فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 84 (زمستان 1391)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 84 (زمستان 1391)

  • تاریخ انتشار: 1391/11/09
  • تعداد عناوین: 15
|
  • حمیده کاظمی الموتی، عباس افشار، مطهره سعادت پور صفحات 2-12
    در این مطالعه از الگوریتم بهینه سازی ذرات تجمعی برای کالیبراسیون اتوماتیک پارامترهای موثر در شبیه‎سازی دما در مدل CE-QAUL-W2 استفاده شد. الگوریتم PSO به عنوان یک بهینه ساز تابع هدف فرایند اتوماتیک کالیبراسیون دما را بهینه می کند. تابع هدف در این مطالعه مجموع قدرمطلق خطا بین داده های شبیه سازی شده توسط مدل شبیه ساز و داده های اندازه‎گیری شده از مخزن سد کرخه در نقاط کنترل و در طی روزهای پایش بود. با تحلیل حساسیت پارامترهای موثر در کالیبراسیون دما در این مطالعه، ضریب پوشش ابر، ضریب محو شدن نور در آب، ضریب جذب نور در سطح آب و ضرایب تجربی تابع سرعت باد AFW، BFW و CFW به عنوان پارامترهای موثر در کالیبراسیون دما مطرح هستند. در ادامه با استفاده از داده های مشاهداتی فرضی، کارایی مدل کالیبراسیون اتوماتیک PSO-CE-QUAL-W2 مورد بررسی قرار گرفت و درستی عملکرد آن تایید شد. سپس مدل اتوماتیک کالیبراسیون دما به منظور کالیبراسیون دما در طی 90 روز در مخزن کرخه با داده های میدانی به کار گرفته شد. نتایج نشان دهنده همگرایی بسیار مناسب داده های مشاهداتی و میدانی در طول دوره شبیه‎سازی بود.
    کلیدواژگان: CE، QAUL، W2، بهینه سازی ذرات تجمعی، بهینه سازی، کالیبراسیون، شبیه‎سازی کیفیت آب
  • افسانه شهبازی، حبیب الله یونسی، علیرضا بدیعی صفحات 13-21
    فلزات سنگین از نظر زیستی قابل تجزیه نیستند و به دلیل تجمع در بافتهای زنده، سبب بروز اختلالات عصبی و سرطان می شوند. بنابراین حذف این عناصر از محیط های آبی و پسابها از الزامات محیط زیستی و بهداشتی محسوب می گردد. در این تحقیق ابتدا مزوپور سیلیسی نانو متخلخل SBA-15 با روش هیدروترمال ساخته شد و سپس با قرار دادن گروه های آمینی 3-آمینو پروپیل تری اتوکسی سیلان با غلظتهای 4 (NH2(4mM)-SBA-15)، 6 (NH2(6mM)-SBA-15) و 8 (NH2(8mM)-SBA-15) میلی مول روی سطح آن، سطح مزوپور اصلاح و از آنها به عنوان جاذب فلزات سنگین سرب، مس و کادمیم استفاده گردید. ویژگی جاذبهای ساخته شده از نظر ساختار کریستالی، مورفولوژی، مساحت سطح و سایر پارامترها با استفاده از آنالیزهای پراش پرتو ایکس، تصویر میکروسکوپ الکترونی و آنالیز سطح ویژه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد با افزایش غلظت آمین از 4 به 8 میلی مول، درصد جذب از 46/1 به 100 درصد برای سرب، از 44/2 به 79/3 درصد برای مس و از 26/8 به 67 درصد برای کادمیم رسید. بنابراین NH2(8mM)-SBA-15 به عنوان جاذب مطلوب انتخاب گردید و اثرات زمان تماس، دز جاذب، pH و غلظت اولیه فلزات بر کارایی جذب در سیستم ناپیوسته مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین نتایج حاصل از جذب تعادلی با استفاده از مدل های ایزوترمی لانگمیر و فروندلیچ بررسی گردید. بیشینه ظرفیت جذب تعادلی معادل 15/9 میلی گرم بر گرم برای سرب، 13/1 میلی گرم بر گرم برای مس و 11/2 میلی گرم بر گرم برای کادمیم به دست آمد. از آنجایی که جاذب ساخته شده از دسته مواد زیست سازگار بوده و از کارایی جذبی مناسبی برخوردار است لذا به منظور مطالعات آتی در حذف فلزات سنگین توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: ساخت هیبرید آلی، معدنی، SBA، 15، فلزات سنگین، مدل جذب، تصفیه فاضلاب
  • غلامرضا نبی بیدهندی، بابک جعفری سلیم، علی وثوق، اکبر باغوند، علی دریابیگی زند صفحات 22-28
    رشد صنایع پتروشیمی در کشور موجب افزایش تولید پساب این صنایع به ویژه در سالهای اخیر شده است. پساب صنایع پتروشیمی حاوی ترکیبات متعدد بوده و یک تهدید جدی برای محیط زیست به شمار می آید. تصفیه موثر این پسابها می تواند تا حدود قابل توجهی نگرانی های مربوطه را کاهش دهد. لذا به کارگیری روش های کارآمد به منظور تصفیه این پسابها امری ضروری است. فرایند لجن فعال روشی مناسب برای تصفیه انواع پساب است که تلفیق آن با روش های دیگر می تواند به حذف موثر آلاینده ها از پساب کمک کند. در این مطالعه از فرایند لجن فعال و رشد بیوفیلم به طور همزمان به منظور تصفیه پساب مجتمع پتروشیمی بندر امام خمینی استفاده شد. هدف اصلی این پژوهش بررسی میزان ارتقاء کارایی فرایند لجن فعال در تصفیه پساب پتروشیمی در دماهای پایین با استفاده از مدیای فوم پلی اورتان در حوضچه زلال ساز بود. نتایج به دست آمده نشان داد که کارایی فرایند لجن فعال در کاهش COD به میزان 77 درصد در حضور بیوفیلم افزایش یافت. همچنین کارایی لجن فعال در حذف N-NH4از پساب پتروشیمی بندر امام خمینی حدود 74/3 درصد افزایش یافت. به طور کلی نتایج این تحقیق نشان داد که تلفیق فرایند لجن فعال و استفاده از مدیای فوم پلی اورتان می تواند روشی کارآمد و قابل اطمینان به منظور تصفیه پسابهای پتروشیمی برای تصفیه پساب صنایع پتروشیمی که دارای محصولاتی مشابه هستند، حتی در دماهای پایین باشد. به کارگیری این روش در مجتمع های پتروشیمی کشور به ویژه در مناطق سردسیر پیشنهاد می گردد.
