فهرست مطالب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب - سال هفتم شماره 3 (پاییز 1401)

نشریه علوم و مهندسی آب و فاضلاب
سال هفتم شماره 3 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/10/26
  • تعداد عناوین: 13
|
  • سخن سردبیر
  • صفحات 2-4
  • سید امیر سعیدی، فرهاد خام چین مقدم*، سید ناصر باشی ازغدی صفحات 5-15

    یکی از مسایل مهم در کنار کمبود و تقاضای آب در شهرها، مسیله دفع فاضلاب و تصفیه آن است. زمانی که از فاضلاب و تصفیه آن سخن به میان می آید، اولین موضوعی که در ذهن تداعی می کند بحث محیط زیست و حفظ آن از آلوده شدن است؛ چراکه فاضلاب خام همواره به عنوان یک آلاینده اصلی در محیط های انسانی و طبیعی مطرح بوده است. احداث تصفیه خانه فاضلاب یک فعالیت عمرانی- محیط‎زیستی است که هدف اصلی آن دفع صحیح و بهداشتی فاضلاب های تولیدی است و در صورت بی توجهی، عواقب جبران ناپذیری در پی خواهد داشت. اولین گام موثر برای احداث این تاسیسات، شناسایی مکان مناسب احداث آن ها است که معمولا با در نظر گرفتن عوامل و معیارهای مختلفی صورت می گیرد. اهمیت و دامنه اثر این معیارها در تعیین مکان نهایی تصفیه خانه فاضلاب تاثیرگذار است. برای این منظور می توان از روش های تصمیم گیری چند معیاره (MCDM) استفاده کرد. در تحقیق حاضر معیارها و زیرمعیارهای موثر در مکان یابی تصفیه خانه فاضلاب در شهرستان فاروج استان خراسان شمالی براساس روش دلفی تعیین می شود. مطابق با نظر خبرگان معیارهای اقتصادی-اجتماعی، محیط‎زیستی، زمین شناسی و فنی و تکنولوژی و زیرمعیارهای آن ها با روش AHP وزن دهی شده است. در تحلیل آماری این بررسی ها از نرم افزار SPSS و Expert Choice استفاده شده است. درنهایت بهترین مکان برای احداث تصفیه خانه فاضلاب با درنظر گرفتن معیارهای مذکور در این شهرستان انتخاب شد.

    کلیدواژگان: مکان یابی، تصفیه خانه فاضلاب، تحلیل سلسله مراتبی، دلفی
  • حمیدرضا صفوی*، محمد علیزاده، محمدحسین گل محمدی صفحات 16-27

    امروزه با توجه به اهمیت مسیله تغییرات اقلیم و کمبود منابع آب در دسترس و قابل استفاده، یکی از رویکرد های اساسی در مدیریت منابع آب، بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی است. در این راستا اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی یکی از مولفه های مهم و اساسی در تحلیل درست بیلان منابع آب و در نهایت مدیریت تلفیقی آن‎ها است. در این مقاله زیرحوضه لنجانات از حوضه آبریز گاوخونی که در آن اندرکنش بین رودخانه زاینده رود با آبخوان آن زیاد است انتخاب و برای بررسی تغییرات بارش و دما ناشی از پدیده تغییراقلیم از روش وزن دهی مدل های GCM تحت گزارش پنجم هییت بین الدول تغییراقلیم و برای ریز مقیاس سازی خروجی مدل های GCM از مدل LARS-WG استفاده شد. برای بررسی اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی از اتصال مدل های WEAP و MODFLOW استفاده شد و در ادامه با استفاده از نتایج اقلیمی حاصل از سناریو های تغییراقلیم RCP2.6، RCP4.5 و RCP8.5 و اعمال سیاست های مدیریتی در آینده نزدیک در قالب 3 سناریوی مدیریتی ادامه روند موجود (پایه)، کاهش 20 درصدی و 40 درصدی سطح زیرکشت، عملکرد سیستم تلفیقی منابع آب در آینده نزدیک بررسی شد. نتایج نشان داد که در دوره آینده نزدیک، افزایش دما و بارش اتفاق خواهد افتاد. میزان اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی در آینده تحت سناریو های مدیریتی و تغییراقلیم مختلف افزایش می یابد که تحت سناریوی ادامه روند موجود (پایه) و سناریوی تغییراقلیم RCP4.5، تبادلات بیشتر آب های سطحی و زیرزمینی اتفاق خواهد افتاد. با توجه به نتایج به‎دست آمده به‎دلیل اثرات تغذیه ای زیاد رودخانه بر آبخوان در محدوده مورد مطالعه و از طرف دیگر برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی، مدیریت تلفیقی منابع آب می تواند اثرات منفی کمبود منابع آب زیرزمینی را کاهش دهد. ولی نیاز است با کاهش سطوح زیرکشت و الگوی کشت مناسب، مانع از برداشت بی رویه آب های زیرزمینی این محدوده شود.

