فهرست مطالب

آب و فاضلاب - پیاپی 145 (خرداد و تیر 1402)

مجله آب و فاضلاب
پیاپی 145 (خرداد و تیر 1402)

  • تاریخ انتشار: 1402/07/05
  • تعداد عناوین: 9
|
  • سید حمیدرضا حسینی، سید حبیب موسوی جهرمی*، حسین محمد ولی سامانی صفحات 1-20

    برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی باعث افت سطح آب و افزایش تنش وارده به ذرات خاک می شود که این موضوع منجر به فرونشست سطح زمین می شود. دشت بحرانی شهریار طی سالیان گذشته تحت تاثیر پدیده فرونشست بوده است. وجود شریان های حیاتی، مناطق اقتصادی، زیارتی و نظامی آن را به منطقه ای استراتژیک تبدیل کرده که هزینه عواقب زیان بار ناشی از فرونشست را دو چندان می کند. در این پژوهش، روش جدیدی به منظور پیش بینی و تحلیل فرونشست، تحت عنوان ماژول Poroelasticity نرم افزار COMSOL که از حل هم زمان معادلات مربوط به حرکت سیال در محیط متخلخل و تغییر شکل مکانیکی بهره می برد، استفاده شد. خروجی مدل عددی طی سال های 1382 تا 1398 در 24 نقطه با برداشت های ترازیابی، تصاویر تداخل سنجی راداری Sentinel 1 صحت سنجی و مقایسه شد. ضریب تعیین 97/0 نشان دهنده هم بستگی قابل قبولی بین مقدار داده ها، تطابق خوب تصاویر تداخل سنجی با نقشه پهنه های فرونشست حاصل از داده های نرم افزار و نزدیک شدن مقدار مجذور میانگین مربعات خطا و ضریب کارایی به سمت صفر و 1 بود. نتیجه کلی مدل سازی عددی المان محدود نشان داد که نرخ متوسط فرونشست در طول سال 1410 به علت فشرده شدن متوالی لایه های بالایی سفره آبخوان، با آهنگ کمتری، حدود 19/13 سانتی متر و در نقاطی که ضخامت لایه های ریزدانه افزایش می یابد به 38/18 سانتی متر خواهد رسید. همچنین دامنه تغییرات تراز آب زیرزمینی در بازه زمانی، جنس زمین و تعداد واحدهای زمین شناسی از جمله عوامل موثر بر الگو و نرخ فرونشست بودند.

    کلیدواژگان: فرونشست، دشت شهریار، Poroelasticity، تغییرات سطح آبخوان، جنس زمین
  • حسین دانش مهر*، عثمان هدایت صفحات 21-35

    این پژوهش، با مسیله مند کردن بحران آب در ایران و استان کردستان، سعی در تحلیل وضعیت کشمکش های نهادی و عمومی انتقال آب به عنوان راهکاری برای حل این بحران داشت. در این رابطه، با مطرح کردن این سوال که انتقال آب استان، فرصتی برای توسعه آن فراهم کرده یا به چالش های توسعه ای منجر شده است، به واکاوی مباحث و کشمکش های دو دیدگاه نهادی در قالب کارشناسان و مدیران شرکت سهامی آب منطقه ای استان کردستان و فعالین مدنی و محیط زیستی درباره انتقال آب از غرب به شرق استان پرداخته شد. بنابراین، رویکرد توسعه پایدار که در پی ارتباط و تعامل سه حوزه اجتماع، اقتصاد و محیط زیست است، مبنای نظری این پژوهش را شکل داد. روش شناسی بر اساس اهداف و موضع نظری و تجربی، اتنوگرافی نهادی بوده که در پی تجربیات، دانش، دیدگاه های مصاحبه شوندگان [31 نفر مصاحبه نیمه ساخت یافته] و بررسی آمار و اسنادی بود که به بحث آب و بحران های پیشروی آن در پی انتقال آب در استان کردستان بود. تحلیل نتایج با توجه به تحلیل 6 مقوله ثانویه نشان داد که مدیران و کارشناسان تغییرات اقلیمی و موانع طبیعی بهره برداری از آب را مبنای بسیاری از شرایط و موانع مدیریت پایدار منابع آب می دانند، در حالی که فعالین بر ضعف مدیریت پایدار منابع آب تاکید دارند. همچنین مدیران و کارشناسان نهادی، فقدان مدیریت یکپارچه آب و کمبود اعتبارات را مبنای ضعف نهادی دانسته و بی توجهی بخش نخبگان دانشگاهی و نمایندگان استانی به مسیله آب و نبود قدرت چانه زنی در تخصیص آب را برجسته می کنند در حالی که فعالین، سیطره مسایل سیاسی و نبود مشارکت عمومی را دلیل این امر می دانند. در نهایت، می توان هم راستا با فعالین استنباط کرد که انتقال آب، علی رغم تاکید مسیولان و کارشناسان شرکت نه به عنوان یک فرصت بلکه به عنوان یک چالش برای توسعه استان، خود را نشان داده است.