    کلیدواژگان: پساب پتروشیمی، لجن فعال، بیوفیلم، نیتروژن، COD
  • عابده عبدالغفوریان، مسعود تجریشی، احمد ابریشم چی صفحات 29-42
    شهر تهران مثل بسیاری از کلان شهرهای دنیا با افزایش تقاضا برای آب شیرین و محدودیت منابع آب مواجه است. در این مقاله بازیافت و استفاده مجدد از پساب به عنوان یکی از راه حل های مناسب و دارای تجارب موفق در زمینه مدیریت آب شهری در شهرهای مختلف دنیا، برای حل مشکل تامین آب و دفع فاضلاب شهر تهران مطرح و اثرات اقتصادی و محیط زیستی آن به عنوان نتیجه بیان شد. در ابتدا پس از شناخت مصرف کنندگان عمده آب در شهر تهران، به بررسی کمیت و کیفیت آب مورد نیاز آنها بر اساس استانداردهای موجود برای کاربری های متفاوت پرداخته شد و سپس منابع تامین آب موجود شامل شبکه آبرسانی شهری (آب انتقالی از سدهای مجاور شهر)، آب زیرزمینی، روانابهای سطحی واقع در مسیل های اصلی داخل شهر و پساب خروجی از تصفیه خانه های فاضلاب، از لحاظ کمی و کیفی مورد تحلیل قرارگرفت. پس از تعریف شبکه مصرف کننده- تولیدکننده برای شهر تهران، در مرحله اول امکان انتقال آب از یک تولید کننده به یک مصرف کننده از لحاظ کیفی در سه وضعیت 1- موجود، 2- بهبود یافته و 3- ایده آل مورد ارزیابی قرار گرفت. در مرحله دوم با توسعه یک مدل بهینه سازی خطی با هدف کمینه کردن هزینه ها، نحوه تامین و تخصیص آب هر مصرف کننده (محل تامین و میزان آبدهی) تعیین شد. با اجرای مدل می توان نتیجه گرفت که ارتقای عملکرد تصفیه خانه های فاضلاب و کنترل کیفی روانابهای سطحی به منظور جایگزینی این دو منبع با آبهای زیرزمینی و آب انتقالی از سدهای اطراف، در مورد مصارفی که قابلیت استفاده از پساب تصفیه شده را دارند از جمله آبیاری پارکهای جنگلی و فضای سبز داخل شهر و همچنین صنایع، اثرات اقتصادی و محیط زیستی مثبتی به همراه خواهد داشت.
    کلیدواژگان: تخصیص آب، استفاده مجدد از پساب، شهر تهران، بهینه سازی خطی
  • حمید محمدی، فردین بوستانی، فرشید کفیل زاده صفحات 43-55
    افزایش بهره وری استفاده از منابع به کمک بهینه سازی الگوی کشت محصولات زراعی، یک راهکار مناسب برای توسعه بخش کشاورزی است. در این تحقیق با استفاده از الگوی برنامه ریزی چندهدفه غیرخطی فازی امکان تحقق آرمان های حداکثر کردن بازده برنامه ای در مصالحه با اهداف کاهش مصرف آب، حداقل کردن مصرف کود شیمیایی، حداقل کردن ریسک تولید و افزایش منافع اجتماعی از طریق افزایش سطح اشتغال نیروی کار در الگوی کشت شهرستان مرودشت استان فارس بررسی شد. در این روش با هدف حداکثر شدن جمع موزون مقادیر اهداف فازی، سطح زیر کشت محصولات به گونه ای بهینه سازی می شود که قادر به تامین اهداف یاد شده در بازه حد تحمل تعریف شده برای آنها باشد. هر چند در بسیاری موارد امکان تحقق کامل این آرمان ها در الگوی چندهدفه در مقایسه با الگوهای تک هدفه وجود ندارد، ولی درنظر گرفتن برآیند نتایج و اختصاص وزن مربوطه به هر یک از اهداف از سوی تصمیم گیرنده که در قالب تابع مسافت مرکب آرمانی نمایان می شود، نشان داد که الگوی چندهدفه نسبت به الگوی جاری و حتی الگوهای تک هدفه با انجام مصالحه بین آرمان های چندگانه، برتری دارد. اجرای این الگو در مناطق مورد مطالعه علاوه بر کاهش مصرف آب و کود شیمیایی، افزایش بازده برنامه ای و کاهش ریسک را نیز در بر دارد.
