https://www.jwwse.ir/ علوم و مهندسی آب و فاضلاب fa daily 1 Mon, 22 Dec 2025 00:00:00 +0330 Mon, 22 Dec 2025 00:00:00 +0330 https://www.jwwse.ir/article_242511.html پیشگفتار https://www.jwwse.ir/article_233325.html از آن‎جایی ‎که تصفیه ‎فاضلاب برای حفاظت از محیط‎زیست، هدفی اصلی و امری حیاتی به‎شمار می‎رود در این‎مطالعه، بازده‎ تصفیه‎ فاضلاب ‎شهرک‎های‎ صنعتی‎ فرامان واقع در استان‎ کرمانشاه در دو ‎بیوراکتور راهبری ‎شده در شرایط یکسان مقایسه شده‎است. راکتورهای ‎زیستی ‎مورد ‎ مطالعه شامل راکتور ‎بیوفیلمی با بستر‎متحرک(MBBR)  و لجن‎ فعال‎ تلفیقی با رشد ‎چسبیده(IFAS)  است. عملکرد این‎ دو‎ سیستم با بررسی‎ سه‎ پارامتر ‎عملکردی شامل زمان‎ ماند ‎هیدرولیکی (HRT)، شدت ‎جریان‎ هوادهی (AFR) و درصد پرشدگی (FR) برای حذف ‎محتوای ‎کربن و نیتروژن از فاضلاب‎ مذکور مقایسه شد. با‎ استفاده از نرم‎افزار Design Expert 20­، شرایط ‎آزمایشی‎ مختلف طراحی شد و هفت ‎پاسخ مورد مطالعه قرارگرفت که شامل جمعیت‎ میکروارگانیسم‎های‎ چسبیده به حامل‎ها، حذف ‎محتوای‎ کربنی، کدورت‎ خروجی و حذف ‎نیتروژن که خود شامل حذف‎ نیتریت و نیترات است. طبق‎ نتایج  ‎به‎دست ‎آمده علی‎رغم این‎که رشد ‎میکروارگانیسم‎های‎ چسبیده در سیستم‎MBBR  بالاتر بوده است، اما سیستم IFAS توانایی‎ بالاتری را در حذف ‎محتوای‎ کربنی و نیتروژن در کلیه ‎شرایط‎ راهبری از خود نشان‎داد. هم‎چنین کدورت ‎سیستم‎IFAS  نیز کمتر از MBBR گزارش شد. در واقع نتایج ‎به‎دست ‎آمده بیانگر‎ اثر مثبت تلفیق ‎میکروارگانیسم­های ‎معلق و چسبیده بر راندمان‎ تصفیه ‎سیستم‎های ‎بیولوژیکی است. https://www.jwwse.ir/article_233327.html صنایع لبنی، مصرف‌کننده حجم بالایی از آب هستند که بخش اعظم آن به‌صورت فاضلاب دفع می‎شود. این بررسی، با ساخت پایلوت و به‌صورت مطالعه آزمایشگاهی بر حذف مواد آلی بر پایه کربن در صنایع تولید بستنی به‎مدت یک ماه با استفاده از فرایند انعقاد الکتریکی انجام‎شد. نمونه مرجع مورد آزمایش خروجی واحد متعادلساز کارخانه بستنی مهر واقع در شهرک صنعتی جی اصفهان تهیه‎شد. در این تحقیق متغیر غلظت COD، TSS و BOD به‌ترتیب 8700، 2900 و 6200  میلی‎گرم در لیتر در مدت زمان 15، 30، 45 و 60 دقیقه و pH برابر 3، 5، 7 و ۹ با شدت جریان 75/0، 5/1، 25/2 و 3 آمپر در چهار چیدمان الکترود آهن، آلومینیوم، آهن و آلومینیوم با نسبت برابر و آهن و آلومینیوم به نسبت 1 به 2 به‌عنوان الکترود آند مورد ارزیابی قرارگرفت. بیش‌ترین راندمان حذف COD، BOD و TSS در pH برابر 3، با زمان واکنش 60 دقیقه و الکترود ترکیبی آهن و آلومینیوم با نسبت تعداد برابر و در شدت جریان 25/2 آمپر برابر با درصد 3/89، 1/95 و 5/82 به‌دست آمد. https://www.jwwse.ir/article_184656.html وقوع نشت در سامانه‎های آب‌رسانی علاوه بر هدررفت آب، باعث افزایش هزینه‎های بهره‎­برداری و هم‌چنین ورود آلودگی­ به شبکه می‎شود. از این‌رو