رودخانه ها و آب های سطحی راهی برای انتقال آلاینده ها به محیط زیست و انسان می باشند. رودخانه ها فاضلاب ناشی از فعالیت های انسانی را دریافت کرده و به کمک فرآیند انتقال – انتشار آلودگی را در مسیر رودخانه پخش و غلظت آن را کاهش می دهند. این ویژگی خود پالایی رودخانه ها، جوامع را قادر می سازد که فاضلاب آلوده خود را به درون رودخانه ها رها سازند؛ در حالی که میانگین کیفیت آب رودخانه ها برای اهداف مختلف قابل قبول باقی می ماند. پخش آلودگی به حداقلی از مسافت نیاز دارد تا فرآیند پخش و اختلاط به طور کامل انجام شود. این مسافت وابسته به غلظت آلودگی، شرایط هیدرولیکی رودخانه، شرایط هیدرولیکی ورود فاضلاب مانند سرعت، زاویه ورود به آبراهه اصلی و مواردی مانند آن است. از آنجا که در طول این مسافت غلظت آلودگی فراتر از حد مجاز است، در نتیجه کاهش این مسافت یک مصلحت مهندسی است. یکی از راه های کاهش این طول افزایش اختلاط در آب به کمک افزایش آشفتگی در جریان است. یک روش افزایش آشفتگی، عبور جریان از یک بازشدگی ناگهانی است. در این پژوهش اثر نقاط مختلف ورود آلودگی، نسبت های مختلف بازشدگی و سرعت های مختلف جریان در توزیع آلودگی بوسیله مدل دو بعدی توزیع آلودگی که به زبان های برنامه نویسی fortran و matlab نوشته شده است، بررسی می شود. نتایج نشان داد که بازشدگی های ناگهانی با نسبت بازشدگی 0.1 تا 0.2 کارآمدتر است.

فناوری نانو به عنوان یکی از دستآوردهای علم نانو توانسته است بتدریج جایگاه تازهای در تولید محصولات نو داشته باشد. بر این اساس همزمان با گسترش جنبه های مختلف نانو فناوری، این فناوری توانسته در حیطه محیطزیست قابلیتهای بالایی را از خود نشان دهد. یکی از انواع محصولات این فناوری که کاربردهای زیست محیطی نیز دارد نانو ذرات است. در میان انواع مختلف نانو ذرات به آن دسته ای که کاربردهای مهندسی دارند نانو ذرات مهندسی گفته می شود. در میان انواع نانوذرات مهندسی که تا به حال مورد استفاده قرار گرفته اند، ترکیبات مختلف نانو ذرات آهن کاربردهای فراوانی دارند، این مواد می توانند در فرآیندهای درجای حذف آلودگی ها مورد استفاده قرار گیرند. از مزایای استفاده از نانو ذرات آهن در فرآیندهای درجا این است که می توان آنها را مستقیماً به درون محیط تزریق کرد، بنابراین اطلاع از چگونگی حرکت آنها امری ضروری به نظر می رسد. در این پایان نامه حرکت نانو ذرات آکسیدآهن(iii) پوشش داده شده با پلی اکریلیک اسید(paa) را در ستون استوانه ای مورد بررسی قرارداده ایم و با استفاده از نتایج آن ضریب پراکندگی(d) و پراکندگی پذیری طولی(?)را محاسبه نموده ایم و در نهایت با استفاده از پارامترهای محاسبه شده و جایگذاری در پاسخ های تحلیلی معادلات انتقال- پخش، نتایج را با یکدیگر مقایسه کرده ایم. در ادامه برای ورود اثر جذب به معالادلات انتقال- پخش ضریب جذب را با استفاده از ایزوترم خطی فرندلیخ محاسبه کرده و با جاگذاری در معادلات انتقال – پراکندگی نتایج حاصله را با نتایج آزمایشگاهی مجددا مقایسه کرده ایم.

در این پایان نامه به امکان بررسی الگوهای هیدرودینامیکی استاندارد جریان به کمک نانو- میکرو حباب هوا پرداخته شده است. برای تحلیل جریان و چگونگی حرکت ذرات هوا از پردازش تصویر استفاده شده است. ساختار دستگاه های ساخت نانو – میکرو حباب مورد بررسی قرار گرفته و سپس نحوه تولید نانو – میکرو حباب ها به روش کاویتاسیون هیدرودینامیکی تشریح شده است. در این پژوهش برای تعیین قطر ذرات به کمک روش پراش نور دینامیکی، از دستگاه nano particle size analyzer و برای بررسی پایداری حبابها با زمان از پتانسیل زتا متر در بازه زمانی تا یک ماه از لحظه تولید استفاده شد. مقدار متوسط ضریب همبستگی چند گانه برای ذرات تا نمونه 6 روزه برابر 0.483 بدست آمد که براساس استاندارد ایزو 22412 سال 2008 جهت صحت نتایج اندازه گیری ها با روش تفرق نور دینامیکی، تا 0.7 قابل قبول است. با تعیین پارامترهای فیزیکوشیمیائی از قبیل کدورت، اکسیژن محلول، رسانایی، ph، و دما مشخص شد که با افزایش سیکل های گردش نانو سیال از دستگاه مولد، کدورت و اکسیژن محلول ابتدا افزایش یافته و بعد از گذر از مرحله فوق اشباع، از میزان آنها کاسته می شود. پس از انجام آزمایشات شناسائی نانوسیال مدل های لازم برای ایجاد الگوهای استاندارد جریان تهیه شد. تصویربرداری از جریان، با دو روش استفاده از دوربین 3ccd با همراه لنز میکرو و روش استفاده از میکروسکوپ پلاریزه نوری و دوربین ccd، بسته به شرایط و اندازه نمونه ها، استفاده گردید. فیلم ها به کمک نرم افزار edius با فیلترهای مختلف بازسازی شد تا در پردازش دیجیتالی وضوح بیشتری داشته باشد. در مرحله بعد تصاویر به نرم افزار matlab منتقل و با استفاده از برنامه نوشته شده در این محیط، پردازش تصویر انجام شد. این برنامه قادر است تا تحلیل حرکت نانو- میکرو حباب ها را در فریم های مجزا انجام دهد. بر اساس نتایج حاصل هر چند میکرو حباب ها دارای سرعتی برابر سرعت جریان هستند، اما نانو حباب ها به دلیل فرآیند ناشی از حرکت براونی، کمکی به برداشت الگوی جریان نمی کنند.