    کلیدواژگان: توسعه پایدار منابع آب، فرصت، چالش توسعه، انتقال آب، اتنوگرافی نهادی، استان کردستان
  • سعیدرضا اسدالهی کلخوران، سعید علیمحمدی*، معصومه بهروز صفحات 36-51

    خطوط انتقال آب در حکم زیرساخت های حیاتی هر کشوری بوده و شکست آنها تبعات جبران ناپذیری به همراه دارد. در این پژوهش، تلاش شد تا با بررسی یک پروژه در دست احداث، متغیرهای تصادفی موثر در طراحی سیستم شناسایی شده و ریسک شکست مکانیکی و قابلیت اطمینان سیستم انتقال آب، در دو گزینه لوله فولادی و لوله GRP محاسبه شود. به این منظور طیف وسیعی از متغیرهای طراحی سیستم شامل خصوصیات سازه ای لوله و جنس خاک همراه با توزیع احتمالاتی و هم بستگی متقابل بین آنها مشخص شد. در ادامه، به روش مونت کارلو با نمونه گیری لاتین هایپرکیوب و روش تجزیه چولسکی، متغیرهای تصادفی پایه به صورت یک توزیع نرمال چندمتغیره تولید شده و با توجه به معادلات سیستم، متغیرهای خروجی محاسبه شدند. سپس توابع توزیع تجمعی متغیرهای خروجی برای هر گزینه محاسبه شدند و در نهایت ریسک و قابلیت اطمینان سیستم بر اساس تعداد دفعات شکست سناریوها در گذر از کنترل های مشخص شده در دو گزینه محاسبه شد. نتایج پروژه بررسی شده نشان داد که قابلیت اطمینان سیستم برای لوله فولادی معادل 7/96 و برای لوله GRP برابر 4/86 درصد است.

    کلیدواژگان: سیستم خط انتقال آب، فولادی، GRP، ریسک شکست، قابلیت اطمینان
  • مائده پریچهره، فردین صادق زاده*، بهی جلیلی، محمدعلی بهمنیار، عبدالوحید سامسوری صفحات 52-65

    افزایش صنایع مختلف و رشد روزافزون جمعیت کره زمین سبب ایجاد انواع آلودگی در محیط زیست شده است. یکی از مهم ترین آلاینده های موجود در آب که خطرات متعددی بر سلامت انسان و موجودات زنده و خطرات مهم محیط زیستی دارد، ترکیبات آنیونی در غلظت زیاد است، بنابراین اصلاح این منابع حایز اهمیت است. بررسی ها نشان می دهد که کاربرد بایوچار و بایوچار دارای پوشش فلز به طور موثری منجر به حذف میزان قابل توجهی آلاینده از آب و خاک می شود، ولی تاکنون به صورت جامع تاثیر کامپوزیت کربن- فلز بر حذف آلاینده ها به ویژه ترکیبات آنیونی بررسی نشده است. در این پژوهش، تاثیر بایوچار، بایوچار دارای پوشش فلزی و کامپوزیت بایوچار- فلز بر حذف کروم از آب بررسی شد. بایوچارهای دارای پوشش فلز و کامپوزیت های بایوچار- فلز مختلف از ترکیب فلزات (مس، آهن و آلومینیم) با بقایای کشاورزی (کاه برنج) به صورت خام یا بایوچار تهیه شدند. انواع نمونه ها شامل بایوچار، بایوچار دارای پوشش مس، بایوچار دارای پوشش آلومینیم، بایوچار دارای پوشش آهن، کامپوزیت مس، کامپوزیت آلومینیم و کامپوزیت آهن بودند. در مرحله اول شرایط بهینه برای حذف آلاینده بررسی شد، سپس مقدار بهینه ای از جاذب ها و ماده آلاینده با غلظت 20 میلی گرم در لیتر و pH معادل 6 با هم ترکیب شده و به مدت 3 ساعت تکان داده شدند تا به تعادل رسیدند. پس از سانتریفیوژ کردن و فیلتراسیون، غلظت نهایی آلاینده قرایت و درصد حذف کروم محاسبه شد. نتایج این پژوهش نشان داد که کاربرد کامپوزیت آهن و بایوچار دارای پوشش آهن توانست به ترتیب 32/90 و 717/93 درصد از فلز کروم شش ظرفیتی را از محلول آبی حذف کند، بنابراین کاربرد این جاذب ها می تواند آب آلوده به کروم شش ظرفیتی را اصلاح کند.