    کلیدواژگان: الگوی کشت، بهینه سازی چندهدفه، برنامه ریزی فازی غیرخطی، بازده اقتصادی، اشتغال
  • محمود محمدرضاپور طبری، رضا مکنون، تقی عبادی صفحات 56-69
    کمیت و کیفیت منابع آبی قابل دسترس به عنوان مهم ترین فاکتور محدود کننده توسعه در اکثر مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شوند. مدیریت در استفاده تلفیقی از منابع آب، یکی از مهم ترین گزینه هایی است که می تواند به منظور بهره برداری بهینه از منابع آبی قابل دسترس، مفید و موثر واقع شود. در این تحقیق به منظور برنامه ریزی بلند مدت بهره برداری تلفیقی، مدلی با هدف حداقل نمودن میزان عدم تامین نیاز سیستم با توجه به منابع آبی موجود تدوین گردید. در این راستا محدودیتهای در نظر گرفته شده برای مدل سازی شامل محدودیت برداشت از منابع، اولویتهای مصرف در مناطق و بخشهای مختلف، طرحهای انتقال آب بین حوضه ای و میزان تقاضای سیستم برای یک دوره 30 ساله بودند. به منظور همگرایی سریع تر مدل تدوین شده از مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک مرحله ای استفاده شد. با توجه به نتایج مدل بهینه سازی، دستورالعمل های بهره برداری از منابع آب سطحی و زیرزمینی به تفکیک برای مصارف شرب و کشاورزی به ترتیب به صورت سالانه و ماهانه برای سه افق کوتاه مدت، میان مدت و بلند مدت به نحوه مطلوبی تدوین شد و مورد صحت سنجی قرار گرفت. نتایج این تحقیق نشان دهنده کارایی بالای سیاست های ارائه شده در جهت بهبود پتانسیل های آبی منطقه و جلوگیری از تلفات بی رویه آب در نتیجه استفاده نامطلوب از آن در اراضی کشاورزی و افزایش پایداری در سیستم آب زیرزمینی بود.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، بهره برداری تلفیقی، الگوریتم ژنتیک مرحله ای، اطمینان پذیری، سیاست های بلند مدت
  • نغمه عروجی، افشین تکدستان*، علی کارگری، غلامرضا رئیسی صفحات 70-77

    کیتوزان یک پلیمر کاتیونی زیست تجزیه پذیر بوده که از دی استیلاسیون کیتین مشتق شده است. در این تحقیق با هدف بررسی اثر کیتوزان به عنوان کمک منعقدکننده در بهبود عملکرد منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید در حذف کدورت، از آب آشامیدنی صورت پذیرفت. این پژوهش در مقیاس آزمایشگاهی و با استفاده از دستگاه جارتست در تصفیه خانه آب اهواز انجام شد. آزمایش ها بر مبنای متغیرهایی چون غلظت ماده منعقدکننده، pH و نیز غلظت کیتوزان به عنوان کمک منعقدکننده صورت پذیرفت. نمونه ها پس از آماده سازی در دستگاه جارتست، تحت عمل اختلاط سریع با 120 دور در دقیقه به مدت 1 دقیقه و اختلاط آرام با سرعت 40 دور در دقیقه به مدت 20 دقیقه و همچنین مدت 30 دقیقه به منظور ته نشینی در شرایط سکون قرار گرفتند. pH بهینه برای حذف کدورت، در pH برابر 8 مشاهده گردید. دز بهینه پلی آلومینیوم کلراید به همراه کیتوزان، به ترتیب 5 میلی گرم در لیتر و 0/02 میلی گرم در لیتر به دست آمد. در شرایط بهینه کاربرد کیتوزان حدود 50 درصد غلظت منعقدکننده پلی آلومینیوم کلراید را کاهش داد. به علاوه، فلوک های تشکیل شده توسط کیتوزان درشت تر بوده و سرعت ته نشینی بالایی داشتند. نتایج تحقیق بیانگر کارایی خوب کیتوزان به عنوان کمک منعقدکننده در حذف کدورت از آب آشامیدنی است.

    کلیدواژگان: انعقاد، کدورت، کیتوزان، پلی آلومینیوم کلراید، تصفیه آب
  • محمدعلی فلاحی، حسین انصاری، سعیده مقدس صفحات 78-87
    روند افزایشی تقاضا برای آب در همه مناطق جهان مسئله ای اجتناب ناپذیر است. با توجه به رشد جمعیت، گسترش صنعت، بالارفتن سطح بهداشت و رفاه عمومی، سرانه منابع تجدید شونده مانند آب، رو به کاهش است. دراین تحقیق تقاضای آب از تابع مطلوبیت استون-گری استخراج و با استفاده از روش اقتصاد سنجی مدل اثرات تصادفی برآورد شد. داده ها به صورت تابلویی و سالانه بوده و مربوط به 266 خانوار شهر نیشابور طی دوره زمانی 1382 تا 1386 بود. با استفاده از متغیرهای قیمت متوسط، درآمد سرانه، شاخص قیمت کالاها و خدمات مصرفی و متوسط درجه حرارت هوا، تابع تقاضای آب شرب خانوار برآورد شد. نتایج نشان داد که کشش قیمتی0/15-، کشش درآمدی0/15 و کشش متقاطع 0/00025- است. بررسی ها در مجموع، کم کشش بودن تقاضای آب خانوار نسبت به درآمد و قیمت و نیز مکمل بودن آب با سایر کالاها را تایید نمود. به علاوه متوسط دمای هوا در مدل برآورد شده معنی دار نبود. به منظور پیش بینی مصرف آب، سه سناریو مورد استفاده قرار گرفت. نتایج بیانگر آن بود که اگر قیمت آب برای سالهای آینده افزایش نیابد، با افزایش درآمد سرانه، مصرف سرانه آب خانوار افزایش می یابد. اما در صورت افزایش تعرفه ها در سالهای آینده، مصرف سرانه آب خانوار در شبانه روز کاهش خواهد یافت.
