فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 99 (آذر و دی 1394)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 99 (آذر و دی 1394)

  • 130 صفحه، بهای روی جلد: 150,000ريال
  • تاریخ انتشار: 1394/11/01
  • تعداد عناوین: 15
|
  • ناصر رازقی صفحه 2
  • مقالات علمی
  • پروانه کاظمی مرشت، شهاب عراقی نژاد صفحه 3
    تخصیص منابع آب بین ذی مدخلان مختلف از مسائل مطرح در حوضه های آبریز در سطح ملی و بین المللی است. با وجود تحقیقات گسترده انجام شده در زمینه تخصیص منابع آب، هنوز نیاز به روشی که به صورت عادلانه و پایدار منابع آب را به ذینفعان تخصیص دهد، وجود دارد. در دهه های اخیر، روش های ریاضی مانند روش چانه زنی نش، سطح یکنواخت، خسارت متعادل و کالای اشمورودینسکی برای مسائل حل اختلاف به کارگرفته شده که به طور کلی در دسته روش های بهینه سازی جا دارند و در نهایت به یک جواب واحد منتهی می شوند. در این مطالعه برای اولین بار یک راه حل ریاضی موسوم به معادله شکار-شکارچی برای حل اختلاف در زمینه تخصیص آب کشاورزی پیشنهاد شد. مزیت اصلی روش پیشنهادی تخصیص متعادل آب بین ذی مدخلان در راستای توسعه پایدار در منطقه است که در طول سری زمانی، سود ذینفعان را محاسبه نموده و اثرگذاری آنها نسبت به یکدیگر را نشان می دهد. این مدل برای تخصیص منابع آب حوضه آبریز اترک در شمال شرق ایران که در حال حاضر با مشکل حاد تنش آبی مواجه است، به کار گرفته شد. مقایسه روش پیشنهادی با روش های بهینه سازی حل اختلاف بر روی این حوضه، بیانگر کارایی مدل در ارائه پاسخ های پویا و دینامیکی به جای حل واحد است.
    کلیدواژگان: تخصیص آب، حل اختلاف، روش های بهینه سازی، مدل شکار، شکارچی، حوضه آبریز اترک
  • صادق صادقی طبس، محسن پوررضا بیلندی، مهرداد تقیان صفحه 14
    مسائل بهره برداری از مخزن دارای اهداف مختلف و متنوع هستند که به ندرت منتهی به یک جواب بهینه می شوند و معمولا در آن ها مجموعه ای از جواب های بهینه (پارتو) موجود است. حل این گونه مسائل در گذشته تنها با کاربرد روش های ساده کننده میسر بوده است که از آن جمله می توان به استفاده از ضرایب وزنی برای اهداف مختلف و تبدیل آن ها به یک تابع هدف استفاده کرد. اما در سال های اخیر با توسعه الگوریتم های چند هدفه تکامل گرا، ابزار مناسبی برای حل آن ها فراهم شده است. یکی از مسائل کلاسیک در این مدل جیره بندی بهره برداری از مخزن است که کاربرد آن برای کاهش اثرات خشکسالی در مدیریت منابع آب بسیار متداول است. در تحقیق حاضر بهینه سازی چند هدفه مدل جیره بندی با استفاده از الگوریتم های NSGA-II،MOPSO، SPEA-IIو AMALGAM انجام شد. در این راستا، یافتن مقادیر بهینه ضرایب جیره بندی سد طالقان در یک دوره آماری 35 ساله آبدهی و با دو هدف کمینه نمودن شاخص اصلاح شده کمبود و بیشینه نمودن شاخص اعتمادپذیری (دو هدف متناقض با یکدیگر)، در دستور کار قرار گرفت. نتایج نشان داد دوره جیره بندی در ماه های فصل گرم (نیمه اول سال) است که مقادیر KP مربوط به همه آن ها را بیشینه نمود. مقادیر KP در ماه های سرد نیز به سمت کمترین مقدار پیش رفته که در حقیقت نزدیک شدن به همان سیاست SOP را در پی خواهد داشت. همچنین در این تحقیق کارایی الگوریتم های مذکور برای ارائه دامنه وسیعی از جواب های بهینه مشاهده شد.
    کلیدواژگان: جیره بندی، بهینه سازی چندهدفه، بهره برداری مخازن، الگوریتم های چندهدفه تکامل گرا
  • منصوره آتشی، کامران داوری، محمدباقر شریفی صفحه 23
    مطالعات نشان می دهد علی رغم بهره برداری از حداکثر توان تولید منابع آب سطحی و زیرزمینی داخل و خارج شهر مشهد و اجرای طرح عظیم انتقال آب از سد دوستی، کماکان این شهر از سال 1400 با مشکل کمبود روزانه آب به میزان 7/1 متر مکعب بر ثانیه مواجه خواهد شد که در صورت لحاظ کیفیت منابع، این کمبود که از سال 1390 شروع شده است، تشدید شده و معادل 9/0 متر مکعب بر ثانیه خواهد بود. لذا، ارائه راهکارهای کوتاه مدت و میان مدت برای تامین آب شرب این شهر ضروری است. در این تحقیق، به مدل سازی کمی و کیفی منابع سطحی و زیرزمینی تامین آب شرب شهر مشهد پرداخته شد. مدل سازی کیفی منابع بر اساس شاخص کیفیت آب های سطحی و زیرزمینی انجام گرفت و منابع آب در سه دسته کیفی بدون محدودیت، با محدودیت متوسط و محدودیت بالا برای شرب طبقه بندی شدند. سپس پهنه های فشاری از لحاظ تقاضای شرب و منابع تامین بررسی شده و بعد از یکپارچه سازی در محیط نرم افزار مادیسم، مدل سازی شدند. این مدل برای سال1390 صحت سنجی شده و سپس با در نظر گرفتن اقدامات موثر بر وضعیت منابع آبی منطقه و وضعیت کیفی منابع سناریوهای مختلف برای دوره بلند مدت 30 ساله تدوین شدند. در سال 1420 میزان کمبود روزانه آب در ساعات اوج مصرف در صورت استفاده از منابع بدون محدودیت به 38 درصد خواهد رسید که در صورت بهره جستن از منابع بدون لحاظ کیفیت، این میزان به 28 درصد کاهش می یابد. رقیق سازی به عنوان یکی از راهکارها برای استفاده از حداکثر پتانسیل کمی و کیفی منابع برای تامین نیازهای شرب در این منطقه ارائه شده است. در صورت رقیق سازی میزان کسری روزانه آب معادل 30 درصد می شود.