    کلیدواژگان: آلاینده، جذب، کامپوزیت، بایوچار، بایوچار دارای پوشش فلزی
  • سارا نیک مرام*، غلامرضا نبی بیدهندی، ناصر مهردادی، محمد مسافری صفحات 66-77
    همبست انرژی و ردپای کربن در تصفیه خانه های فاضلاب در ایران چندان مورد توجه قرار نگرفته است. هدف اصلی این پژوهش، بررسی این موضوع در یک تصفیه خانه فاضلاب شهری با سیستم لجن فعال متداول بود. ضمن بررسی کمیت و کیفیت فاضلاب، انتشارات مستقیم و غیرمستقیم از روی عملکرد تصفیه خانه و میزان مصرف برق با به کارگیری ضرایب انتشار محاسبه شد. سالیانه به طور متوسط 6192000 مترمکعب فاضلاب در این تصفیه خانه تصفیه می شود. متوسط BOD5 و COD حذف شده به ترتیب 6/274 و 9/467 میلی گرم در لیتر است. به طور میانگین kWh/m 081/0 ± 3623/0 برای فاضلاب تصفیه شده انرژی مصرف می شود که معادل 5/2241 مگا وات ساعت در سال است. بالغ بر 6/94 درصد انرژی توسط پمپ ها و هواده های سطحی مصرف می شود. با در نظر گرفتن BOD حذف شده، انتشار مستقیم گازهای گلخانه ای به طور متوسط tCO2e/year 2/2338 و انتشارات غیرمستقیم ناشی از مصرف برق به دلیل مصرف برق، 2603 تاtCO2e/year  4665 است. قدیمی بودن طراحی و به روز نبودن تجهیزات از عوامل افزایش انرژی مصرفی و ردپای کربن است. تعرفه پایین برق در تصفیه خانه فاضلاب (تعرفه کشاورزی) باعث شده تا فعلا موضوع صرفه جویی در مصرف انرژی، اولویت آنچنانی نداشته باشد. لازم است با اصلاحات لازم کاهش مصارف برق به ویژه در حالت راکتیو مورد توجه قرار گیرد. انجام ممیزی انرژی در تصفیه خانه های موجود و توجه به همسبت انرژی و ردپای کربن ضروری به نظر می رسد.
    کلیدواژگان: ردپای انرژی، گازهای گلخانه ای، فاضلاب، گرمایش جهانی
  • هادی فلاحتی مروست، ایوب کریمی جشنی* صفحات 78-90

    با افزایش نیاز به آب و کمبود آب به‎علت افزایش جمعیت، کاهش نزولات جوی، مسایل اقتصادی و محیط زیستی، علاقه به بازیافت آب از فاضلاب به‎ عنوان منابع جدید آب مصرفی، افزایش پیدا کرده است. بازیافت آب از فاضلاب خاکستری می‎تواند به‎ عنوان یک راه حل پایدار، پاسخگوی افزایش نیاز آبی باشد. امروزه بیوراکتور غشایی به‎عنوان یک فناوری نوین، عملکرد تصفیه فاضلاب را به‎ طور قابل توجهی بهبود بخشیده و کاربرد گسترده‎ای در بازیافت و استفاده مجدد دارد، اما بهینه‎ یابی این سیستم در تصفیه فاضلاب خاکستری کمتر مورد توجه قرار گرفته است. در این راستا، بهینه‎ یابی زمان ماند هیدرولیکی سیستم بیوراکتور غشایی در بازیافت آب از فاضلاب خاکستری بررسی شد. برای انجام این پژوهش، ابتدا یک سیستم بیوراکتور غشایی مستغرق با حجم مفید بیوراکتور 10 لیتر ساخته شد و از یک مدول غشایی به‎شکل الیاف توخالی از جنس پلی پروپایلن با سطح 2/0 مترمربع درون بیوراکتور استفاده شد. این سیستم به‎ مدت 160 روز با فاضلاب خاکستری مجتمع خوابگاهی دانشگاه شیراز به‎صورت پیوسته بهره برداری شد و عملکرد این سیستم در 4 زمان ماند هیدرولیکی 3، 5، 7 و 9 ساعت در حدف نیتروژن آمونیاکی، مواد آلی، کدورت و مواد معلق بررسی شد. نتایج نشان داد سیستم بیوراکتور غشایی در تصفیه فاضلاب خاکستری، قادر به ‎حذف بیش از 95 درصد COD، بیش از 5/99 درصد BOD5، بیش از 2/99 درصد مواد معلق، ‎نیتریفیکاسیون کامل و تولید خروجی با COD کمتر از mg/L5/10، BOD5 کمتر از mg/L4/0، مواد معلق کمتر از mg/L6/0، نیتروژن آمونیاکی کمتر از mg/LasN3/0 و کدورت زیر NTU3/0 است. همچنین نتایج نشان داد که عملکرد سیستم بیوراکتور غشایی در حذف BOD5، COD، نیتروژن آمونیاکی کل، مواد معلق کل و کدورت تحت تاثیر کاهش زماند ماند هیدرولیکی از 9 ساعت به 3 ساعت نبود. به عنوان نتیجه‎گیری، سیستم بیوراکتور غشایی با زمان ماند هیدرولیکی بهینه 3 ساعت در تصفیه فاضلاب خاکستری بسیار کارآمد است و پساب خروجی این سیستم از نظر کیفیت فیزیکی و شیمیایی به ‎عنوان یک منبع آب پایدار در مصارف غیرشرب مانند فلاش تانک قابلیت استفاده را دارد.