یافتن نشت، چالشی مهم برای شرکت‎­های آب ­و فاضلاب است. اکثر روش‎های مرسوم نشت‎­یابی، مستلزم صرف زمان و هزینه بالا برای یافتن نشت­ هستند. در مقاله حاضر، یک روش واسنجی-بهینه‎یابی با استفاده از الگوریتم فرا ابتکاری جدید SMA ارائه شده است. روش پیشنهادی براساس مقایسه داده‎های فشار یا دبی شبیه‎سازی‌شده در مدل و داده‎های اندازه‎گیری‌شده میدانی، محل نشت را برآورد می‎کند. این روش در 15 سناریوی مختلف وجود تک‌نشت در سه شبکه توزیع آب پیاده­سازی شد. محل و مقدار نشت در تمامی سناریوها به­صورت خودکار تعیین شد. نتایج نشان داد روش ارائه‌شده قادر است محل و مقدار نشت موجود در شبکه‎ها را با دقت بالا و مستقل از ابعاد و مشخصات شبکه و هم‌چنین بدون وابستگی به مقدار و محل نشت، تخمین بزند. در شبکه‎های مورد مطالعه به­­طور میانگین با کم‎تر از 90 تکرار، الگوریتم به‌سرعت به همگرایی رسیده و عمل نشت‎یابی به‌دقت انجام گرفته‎است. با استناد به نتایج حاصله، با استفاده از این الگوریتم فراابتکاری پیشنهادی قدرتمند، نشت موجود در شبکه­های آب را با دقت بسیار بالا می‎توان یافت. https://www.jwwse.ir/article_228834.html میکروپلاستیک‌ها به ذرات پلاستیکی با قطر کوچک‎تر از 5 میلی‌متر گفته می­شود که به‎دلیل کوچک بودن، عدم وجود فناورى کافى در حذف و هم‎چنین پتانسیل ایجاد عوارض جانبى، مشکلات محیط‎زیستی عمده­ای ایجاد می­کنند. ریزجلبک سندسموس آبلیکوس به‎دلیل توانایی ترشح آنزیم‎های لیگنینولیتیک و اگزوپلی ساکارید قابلیت تجزیه میکروپلاستیک­ها و مصرف آن به‎عنوان منبع کربنی را دارد. در مطالعه حاضر با بهینه­سازی شرایط کشت ریزجلبک سندسموس آبلیکوس، رشد ریزجلبک بهینه‎شده و در ادامه امکان‎سنجی حذف زیستی میکروپلاستیک پلی­اتیلن و تأثیر پارامترهای مؤثر بر حذف زیستی پلی‎اتیلن توسط ریزجلبک سندسموس آبلیکوس بررسی‎شد. با توجه به نتایج، بالاترین درصد حذف میکروپلاستیک پلی­اتیلن در چگالی نوری سندسموس 1، سرعت هم‎زدن 150 دور بر دقیقه و اندازه میکروپلاستیک 45 میکرومتر به‎دست آمد. آنالیز ژل کروماتوگرافی نشان داد که وزن مولکولی میکروپلاستیک پس از حذف زیستی حدود 14% کاهش یافت. هم‎چنین آنالیز FTIR نشان‎داد که حذف گروه عاملی کربونیل در محدوده طول موج 1400-1600 نانومتر می­تواند به‎عنوان المان تأیید حذف زیستی میکروپلاستیک پلی­اتیلن مورد توجه قرارگیرد. https://www.jwwse.ir/article_233324.html سامانه‌های جمع‌آوری آب باران به‌عنوان یکی از راهبردهای اساسی در مدیریت منابع آب، موردتوجه قرارگرفته‌اند. با درنظرگرفتن تغییرات اقلیمی و رشد تقاضای آب، بسیاری از مناطق جهان با بحران کمبود آب روبه‌رو هستند. این سامانه‌ها می‌توانند به‌عنوان رویکردی پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای مقابله با این مشکلات به‌کار گرفته شوند. این پژوهش با هدف شناسایی و رتبه‌بندی مناطق مناسب برای استحصال آب باران انجام‎شده است. با استفاده از هوش مصنوعی