    کلیدواژگان: سیستم پشتیبانی تصمیم، مادسیم، سناریوهای تخصیص آب، رقیق سازی
  • فرزانه فیضی، عباس افشار، مطهره سعادت پور، الهام فرجی صفحه 35
    در این تحقیق مدل دو بعدی هیدرودینامیک و انتقال جرم، CE-QUAL-W2، برای شبیه سازی ترکیبات آلی فرار در پیکره های آبی در حال جریان و ساکن توسعه داده شده و در سامانه رودخانه-مخزن کرخه استفاده شد. برای دستیابی به این هدف، زیربرنامه ای در کد برنامه نویسی اصلی مدل CE-QUAL-W2 گنجانده شد که فرایند فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در سرنوشت ماده آلی فرار را تشریح می نماید. به منظور ارزیابی درستی عملکرد مدل توسعه داده شده CE-QUAL-W2، معادله پیوستگی جرم ماده آلی فرار در سامانه رودخانه-مخزن کرخه مورد آزمون قرار گرفت و درستی عملکرد زیر برنامه توسعه داده شده در شبیه سازی سرنوشت و انتقال این آلودگی تایید شد. در ادامه، پاسخ سامانه رودخانه-مخزن کرخه در اثر ورود ناگهانی آلودگی ترکیبات آلی فرار با شاخص MTBE شبیه سازی شد و تاثیر نحوه بهره برداری (میزان و محل برداشت آب از مخزن) بر فرایندهای هیدرودینامیکی و انتقال جرم در مخزن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می دهد منظور نمودن اثر تبخیر (فراریت) ماده آلی فرار در مدل توسعه یافته CE-QUAL-W2، منجر به کاهش غلظت آلاینده MTBE در منابع آبی مورد مطالعه نسبت به حالت قبل از توسعه مدل شده است. همچنین تاثیر پارامترهای محیطی مانند سرعت باد، دمای آب و دمای هوا مورد آنالیز حساسیت قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل حساسیت های صورت گرفته نشان می دهد که افزایش سرعت باد و دمای آب منجر به افزایش شدت تبخیر ماده آلی فرار و کاهش زمان بازپروری مخزن می شود و کاهش دمای هوا باعث کاهش نرخ تبخیر ماده آلی فرار و در نتیجه افزایش غلظت آلاینده می شود.
    کلیدواژگان: آلودگی ناگهانی پیکره های آبی، ترکیبات آلی فرار، مدل دوبعدی هیدرودینامیک، کیفیت آب، CE، QUAL، W2، MTBE
  • غزاله هادی قنوات، علی شهیدی، عباس خاشعی سیوکی، سید رضا هاشمی صفحه 48
    آب های زیرزمینی در مناطق خشک و نیمه خشک مانند ایران به دلیلکم هزینه و در دسترس بودناهمیت زیادی دارند. با توجه به کمبود مطالعات در بخش کیفیت منابع آب زیرزمینی در مقایسه با کمیت این منابع، این پژوهش با هدف پیش بینی تغییرات کلر آب زیرزمینی در دشت دزفول در استان خوزستان صورت گرفت. داده های ترکیبی مدلی رگرسیونی با در نظر گرفتن متغیرها در واحدهای مختلف و در طی زمان، امکان پیش بینی کیفیت آب را به طور توام در چندین چاه فراهم می آورد. به این منظور، در محدوده مورد مطالعه، پارامترهای هواشناسی بارندگی و تبخیر و تعرق پتانسیل و پارامترهای کیفی EC، سدیم، کلسیم و منیزیم برای تخمین کلر در ده چاه انتخابی به صورت فصلی در یک دوره هشت ساله جمع آوری شد. در مرحله بعد، انواع مدل های داده های ترکیبی شامل اثر مشترک، ثابت و تصادفی بر روی داده های موجود برازش داده شد. نتایج نشان داد که مدل داده های ترکیبی با اثرات تصادفی بهترین نتیجه را برای پیش بینی کیفیت (کلر) آب زیرزمینی داشته است. معیارهای عملکرد R2=0.96)، 2.445RMSE=) نیز بیانگر دقت مدل است.