    کلیدواژگان: بیوراکتور غشایی، فاضلاب خاکستری، بازیافت آب، زمان ماند هیدرولیکی، نیاز اکسیژن خواهی شیمیایی، نیتریفیکاسیون
  • احمد جمالی کیخا، امین بهزادمهر*، ابوذر ابراهیمی، مسعود کیخوایی، طاهره فنایی شیخ الاسلامی صفحات 91-104
    با توجه به کمبود آب شیرین، تولید آب قابل شرب یکی از مباحث مهم برای بشر است. روش یون زدایی خازنی به دلیل سادگی، قیمت ارزان و مصرف کم انرژی، یکی از روش هایی است که اخیرا مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. چالش اصلی این روش، مصرف زیاد انرژی در آب با غلظت های زیاد است. ازاین رو، در این پژوهش، شناسایی و تعیین شدت اثر مولفه های دخیل در نمک زدایی به این روش، برای حرکت به سمت بهبود عملکرد و ارتقای هر چه بیشتر این روش، انجام شد. این مولفه ها شامل ولتاژ ورودی، زمان، مساحت و ظرفیت خازنی الکترود، ضریب انتقال کل، حجم و غلظت آب تغذیه و حجم ریزمنافذ هستند که تاثیر آنها بر مصرف انرژی و تعداد چرخه های لازم برای تولید آب قابل شرب، بررسی شد. نتایج نشان داد که مولفه های ظرفیت خازنی و حجم ریزمنافذ بدون ایجاد تغییر چشمگیر در مصرف انرژی، موجب کاهش چرخه های لازم (کاهش زمان شیرین سازی) برای تولید آب قابل شرب شدند. مولفه های ولتاژ ورودی، حجم و غلظت آب تغذیه، به طور مستقیم بر مصرف انرژی و تعداد چرخه های موردنیاز برای نمک زدایی موثرند. نتایج نشان داد برای آبهای ورودی با غلظت 5 تا 25 میلی مولار حداقل مقدار موردنیاز برای پارامترهای زمان، سطح مقطع الکترود و ضریب انتقال کل، به ترتیب، 400 ثانیه، 50 سانتی متر مربع و 9/0 میکرومتر در ثانیه هستند. برای بهبود فرایند نمک زدایی در سلول یون زدایی خازنی، پیشنهاد می شود به ارتقای خواص فیزیکی (افزایش ریزمنافذ) و الکتریکی (افزایش ظرفیت خازنی) الکترودها، به عنوان مولفه های موثر، پرداخته شود.
    کلیدواژگان: نمک زدایی، یون زدایی خازنی، مطالعه پارامتری، شبیه سازی
  • مهدی دینی*، رقیه مشهدی علیزاده، اکبر شیرزاد، سعید هاشمی صفحات 105-123

    با توجه به، به کارگیری گسترده کامپیوترها و تجهیزات اندازه گیری در بهره برداری شبکه های توزیع آب، حجم زیادی از داده ها برای پایش و ارزیابی عملکرد شبکه های توزیع آب ثبت می شود و در مرحله مدل سازی و کالیبراسیون استفاده می شود. مدیریت این داده ها برای رسیدن به مدل های دقیق تر از یک طرف و سرعت عمل در پردازش آنها از طرف دیگر بسیار ضروری است. در این پژوهش، هدف، پردازش داده های میدانی فشار گرهی برای انتخاب بهترین شاخص های آماری برای کالیبراسیون مدل شبکه توزیع آب بود. برای این منظور، بیش از 5500 داده جمع آوری شده در 22 ایستگاه شبکه توزیع آب اهر و 12 ایستگاه شبکه توزیع آب اشنویه بررسی شد. ابتدا، با دسته بندی داده ها به روش تجربی استورجس، احتمال قرارگرفتن داده ها در دسته های شاخص های مرکزی میانگین، میانه و نما و سایر دسته ها در ایستگاه های مختلف در ساعت های حداقل، حداکثر و متوسط مصرف تعیین و با جمع بندی نتایج، بهترین شاخص مرکزی انتخاب شد. سپس برای تحلیل نحوه تغییرات داده ها، مقدار حداقل و حداکثر، دامنه تغییرات و انحراف معیار داده ها به همراه هیستوگرام دسته ها ارایه شد. روند تغییرات داده ها در ایستگاه های مختلف در ساعت های حداقل، حداکثر و متوسط مصرف نشان داد که هارمونی مشخصی برای تغییرات داده ها وجود ندارد، به طوری که مقدار حداکثر یا حداقل دامنه تغییرات و انحراف معیار داده ها به صورت مکانی در ایستگاه ها جابه جا می شوند. همچنین روند تخصیص داده ها به دسته ها نشان داد که در شبکه توزیع آب اهر بیشترین تخصیص داده ها به دسته نمایی با حدود 6/28 درصد و بعد سایر دسته ها با حدود 3/26 درصد قرار دارد و در شبکه توزیع آب اشنویه بیشترین تخصیص مربوط به سایر دسته ها با حدود 2/30 درصد و بعد دسته نمایی با 2/27 درصد قرار دارد. با توجه به تعدد و پراکندگی سایر دسته ها و واحد بودن مقوله حالت، دسته نمایی، بهترین انتخاب بود. به طورکلی با بهره گیری از مقدار نما به جای دیگر شاخص های مرکزی در کالیبراسیون شبکه های توزیع آب، به دلیل تاثیرپذیری از تعداد داده های میدانی بیشتر، نتایج مطلوب تری در ساخت مدل شبکه حاصل خواهد شد.

