو حالت محلول تک عنصری و محلول ترکیبی بود. برای این کار از زئولیت معادن سمنان با قطر ذرات 350 میکرومتر استفاده گردید. نتایج نشان داد که pH بهینه در هر دو حالت تک عنصری و حالت ترکیبی برابر5 است. نتایج برازش مدل های لاگرگرن، هو و همکاران و اورامی بر داده های سینیتیک نشان داد که در هر دو حالت تک عنصری و حالت ترکیبی، مدل اورامی به ترتیب با ضریب همبستگی 8/99 و 9/99 درصد داده ها را بهتر توصیف می نماید. سرعت متوسط جذب منگنز برای محلول تک عنصری و ترکیبی به ترتیب 0242/0 و 0146/0 میلی گرم بر گرم بر دقیقه به دست آمد. همچنین مقایسه فاکتور خطا نشان داد که مدل اورامی برای هر دو حالت تک عنصری و حالت ترکیبی دارای کمترین خطا به ترتیب 0248/0 و 0166/0 بود. مقایسه مدل های لانگمیر، فروندلیچ، سیپس و رادلیچ- پترسون نشان داد که مدل سیپس با ضریب تعیین 8/99 و 3/99 درصد و فاکتور خطای 0055/0 و 0051/0 به ترتیب داده های سیستم تک عنصری و ترکیبی را بهتر از سایر مدل ها توصیف می نماید. ظرفیت جذب منگنز در دو حالت تک عنصری و حالت ترکیبی به ترتیب 67/3 و 63/2 میلی گرم برگرم به دست آمد. برای اندازه گیری سطح ویژه از روش جذب متیلن بلو استفاده شد و نتایج نشان داد که سطح ویژه زئولیت 31/12 مترمربع به ازای هر گرم است.

روش های بیولوژیکی جداسازی فلز از محلولهای آبی تحت عنوان جذب زیستی، روش هایی ارزان و موثر در این زمینه به شمار می روند. در این مقاله جذب زیستی سرب توسط قارچ موکورایندیکوس مرده و فرآوری شده با هیدروکسیدسدیم، در مقادیر مختلفی از pH محلول فلزی بررسی شد. pHهای پایین ظرفیت جذب کمی را برای سرب نشان دادند و در مقادیر pH بالای 3، جذب زیستی سرب به شدت افزایش یافت و در pH برابر 5/5، مقدار حداکثر جذب دیده شد و این pH به عنوان مقدار بهینه انتخاب گردید. مقادیر pH در انتهای فرایند جذب در محلول آبی افزایش یافت. مدل شبه درجه 2 هو برای توصیف سینتیک جذب و مدل لانگمیر برای تطبیق داده های تعادلی مورد استفاده قرارگرفتند.

از آنجایی که در مناطق خشک و نیمه خشک دسترسی به منابع آب با کیفیت خوب با محدودیت همراه است، لذا بهره برداری از پساب فاضلاب برای آبیاری بسیار با اهمیت است. امروزه استفاده از مواد طبیعی در تصفیه آب و فاضلاب رو به افزایش است. یکی از این مواد دانه های گیاه مورینگا پرگرینا است. در این تحقیق عملکرد این ماده در مقایسه با آلوم و پلی آلومنیوم کلراید (پک) مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور نمونه فاضلاب از نهری که فاضلابهای خانگی به آن تخلیه می گردد برداشت شد و بدون هیچ پیش تصفیه مورد استفاده قرار گرفت. نمونه های فاضلاب در موارد جداگانه در تماس با غلظتهای 10 تا 120 میلی گرم در لیتر با افزایش 10 میلی گرمی پودر دانه های مورینگا پرگرینا، آلوم و پلی آلومینیوم کلراید (5 تا 30 با افزایش 5 میلی گرم در لیتر) در مراحل جداگانه قرار گرفت و نتایج مقایسه شد. در این آزمایش ها تغییرات غلظت نیترات، فسفات، کدورت TDS ، هدایت الکتریکی وpH مورد بررسی قرار گرفت. عملیات اختلاط به صورت مکانیکی با دستگاه جارتست و با قابلیت انتخاب دورهای متغیر انجام شد. بررسی ها نشان داد که استفاده از آلوم و پک باعث افزایش هدایت الکتریکی شده و در مواردی افزایش باقیمانده املاح را نیز در پی داشت. همچنین آزمایش ها نشان داد که بیشترین درصد کاهش فسفات مربوط به مورینگا پرگرینا است، به طوری که 120 میلی گرم در لیتر مورینگا پرگرینا قادر به کاهش 80 درصدی فسفات است. غلظت 110 میلی گرم در لیتر پرگرینا بالاترین درصد کاهش نیترات را در بین مواد مورد استفاده دارا بود، به طوری که در این غلظت، میزان نیترات برابر 50 درصد بود. آزمایش ها نشان داد که استفاده از پودر دانه های مورینگا پرگرینا باعث کاهش زمان ته نشینی می گردد به طوری که زمان ته نشینی از 30 دقیقه به 10 دقیقه کاهش می یابد. نتایج حاکی از آبگیری ساده از لجن حاصله از تصفیه توسط پودر پرگرینا نسبت به لجن حاصله از تصفیه توسط آلوم و پک بود.