    کلیدواژگان: داده های ترکیبی، کیفیت آب زیرزمینی، مدل سازی، دشت دزفول
  • فاطمه نورعلی وند، احمد فرخیان فیروزی، مصطفی چرم، علیرضا کیاست صفحه 56
    هدف ازانجام این پژوهش امکان سنجی کاربرد نانوذرات آهن برای احیای نیترات درمحلول های آبی بود. به این منظور نانوذرات آهن صفرظرفیتی پایدار نشده و نانوذرات پایدار شده با کربوکسی متیل سلولز به روش احیا توسط بوروهیدرید سدیم ساخته شد و مورفولوژی آن ها به وسیله میکروسکوپ الکترونی روبشی، طیف پراش نگار اشعه ایکس و دستگاه طیف سنج مادون قرمز بررسی شد. تاثیر عوامل مختلف شاملpH محلول آبی، غلظت اولیه نیترات، غلظت نانوذرات و زمان تماس بر احیای نیترات و سینتیک احیای نیترات بررسی شد. نتایج نشان داد که 93 درصد نیترات توسط نانوذرات پایدار شده در pH برابر 6 و 85 درصد توسط نانوذرات پایدار نشده در pH برابر 2 احیاء شد. افزایش غلظت نانوذرات و زمان تماس، احیای نیترات را افزایش داد اما افزایش غلظت اولیه نیترات، احیای نیترات را کاهش داد. محصول عمده احیای نیترات در pHهای اسیدی، آمونیوم بود اما در pHهای قلیایی نیترات به نیتروژن تبدیل شد و مقدار نیتریت تولیدی کمتر از 2 درصد بود. آزمایش های سینتیک نشان داد که احیای نیترات با نانوذرات از معادله درجه اول و دوم تبعیت می کند. نتایج این پژوهش نشان داد که نانوذرات آهن صفرظرفیتی پایدار شده نسبت به پایدار نشده توانایی بالایی در احیای نیترات آب های آلوده دارند.
    کلیدواژگان: احیای نیترات، کربوکسی متیل سلولز، محلول آبی، نانوذرات آهن صفرظرفیتی
  • پریسا حسن زاده، حسین گنجی دوست، بیتا آیتی صفحه 65
    با توجه به بروز مقاومت ژنتیکی به عنوان یکی از مشکلات جدی در مسائل محیط زیستی که ناشی از دفع مستقیم فاضلاب حاوی آنتی بیوتیک های سخت تجزیه پذیر به محیط زیست است، تصفیه این فاضلاب ها از اهمیت خاصی برخوردار است. در شرایط بهینه تحقیق،155 میلی گرم در لیتر اکسی تتراسایکلین که یکی از پرمصرف ترین آنتی بیوتیک ها است، توسط 1000 میلی گرم در لیتر نانو ذرات آهن در pH برابر 3 و تحت تابش UV-A با توان 200 وات در مدت زمان 5/6 ساعت تصفیه شد. مقادیر حذف در طول موج های 290 و 348 نانومتر، TOC و COD به ترتیب 87، 95، 85 و 89 درصد به دست آمدند. مطابق با نتیجه آنالیز XRD، FeO و FeOOH، لایه اکسید تشکیل شده بر سطح نانو ذرات آهن بوده که اثرات مثبت فتوکاتالیستی در فرایند حذف داشت. همچنین با توجه به حضور یون هایی نظیر کلسیم، منیزیم، کلرید، نیترات، بی کربنات و سولفات در ترکیب فاضلاب ها و آب های سطحی، بررسی مخلوط آنها در فرایند حذف اکسی تتراسایکلین ضروری بوده و مدل سازی آماری آن با روش سطح پاسخ به تعیین میزان اثرگذاری این یون ها در مجاورت یکدیگر و پیش بینی کارایی حذف کمک کرد. بر اساس نتایج بهینه سازی، داده ها با سطح اطمینان 95 درصد با مدل مطابقت داشته و یون های بی کربنات و سولفات در فرایند حذف بی اثر بوده و مجموعه یون های کلرید و نیترات اثر منفی تری در فرایند حذف نسبت به دو یون کلسیم و منیزیم نشان دادند.
    کلیدواژگان: COD، TOC، کلسیم، منیزیم، کلرید، نیترات
  • علیرضا رحمانی، امیر شعبانلو، جمال مهر علی پور، اعظم مبارکیان صفحه 75
    حضور حلقه های بنزن در ساختار رنگ های آزو، مشکلات عمده ای برای محیط زیست ایجاد می کند. در این مطالعه تجربی، قابلیت فرایند الکتروفنتون به عنوان یک فرایند اکسیداسیون پیشرفته الکتروشیمیایی، در تجزیه رنگ اسید بلک1 و اسید بلو 113 مورد مطالعه قرار گرفت. در این مطالعه، یک راکتور منقطع الکتروفنتون در مقیاس آزمایشگاهی مجهز به چهار الکترود و منبع برق DC به منظور حذف رنگ مورد استفاده قرار گرفت. تاثیر پارامترهای بهره برداری نظیر pH، ولتاژ، غلظت پراکسید هیدروژن، غلظت اولیه رنگ، جنس کاتد و زمان بهره برداری بررسی شد. نتایج نشان داد در این فرایند، pH اولیه محلول، غلظت اولیه پراکسید هیدروژن، ولتاژ کاربردی مختلف و زمان واکنش در میزان حذف رنگ بیشترین تاثیر را داشته است؛ به طوری که 98 درصد از هر دو رنگ بعد از 10 دقیقه در pH برابر 3، ولتاژ 20 ولت، غلظت پراکسید هیدروژن 100 میلی گرم در لیتر حذف شد. با افزایش pH از 3 به 11 و ولتاژ از 20 به 40 کارایی حذف به شدت کاهش یافت. حضور پراکسید هیدروژن شرط لازم برای این فرایند بود، به طوری که در غلظت برابر صفر حداکثر کارایی حذف 7 درصد برای هر دو رنگ مشاهده شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد، روش الکتروفنتون، می تواند یک فرایند جایگزین برای فرایندهای متداول باشد.