    کلیدواژگان: تقاضای آب، تابع مطلوبیت استون، گری، داده های تابلویی، اثرات تصادفی، پیش بینی، نیشابور
  • بیتا آیتی، پریسا حسن زاده، رویا نایبی گاوگانی صفحات 88-96
    روزانه میلیون ها لیتر پساب رنگی توسط صنایع مختلف تولید می شود که این پسابها باعث بروز مسائل محیط زیستی می شوند. هدف از این تحقیق، بررسی و مقایسه قابلیت حذف رنگزای اسید آبی 113 یکی از پرمصرف ترین رنگزاهای نساجی، با استفاده از دو فرایند انعقاد الکتریکی و فتواکسیداسیون UV/O3 در شرایط ناپیوسته بود. در روش انعقاد الکتریکی، آزمایش ها با استفاده از الکترودهای آهن صورت گرفت و تاثیر دانسیته جریان، زمان الکترولیز، pH و غلظت رنگزا و الکترولیت مورد بررسی قرار گرفت. در روش فتواکسیداسیون UV/O3تاثیر مقدار ازن، توان تابش، زمان، pH و غلظت رنگزا تعیین و بهینه سازی شد. آزمایش ها در شرایط بهینه در روش انعقاد الکتریکی نشان داد که با اعمال دانسیته جریان 44 آمپر بر متر مربع در pH معادل 5/6 و غلظت الکترولیت 3 گرم در لیتر، بیش از 90 درصد از رنگزای پساب با غلظت 100 میلی گرم در لیتر پس از 5 دقیقه کاسته می شود درحالی که در روش فتواکسیداسیون UV/O3در pHبرابر 9، توسط 4 گرم بر ساعت ازن و توان موثر تابشmW/cm2 15 پس از 15 دقیقه تنها 70 درصد رنگزا با غلظت ppm 15 حذف می گردد. طبق نتایج حاصل، روش انعقاد الکتریکی قابلیت بهتری نسبت به روش فتواکسیداسیون UV/O3 دارد. اگر چه این روش با تجهیزات ساده راه اندازی شده و تا حدی اقتصادی است ولی مشکل تولید لجن را به دنبال دارد. لذا با توجه به وضعیت صنعت باید روش مناسب را انتخاب نمود.
    کلیدواژگان: رنگزای اسید آبی 113، انعقاد الکتریکی، فتو اکسیداسیون UV، O3
  • الهه فلاح مهدی پور، امید بزرگ حداد صفحات 97-105
    بهره برداری بهینه از مخازن چندمنظوره یکی از مسائل پیچیده و گاها غیرخطی مطرح در بهینه سازی چندهدفه است. الگوریتم های فراکاوشی ابزار بهینه سازی مناسبی هستند که با شبیه سازی رفتار جانداران به جستجوی فضای تصمیم پرداخته و امکان ارائه مجموعه ای از نقاط را به عنوان مجموعه جواب مسئله دارند. لذا در این تحقیق، کاربرد الگوریتم MOPSO در مسئله بهره برداری بهینه از مخزن بازفت، با اهداف تولید انرژی برقابی، تامین نیاز پایین دست (شرب، صنعت و کشاورزی)، کنترل سیلاب و تفریحات مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، در ابتدا مقایسه ای میان مجموعه جوابهای حاصل از الگوریتم MOPSO در ترکیبات دوتایی اهداف اشاره شد و CP با ضرایب وزنی و توانی مختلف صورت پذیرفت که الگوریتم MOPSO در تمامی ترکیبات اهداف در ارائه مجموعه جوابهایی با توزیع مناسب نقاط نسبت به CP از برتری برخوردار بود و بر جوابهای CP غلبه نمود. در ادامه مقایسه دیگری میان، نقاط انتهایی مجموعه جواب الگوریتم MOPSO و NLP صورت گرفت که جوابهای الگوریتم MOPSO با متوسط 0/3 درصد اختلاف با NLP، قابلیت زیادی در ارائه جوابهای بهینه در نقاط انتهایی مجموعه جواب داشت.
    کلیدواژگان: بهره برداری بهینه، چندهدفه، الگوریتم مجموعه ذرات، سیستم مخازن
  • مرتضی شکری، محمدرضا صبور، حبیب الله بیات، جلال صادقیان صفحات 106-115
    در این تحقیق بررسی آزمایشگاهی جریان آب درون محیط متخلخل درشت دانه در یک کانال مرتفع سطح آزاد، به منظور درک بهتر مکانیسم افت انرژی در طول فلوم و تغییرات افت با سرعت جریان آب انجام شد. جریان درون محیط متخلخل درشت دانه در شرایط ماندگار و غیرماندگار در شرایط آزمایشگاهی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور تنویر رفتار جریان های غیرخطی در سازه های سنگریزه ای در شرایط غیرماندگار، آزمایش هایی گسترده در یک فلوم روباز آزمایشگاهی انجام شد. مصالح سنگریزی شکسته با دانه بندی از پیش تعیین شده ای در فلوم مذکور با پهنای60 سانتی متر متراکم شد و تغییرات سطح ایستابی در مصالح دانه ای، تحت تاثیر تغییرات تراز پایاب که معرف شرایط غیرماندگار بود، توسط پیزومترهای نصب شده در طول فلوم به روش های نوری ثبت گردید. سپس مشاهدات آزمایشگاهی با نرم افزار SPSS تحلیل گردید و مشاهده شد که: الف) از معادله درجه دوم و دو جمله ای مشهور به فورشهایمر با موفقیت می توان برای تحلیل هر دو نوع جریان های غیرخطی- ماندگار و غیرخطی- غیرماندگار در مصالح درشت دانه استفاده نمود، مشروط بر آنکه سطح ایستابی (جریان سطح آزاد) تشکیل گردد، ب) اگرچه می توان یک جمله سوم برای تبیین اثرات شرایط غیرماندگاری به معادله مذکور اضافه نمود، اما تاثیر آن به علت بسیار کوچک بودن ضریب جمله سوم کم اهمیت است، ج) با ترسیم منحنی تغییرات گرادیان هیدرولیکی (i) در مقابل عدد رینولدز برای کلیه مشاهدات آزمایشگاهی، وجود شرایط غیرخطی تایید گردید، د) از مقایسه یافته ها با آنچه که توسط دیگر پژوهشگران گزارش شده است استنباط می شود که مجموعه آزمایشگاهی که به طور اختصاصی برای این پژوهش طراحی و ساخته شد، کاملا شرایط حاکم بر پروتوتیپ را شبیه سازی می نماید.