امروزه به دلیل مشکلات کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک استفاده از پسابهای صنعتی برای آبیاری اراضی کشاورزی رو به افزایش است. مصرف پساب در اراضی کشاورزی می تواند به حفظ حاصلخیزی خاک از طریق بهبود نسبی ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک کمک کند. از سوی دیگر، حضور برخی عناصر سمی در پساب ممکن است فعالیت و جمعیت میکربی و آنزیمی خاک را مختل سازد. در این تحقیق به بررسی اثر انواع پسابهای صنعتی شامل کارخانه های ذوب آهن، فولاد مبارکه و پلی اکریل اصفهان به صورت خام و تصفیه شده بر فعالیت آنزیمی یک خاک رس سیلتی پرداخته شد. نمونه های خاک توسط پساب تا 70 درصد ظرفیت مزرعه مرطوب و به مدت سه ماه در دمای 25 درجه سلسیوس در داخل انکوباتور نگهداری شدند. سپس در فواصل 30 روز، نمونه های خاک به منظور سنجش فعالیت آنزیمی شامل ساکاراز، اوره آز، آریل سولفاتاز و فسفاتاز قلیایی تجزیه شدند. نتایج نشان داد فعالیت آنزیمی اغلب خاکهای تیمار شده با پساب در طی دو ماه اول انکوباسیون بر اثر مصرف پسابها افزایش و سپس در ماه سوم کاهش یافت. به طور کلی مصرف پسابهای صنعتی سبب کاهش 30 درصد متوسط فعالیت آنزیم آریل سولفاتاز شد در حالی که متوسط فعالیت آنزیم های فسفاتاز قلیایی، اوره آز و ساکاراز را به ترتیب 5/7، 60 و 5/26 درصد نسبت به خاک شاهد افزایش داد. صرف نظر از مدت زمان انکوباسیون، افزودن پساب به خاک سبب افزایش فعالیت آنزیمی در اغلب نمونه ها گردید و این حاکی از وجود کربن، انرژی و عناصر غذایی مورد نیاز برای رشد میکربی در پساب بود که منجر به افزایش فعالیت و جمعیت میکربی و در نتیجه افزایش سنتز آنزیم توسط آنها می گردد.

به منظور بررسی تاثیر لجن فاضلاب بر میزان عناصر کم مصرف خاک و جذب آنها در اندامهای گیاه دارویی گاوزبان، آزمایشی در قالب طرح کرتهای خرد شده در سه تکرار، شش تیمار کودی و شش تیمار سال در مزرعه پژوهشی دانشگاه کشاورزی ساری انجام گردید. تیمارهای کودی شامل: دو سطح 20 و 40 تن در هکتار از لجن فاضلاب، تلفیقی از لجن فاضلاب و کود شیمیایی، کود شیمیایی، شاهد و سالهای مصرف به صورت: سال 85، سال 85 و88، سال 85 و86، سال85، 86 و 88، سال 85 تا 87 و سال85 تا 88 کود خورده بودند. نتایج نشان داد که تیمارهای کودی بر میزان جذب این عناصر در خاک، برگ و گل گیاه دارای اثر معنی دار بود. سالهای مصرف کود نیز در همه موارد به جز میزان جذب روی و منگنز در برگ گیاه دارای اثر معنی دار بود. اثرات متقابل تیمارهای سال و کود در خاک بر میزان غلظت تمامی عناصر کم مصرف به جز منگنز معنی دار بود در حالی که در برگ گیاه فقط بر میزان جذب آهن و مس اختلاف معنی دار داشت. این اثر در گل گیاه نیز بر میزان جذب منگنز و مس اثر معنی دار نشان داد که باعث افزایش تقریبا بیش از دو برابر غلظت این عناصر در اندامهای گیاهی شد.