    کلیدواژگان: الکتروفنتون، الکترود، اسید بلک 1، اسید بلو 113
  • فردوس کرد مصطفی پور، ادریس بذرافشان، آمنه اسکندری، حمیده اکبری صفحه 84
    رنگ ها یکی از مهم ترین آلاینده های موجود در فاضلاب صنایع نساجی بوده و غالبا سمی، سرطان زا، جهش زا و غیر قابل تجزیه بیولوژیک هستند. این مطالعه با هدف بررسی کارایی حذف رنگ بازی قرمز 18 با استفاده از بیوفیلم تشکیل شده بر بستر گرانول باگاس در راکتور هوازی پیوسته انجام پذیرفت. این مطالعه از نوع تجربی- آزمایشگاهی بود که اثر متغیرهای غلظت رنگ (200 تا 30 میلی گرم در لیتر)، زمان ماند هیدرولیکی (8 تا 2 ساعت)، غلظتBOD 100 تا 200 میلی گرم در لیتر بر کارایی حذف رنگ بازی قرمز 18 و همچنین ضرایب سینتیکی در راکتور هوازی بررسی شد. نتایج نشان داد که حداکثر کارایی حذف رنگ در غلظت اولیه 30 میلی گرم در لیتر برابر 90 درصد در زمان ماند هیدرولیکی 8 ساعت بود که در BOD ورودی 200 میلی گرم در لیتر کارایی حذف رنگ برابر 86 درصد به دست آمد. ضریب حداکثر سرعت مصرف سوبسترا (K) در بار آلی BOD مساوی 100 و 200 میلی گرم در لیتر به ترتیب 23/0 و 41/1، ثابت نیم سرعت واکنش (Ks) در بار آلی BOD مساوی 100 و 200 میلی گرم در لیتر به ترتیب برابر 85/44 و 39/19 به دست آمد. همچنین ضرایب خودتخریبی (Kd) در BOD ورودی مساوی 100 و 200 میلی گرم در لیتر به ترتیب برابر 35/0، 5/0 و ضریب حداکثر سرعت ویژه رشد توده زیستی (mμ) به ترتیب برابر 36/83 و 37/4 محاسبه شد. نتایج این مطالعه نشان داد که بیوفیلم تشکیل شده بر بستر گرانول باگاس در راکتور هوازی پیوسته، کارایی خوبی در حذف رنگ بازی قرمز 18 دارد.
    کلیدواژگان: رنگ بازی قرمز 18، بیوفیلم، باگاس، راکتور هوازی
  • علی اردوخانی، رحیم آبرومند یامچی صفحه 92
    کروم شش ظرفیتی از جمله فلزات سنگین موجود در پساب صنایع است که به شدت برای انسان و محیط زیست سمی است. تبدیل کروم شش ظرفیتیبه کروم سه ظرفیتی باعث می شود گونه کرومی که قابلیت جابجایی بیشتر دارد و سمی تر است به شکل کمتر انتقال یافته و سمی تغییر یابد و لذا می تواند مفید باشد. فلزات صفر ظرفیتی مانند ضایعات آهن، می توانند به عنوان اهدا کنندگان الکترون برای تبدیل کروم شش ظرفیتی به کروم سه ظرفیتی به کار روند. در این مطالعه تاثیر pH بر ظرفیت ضایعات آهن برای کاهش کروم شش ظرفیتی مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین میزان کاهش توسط ضایعات آهن در بازه زمانی آغازین آزمایش ها مشاهده شد به طوری که در pH پایین تر، حداکثر میزان کاهش توسط ضایعات آهن اتفاق افتاد. نتایج تجربی نشان داد که بالاترین میزان کاهش توسط ضایعات آهن در pHبرابر 2 حداکثر 5/12 میلی گرم کروم (VI) به ازای یک گرم ضایعات آهن است،و با افزایش pH به 3/7 تا 9/1 میلی گرم کروم (VI) به ازای یک گرم ضایعات آهن کاهش می یابد. در مجموع نتایج حاصل از انجام آزمایش ها مشخص ساخت که می توان از فرایند حذف کروم (VI) توسط ضایعات آهن به عنوان یک روش موثر در تصفیه فاضلاب استفاده کرد. با این حال، به منظور جلوگیری از خوردگی سریع ضایعات آهن توسط یونH+نباید pH فاضلاب بسیار اسیدی باشد.
    کلیدواژگان: کروم شش ظرفیتی، فلزات سنگین، ضایعات آهن، تصفیه فاضلاب
  • افشین تکدستان، مریم ترابی فر، نعمت الله جعفرزاده حقیقی فرد، علیرضا جعفرنژادی، کامبیز احمدی انگالی صفحه 99
    تصفیه متداول فاضلاب شهری باعث حذف 95 تا 99 درصد برخی از میکروارگانیسم ها می شود ولی این سطح تصفیه برای استفاده پساب عمدتا به دلیل وجود میکروارگانیسم های بیماری زا کافی نیست. دراین راستا،انتخاب راهکاری مناسب ازلحاظ فنی و اقتصادی برای تصفیه فاضلاب قابل توجه است. یکی از روش های بومی و ارزان قیمت تصفیه، استفاده از سیستم زمین و گیاه است. هدف از این مطالعه تعیین کارایی خاک منطقه اهواز و گیاه وتیور در کاهش نهایی بار میکربی از فاضلاب تصفیه شده شهری بود. در این مطالعه پایلوتی سه عدد لایسیمتر در محل تصفیه خانه فاضلاب غرب اهواز نصب شد. در یک لایسیمتر خاک منطقه، در دیگری خاک منطقه همراه با گیاه وتیور و در لایسیمتر سوم چیدمان مصنوعی خاک (خاک منطقه، ماسه سیلیس (5/0 تا 1 میلی متر) و شن (15 تا 30 میلی متر) استفاده شد. پساب از خروجی حوضچه ته نشینی ثانویه توسط پمپ با سه نرخ فیلتراسیون 2/0، 6/0 و 1 میلی لیتر در دقیقه به ازای 1/0 مترمربع سطح بستر با سه تکرار در هر سرعت به سیستم انتقال یافت و نمونه برداری از ورودی و خروجی صورت گرفت. میانگین بازدهی حذف جامدات معلق کل و کلیفرم کل خروجی از سه لایسیمتر خاک منطقه با رویش گیاه وتیور، خاک منطقه بدون رویش گیاه و چیدمان مصنوعی برای نرخ فیلتراسیون 2/0 به ترتیب75/67 و7/99، 33/58 و 6/99، 25/56 و5/99 درصد و نرخ فیلتراسیون 6/0 به ترتیب 33/53 و 93/98، 8/48 و 77/98، 68/47 و 64/98 درصد و نرخ فیلتراسیون 1 به ترتیب50 و96/93، 42/46 و 34/91، 04/44 و 81/88 درصد به دست آمد. نتایج حاصل از این بررسی نشان داد که بهترین میزان درصد حذف را لایسیمتر خاک منطقه با رویش گیاه وتیور با نرخ فیلتراسیون 2/0 دارا بوده است. بر اساس نتایج حاصل، سیستم زمین-گیاه می تواند پساب تصفیه خانه های فاضلاب را با شرایط استاندارد تخلیه پساب به محیط منطبق سازد و لذا در صورت وجود زمین کافی و در دسترس، این سیستم گزینه ای اقتصادی با کاربری آسان برای تصفیه تکمیلی فاضلاب ها است.