    کلیدواژگان: تغییراقلیم، مدل WEAP-MODFLOW، اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی، سناریوهای مدیریتی، زیرحوضه لنجانات
  • سید عظیم حسینی*، حسین ملکی طولابی صفحات 28-43

    از مشکلات عمده در شبکه آب‎رسانی شهری، هدررفت حجم زیادی از آب در اثر وقوع حوادث مختلف است که وقوع این پدیده، در اکثر موارد باعث ایجاد خساراتی می‎شود که عمدتا برگشت‎ ناپذیر و پرهزینه ‎اند. لذا شناخت علل حوادث و میزان اهمیت آن‎‎ها، می‎تواند در پیشگیری و کاهش حوادث و اتلاف آب، سهم بسیار موثری داشته باشد. ازاین‎ رو، هدف از این پژوهش، ارایه مدل برآورد نرخ شکست لوله ‎های اصلی آب‎رسانی شهری است. پژوهش حاضر از لحاظ ماهیت، از نوع کاربردی و به لحاظ اجرا، ترکیبی از روش‎ های توصیفی- تحلیلی بر پایه مطالعات کتابخانه‎ای محسوب می‎شود. در این پژوهش، علاوه ‎بر مصاحبه با کارشناسان و خبرگان مربوطه درزمینه موردمطالعه، از نتایج مطالعات صورت‎ گرفته توسط سایر پژوهشگران و نیز استفاده از آمار و اطلاعات موجود در شرکت آب و فاضلاب استان تهران که مربوط به منطقه یک شهر تهران است، بهره گرفته و معیارهای مهم بر نرخ شکست لوله‎ های اصلی با جنس ‎های مختلف، شناسایی شد. سپس برای انجام محاسبات و ارایه مدل، از نرم ‎افزار برنامه‎ ریزی بیان ژن (GEP)، استفاده شد. یافته‎ های حاصل از پژوهش حاضر، نشان داد که با افزایش فشار کاری، سن، طول لوله و نیز افزایش تعداد انشعابات؛ میزان حوادث هم بیشتر خواهد شد. از طرفی، با افزایش قطر لوله‎‎ ها و نیز افزایش عمق نصب آن‎ها، میزان نرخ شکست کاهش می‎‎یابد. نوع خاک مدفون ‎شده، نیز تاثیر مستقیمی بر از بین رفتن تدریجی لوله خواهد داشت. مدل‎های پیشنهادی در این پژوهش، به ‎دلیل عدم محدودیت در پارامتر‎های ورودی و نیز توجه به کلیه مولفه‎‎ های موثر، ابزاری بسیار مفید و قابل‎ اعتماد برای پیش ‎بینی نرخ شکست لوله‎ های اصلی آب‎رسانی شهری هستند.

