نخستین پایلوتی که مورد بررسی قرار گرفت شامل 3 راکتوراست. راکتور اول لوله پلی اتیلن نورگذر (تراوا) با پوشش لایه تثبیت شده tio2 در داخل آن است، راکتور دوم مانند لوله اول ولی بدون لایه tio2 است که برای بررسی کارایی پرتو فرابنفش خورشید در حذف مواد آلی استفاده شده، راکتور سوم لوله پلی اتیلن معمولی بدون قابلیت گذر دهی نور و با پوشش لایه tio2 در داخل آن است که برای بررسی توانایی حذف مواد آلی توسط tio2 در عدم حضور نور خورشید است. دومین پایلوتی که مورد آزمایش قرار گرفت شامل 5 راکتور است. سه راکتور اول لوله هایی از جنس کوارتز با قابلیت تراوایی می باشند که با گلوله های شیشه ای که دارای پوشش دی اکسید تیتانیوم هستند، پر شده اند. راکتور چهارم لوله کوارتز بدون قابلیت گذردهی نور می باشد که این لوله نیز با گلوله های شیشه ای که دارای پوشش دی اکسید تیتانیوم هستند، پر شده است. راکتور پنجم لوله ای از جنس کوارتز می باشد که این لوله بر خلاف لوله های قبلی با گلوله های بدون پوشش دی اکسیدتیتانیوم پرشده اند. این دو لوله آخر به عنوان لوله های شاهد مورد بررسی قرار گرفته اند.در این تحقیق اثر زمان تابش نور خورشید و زمان ماند آب در لوله ها بر روی کارایی سیستم بررسی شده است. زمان های ماند آب در لوله 120 و 240 دقیقه در نظر گرفته شده است. برای بررسی تاثیر شدت نور خورشید، آزمایش ها در دو زمان 8 صبح تا 12 ظهر و از ساعت 10 صبح تا 14 بعد از ظهر انجام شده است. میزان غلظت مواد آلی اولیه آب بین (mg/l)5 تا30 متغیر بوده است. راندمان پایلوت اول زمانی که غلظت اولیه آلاینده حدود(mg/l) 6 بود حدود 21%، در غلظت (mg/l) 5/12 حدودا 12% و در غلظت (mg/l) 30 تقریبا 7% مشاهده شد. در این آزمایشها میزان تغییرات غلظت ماده آلی توسط دستگاه toc analyzer shimadzuبه روش احتراق- مادون قرمز قرائت شد.

آلودگی منابع آب زیرزمینی به نیترات در حال حاضر یکی از مهمترین مسائل زیست محیطی میباشد. نیترات به دلیل زیاد بودن حلالیتش در آب، به راحتی در اثر بارندگی یا آبیاری از خاک شسته و به آب های سطحی و یا زیر زمینی منتقل می شود. اهمیت شناسایی آلودگی آبهای زیرزمینی که یک سوم آب شرب جهان را تشکیل می دهد، و افزایش تقاضا برای آب با کیفیت، نیاز روزافزونی را برای ایجاد مدلهای پیشگو، قدرتمند، دقیق و قابل اطمینان مشخص می کند. در این زمینه مدلهای هوشمند و مدلسازیهای داده محور از جمله روشهای نوینی هستند که به سرعت در حال گسترش در زمینه های متنوع علمی می باشند. این مدلها قادر به یادگیری و تعمیم مفاهیم هستند و می توانند در مسائل مربوط به تخمین، پیش بینی، مدیریت و کنترل، در جنبه های مختلفی از منابع آب مورد استفاده قرار گیرند. از آن میان ماشینهای بردار پشتیبان ابزاری جدید و قدرتمند در فراهم کردن راه حلهایی برای دسته بندی و رگرسیون می باشند که دارای قابلیت عمومیت پذیری بالا و کارایی مناسب حتی در صورت وجود داده های کم، در مقایسه با سایر روشهای داده محور پیشین می باشد. از آنجا که در برخی موارد استفاده از مدلهای فیزیکی به منظور شبیه سازی جریان آب زیرزمینی، به دلیل کمبود داده های مورد نیاز و استفاده از فرضیات ساده کننده در ارتباط با هیدروژئولوژی پیچیده و ناهمگن در بسیاری از آبخوان ها، منجر به نتایج نامطلوبی خواهد شد. لذا در