    کلیدواژگان: تصفیه زمینی، گیاه وتیور، کلیفرم کل، جامدات معلق محلول
  • یادداشت فنی
  • غلامحسین نورمحمدی، علی فضلوی، الهام آبایی، غلامرضا کریمی، علی اکبر رحمانی صفحه 106
    هدف اصلی این پژوهش جذب یون های فلزی مس از پساب با استفاده از نانوجاذب بنتونیت مگنتیت سنتزشده (20 تا 30 نانومتر) بود. ابتدا نانوجاذب به روش هم رسوبی تولید و با روش های SEM، XRD و طیف سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه (FT-IR) آنالیز و ارزیابی شد، سپس به عنوان جاذب در تصفیه پساب مورد استفاده قرار گرفت. آزمایش ها توسط نرم افزار DOE طراحی و ارزیابی شد. مهم ترین مشخصه هایی که بررسی شدند شامل مقدار جاذب، زمان تماس، غلظت یون فلزی و pH بودند. در ادامه به وسیله مدل طراحی CCD، شرایط بهینه برای بهترین مقدار جذب (حذف) یون فلزی پیشنهاد شد. راندمان جذب یون فلز مس 94/89 درصد به دست آمد. سرانجام با تعیین شرایط بهینه بر روی پساب معدنی (معدن مس سرچشمه) آزمایش های مورد نظر انجام شد. نتیجه بیانگر جذب یون مس به میزان 30 درصد بود.
    کلیدواژگان: نانوذره مغناطیسی، بنتونیت مگنتیت سنتزشده، تصفیه پساب، طراحی آزمایش، آلاینده فلزی، حذف مس
  • شهرزاد سادات حسینی بهبهانی، سولماز بوشهری، غلامرضا رئیسی صفحه 110
    پلی آلومینیوم کلراید در سال های اخیر به عنوان یک ماده منعقد کننده کارآمد، جایگزین سایر مواد منعقد کننده شده است. با وجود فرمول های تولید متنوع از این خانواده، ضرورت تدوین یک استاندارد ملی جامع در زمینه آنالیز کیفیت و روش تعیین آن بیش از پیش احساس می شود. در این پژوهش روش استاندارد تصویب شده توسط کشور چین به عنوان عمده ترین تامین کننده این ماده مورد بررسی و بازنگری علمی قرار گرفت و بر اساس موازین علمی و آزمایش های مقایسه ای، نسبت به ارزیابی و ارائه پیشنهاداتی برای تکمیل آن اقدام شد. تاثیر میزان pH، نحوه حرارت دادن، رفع مزاحمت ها و تعیین معرف مناسب در بخش های مختلف این روش بیان شد و روش مناسب با توجه به هدف از اجرای آزمون در هر بخش تعیین شد.
    کلیدواژگان: پلی آلومینیوم کلراید، دما، درصد خلوص، معرف
  • صفحه 113
|
  • Parvaneh Kazemi Meresht, Shahab Araghinejad Page 3
    Allocating the water resources in a basin to several stakeholders is a common issue at both national and international levels. Despite the many extensive studies carried out on the water allocation problem, a method still needs to be developed for the equitable and sustainable allocation of water to all the stakeholders in a shared basin. Over the last few decades, a number of mathematical methods such as the Nash bargaining, area monotonic, equal loss, and Kalai-Smorodinsky solutions have been applied to the problem of conflict resolution that are collectively known as optimization methods, each one yielding a single solution. In this study, a novel mathematical model based on the prey-predator equation is employed for water allocation to resolve conflicts among stakeholders in the agricultural sector. The advantage of the proposed model lies in its capability to calculate balanced allocation of irrigation water to stakeholders aimed at the sustainable development of the region. The model calculates the stakeholders’ profits and payoffs and determines their interactions in a time series. Finally, the model is employed for resolving conflicts in the Atrak River basin in the northeast of Iran which is now facing a serious water tension. Comparison of the results obtained from the proposed model and those from four conventional conflict resolution methods applied to the same basin implies the superiority of the proposed model in yielding dynamic solutions rather single ones.