    کلیدواژگان: نرخ شکست، شبکه آب‎رسانی شهری، برنامه ریزی بیان ژن، حوادث و اتفاقات
  • داریوش یوسفی کبریا*، محسن ستاری صفحات 44-52
    حضور جلبک ها در فرآیند تصفیه آب، مشکل آفرین است. بهترین روش برای کنترل جلبک ها، حذف سلول جلبک به صورت دست نخورده و بدون پارگی سلول است زیرا بیشتر روش های معمول، موجب تشکیل فرآورده های جانبی گندزدایی که غالبا بسیار خطرناک هستند، می شوند. هدف از این مطالعه بررسی کارایی سیستم های میکرواسترینر و ازن زنی به صورت تلفیقی در حذف جلبک از آب خام است. برای این منظور، از طراحی باکس-بنکن در روش سطح پاسخ به وسیله نرم افزارDesign Expert  استفاده شد. متغیرهای آزمایش، شامل کدورت ورودی (NTU 50-150)، بار سطحی میکرواسترینر (8/10-18 متر بر ساعت) و دز ازن تزریقی (1-3 میلی گرم بر لیتر) بودند. براساس شرایط آزمایش، راندمان حذف جلبکی در سیستم تلفیقی میکرواسترینر و ازن زنی از 64/39 تا 76/88 درصد، حاصل شد. پارامترهای کدورت آب ورودی، دز ازن تزریقی و بار سطحی میکرواسترینر به ترتیب با ضرایب اثر 37/15، 98/8 و 01/4 بیشترین تاثیر را بر کارایی سیستم در حذف جلبک داشتند. افزایش کدورت و بار سطحی میکرواسترینر سبب کاهش راندمان حذف جلبک و افزایش دز ازن تزریقی سبب افزایش راندمان شد. مدل نهایی براساس پارامترهای مورد نظر، به صورت یک معادله درجه دو با ضریب همبستگی، ضریب همبستگی اصلاح شده و ضریب همبستگی پیش بینی شده به ترتیب برابر با 948/0، 928/0 و 868/0 به دست آمد.
    کلیدواژگان: میکرواسترینر، ازن زنی، جلبک، آب خام، روش سطح پاسخ، طراحی باکس-بنکن
  • رامتین صبح خیز فومنی، علیرضا مردوخ پور*، صادق حسینی صفحات 53-71

    کمبود آب یکی از چالش ها و محدودیت های اساسی در توسعه و آبادانی کشور محسوب می شود. از طرفی روش های تصفیه فاضلاب در ابتدا به عنوان پاسخی به نگرانی در مورد بهداشت عمومی و شرایط ناشی از دفع فاضلاب در محیط زیست به وجود آمدند، ولی اکنون با گسترش شهرها و زندگی شهری، پاک نگه داشتن و حفظ محیط زیست برای حیات اجتماعی امری ضروری است. لذا هدف تحقیق بهینه سازی و شبیه سازی مخازن ته نشینی ابتدایی در تصفیه خانه های فاضلاب است که با استفاده از نرم افزار Flow-3D شبیه سازی هیدرولیک جریان عبوری از تصفیه خانه دایره ای شکل سرریز-دریچه و ته نشست مخازن صورت گرفت و علاوه‎بر ارزیابی دقت مدل در شبیه سازی، به تعیین پارامترهای تاثیرگذار بر نسبت ورودی عبوری از روی سرریز به ورودی عبوری از زیر دریچه پرداخته شد. در مطالعه حاضر، روابطی برای نسبت دبی ورودی عبوری از بالا به پایین تصفیه خانه براساس پارامترهای بی بعد به‎ دست آمد که بیانگر میزان همبستگی بالای متغیرهای فوق بوده است. هم‎چنین از مقایسه تاثیر پارامترهای مشخصه ته نشست در حداکثر عمق ته نشست نتیجه شد که پارامتر ضریب دراگ و زاویه ایستایی تاثیر زیادی بر مقدار ته نشست دارد. طبق شبیه سازی های متعددی که با نرم افزار Flow-3D انجام شد مشخص شد که این نرم افزار دقت خوبی در شبیه سازی الگوی جریان عبوری از تصفیه خانه دایره ای شکل سرریز-دریچه در دو حالت بستر صلب و بستر متحرک دارد. هم‎چنین از مقایسه تاثیر پارامترهای مشخصه ته نشست در حداکثر عمق ته نشست می توان دریافت که پارامترهای ضریب دراگ و زاویه ایستایی تاثیر زیادی بر مقدار ته نشست دارند. از بین مدل های آشفتگی مختلف، مدل LES نتایج قابل‎قبول تری در شبیه سازی ته نشست مخازن تصفیه خانه دایره ای شکل سرریز-دریچه نشان می دهد.