    کلیدواژگان: شاخص های آماری، داده های میدانی، شبکه توزیع آب، کالیبراسیون، فشار گرهی
  • شادی نجفیان، عبدالرضا ظهیری*، آزاده جباری، مهدی مفتاح هلقی صفحات 124-137

    کنترل غلظت کلر باقیمانده در بازه مطلوب در سراسر شبکه های توزیع آب، می تواند باعث تخریب پاتوژن های بالقوه مضر بدون ایجاد اثرات ضد سلامت انسان و محصولات جانبی سمی کلر شود. بنابراین، برنامه ریزی بهینه ایستگاه های تزریق کلر در این شبکه ها برای اطمینان از تامین آب سالم با کمترین مقدار کلر مصرفی، اهمیت حیاتی دارد. هدف از این پژوهش، توسعه یک مدل بهینه سازی چند هدفه به منظور کاهش نرخ تزریق کلر هم زمان با کاهش احتمال نقض کلر در گره ها در شبکه های توزیع آب بود که در بستر نرم افزاری MATLAB-EPANET اجرا شد. به منظور به دست آوردن جبهه پارتوی موردنظر در یک شبکه واقعی (Brushy Plains)، الگوریتم های گروه میگوهای چند هدفه و بهینه سازی ازدحام ذرات چند هدفه به عنوان بهینه سازها به کار گرفته شدند. جبهه پارتوهای به دست آمده نشان دادند که در اغلب موارد، با افزایش نرخ تزریق کلر مقدار تابع احتمال نقض کلر در گره ها کاهش می یابد. در این پژوهش، به منظور اطمینان از تامین آب سالم، پاسخ دارای کمترین مقدار احتمال نقض کلر در گره ها در هر جبهه پارتو به عنوان پاسخ بهینه انتخاب شد. اگرچه پارتوی حاصل از بهینه سازی ازدحام ذرات چند هدفه، تنوع پاسخ بیشتری نسبت به پارتوی حاصل از الگوریتم گروه میگوهای چند هدفه دارد، پاسخ بهینه انتخاب شده در پارتوی الگوریتم گروه میگوهای چند هدفه دارای مقدار نرخ تزریق کلر کمتری نسبت به پاسخ بهینه انتخاب شده در پارتوی بهینه سازی ازدحام ذرات چند هدفه با مقدار یکسان احتمال نقض کلر در گره ها است. تحلیل نیم رخ های غلظت کلر باقیمانده متناظر با پاسخ بهینه الگوریتم گروه میگوهای چند هدفه در یک دوره نظارت 24 ساعته نشان داد که غلظت کلر در اغلب گره های شبکه Brushy Plains در بازه مطلوب 2/0 تا 8/0 میلی گرم در لیتر قرار دارد و غلظت کلر در 100 درصد گره های این شبکه در بازه 2/0 تا 6/1 میلی گرم در لیتر قرار دارد. همچنین نتایج این پژوهش نشان داد که پاسخ بهینه الگوریتم گروه میگوهای چند هدفه نسبت به نتایج پژوهش های قبلی، نرخ تزریق کلر کمتری دارد. به طور کلی، علاوه بر مزایای اقتصادی، به حداقل رساندن میزان تزریق کلر و احتمال نقض کلر در گره ها به طور هم زمان در سیستم های توزیع آب، اثرات نامطلوب بهداشتی محصولات جانبی کلر را نیز کاهش می دهد.