مولد، فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) و تحلیل داده‌های جغرافیایی در نرم‌افزار GIS، مناطق مستعد استان مازندران برای این هدف مشخص شده‌اند. از هوش مصنوعی ChatGPT-4 برای شبیه‌سازی نظرات کارشناسان در مقایسه‌های زوجی استفاده شده است. نتایج این تحقیق علاوه‎بر کمک به توسعه سامانه‌های جمع‌آوری آب باران، می‌تواند رویکرد استفاده از هوش مصنوعی را در مهندسی و مدیریت منابع آب نیز مورد سنجش قراردهد. در نتایج به‌دست‌آمده شیب با وزن نهایی 2412/0 و  ژئومورفولوژی با وزن نهایی 0372/0 به‌ترتیب بیش‌ترین و کم‌ترین وزن را داشتند. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که استفاده از هوش مصنوعی می‌تواند تصمیم‌گیری‌های همراه با عدم قطعیت و چالش در مهندسی و مدیریت منابع آب را تسهیل نماید. https://www.jwwse.ir/article_230008.html نشت آب در شبکه‌های توزیع، یکی از چالش‌های اساسی در مدیریت منابع آب شهری است که منجربه اتلاف مالی، هدررفت آب و کاهش کارایی سیستم‌ها می‌شود. این پژوهش با هدف تحلیل اقتصادی و فنی نشت در شبکه توزیع آب زون D شهر بیرجند و ارائه راهکارهای عملی برای مدیریت نشت انجام شده است. در این مطالعه، از مدل‌سازی هیدرولیکی با نرم‌افزار WaterGEMS  برای شبیه‌سازی شبکه و تحلیل پارامترهای هیدرولیکی استفاده شده است؛ داده‌های دبی، فشار و نقشه‌های جغرافیایی جمع‌آوری و مدل شبکه کالیبره شده است. ارزیابی انجام‌شده، شاخص ILI برابر با 12 را نشان می‌دهد که وضعیت وخیم نشت در شبکه موجود را منعکس می‌کند. به‎همین دلیل، پنج سناریوی مختلف مدیریت فشار برای کاهش نشت بررسی شده‌اند. نتایج نشان داد که فشار بیش از حد، عامل اصلی نشت در زون D است و کاهش هدفمند فشار در سناریوی S4 منجر به کاهش 90/14 لیتر بر ثانیه نشت، معادل کاهش حجم روزانه 360/1287 مترمکعب و صرفه‌جویی اقتصادی 241/1 میلیارد ریال در سال شده است. یافته‌ها حاکی از آن است که سرمایه‌گذاری در مدیریت هوشمند فشار و نوسازی زیرساخت‌های فرسوده، علاوه بر بهبود بهره‌وری اقتصادی، خسارات زیست‌محیطی ناشی از هدررفت آب را نیز کاهش می‌دهد. https://www.jwwse.ir/article_225999.html مقدمه: ورود آنتی بیوتیک‌ها به سیستم رودخانه بدون توجه به تصفیه مناسب، زمینه افزایش مقاومت باکتریایی، ژئوتوکسیسیتی و اختلالات ژنتیکی را جامعه به دنبال دارد از این رو اجرای تصفیه‌ای کارآمد در مراکز درمانی اهمیت بالایی دارد. مواد و روش‌ها: در این پژوهش راه‌اندازی راکتور لجن بی‌هوازی جریان رو به بالا یا UASB به منظور حذف آنتی‌بیوتیک از فاضلاب بیمارستانی مورد بررسی قرار گرفته است. راه‌اندازی راکتور با استفاده از لجن فعال بیمارستان انجام شد. به منظور راه‌اندازی راکتور، لجن به مدت 48 ساعت خو داده شد. میزان تزریق آنتی‌بیوتیک‌ها آزیترومایسین 2/5 میلی‌گرم بر لیتر و سفتریاکسون 7/6 میلی‌گرم بر لیتر بود. نتایج: شرایط بهینه فعالیت راکتور در شرایط 6 ساعت زمان ماند