    کلیدواژگان: مصالح درشت دانه، معادله فورشهایمر، جریان غیرخطی، جریان غیردائمی، مصالح شکسته
  • مقداد پیرصاحب، کیومرث شرفی، کریم دوگوهر صفحات 116-121
    امروزه استفاده مجدد از پساب تصفیه شده به منظور غلبه بر مشکل کم آبی بسیار مورد توجه است. هدف این مطالعه، مقایسه کیفیت پساب تصفیه خانه فاضلاب اولنگ مشهد و آب چاه های منطقه برای آبیاری و تاثیر آبیاری با آنها در میزان محصول دهی گندم بود. در این پژوهش در طول 6 ماه به طور هفتگی، 24 نمونه پساب و 24 نمونه از آب چاه برداشت شد. در نمونه های برداشت شده، پارامترهای pH،EC، BOD5، COD، TSS، نیترات، نیتریت، PO42-، قلیائیت، درصد سدیم، RSC، ESP، SAR، فلزات سنگین مانند کادمیم، نیکل، آهن، منگنز، سرب، روی و کبالت مورد سنجش قرار گرفت و در اواخر فصل رشد گندم، 8 مزرعه گندم انتخاب گردیدند و 4 مزرعه با پساب و 4 مزرعه با آب چاه آبیاری شدند. کلیه شرایط نمونه برداری و انجام آزمایش ها طبق روش استاندارد صورت گرفت. نتایج نشان داد که کیفیت پساب از نظر کلیه پارامترهای مورد سنجش، با استانداردهای آبیاری کشاورزی مطابقت دارد و آبیاری با آن در مقایسه با آب چاه در میزان محصول دهی گندم تاثیر بهتری دارد. در نتیجه می توان گفت که پساب تصفیه شده با پایش مستمر می تواند جایگزین مناسبی برای آب چاه به منظور آبیاری باشد.
    کلیدواژگان: پساب فاضلاب، آب چاه، آبیاری، تصفیه خانه اولنگ، مشهد
  • حمید شاملو، علیرضا بیات، بهاره پیرزاده صفحات 122-127
    حوضچه ته نشینی یکی از مهم ترین بخشهای تصفیه خانه های آب است. عوامل متعددی در ظرفیت و کارایی حوضچه های ته نشینی موثراند. در این مطالعه تاثیر بعضی از این عوامل ازجمله محل ورودی جریان و همچنین وجود تیغه جداکننده جریان و موقعیت آنها در حوضچه بررسی گردید. به این منظور با شبیه سازی و بررسی عددی دوبعدی حوضچه ته نشینی به کمک نرم افزار فلوئنت، محل ورودی مناسب برای ایجاد شرایط مساعد به منظور ته نشینی در ارتفاع میانه حوضچه مناسب تشخیص داده شد و همچنین ارتفاع تیغه ای معادل 30 درصد ارتفاع حوضچه و با فاصله ای برابر 5 تا 10 درصد طول حوضچه بهینه ارزیابی گردید.
    کلیدواژگان: حوضچه ته نشینی، گردابه، تیغه جداکننده جریان، آشفتگی، فلوئنت
  • علی نیکجوفر، مهدی ضرغامی، محمدتقی اعلمی صفحات 128-133
    با توجه به اینکه تامین فشار مناسب آب در محلهای مصرف از اصول مهم طراحی شبکه های توزیع آب است، بهینه سازی هزینه اجرای این شبکه ها بدون درنظر گرفتن مسئله فشار، قابل اجرا نخواهد بود. در این تحقیق ابتدا شبکه توزیع آب شهر سهند با استفاده از الگوریتم ژنتیک دومعیاره، با دو هدف حداقل سازی هزینه و حداکثر سازی فشار، بهینه سازی شد. سپس منحنی برازش پارتو بر روی راه حلهای امکان پذیر ترسیم گردید و در نهایت با استفاده از تئوری بازی ها (روش مساحتهای یکنواخت) نقطه بهینه طراحی، مشخص و راه حل متناظر با آن نقطه توسط یک نرم افزار حل هیدرولیکی شبکه شبیه سازی شد. نتایج این تحقیق نشان داد که بهینه سازی شبکه توزیع آب، درحدود 13درصد از هزینه کل پروژه را کاهش می دهد و در واقع با هزینه کمتر، فشار در محلهای مصرف بیشتر خواهد بود.
    کلیدواژگان: شبکه های توزیع آب شهری، بهینه سازی چندمعیاره، الگوریتم ژنتیک، منحنی پارتو، نظریه بازی ها
  • آرش شاه منصوری، محمد سلمان صباحی، رضا رضایی آدریانی، علی لطفی، احمد خدادادی دربان صفحات 134-139
    عوامل متعددی در انتخاب محل تصفیه خانه آب و فاضلاب تاثیرگذارند. هر کدام از این عوامل به شرایط محل بستگی داشته و بار وزنی متفاوتی در روند تصمیم گیری خواهند داشت. هدف از این تحقیق بررسی کاربرد روش آنالیز سلسله مراتبی به منظور انتخاب نوع و مکان تصفیه خانه آب بود. در مرحله نخست دو گزینه که شامل ساخت تصفیه خانه در یک نقطه و یا ساخت تصفیه خانه های محلی در چندین نقطه بود، مورد ارزیابی قرار گرفت. گزینه ها بر اساس میزان مطلوبیت با چهار پارامتر ارزشیابی شدند که نتایج، تصفیه خانه متمرکز را به عنوان گزینه مطلوب تر معرفی کرد. در مرحله دوم، تعیین محل تصفیه خانه با در نظر گرفتن چهارده گزینه برای مکان های متفاوت انجام شد. به دلیل اهمیت اقتصادی این انتخاب، شاخصی به نام شاخص ارزش معرفی گردید و برای مکان های منتخب مورد محاسبه قرار گرفت و گزینه نهایی بر اساس این شاخص انتخاب شد.