    کلیدواژگان: شبیه سازی عددی، مخازن ابتدایی، نشست، تصفیه خانه، نرم افزار Flow-3D
  • فرزاد هاشم زاده*، عباس اکبرزاده صفحات 72-84

    هدف از این تحقیق بررسی کارآیی بیوراکتورهای مستغرق غشایی (1SMBR) در تصفیه فاضلاب نساجی و شهری است. ابتدا بیوراکتور غشایی با استفاده از غشاءهای الیاف تو خالی پلی پروپیلن با منافذ 2/0 میکرومتر در مقیاس پایلوت به حجم 100 لیتر طراحی و ساخته شده است. سپس به‎ مدت 20 روز برای تشکیل لجن فعال و تصفیه فاضلاب شهری اقدام شد. برای 28 روز به تدریج به فاضلاب شهری، درصدهای صعودی 20%، 40% 60% و 80% فاضلاب نساجی اضافه شده است. در نهایت، به ‎مدت 10 روز، فاضلاب کارخانه پشم‎بافی نساجی مورد بررسی قرارگرفت. عملکرد پایلوت برای فاضلاب شهری در حداکثر غلظت MLSS mg/L2310، درصدهای حذف پارامترهای بیولوژیکی COD، BOD، TSS، VSS به‎ ترتیب برابر 65/94%، 03/96%، 72/96%، 58/95%، برای فاضلاب مخلوط شهری و نساجی در MLSS برابر mg/L 2920، به‎ ترتیب 1/94%، 2/95%، 97%، 9/95% گزارش شده است. در نهایت برای فاضلاب نساجی با زمان ماند هیدرولیکی 25 ساعت، زمان ماند لجن 25 روز باMLSS  برابر mg/L 1370 پارامترهای مورد مطالعه به ‎همراه رنگ و کدورت به‎ترتیب 1/95%، 8/95%، 6/96%، 5/95%، 93%، 8/99%، گزارش شده است. این مطالعه نشان داد از SMBR به عنوان یک روش کارآمد برای تصفیه فاضلاب نساجی و شهری می توان استفاده نمود.

    کلیدواژگان: بیوراکتور غشایی، لجن فعال، تصفیه بیولوژیکی، فاضلاب نساجی، فاضلاب شهری شاهین شهر
  • صفحات 85-89
  • صفحات 90-105
  • صفحات 106-107
  • صفحات 108-109
  • صفحات 110-121
  • صفحات 122-138
|
  • Pages 2-4
  • Seyyed Amir Saeedi, Farhad Khamchinmoghadam *, Seyyed Naser Bashi Azghadi Pages 5-15

    One of the important issues along with water shortage and demand in cities is the issue of wastewater disposal and treatment. When it comes to wastewater and its treatment, the first thing that comes to mind is the discussion of the environment and its protection from pollution because wastewater is always a major polluting parameter in human and natural environment The construction of a wastewater treatment plant is a civil-environmental activity whose main purpose is the proper and hygienic disposal of wastewater, which, if neglected, will have irreparable consequences. The first effective step for the construction of these facilities is to identify their suitable location, which is done by considering various factors and criteria. For this purpose, multi-criteria decision making (MCDM) methods have been used. Here, according to the existing conditions, hierarchical decision making (AHP) and Delphi (delphi) decision methods have been selected to solve the problem. In this research, Farooj city, which is one of the cities of North Khorasan province, was studied for the construction of a wastewater treatment plant.