    Keywords: Water Allocation, Conflict Resolution, Optimization Methods, Prey, Predator Model, Atrak Basin
  • Sadegh Sadeghitabas, Mohsen Pourreza Bilondi, Mehrdad Taghian Page 14
    Multi-objective problems rarely ever provide a single optimal solution, rather they yield an optimal set of outputs (Pareto fronts). Solving these problems was previously accomplished by using some simplifier methods such as the weighting coefficient method used for converting a multi-objective problem to a single objective function. However, such robust tools as multi-objective meta-heuristic algorithms have been recently developed for solving these problems. The hedging model is one of the classic problems for reservoir operation that is generally employed for mitigating drought impacts in water resources management. According to this method, although it is possible to supply the total planned demands, only portions of the demands are met to save water by allowing small deficits in the current conditions in order to avoid or reduce severe deficits in future. The approach heavily depends on economic and social considerations. In the present study, the meta-heuristic algorithms of NSGA-II, MOPSO, SPEA-II, and AMALGAM are used toward the multi-objective optimization of the hedging model. For this purpose, the rationing factors involved in Taleghan dam operation are optimized over a 35-year statistical period of inflow. There are two objective functions: a) minimizing the modified shortage index, and b) maximizing the reliability index (i.e., two opposite objectives). The results show that the above algorithms are applicable to a wide range of optimal solutions. Among the algorithms, AMALGAM is found to produce a better Pareto front for the values of the objective function, indicating its more satisfactory performance.
    Keywords: Hedging, Multi Objective Optimization, Reservoir Operation, Meta, heuristic Algorithms
  • Mansoureh Atashi, Kamran Davary, Mohammad Bagher Sharifi Page 23
    Despite the fact that both surface and groundwater resources inside and outside the city of Mashhad have been already exploited to their maximum capacity and that the large water transfer Doosti Dam Project has been already implemented to transfer a considerable quanity of water to Mashhad, the city will be encountering a daily water shortage of about 1.7 m3/s by 2021. The problem would be even worse if the quality of the water resources are taken into account, in which case, the shortage would start even sooner in 2011 when the water deficit will be about 0.9 m3/s. As a result, it is essential to develop short- and medium-term strategies for secure adequate water supplies for the city's domestic water demand. The present study aims to carry out a qualitative and quantitative modeling of surface and groundwater resources supplying Mashhad domestic water. The qualitative model is based on the quality indices of surface and groundwater resources according to which the resources are classified in the three quality categories of resources with no limitation, those with moderate limitations, and those with high limitations for use as domestic water supplies. The pressure zones are then examined with respect to the potable water demand and supply to be simulated in the MODSIM environment. The model thus developed is verified for the 2012 data based on the measures affecting water resources in the region and various scenarios are finally evaluated for a long-term 30-year period. Results show that the peak hourdaily water shortage in 2042for the zone supplied from no limitation resources will be 38%. However, this value will drop to 28% if limitations due to resource quality are also taken into account. Finally, dilution is suggested as a solution for exploiting the maximum quantitative and qualitative potential of the resources used as domestic water supplies. In this situation, the daily peak hour water shortage will be equal to 31%.
    Keywords: Decision Support System, MODSIM, Water Allocation Scenarios, Dilution
  • Farzaneh Feizi, Abbas Afshar, Motahare Saadatpour, Elham Faraji Page 35
    In this research, the 2D hydrodynamic and mass transport model, CE-QUAL-W2, is modified to simulate the fate and transport of volatile organic compounds (VOCs) in standing and flowing water bodies. The modifed model is applied to the Karkheh river-reservoir system. For this purpose, a subroutine model is added to the CE-QUAL-W2 source code to simulate the physical, chemical, and biological fate of VOCs in water bodies. In a second step, the VOC mass continuity model is employed to evaluate the performance of the modified CE-QUAL-W2 model. The results confirm the accuracy of the modified CE-QUAL-W2 model. The modified CE-QUAL-W2 model is employed to simulate the Karkheh river-reservoir responses in sudden MTBE spill in Karkheh water body. The effects of reservoir operation (withdraw values and locations) on MTBE fate and transport are investigated. The results show, compared to the old version of the CE-QUAL-W2, the modified version in which VOC evaporation is considered shows a reduction in MTBE concentration in the water body under investigation. Furthermore, the effects of such environmental parameters as wind speed, water temperature, and air temperature on MTBE fate and transport are evaluated. The results show that increasing wind speed and water temperature accelerate the evaporation rate of VOCs and decrease the reservoir cleanup time while reducing air temperature leads to reduced VOC evaporation rates and increased VOC concentration in the water body.
    Keywords: Sudden Pollution Spill in Water Body, Volatile Organic Compound, 2D Hydrodynamic, Water Quality Model, CE, QUAL, W2, MTBE
  • Ghazaleh Hadighanavat, Ali Shahidi, Abbas Shahidi, Seyyed Reza Hashemi Page 48
    Groundwater resources are of great importance in arid and semi-arid regions due to their ease of access and low extraction costs. Compared to studies conducted on the quantity of groundwater resources, less research has been devoted to groundwater qulity. The present study was thus designed and implemented to forecast groundwater chlorine variations in Dazful Plain in Khuzistan Province, Iran. " Panel data" is a regression model that considers variables of different units over time. In this study, it was exploitedfor the simultaneous prediction of groundwater quality in different wells. For this purpose, meteorological parameters such as rain and ET0 as well as the quality parameters including EC, sodium, calcium, and magnesium were collected in ten wells in the study area on a seasonal basis over a period of 8 years. In the next step, the data thus collected were subjected to different "panel data" regression models including Common Effects, Fixed Effects, and Random Effects. The results showed that the Random Effects Regression Model was best suited for predicting groundwater quality. Moreover, performance indicators (R2= 0.96, RMSE= 2.445) revealed the effectiveness of this method.