    کلیدواژگان: تصفیه خانه آب، انتخاب محل تصفیه خانه، روش AHP، شاخص ارزش
|
  • Hamide Kazemi Alamooti, Abbas Afshar, Motahareh Saadatpour Pages 2-12
    In this study، Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm has been used to calibrate CE-QUAL-W2 model as a water quality simulation model. PSO algorithm as an optimization technique is applied to optimize the objective function of automatic thermal calibration process. Sum of the absolute difference between simulated results and field data in monitoring stations in Karkheh Reservoir has been considered as an objective function. With sensitivity analyzing، the most significant parameters have the most influence on the temperature profile in Karkheh Reservoir have been identified. These parameters were wind sheltering coefficient (WSC)، extinction coefficient for pure water (EXH2O)، solar radiation absorbed in surface layer (BETA)، and empirical coefficients of wind speed function (AFW، BFW، and BFW). The efficiency of the automatic calibration model (PSO-CE_QUAL_W2) has been evaluated with the hypothetical data in Karkheh reservoir. Then the evaluated model has been applied in vertical temperature calibration in Karkheh Reservoir during 90 days. The vertical temperature profiles of the model results agree closely with the set of field data.
    Keywords: CE, QUAL, W2, Particle Swarm Optimization, Calibration, Water Quality Simulation
  • Afsaneh Shahbazi, Habibollah Younesi, Alireza Badiei Pages 13-21
    The heavy metals are nonbiodegradable that can accumulate in living tissues which cause cancers and neural problems in human. From an environmental health point of view، it is therefore necessary to remove them from aqueous solution and wastewater. In this research work، nanoporous silica SBA-15 was synthesized by hydrothermal method and then functionalized by three different concentrations of 3-aminopropyltriethoxysilane، namely 4 [(NH2(4mM) -SBA-15]، 6 [NH2 (6mM) -SBA-15] and 8 [NH2 (8mM) -SBA-15] mM، in order to be used as adsorbent for lead، copper and cadmium ions removal. The materials have been characterized by means of X-Ray Diffraction (XRD)، Scanning Electron Microscopy (SEM)، nitrogen adsorption-desorption، and FTIR spectroscopy. The results showed that the removal percentage was increased from 46. 1 to 100 for lead، from 44. 2 to 79. 3 for copper and from 26. 8 to 67. 0 for cadmium with increasing concentration of amine groups from 4 to 8 mM. Thus، NH2 (8mM) -SBA-15 was selected as an adsorbent in subsequent experiments. The effects of adsorbent dose، contact time، pH and initial concentration of metal ions on adsorption efficiency in batch system were studied. The experimental data were analyzed using the Langmuir and Freundlich isotherm models. Maximal equilibrium uptake capacity of 15. 9 mg/g for lead، 13. 1 mg/g for copper and 11. 2 mg/g for cadmium was obtained. Consequently، the nano-structural adsorbent prepared has appropriate adsorption efficiency therefore it can be considered for the removal of heavy metal ions in future study.
    Keywords: Synthesis of Organic, Inorganic Hybrid, SBA, 15, Heavy Metals, Adsorption Model, Wastewater Treatment
  • Gholam Reza Nabi Bidhendi, Babak Jafari Salim, Li Vosoogh, Akbar Baghvand, Ali Daryabeigi Zand Pages 22-28
    Growth of petrochemical industries is caused increase producing of wastewater recently. This wastewater contains of various combinations and is a serious threat for environment. Effective treatment could be discovered coincidentally mentioned worries. So effective methods for treatment one essential active sludge processing in proper method. For kind of wastewater treatment that combination of the method with it، could be helped to omit affection contaminative measurement. In this research from active sludge processing and biofilm growth are used to treat wastewater simultaneously in petrochemical complex، Imam Khomeini port. The main goal is investigation of rate of efficiency promotion of active sludge processing in treatment of petrochemical wastewater in low temperature by usage of polyorethan foam in media clarified bond. The result showed that efficiency of active sludge processing in reducing COD with rate of %77 accompanied biofilm have increased. Also efficiency of active sludge has increased about %74. 3 for omitting N- NH4 from Imam Khomeini petrochemical wastewater generally. The result of this research showed that combination of active sludge process and usage of polyorethan foam media is an efficient and sure for treatment of Iran’s petrochemical wastewater even in low temperature، of course، this method is suggested in all petrochemical complexes of Iran especially in cold regions.
    Keywords: Petrochemical Wastewater, Active Sludge, Biofilm, Nitrogen, COD
  • Abedeh Abdolghafoorian, Masoud Tajrishy, Ahmad Abrishamchi Pages 29-42
    Tehran، the capital of Iran، like many megacities in the world is faced with increasing freshwater demand and water resources limitation due to the rapid growth of population. In this paper، water reuse and wastewater recycling are considered as a sustainable solution for water supply and wastewater management of Tehran. A linear programming optimization model with the object of cost minimization is used to allocate water between users and resources، concerning the water quantity and quality of each one. Ultimately the economic and environmental effects of this strategy will be presented as the conclusion of this study. According to this study، improving wastewater treatment plants and control of water quality in canals and streams in order to substitute these two new resource for freshwater and groundwater have positive environmental and economic effects. The examples of environmental benefits are reducing pollution loads to receiving streams، adjusting increasing water demand and preventing groundwater level drawdown especially in the period of drought. In addition to the environmental benefits، although improving wastewater treatment plants and control of water quality in canals and streams need considerable investments، long usage of these two new recourses is more worthwhile.
    Keywords: Water Allocation, Reclaimed Wastewater, Tehran, Linear Programming Optimization
  • Hamid Mohammdi, Fardin Bostani, Farshid Kafilzadeh Pages 43-55
    Increasing the resources productivity using cropping pattern optimization is a proper way for agricultural development. In this study، the ideals’ realization possibility of maximizing the gross margin in compromising with reducing the water consumption، minimizing the fertilizers uses، minimizing the production risk، and maximizing the social benefits of cropping pattern were analyzed using a multi-objectives fuzzy non-linear programming model in Marvdasht City of Fars Province. In this approach، the crop area is optimized to maximize the weighted sum of fuzzy objective in the range of their given bearing bounds. Results show that in many cases the possibility of complete ideals realization in the multiple goals model in comparison with single goal patterns was not observed. Considering the outcomes and the relevant weight assigned to each of the goals by the decision maker consisting of the Fuzzy Composite Distance Function reveals that the cropping patterns base on multiple goals are superior to current patterns and even single goal pattern in supply of multiple compromised ideals. Implementation of these models in study areas has significant influence on reducing water use as well as increasing the gross margin and reducing fertilizer use and risk.