    Keywords: Delphi, hierarchical analysis, Location, Wastewater Treatment Plant
  • Hamidreza Safavi *, Mohammad Alizadeh, MohammadHossein Golmohammadi Pages 16-27

    Nowadays with regard to the climate change issue and also the scarcity of available and usable water, the conjunctive use of surface and groundwater resources is regarded as one of the critical approaches in water resources management. In this respect, the surface water-groundwater interaction is one of the prominent and fundamental components in conducting appropriate analysis of water resources balance and finally their management. In this paper, the Lenjanat sub-basin considered as a study area that is located in the Ghavkhouni Basin in Iran. The weighting method of GCM models under the fifth report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC) was employed to investigate the precipitation and temperature changes due to climate change and the LARS-WG model was hired to provide the microscale output of GCM models. Investigating the surface water-groundwater interaction was carried out through the connection of WEAP and MODFLOW models. Thereafter, through the usage of climate results from the climate change scenarios of RCP2.6, RCP4.5 and RCP8.5 and also implementing the management policies in the form of management scenarios in the future, along with the reduction of 20% and 40% in the area under cultivation, the system performance is assessed for the near future. The findings reveal increasing in temperature and precipitation in the future. The rate of surface water-groundwater interaction will be increased in the future under disparate management and climate change scenarios. Moreover, the maximum rate of the surface water-groundwater interaction is observed for the scenario following the current trend and also the scenario of climate change RCP4.5. Based on the outcomes, the higher the river flow and the groundwater abstraction, the more the aquifer drains the river and consequently increases the interaction of surface and groundwater. Therefore, the results indicated that the recharge effect of the river on the aquifer in the study area and on the other hand uncontrolled pumping of groundwater resources, conjunctive management of water resources can reduce the negative effects of groundwater scarcity, but it is necessary to reduce of cultivated areas and cultivation pattern prevented uncontrolled abstraction of groundwater in this sub-basin.

    Keywords: climate change, Management scenarios, surface, groundwater interaction, WEAP-MODFLOW model
  • Seyed Azim Hosseini *, Hossein Maleki Toulabi Pages 28-43

    One of the major problems with urban water supply networks is the large volume of water wastage due to various incidents that cause damage. These damages are mainly irreversible and costly; thus, it is increasingly important to understand the causes of such incidents to prevent and reduce water wastage. This research aims to estimate the failure rate of main urban water supply pipes. In terms of nature, this research is applied, while in terms of administration, it is a combination of descriptive-analytical methods based on library sources. In addition to interviewing experts in the study area, the research uses findings of other research and data provided by Tehran’s Water and Wastewater Organization, which pertain to District 1. The research identifies major criteria affecting failure rates of main pipes of various types. Then, it uses Gene Expression Programming (GEP) software to perform computations and provide the model. Findings conclude that as the working pressure, age, and length of the pipe and the number of service lines increase, the number of incidents increases also. On the other hand, with the increase in the diameter of the pipes and the depth at which they are installed, their failure rates decrease. The type of soil also buried directly impacts the gradual loss of the pipes. Because the proposed models in this research have no limited input parameters and take into account all the effective components, they are highly useful and reliable tools to predict failure rates of the main urban water supply pipes.