هیدرولیکی، pH 6، زمان ماند سلولی 30 روز و دمای 25 درجه سانتی‌گراد بود که در این شرایط راندمان حذف COD 58/81 میلی‌گرم بر لیتر، BOD 12/83 میلی‌گرم بر لیتر، درصد حذف آنتی‌بیوتیک آزیترومایسین 35/86 میلی‌گرم بر لیتر و درصد حذف آنتی‌بیوتیک سفتریاکسون 52/874 میلی گرم بر لیتر بود. بحث و نتیجه‌گیری: کارایی موفق سیستم در کاهش بار آنتی‌بیوتیکی فاضلاب و عدم دفع لجن از این سیستم، این سیستم را به سیستمی پاک برای محیط زیست تبدیل کرده است. https://www.jwwse.ir/article_233925.html با توجه به چالش‌‎های کمبود آب، فرآیندهای غشایی اسمز معکوس برای تصفیه آب گسترش یافته‌‎اند. در این روش، آب با فشار از غشاء نیمه‌‎تراوا عبور کرده و ناخالصی‎‌ها جدا می‌‎شوند. با این حال، تشکیل رسوب املاح موجود در آب بر سطح غشاء، کارایی این فناوری را کاهش داده، عمر مفید غشاء را کم و هزینه‌‎ها را افزایش می‌دهد. سیلیس، از رایج‌‎ترین املاح آب، در اثر پلیمریزاسیون اسید سیلیسیک رسوب می‎‌کند. از آنجایی که حذف رسوبات سیلیس دشوار و نیازمند شوینده‎‌های شیمیایی قوی و مضر برای محیط‌زیست است، پیشگیری از تشکیل رسوب سیلیس از اهمیت بالایی برخوردار است. راهکارهای پیشگیرانه شامل اصلاح سطح غشاء، تنظیم pH و دمای آب ورودی برای افزایش انحلال‌‎پذیری سیلیس، کاهش غلظت سایر املاح موجود در آب که به تشکیل رسوب کمک می‌‎کنند، پیش‌‎تصفیه آب ورودی برای کاهش غلظت سیلیس و استفاده از آنتی‌‎اسکالانت‌‎های مناسب برای ممانعت از پلیمریزاسیون سیلیس است. لذا در این مقاله مروری، تلاش شده است ضمن بررسی آخرین پژوهش‌‎های موجود از دیدگاه عملیاتی، راهکارهای عملیاتی مناسب برای استفاده توسط کارشناسان واحدهای تصفیه آب به روش اسمز معکوس مورد جمع‌‎بندی قرار گیرد. https://www.jwwse.ir/article_234577.html برخلاف روش طراحی استاتیکی که رویکردی سنتی محسوب می‌گردد و فرآیند طراحی شبکه آبرسانی را در یک مرحله به انجام می‌رساند، روش طراحی دینامیکی با تقسیم‌بندی دوره طرح به فازهای متعدد، به طراحی شبکه توزیع آب می‌پردازد. امروزه به‌منظور دستیابی به طرح‌های بهینه در روش طراحی دینامیکی، الگوریتم‌های بهینه‌سازی چندهدفه مورد استفاده قرار می‌گیرند. در پژوهش حاضر، ابتدا روش طراحی و ساخت چندفازی که زیرمجموعه‌ای از طراحی دینامیکی است، تشریح گردیده است. سپس، دو رویکرد متمایز مدل تجمیعی و مدل تفکیکی جهت مدل‌سازی بردار متغیرهای تصمیم‌گیری در الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه معرفی می‌گردند. مدل تجمیعی در هر فاز از یک کروموزوم واحد استفاده می‌کند، در حالی که مدل تفکیکی برای هر فاز از دو کروموزوم مجزا بهره می‌گیرد. در نهایت، تأثیراتی که این دو رویکرد مدل‌سازی بردار متغیرهای تصمیم‌گیری بر طراحی چندفازی شبکه‌های آبرسانی اعمال می‌نمایند، مورد مقایسه و ارزیابی قرار می‌گیرند. نتایج نشان می‌دهد که مدل تفکیکی منجر به بهبود ۱۰ درصدی جواب‌های جبهه پارتوی نهایی نسبت به