    Keywords: Crop Pattern, Multi, Objective Optimization, Fuzzy Non, Linear Programming, Economic Return, Employment
  • Mahmoud Mohammad Rezapour Tabari, Reza Maknoon, Taghi Ebadi Pages 56-69
    In the most of arid and semi-arid countries، the quality and quantity of available water resources play a significantly limiting role in development. In these regions، the conjunctive management is a suitable alternative that can lead to the optimal operation of available water resources. In this study، a conjunctive use model is developed in order to maximize water supply demands in 30-year period historical records. Discharge from resources، consumption priority in sectors and zones، inter-basin water conveyance plans and water demands are considered as the optimization model’s constraints. The ultimate goal of the study is to present short-term، medium-term and long-term operating policy. The sequential genetic algorithm is used to speed up the convergence to near global solution. The operating rules of surface and groundwater resources are separately developed for agriculture as well as domestic demands in the annual and monthly manner، respectively in the three above-mentioned periods. Finally، these rules are verified based on previously unused historical records. The results showed that the proposed model can effectively improve water resources potential، sustainable groundwater resources and undesirable use in agriculture sector.
    Keywords: Optimization, Conjunctive Use, Sequential Genetic Algorithm, Reliability, Long, Term Policy
  • Naghmeh Orooji, Afshin Takdastan, Ali Kargari, Gholamreza Raeesi Pages 70-77

    Chitosan، is a biodegradable cationic polymer، which is derived from deacetylation of chitin. The present study was conducted to investigate the effect of chitosan as a coagulant aids in improving the performance of coagulant property of poly-aluminum chloride as a primary coagulant on the removal of turbidity from water. This study، was performed in a laboratory scale and using jar test apparatus in Ahwaz Water Treatment Plant. Experiments were performed with different concentrations of coagulants، pH and different concentrations of chitosan as a coagulant aids. First the samples mixed under rapid mixing condition (120rpm) for 1minute and then the apparatus set to slow mixing (40rpm) for 20 minute. After mixing the samples left for 30 minute in order to settle the sediments. The optimum pH was found 8 in this study. The optimum doses of poly-aluminum chloride in conjunction with chitosan، were 5mg/L and 0. 02 mg/L، respectively. The required dosage of poly-aluminum chloride as a primary coagulant be reduced upto 50% under optimum condition with chitosan. It was also found using chitosan also produced larger floc with higher settling velocity than primary coagulant alone. The results also showed that chitosan as a coagulant aid had a positive effect on turbidity removal.

    Keywords: Coagulation, Turbidity, Chitosan, Polyaluminum Chloride, Water Treatment
  • Mohammad Ali Falahi, Hossein Ansari, Saiedeh Moghaddas Pages 78-87
    The increasing trend of water demand is an inevitable problem all over the world. Considering the population growth، industry development، improvement of sanitation level and public welfare، renewable resources per capita like water is decreasing. In this paper، water demand is derived using Stone-Geary function and it is estimated using the random effects model. The used data is panel and yearly and is related to 266 household during 1382-1386 in Neishabour. Water demand is estimated using average price، income per capita، price index of goods and services and average temperature variables. The price elasticity is -0. 15، income elasticity is 0. 15 and cross-elasticity is -0. 00025. It is shown that water demand has low elasticity with respect to income and price and it is complementary with other goods. Furthermore، the average temperature is not significant. Three scenarios are used to forecast water consumption. The results show that if the price of water does not increase، the water consumption per capita of household will increase with increase of income per capita. Also an increase in tariffs will decrease the per capita water consumption household.
    Keywords: Water Demand, Stone, Geary Utility Function, Panel Data, Random Effects, Forecasting, Neishabour
  • Bita Ayati, Parisa Hassanzadeh, Roya Nayebi Gavgani Pages 88-96
    Every day million liters of dye wastewater is produced in different industries that cause environmental problems. The purpose of this research was to investigate the possibility of Acid Blue 113 removal، which is one of the most consumed textile dyes، by using electro-coagulation and photo-oxidation UV/O3 processes in batch condition. Iron electrodes were used and the effect of current density، electrolysis time، pH، initial dye and electrolyte concentrations on dye removal were evaluated. Regarding photo-oxidation UV/O3 process، parameters including ozone dosage، light power، time، pH and dye concentration were determined and optimized. The results in the optimum conditions showed that in the electro-coagulation method، over 90 percent of 100 mg/L dye was removed after 5 minutes in the applied current density of 44 mA/m2، pH of 6. 5 and electrolyte concentration of 3 g/L. However، in the photo-oxidation UV/O3 process، only 70 percent of 15 mg/L dye was removed after 15 minutes in pH of 9، 4 g/h of ozone and 15 mW/cm2 of power. According to the results، electro-coagulation method had better capability in comparison to photo-oxidation UV/O3 process. Although، the first method was operated with simple equipments and was more economical but had still sludge producing remained. Therefore، according to the type of industry، the proper method should be selected.