    Keywords: Panel Data, Groundwater Quality, Modeling, Dezful Plain
  • Fatemeh Nooralivand, Ahmad Farrokhian Firouzi, Mostafa Chorom, Alireza Kiyasat Page 56
    The present study was conducted to evaluate the feasibility of zero-valent iron nanoparticles (ZVIN) for the removal of nitrate from aqueous solutions. For this purpose, bare zero-valent iron nanoparticles (bare-ZVIN) and CMC-ZVIN were synthesized using the borohydride reduction method and their morphological characteristics were examined via scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD), and Fourier Transmission Infrared Spectroscopy (FTIR). The effects of pH of the aqueous solution, initial nitrate concentration, ZVIN concentration, and contact time on nitrate reduction were investigated as operational parameters and the kinetics of nitrate reduction was studied in batch experiments. The results showed that 93.65% of nitrate was removed by stabilized nanoparticles at pH=6 while non-stabilized nanoparticles at pH=2 were able to remove 85.55% of the nitrate.Furthermore, nitrate reduction was enhanced by increasing ZVIN concentration and contact time while it was decreased as a result of increasing initial nitrate concentration. The major product of nitrate reduction at an acidic pH was found to be ammonium; at an alkaline pH, however, nitrate was converted to nitrogen and nitrite production dropped to less than 2%. Kinetic analysis demonstrated that denitrification of nitrate by the nanoparticles fitted well with first-order and second-order reaction models. The results also demonstrated that the stabilized ZVI nanoparticles were more effective than bare-ZVIN for nitrate reduction in aqueous solutions.
    Keywords: Nitrate Reduction, Carboxymethyl Cellulose, Aqueous Solution, Zero, valent Iron Naoparticles
  • Parisa Hassanzadeh, Hossein Ganjidoust, Bita Ayati Page 65
    Due to their rather non-degradability and the emerging genetic resistance against them, antibiotics discharged into domestic effluents pose a serious environmental hazard while the conventional biological treatment methods are not adequately efficienct in removing them. In the present study, the chemical reaction between oxytetracycline (OTC) and nano zerovalent iron (NZVI) modified by UV-A radiation was investigated. In the batch experiments, concentration of reactants, pH, UV power, and time were optimized. In this process, the UV power was 200 W and 155 mg/L OTC in an aqueous solution was degraded after 6.5 hours using 1000 mg/L of the nano-iron powder at pH 3. TOC and COD removal efficiencies of 87, 95, 85, and 89% were achieved at 290 and 348 nm, respectively. In a similar process, no organic compounds remained after 14 hours. Based on XRD analysis, FeO and FeOOH comprised the oxide layer on the surface of the nanoparticles, which had positive effects on the photocatalytic process. Changing the parameters of ORP, pH, and DO during the process caused the photocatalytic reaction to start after 3 hours. It was also found that, due to the presence of ions such as calcium, magnesium, chloride, nitrate, sulfate, and bicarbonate in sewage and surface water compositions, it is necessary to consider their mixture in the oxytetracycline elimination process while their statistical modeling using the response surface methodology also helps in the prediction ofe the effects of these ions. Data optimization results matched thos eof the model at 95% confidence level. It was found that while bicarbonate and sulfate ions had no effect on the process, chloride and nitrate ions had more negative effects than calcium and magnesium on OTC removal since they prohibit the destruction of aromatic rings.
    Keywords: COD, TOC, Calcium, Magnesium, Chloride, Nitrate
  • Ali Reza Rahmani, Amir Shabanlo, Jamal Mehr Ali Pour, Azam Mobarakian Page 75
    Azo dyes are a major environmental concern due to the presence of benzene rings in their structure. The present experimental study investigates the capability of the Electro-Fenton process as an Electrochemical advanced Oxidation Process for degrading Acid Black 1 and Acid Blue 113 in an aquatic environment. In this study, a lab-scale EF batch reactor equipped with four electrodes and a DC power supply was used for removing the dye. The effects of such operating parameters as pH, voltage, H2O2, initial dye concentration, cathode materials, and operation time were evaluated. The results showed that initial pH of the solution, initial H2O2 concentration, as well as different applied voltages and reaction times were highly effective in the dye removal efficiency of the process so that the 98% of both dyes were removed after 10 min of reaction at pH=3.0, a voltage of 20 V, and a H2O2 concentration of 100 mg/L. Removal efficiency decreased dramatically when pH was increased from 3 to 11, and voltage from 20 to 40 V. The presence of H2O2 was found to be the prerequisite to this process since the maximum dye removal obtained at an H2O2 concentration of zero was 7% for both dyes. The results of this study indicate that the Electro-Fenton method can be considered as an alternative process for the traditional treatment processes used.
    Keywords: Electro, Fenton, Electrode, Acid Black 1, Acid Blue 113
  • Ferdos Kord Mostafapour, Edris Bazrafshan, Ameneh Eskandari, Tarbaghan, Hamideh Akbari Page 84
    Dyes comprising a major pollutant in the effluent from textile plants are mostly toxic, carcinogenic, mutagenic, and non-biodegradable. This experimental-laboratory study was carried out using a biofilm formed on a granular bagass bed in a continuous aerobic reactor to investigate the kinetic coefficients of the aerobic reactor as well as the effects of color concentration (30-200 mg/l), hydraulic retention time (2-8 h), and BOD concentration (200-100 mg /l) on the removal of Basic Red (18) from textile effluents. The results revealed a maximum removal efficiency of 90% for an initial color concentration of 30 mg/l and a hydraulic retention time of 8 hours. A color removal efficiency of 86% was recorded for an influent BOD concentration of 200 mg/l. Also, maximum substrate utilization rate (K) for organic loadings of 100 and 200 mg/L were 0.23 and 1.41 while the half velocity constant values were 44.85 and 19.39, respectively. Moreover, for the same organic loadings, the values of 0.35 and 0.5 were recorded for decay coefficient (Kd) and 37.36, 4.83 for maximum specific growth rate coefficient (μm), respectively. Based on the findings of this study, it may be claimed that the biofilm formed on a granular bagass bed in a continuous aerobic reactor has a good Basic Red (18) removal efficiency.