    کلیدواژگان: نرخ تزریق جرمی، احتمال نقض کلر در گره ها، الگوریتم گروه میگوهای چند هدفه، بهینه سازی ازدحام ذرات چند هدفه
|
  • Seyed HamidReza Hosseini, Seyed Habib Mousavi Jahromi *, Hossein Mohammad Vali Samani Pages 1-20

    Indiscriminate extraction of underground water sources causes a drop in the water level and an increase in the stress on the soil particles, which leads to the subsidence of the earth's surface. Shahryar's critical plain has been affected by the phenomenon of subsidence for the past few years. The existence of vital arteries, economic, pilgrimage and military areas has turned it into a strategic area, which doubles the cost of the harmful consequences of subsidence. In this research, a new method is used to predict and analyze subsidence, under the title of Poroelasticity module of COMSOL software, which uses the simultaneous solution of equations related to fluid movement in porous media and mechanical deformation. The output of the numerical model was validated and compared between 2003 and 2019 at 24 points with the alignment observations, the Sentinel 1 radar interferometric images. The correlation coefficient of 0.97 indicates an acceptable correlation between the data values, the good matching of the interferometric images with the maps of the subsidence zones obtained from the software data and the approach of the squared values of the mean squared error and the efficiency coefficient towards zero and one was obtained. The general result of the finite element numerical modeling showed that the average rate of subsidence during the year 2031 due to the successive compression of the upper layers of the aquifer, with a lower rate, about 13.19 cm and in the places where the thickness of the fine-grained layers increased, He finds that it will reach 18.38 cm. Also, the range of changes in the underground water level in the period of time, the type of land and the number of geological units are among the factors affecting the subsidence pattern and rate.

    Keywords: subsidence, Shahriar Plain, Poroelasticity, Aquifer Level Changes, Type of Land
  • Hossein Daneshmehr *, Osman Hedayat Pages 21-35

    The present research, by problematizing the water crisis in Iran and Kurdistan province, has tried to analyze the situation of institutional and public water transfer disputes as a solution to this crisis. In this regard,  the question of whether the transfer of water in the province has provided an opportunity for its development or if it has led to development bottlenecks, analyzing the debates and controversies of two institutional perspectives in the form of experts and managers of the regional water company of the province has been raised. Kurdistan and civil and environmental activists are concerned about the transfer of water from the west to the east of the province. Therefore, the sustainable development approach, which seeks the connection and interaction of the three spheres of society, economy and environment, has formed the theoretical basis of this research. The methodology is based on theoretical and experimental goals and position, while institutional ethnography is based on the experiences, knowledge, views of the interviewees [31 semi-structured interviews], and the review of statistics and documents related to the discussion of water, and its leading crisis has been water transfer in Kurdistan province. According to the analysis of 6 secondary categories, the results show that managers and experts consider climate change and natural obstacles to water exploitation as the basis of many conditions and obstacles to sustainable management of water resources, while activists focus on the weakness of sustainable management of water resources. They also emphasize, managers and institutional experts highlight the lack of integrated water management and the lack of funds as the basis of institutional weakness and the indifference of the academic elite and provincial representatives to the water issue, and the lack of bargaining power in allocating water to the province. They consider political issues and lack of public participation as the reason for this. And finally, it can be concluded that water transfer is not considered an opportunity but a bottleneck and challenge for the province's development.

    Keywords: Sustainable Water Development, Development Opportunity, Challenge, Water Transfer, Institutional Ethnography, Kurdistan province
  • Saeedreza Asadollahi Kalkhoran, Saeed Alimohammadi *, Masoumeh Behrouz Pages 36-51

    Water Pipelines are vital infrastructures of any country and their failure may have severe consequences. In this article, an attempt has been made to investigate a real project, the important uncertain variables in the system design have been identified and the failure risk and reliability of the water conveyance system have been calculated in two alternatives of a steel pipeline and a GRP pipeline. A wide range of system design variables including pipe structural characteristics, soil types, probability distribution parameters, and the correlation between them were determined as a multivariate normal distribution using Cholesky decomposition method. In the following, the uncertainty analysis of the system was carried out using the Monte Carlo simulation via Latin hypercube sampling. Then the complementary cumulative distribution functions of the output variables were calculated for each alternative and finally, the risk and reliability of the system were calculated in two alternatives based on passing certain design controls. The results showed that the reliability of the system is equal to 96.7% for the steel pipeline and 86.4% for the GRP pipeline.