    Keywords: Acid Blue 113, Electro, Coagulation, Photo, Oxidation UV, O3
  • Elahe Fallah Mehdipour, Omid Bozorg Haddad Pages 97-105
    Optimal operation of multipurpose reservoirs is one of the complex and sometimes nonlinear problems in the field of multi-objective optimization. Evolutionary algorithms are optimization tools that search decision space using simulation of natural biological evolution and present a set of points as the optimum solutions of problem. In this research، application of multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) in optimal operation of Bazoft reservoir with different objectives، including generating hydropower energy، supplying downstream demands (drinking، industry and agriculture)، recreation and flood control have been considered. In this regard، solution sets of the MOPSO algorithm in bi-combination of objectives and compromise programming (CP) using different weighting and power coefficients have been first compared that the MOPSO algorithm in all combinations of objectives is more capable than the CP to find solution with appropriate distribution and these solutions have dominated the CP solutions. Then، ending points of solution set from the MOPSO algorithm and nonlinear programming (NLP) results have been compared. Results showed that the MOPSO algorithm with 0. 3 percent difference from the NLP results has more capability to present optimum solutions in the ending points of solution set.
    Keywords: Optimal Operation, Multi, Objective, Particle Swarm Optimization (PSO), Reservoir System
  • Morteza Shokri, Mohammad Reza Saboor, Habibolah Bayat, Jalal Sadeghian Pages 106-115
    An experimental investigation of water flowing through coarse porous media in an open channel with free surface was conducted to better understand the mechanism of energy loss and changes with flow velocity. In this research، experimentally، investigate water flowing through coarse porous media in nonlinear unsteady state. To cast light on the analytical characteristics of unsteady-turbulent flow within coastal rockfill structures، an extensive research program has been carried out using the open channel flow principles. Crushed coarse aggregates with pre-determined gradations were carefully packed in a 600 mm wide flume through which، variation of pheartic surface as a result of the tail-water variation – to resume unsteady flow conditions – were optically recorded by means of a set of piezometers installed along the flume’s side-wall. Discharge rates were measured by a calibrated v-notch and the tail-water surface variations were precisely timed by means of delicate electrical equipments specially designed and manufactured for these experiments. Observations on the flow behaviors were then analyzed using SPSS software in order to drive mathematical relationships between measured parameters. Findings indicate that: a) The so-called Forchheimer equation can be successfully employed for analyses of nonlinear- steady as well as nonlinear-unsteady regimes in coarse granular porous media. b) Although a third term defining effects of unsteadiness may be included in the above mentioned equation، it is of little engineering importance. c) The nature of hydraulic gradient (i) variations versus Reynolds number (Re) – which were plotted for all sets of observations – confirms existence of turbulent conditions in all experiments. d) Our unique experimentation set-up adequately resembles the actual prototype conditions.
    Keywords: Coarse Granular Porous Media, Forchheimer Equation, Nonlinear Flow, Unsteady Flow, Crushed Aggregates
  • Meghdad Pirsaheb, Kiomars Sharafi, Karim Dogaohar Pages 116-121
    Nowadays treated effluent reuse is very important due to the water shortage problem. The aim of this study was comparison the quality of Mashhad Aolang treatment effluent plant with wells water on that area for irrigation purpose and their effects on wheat production. In this study a total number of 24 well water and 24 treated Wastewater samples were taken، weekly within the period of six months. Totally eight wheat farms were selected at the end of wheat growing season which four wheat farms among them were irrigated with treated wastewater and the other four farms were irrigated with wells water. Heavy metals (Cd، Ni، Fe، Mn، Pb، Zn and Co) and pH، EC، BOD5، COD، TSS، nitrate، nitrite، PO42-، alkalinity، Na%، RSC، ESP، SAR in all samples were measured according to standard methods. Results indicated that the quality of all measured parameters in treated effluent were consistent with the agricultural irrigation standard. In comparison، irrigated with treated wastewater was more productive than well water on wheat production. In conclusion، replacing treated wastewater with continuous monitoring with well water for irrigation purposes is recommended.
    Keywords: Wastewater Effluent, Well Water, Irrigation, Aolang Treatment Plant, Mashhad
  • Hamid Shamloo, Alireza Bayat, Bahareh Pirzadeh Pages 122-127
    Settling tanks are one of the main parts of treatment plants and different parameters are effective in the settling tank performance. In this study effects of some of these parameters such as the situation of the inlet opening as well as the existence and position of baffles in the tanks are investigated. 2D numerical simulations of primary settling tanks are carried out using 2D Fluent software and the best position for the inlet to enhance the their performance found to be in the middle of the tank with optimum size of the baffle about 30% the height of settling tank at a distance about 5-10% settling tank''s length.
    Keywords: Settling Tank, Eddy, Baffle, Turbulence, Fluent
  • Ali Nikjoofar, Mahdi Zarghami, Mohammad Taghi Aalami Pages 128-133
    To design an urban water network in addition to minimizing the cost، improving the water pressure is very important. Then in this paper a bi-objective optimization model for the new city of Sahand in Northwestern Iran is developed. Due to its non-linearity and the huge number of variables، the genetic algorithm has been utilized to solve it. Several Pareto solutions have been obtained and then based on the game theory approach (the area monotonic solution)، the most efficient point was provided. The solution is simulated by the WaterGems software and the elements of the network are designed. This optimum solution shows a decrease of 13% in total cost in addition to the improved water pressure.
    Keywords: Urban Water Distribution Networks, Mullti, Objective Optimization, Genetic Algorithm, Pareto Frontier, Game Theory
  • Arash Shahmansouri, Mohammad Salman Sabahi, Reza Rezaei Adryani, Ali Lotfi, Ahmad Khodadadi Darban Pages 134-139
    Several factors affect the selection of water and wastewater treatment plants’ location. Each factor، depends on the site situation، has different weight in decision making process. The object of this study was to investigate the application of analytic hierarchy process (AHP) in the selection of type and location of water treatment plant. In the first step of the study، two alternatives، including building a centralized treatment plant and domestic plants for different places، were assessed. Alternatives were ranked with four parameters from their preference point of view. Results suggested that the centralized water treatment plant was the more preferred choice. In the second step، selection of the plant location was performed using fourteen parameters for different locations. Because of the importance of economic issues in site selection، an index named “value index” was defined and calculated for each location. The final decision was made based on this index.
    Keywords: Water Treatment, Site Selection Plant, AHP Method, Value Index