پژوهش حاضر در مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از دستگاه جارتست انجام شد. به منظور مقایسه کارایی چهار منعقدکننده معدنی (پلی آلومینیم کلراید، سولفات فرو، کلرورفریک و سولفات آلومینیم) در حذف کدورت و رنگ آب، سه متغیر مستقل مطالعه شد. محدوده مورد مطالعه برای کدورت (NTU 10،20،50)، رنگ (TCU 5 و 10) و غلظت ماده منعقد کننده (30،25،20،15،10،5 میلی گرم در لیتر) انتخاب شد. مراحل اختلاط سریع و کند به ترتیب با شدت 80 و 30 دور در دقیقه برای مدت یک و 20 دقیقه انجام شد و سپس نمونه ها به مدت 30 دقیقه به منظور ته نشینی در شرایط سکون قرار گرفتند. چهار پارامتر شامل کدورت، هدایت الکتریکی، pH و رنگ به عنوان پاسخ فرایند سنجش شدند. ویژگی ته نشینی لخته ها پس از مشاهده، با واژه های ضعیف، نسبتا خوب، خوب و عالی توصیف گردید. نتایج حاصل نشان داد که پلی آلومینیم کلراید با غلظت 5 میلی گرم در لیتر بهترین منعقدکننده برای حذف کدورت 8/99 تا 99 درصد و رنگ 100 درصد است. با این وصف با افزایش مقدار این منعقدکننده، اندازه لخته در کدورتهای NTU50 و 20، 10 همچنان ریز بوده ولی سرعت ته نشینی آن خیلی خوب است. با افزایش غلظت منعقد کننده ها، میزان هدایت الکتریکی افزایش و قلیاییت کاهش یافت. همچنین بیشترین و کمترین افزایش میزان هدایت الکتریکی و TDS به ترتیب در منعقدکننده کلرور فریک و پلی آلومینیم کلراید حاصل شد.

آلودگی منابع آب به وسیله سموم آفت کش یکی از معضلات زیست محیطی محسوب می گردد که به لحاظ توسعه کشاورزی و تنوع آفات گیاهی، استفاده از سموم مذکور گسترش روز افزونی یافته است. از آنجا که در شهرستان شمیرانات زمین های کشاورزی و باغهای زیادی وجود دارد که به صورت دوره ای سمپاشی می شوند و همچنین چون آب شرب اهالی منطقه بیشتر از آبهای زیر زمینی تامین می گردد، احتمال نشت سموم به داخل این چاه ها وجود دارد. به همین لحاظ مصرف سموم آفت کش می تواند تهدیدی برای منابع تامین آب شرب شهرستان محسوب گردد. پژوهش حاضر یک مطالعه توصیفی از نوع مقطعی تحلیلی بود. در این تحقیق 12 نمونه آب از 3 ایستگاه تامین آب آشامیدنی زیرزمینی شهرستان شمیرانات در طی 4 فصل در سال 89-1388 جمع آوری و به منظور سنجش باقیمانده سموم ارگانوفسفره با استفاده از روش گازکروماتوگرافی جرمی و به وسیله دستگاه GC/MS و سنجش باقیمانده سموم آلی کلره به روش گازکروماتوگرافی و به وسیله دستگاه GC/ECD مورد آنالیز قرار گرفتند. با توجه به نتایج آنالیز سموم فسفره در سه چاه هنزک، انباج و کند سفلا، سموم آلی فسفره در هیچکدام از فصول در ایستگاه های مورد نمونه برداری دیده نشد. همچنین با توجه به نتایج آنالیز سموم آلی کلره در سه چاه هنزک، انباج و کند سفلا، وجود مقادیری از سموم در آب تغلیظ شده هر سه چاه به خصوص در خردادماه مشهود بود. البته لازم به توضیح است که مقادیر سموم مشاهده شده در نمونه های آب پایین تر از حد استاندارد ملی شماره 1053 بود ولی وجود سموم مذکور در نمونه های آب تغلیظ شده، خطر نشت سموم به داخل منابع آب شرب منطقه و افزایش غلظت آنها در آینده را به همراه دارد.