    Keywords: Water Transmission System, Steel, GRP, risk, Reliability
  • Maedeh Parichehre, Fardin Sadeghzadeh *, Bahi Jalili, MohammadAli Bahmanyar, AbdWahid Samsuri Pages 52-65

    The increase of various industries and the growth of the earth's population have caused various types of contamination in the environment. Anionic contaminants are one of the most important contaminants in water, which have many risks to human health and living organisms and also have many important environmental risks. Therefore, it is important to modify these resources. Studies showed that the use of biochar and metal-coated biochar effectively leads to the removal of a significant amount of contaminants from water and soil, but so far, the effect of carbon-metal composite on the removal of contaminants, especially anionic contaminants, has not been comprehensively investigated. In this research, the effect of biochar, metal-coated biochar and biochar-metal composite on the removal of chromium from water was investigated. Metal-coated biochars and various biochar-metal composites were prepared from the combination of metals (copper, iron and aluminum) with agricultural residues (rice straw) in raw form or as a biochar. The samples included Biochar, Copper-coated biochar, Aluminum-coated biochar, Iron-coated biochar, Copper composite, Aluminum composite, and Iron composite. In the first stage, the optimal conditions for contaminant removal were investigated, then an optimal amount of adsorbents and contaminant with a concentration of 20 mg/L and pH=6 were combined and shaken for three hours. until they reached equilibrium. After centrifugation and filtration, the final concentration of the contaminant was read and the chromium removal percentage was calculated. The results of the present research showed that the application of iron composite and iron-coated biochar could remove 90.32 and 93.71 percent of chromium pollutant from the aqueous solution, respectively. Therefore, the use of these adsorbents can remediate chromium-contaminated water.

    Keywords: Contaminant, Adsorption, Composite, Biochar, Metal coated biochar
  • Sara Nikmaram *, Golamreza Nabi Bidhendi, Naser Mehrdadi, Mohammad Mosaferi Pages 66-77
    In Iran, little attention has been paied to the nexus of energy and carbon footprint in wastewater treatment plants. The main goal of the current research is to investigate this issue in a municipal wastewater treatment plant with a conventional activated sludge (conventional). While studying the quantity and quality of wastewater, direct and indirect emissions were calculated based on the operation of the treatment plant and the amount of electricity consumption using emission coefficients. An average of 6,192,000 m3 of wastewater is treated annually in this treatment plant. The average BOD5 and COD removed are 274.6 and 467.9 mg/L, respectively. On average, 0.3623 ± 0.081 kWh/m3 of energy is consumed for treated wastewater, which is equivalent to 2241.5 MWh per year. As much as 94.6% of energy is consumed by pumps and surface aerators. Considering BOD removed, the direct greenhouse gas emissions are on average 2338.2 tCO2e/year and the indirect emissions due to electricity consumption are 2603 to 4665 tCO2e/year. Old design and lack of up-to-date equipment are factors that increase energy consumption and carbon footprint emission. The low tariff of electricity in the wastewater treatment plant (agricultural tariff) has made the issue of saving energy consumption less of a priority. It is necessary to pay attention to the reduction of electricity consumption, especially in the reactive mode, with the necessary modifications. It seems essential to conduct an energy audit in the existing treatment plants and pay attention to the nexus between energy and carbon footprint.
    Keywords: energy footprint, Greenhouse Gases, Wastewater, Global warming
  • Hadi Falahati Marvast, Ayoub Karimi Jashni * Pages 78-90

    Interest in wastewater recycling as an alternative source has grown as a result of increased water demand, water shortage due to population increase, low rainfall, and economic and environmental issues. Water recycling from greywater can serve as a sustainable solution for water demands. Nowadays, membrane bioreactor systems have significantly improved treatment performance and have been widely used in water reuse and reclamation. However, optimization of the MBR system in greywater treatment has received less attention. In this context, an experimental investigation of the MBR for greywater reuse was considered to identify the optimal hydraulic retention time of the MBR system. The lab-scale MBR consisted of a bioreactor with a net volume of 10 L, containing one submerged polypropylene hollow fiber membrane module with an area of 0.2 m2. The lab-scale MBR was fed with greywater collected from a dormitory of Shiraz University and operated for 160 days. Four HRTs (3, 5, 7 and 9 h) were tested to investigate the performance of the MBR system on the removal of total ammonia nitrogen, organic matter, turbidity, and total suspended solid. The results showed that the MBR system could remove more than 95% of COD, 99.5% of BOD5, 99% TAN, and 99.2% of TSS from greywater. The COD, BOD5, TSS effluents, and turbidity were below 10.5 mg/L, 0.4 mg/L, 0.6 mg/L, and 0.3 NTU, respectively. The results also showed that the optimal HRT of the MBR system for greywater treatment was 3 h. In conclusion, the MBR system with optimal HRT of 3 h is highly efficient for greywater treatment and it could produce sustainable water for non-potable reuse such as toilet flushing reuse in terms of chemical–physical quality parameters.