    Keywords: Basic Red 18 Dey, Biofilm, Bagsse, Aerobic Reactor
  • Ali Ordoukhani, Rahim Abromand Page 92
    Hexavalent Chromium is one of the heavy metals found in industrial effluents, which is both very toxic to humans and dangerous for the environment. Conversion of Cr(VI) to Cr(III) is useful because the species with a higher mobility and greater toxicity is in this way transformed into one with less mobility and lower toxicity. For this purpose, zero-valent metals, such as scrap iron, can be used as electron donors for the conversion of Cr(VI) to Cr(III). In this study, the effect of pH was studied on reduction of Cr(VI) by scrap iron. It was found that scrap iron would reach its maximum reduction capacity at the beginning of the experiment when lower pH level was low. Results showed that the highest reduction capacity was 12.5 mg Cr(VI) for 1g of scrap iron at pH=2.0. Increasing pH to 7.3, however, reduced the reduction capacity of scrap iron to 1.9 mg Cr(VI)/g of scrap iron. Based on the findings of this study, it may be concluded scrap iron has the potential to be used as an effective method for Cr(VI) removal in wastewater treatment provided wastewater pH is not extremely acidic since the H+ ions at this pH level may lead to the rapid corrosion of scrap iron.
    Keywords: Hexavalent Chromium, heavy metals, Scrap Iron, Wastewater Treatment
  • Afshin Takdastan, Maryam Torabifar, Nematollah Jaafarzadeh Haghighifard, Alireza Jafarnejadi, Kambiz Ahmadi Engali Page 99
    Although the conventional (primary and secondary) treatment processes are known to remove up to 95–99% of some micro-organisms, they do not provide adequate treatment to make the effluent suitable for direct reuse, mainly due to the presence of high concentrations of pathogenic microorganisms. Obtaining reusable effluents, therefore, requires the use of processes that can be justified both technical and economic grounds. One such indigenous, low cost option is the land-plant process that can be used for advanced wastewater treatment. It is the objective of the present study to determine the efficiency of the local soil in Ahvaz and that of the vetiver plant in reducing the microbial load in the effluent from municipal wastewater treatment plants. A pilot study was thus carried out including three Lysimeters installed in West Ahvaz Wastewater Treatment Plant. Local soil was used in one Lysimeter, local soil with vetiver plant in the second one, and an artificial assortment of soil comprising local soil, silica sand (0.5-1mm), and sand (15-30mm) in the third. In addition, the effluent from the secondary settling outlet at the WTP was transferred by pumping at the three filtration rates of 0.2, 0.6, and 1 ml/min into the system with three replications for each rate and samples were collected from both inlet and outlet flows. The average removal efficiencies of Total Suspended Solids (TSS) and Total Coliform (TC) in the effluent from the three Lysimeters with local soil with vetiver, local soil without vetiver, and artificial soil assortment for the filtration rate of 0.2 ml/min were: 67.75% and 99.7%, 58.33% and 99.6%, and 56.25% and 99.5%, respectively. For a filtration rate of 0.6 ml/min, these values were: 53.33% and 98.93%, 48.8 and 98.77%, and 47.68% and 98.64%. Finally, the values obtained for a filtration rate of 0.6 ml/min were: 50% and 93.96%, 46.42 and 91.34%, and 44/04% and 88/81%, respectively. The results from the study showed that the Lysimeter with local soil and the vetiver plant recorded the best removal efficiency for a filtration of 0.2 ml/min. Thus, it may be concluded that the land-plant system as an advanced treatment process is capable of producing effluents that meet discharge quality permit limits and therefore, it is an economical process using the advantages of advanced treatment if enough and available lands possible.
    Keywords: Land Treatment, Vetiver Plant, Total Coliform, Total Suspended Solids (TSS)
  • Gholamhossein Nourmohammadi, Ali Fazlavi, Elham Abaei, Gholamreza Karimi, Aliakbar Rahmani Page 106
    The objective of the present study was to investigate absorption of copper from wastewater using the synthesized magnetite (Fe3O4) bentonite nanoadsorbent. Synthesized magnetite-bentonite nanoparticles (20‒40 nm) were produced using the coprecipitation method and subsequently subjected to Scanning Electron Microscopy (SEM), X-Ray Diffraction (XRD), and Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FT-IR) for analysis and evaluation. The nanoparticles were finally used as an adsorbent in wastewater treatment. Experiments were also designed using the Design of Experiment (DOE) software. Absorbent quantity, contact time, Cu+2 concentration, and pH were the most important factors selected for investigation. In a second step, the CCD design model was used to identify the optimum conditions for achieving the best metal ion absorption (removal) efficiency. It was found that 89% of Copper metal ions were absorbed under optimum conditions. Finally, experiments were performed on the inorganic effluent (from the Sarcheshme Copper Mines) under the optimum conditions. Results revealed a sorption content of 30% for Cu2+..
    Keywords: Magnetite Nanoparticels, Synthesized Benthonit Magnetite, Wastewater Treatment, Metal Pollutants, Removal of Cu
  • Shahrzad Sadat Hosseini Behbahani, Sulmaz Boushehri, Gholamreza Reisi Page 110
    In recent years, poly aluminum chloride has been replaced as an efficient coagulant for other coagulating material. Despite the diversity in the formulations of this family of coagulants, it is necessary to develop a comprehensive national standrad for the qualitative analysis and determination method for these materials. The presents study aims to investigate the standard approach adopted in China as a major supplier of these coagulants. For this purpose, literature review, scientific findings, and test-based comparisons are exploited for the assessment of these materials and for developing relevant recommendations.In the course of these investigations, the effect of pH, heating procedure, elimination of impurities, and identification of proper reagents will be described.
    Keywords: PAC, Tempreture, Purity, Indicator