مدل تجمیعی گردیده است. علاوه بر این، این مدل موجب افزایش ۶ درصدی تعداد جواب‌های نهایی جبهه پارتو و افزایش ۲ برابری تعداد جواب‌های امکان‌پذیر در تکرارهای ابتدایی در مقایسه با مدل تجمیعی شده است. https://www.jwwse.ir/article_236913.html در این پژوهش، یک مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی با هدف به حداقل‌سازی هزینه زیست‌پالایی در یک آبخوان آلوده نفتی، ارائه شده است. شبیه‌سازی جریان و آلودگی با مدل‌های MODFLOW6 و MT3D-USGS و بهینه‌سازی زیست‌پالایی با الگوریتم تکامل تفاضلی انجام شد، و صحت مدل‌سازی با یک مسئله آزمون کنترل گردید. در ادامه پالایشگاه شیراز به عنوان مطالعه موردی انتخاب و پاکسازی آلودگی BTEX (بنزن، تولوئن، اتیل‌بنزن و زایلن)، حاصل از نشت محتمل در چهار گزینه بررسی شد. نتایج گزینه 1 نشان داد که زیست‌پالایی طبیعی قادر به کاهش غلظت آلاینده بنزن تا مقدار مجاز نیست. سه گزینه دیگر بر اساس موقعیت، تعداد چاه‌های زیست‌پالایی و مدت زمان اجرا تعریف شدند و در هر سه گزینه، غلظت آلاینده در انتهای دوره ده ساله، به کمتر غلظت استاندارد رسید. نتایج بهینه‌سازی نشان داد که سناریوی دوم (با ۲ چاه تزریق و ۲ چاه پمپاژ، طی 4 سال) با هزینه کل 157634 دلار، 1/12 درصد ارزان‌تر از گزینه سوم و 5/9 درصد ارزان‌تر از گزینه چهارم است. در مقابل گزینه سوم سریع‌ترین نرخ پاک‌سازی را داشت. به طور خلاصه، گزینه دوم هزینه پاکسازی کمتری داشته و به علت طولانی‌تر بودن اجرا، نرخ پمپاژ و تغذیه کمتری نیز دارد، و گزینه‌ سوم دارای اثربخشی پاک‌سازی سریع‌تری است. https://www.jwwse.ir/article_239721.html در این پژوهش، نانوکامپوزیت TiO2-ZnO با هدف ارتقای عملکرد فتوکاتالیستی در سه نسبت وزنی متفاوت )1:3، 3:1، 1:1( به روش سل-ژل سنتز شد. به‌منظور شناسایی ساختار بلوری، مورفولوژی سطح، گروه‌های عاملی، گاف انرژی و خواص نوری نمونه‌ها از آزمون‌های پراش پرتو ایکس (XRD)، میکروسکوپ الکترونی روبشی گسیل میدانی (FESEM)، طیف‌سنجی مادون قرمز با تبدیل فوریه (FT-IR) و طیف‌سنجی UV-Vis استفاده شد. کارایی فتوکاتالیستی نانوکامپوزیت‌های سنتزشده برای حذف رنگ متیل اورانژ (MO) از محلول آبی تحت تابش نور فرابنفش (UV) ارزیابی شد. طراحی آزمایش‌ها با بهره‌گیری از روش سطح پاسخ (RSM) مبتنی بر طراحی مرکب مرکزی (CCD) با هدف مدلسازی و پیش‌بینی بازده حذف رنگ بر حسب شدت تابش نور، غلظت اولیه رنگ، زمان واکنش، و مقدار کاتالیست انجام شد. بر پایه نتایج تحلیل واریانس، مدل رگرسیونی توسعه‌یافته با مقدار ضریب تعیین (R2) بیشتر از 0.99 و ضریب احتمال (p-value) کمتر از 0.0001، تطابق و دقت آماری مناسبی را در پیش‌بینی راندمان حذف رنگ نشان داد. شرایط بهینه برای دستیابی به حداکثر بازده حذف رنگ معادل 36/96 درصد، شامل غلظت اولیه رنگ ppm 68/13، شدت تابش UVA برابر با 55/17 وات، مدت زمان واکنش 2.37 ساعت و مقدار کاتالیست 62/0 گرم بر لیتر تعیین شد.