    Keywords: Membrane bioreactor, Greywater, Water Recycling, hydraulic retention time, Chemical Oxygen demand, Nitrification
  • Ahmad Jamali Keikha, Amin Behzadmehr *, Abouzar Ebrahimi, Massoud Kaykhaii, Tahereh Fanaei Sheikholeslami Pages 91-104
    Due to the lack of fresh water, production of potable water is one of the important issues for mankind. Capacitive deionization is one of the methods that has recently attracted the attention of researchers due to its simplicity, low price and low energy consumption. The main challenge of this method is high energy consumption at high water concentrations. Therefore, this paper aims to investigate the effect of different effective parameters to improve the system performance. These parameters include feeding voltage, process time, electrode surface area and its capacitance value, overall transfer coefficient, volumetric flow rate and concentration of the feed water, and micropores’ volume, whose effects on energy consumption and number of cycles required to produce potable water are investigated. Results showed that the electrode capacitance and micropores’ volume decreased the necessary process cycles (reducing desalination process time) to produce potable water without significant changes in the energy consumption. The feeding voltage, volumetric flow rate and concentration of the feed water significantly affected the process time and energy consumption. For feed water concentration between 5 and 25 mM, results showed that the minimum values for the desalination process time, electrode surface area, and overall transfer coefficient, are 400 s, 50 cm2 and 0.9 µm/s, respectively. To improve the performance of desalination process in the capacitive deionization cell, development on the physical properties (increasing micropores) and the electrical properties (increasing capacitance value) of the electrodes, as the most important parameters, is suggested.
    Keywords: Desalination, Capacitive Deionization, Parametric study, Simulation
  • Mehdi Dini *, Roghayeh Mashhadi Alizadeh, Akbar Shirzad, Saeed Hashemi Pages 105-123

    Due to the widespread use of computers and measuring equipment in the operation of water distribution networks, a large amount of data is recorded for monitoring and evaluating the performance of water distribution networks and it is used in the modeling and calibration process. The management of these data is very necessary to achieve more accurate models on the one hand and the speed of their processing on the other hand. In this research, the purpose is to process nodal pressure field data to select the best statistical indicators for calibrating the water distribution network model. For this purpose, more than 5500 data collected in 22 stations of Ahar water distribution network and 12 stations of Oshnaviyeh water distribution network have been analyzed. First, by categorizing the data with Sturges experimental method, the probability of the data being placed in the central index categories of average, median, and mode and other categories in different stations in the times of minimum, maximum, and average consumption has been determined, and by summarizing the results, the best central index has been selected. Then, to analyze how the data changes, the minimum and maximum values, the range of variation, and the standard deviation of the data are presented along with the histogram of the categories. The trend of data variations in different stations in the minimum, maximum, and average consumption times shows that there is no specific harmony for data variations, so the maximum or minimum values of the range of variation and the standard deviation of the data are moved spatially in the stations. Also, the process of data allocation to categories shows that in the Ahar water distribution network, most data is allocated to the mode category at about 28.6 percent, followed by other categories at about 26.3 percent. Also, in the Oshnaviyeh water distribution network, the highest allocation is related to other categories with about 30.2 percent, followed by the mode category with 27.2 percent. Considering the multiplicity and dispersion of other categories and the unity of the mode category, the mode category is the best choice for both case studies. In general, by using mode values instead of other central indicators in the calibration of water distribution networks, due to the effectiveness of more field data, more favorable results will be obtained in the construction of the network model.

    Keywords: Calibration, Field data, Nodal Pressure, Statistical indicators, Water Distribution Network
  • Shadi Najafian, Abdolreza Zahiri *, Azadeh Jabbary, Mehdy Meftah Halaghi Pages 124-137

    Control of residual chlorine concentration within a desirable range throughout water distribution systems can cause the destruction of potentially harmful pathogens without chlorine adverse health effects & its toxic by-products. Hence, optimal scheduling of booster chlorination stations in the WDSs to ensure healthy water supply with the lowest dose of chlorine consumption is vital. The aim of the present study is to develop a multi-objective optimization model in order to minimize the mass injection rate as well as the probability of chlorine violation in the WDSs, which has been implemented in the MATLAB-EPANET platform. Multi-objective krill herd and multi-objective particle swarm optimization algorithms have been utilized as optimizers to obtain the desired Pareto front in the real-scale Brushy Plains network. The resulted Pareto fronts showed that in most of their solutions, as long as the mass injection rate increased, the probability of chlorine violation decreased. In this study, the solution with the less PCV in each Pareto was selected as the optimal solution to assure the healthy water supply. Though the MOPSO resulted Pareto showed more solution diversity, MKH optimal solution has a better MIR function than MOPSO optimal solution with the same amount of PCV. Analyzing the residual chlorine concentration profiles of the monitoring period corresponding to the MKH optimal solution showed that the chlorine concentration of the most nodes of Brushy Plains network exist in the desirable range of 0.2 to 0.8 mg/L and the residual chlorine of 100% of nodes exist in the range of 0.2 to 1.6 mg/L. Also, the MKH results are superior to those of the previous studies in terms of the total mass injection rate. Generally, in addition to economic advantages, minimizing chlorine injection rate and the probability of chlorine violation simultaneously in the water distribution systems reduces the adverse health effects of the disinfectant by-products.

    Keywords: Mass Injection Rate, Probability of Chlorine Violation, Multi-Objective Krill Herd Algorithm, Multi-objective Particle swarm optimization