    Keywords: failure rate, Urban water system, Gene expression programming, Events, happenings
  • Daryoush Yousefi Kebria *, Mohsen Sattari Pages 44-52
    The presence of algae in the water treatment process is problematic. The best way to control algae is to remove the algae cell intact without rupturing the cell, as most common methods cause disinfection by-products, which are often very dangerous. The aim of this study was to evaluate the efficiency of microstrainer and ozonation systems in combined removal of algae from raw water. For this purpose, Box-Behnken Design was used in the Response Surface Methodology by Design Expert software. Experimental variables included input turbidity (50-150 NTU), microstrainer surface load (10.8-18 m/h) and injectable ozone dose (1-3 mg/L). Based on the experimental conditions, the algae removal efficiency in the integrated microstrainer and ozonation system was 39.64-88.76%. The parameters of inlet water turbidity, injected ozone dose and micro-strainer surface load with effect coefficients of 15.37, 8.98 and 4.01, respectively, had the greatest effect on system efficiency in algae removal. Increasing the turbidity and surface load of the microstrainer decreased the algal removal efficiency and increased the injection ozone dose increased the efficiency. The final model based on the desired parameters was obtained as a quadratic equation with correlation coefficient, modified correlation coefficient and predicted correlation coefficient equal to 0.948, 0.928 and 0.868, respectively.
    Keywords: Algae, Box-Behnken design, Microstrainer, Ozonation, raw water, Response Surface Methodology
  • Ramtin Sobhkhiz Foumani, Alireza Mardookhpour *, Sadegh Hosseini Pages 53-71

    Water scarcity is one of the main challenges and constraints in the development of the country. On the other hand, wastewater treatment methods were initially developed as a response to concern about public health and the conditions caused by wastewater disposal in the environment, but now with the expansion of cities and urban life, keeping the environment clean and protecting it is essential for social life. Therefore, the aim of the research is to minimize the cost, optimize and simulate the primary sedimentation tanks in wastewater treatment plants using Flow3D software. In addition to evaluating the accuracy of the model in the simulation, parameters affecting the ratio of inlet through the overflow to the inlet under the valve were determined. The results showed that The Les model had better result in simulating the setting cavitiy in circular-shaped treatment plant tanks in comparison to the other turbulence models. Comparing the effect of settling characteristic parameters on the maximum settling depth, it was concluded that the drag coefficient and static angle parameters had a great effect on the it. According to several simulations performed with Flow3D software, it was found that this software has good accuracy in simulating the flow pattern passing through the circular overflow-valve treatment plant in both solid bed and mobile bed modes. Also, by comparing the effect of deposition characteristic parameters on the maximum deposition depth, it can be seen that the parameters of drag coefficient and static angle have a great effect on the amount of deposition. Also, among different turbulence models, LES model has more acceptable results in simulation. The settling of the refinery tanks indicates a circular Spillway-valve shape.

    Keywords: FLOW-3D software, numerical simulation, Primary Tanks, Refinery, Settlement
  • Farzad Hashemzadeh *, Abbas Akbarzadeh Pages 72-84

    This study aimed to investigate the efficiency of submerged membrane bioreactors (SMBR) in textile and municipal wastewater treatment. First, membrane bioreactors were designed and fabricated using hollow fiber polypropylene membranes with pores of 0.2 μm on a pilot scale with a volume of 100 liters. Then, for 20 days, activated sludge was formed and municipal wastewater was treated. For 28 days, incremental percentages of 20%, 40% 60%, and 80% of textile wastewater were gradually added to municipal wastewater. Finally, for 10 days, the sewage of the textile wool factory was examined. Pilot performance for municipal wastewater at the maximum concentration of MLSS mg/L 2310, percentages of removal of biological parameters COD, BOD, TSS, VSS equal to 94.65%, 96.03%, 96.72%, 95.58%, for mixed wastewater, respectively Urban and textile in MLSS equal to 2920 mg/L, 94.1%, 95.2%, 97%, 95.9% have been reported, respectively. Finally, for textile wastewater with the hydraulic retention time of 25 hours, the sludge retention time of 25 days with MLSS equal to 1370 mg/L, the studied parameters along with color and turbidity were 95.1%, 95.8%, 96.6%, 95%, 93%, 99.8%, respectively. This study showed that SMBR can be used as an efficient method for textile and municipal wastewater treatment.

    Keywords: Activated sludge, Biological Treatment, Membrane bioreactor, Shahinshahr municipal wastewater, Textile wastewater
  • Pages 85-89
  • Pages 90-105
  • Pages 106-107
  • Pages 108-109
  • Pages 110-121
  • Pages 122-138