این تحقیق، روش ماشین های بردار پشتیبان جهت پیشبینی غلظت نیترات در آبخوان دشت اراک با استفاده از پارامترهای کیفی که براحتی قابل اندازه گیری هستند، مانند دما، هدایت الکتریکی، عمق آب زیرزمینی، میزان کل جامدات محلول، میزان اکسیژن محلول، اسیدیته، کاربری اراضی و موقعیت مکانی چاه، بکار گرفته شده است. برای این منظور از داده های کیفی جمع آوری شده از 40 چاه در 4 فصل متوالی به مدت یک سال استفاده شده است. سپس با ایجاد مدل های مختلف svm براساس پارامترها و ورودی های متفاوت و مقایسه بین نتایج، مدل بهینه انتخاب شده است و با استفاده از داده های حقیقی موجود، مورد آموزش و ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بدست آمده بر اساس معیارهای ارزیابی عملکرد شامل r، e و rmse به ترتیب برابر با 87/0، 71/0 و 111/0 در مرحله ارزیابی مدل می باشد که در مقایسه با نتایج حاصل از مدل سازی کیفی مدلmodflow با ضریب همبستگی 88/0؛ قابلیت بالای پیش بینیِ مدل svm استفاده شده در این تحقیق را در تخمین غلظت نیترات نشان می دهد. با این تفاوت که حجم عملیاتی و محاسباتی در مدل svm به مراتب ساده تر و کمتر از مدلmodflow است و می تواند بدون نیاز به مشخصات هندسی آبخوان، شرایط اولیه و مرزی سفره، میزان تغذیه، تبخیر، تخلیه و ... با تقریب نسبتاً خوبی، میزان غلظت نیترات را در سطح منطقه پیش بینی نماید.

آب‎های سطحی و زیرزمینی به عنوان دو منبع اصلی تأمین کننده آب شرب پارامترهای آلودگی زیادی را دارا می باشند. یکی از ‏پارامترهای موثر در آلودگی منابع آب، میزان نیترات موجود در آن ها است. نیترات به عنوان پایدارترین شکل نیتروژن یکی از مهمترین ‏منابع آلودگی محسوب می شود. انواع روش‎هایی که امروزه جهت حذف نیترات و رساندن غلظت آن به حد مجاز به کار می‎روند به سه ‏دسته عمده بیولوژیکی، شیمیایی و فیزیکی تقسیم بندی می شوند که در حال حاضر روش جذب به سبب سادگی، تولید لجن کمتر، مشکلات ‏ناچیز در دفع ضایعات تولیدی و ملاحظات اقتصادی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. هدف ما از انجام این مطالعه بررسی کارایی فرایند ‏جذب و انواع پودرسنگ بعنوان جاذب درکاهش میزان نیترات موجود در محلول های آبی می باشد. در این تحقیق ابتدا پنج نوع جاذب ‏برای انجام آزمایشات اولیه مورد بررسی قرار گرفتند که از بین آن ها تراورتن قرمز و دولومیت انتخاب شدند.‏‎ ‎در این تحقیق اثرات سه ‏عامل(متغیر) اصلی و مهم: غلظت اولیه نیترات (در محدوده 10 تا 50 میلی گرم بر لیتر)، ‏ph‏ اولیه محلول (در محدوده 3 تا 9) و دز جاذب ‏مصرفی (در محدوده 4 تا 10 گرم بر لیتر) مورد بررسی قرار گرفتند، که با بهینه سازی این عوامل موفق شدیم میزان نیترات موجود در محلول ‏را به کمتر از 10 میلی گرم بر لیتر یعنی زیر حد استاندارد آن کاهش دهیم. برای انجام آزمایش های سینتیک جذب، ‏ph‏ محلول ها در سطح ‏خنثی یعنی 7 = ‏ph‏ تنظیم شد و مقدار 8 گرم بر لیتر از تراورتن قرمز و دولومیت به محلول اضافه شد. محلول ها با سرعت 150 دور در دقیقه ‏برای تراورتن و 200 دور در دقیقه برای دولومیت بر روی شیکر قرار داده شد و از 5 تا300 دقیقه نمونه برداری صورت گرفت، که زمان ‏تعادل برای تراورتن حدود 120 دقیقه و برای دولومیت حدود 180 دقیقه بدست آمد. ضمناً در بررسی مدل های سینتیک جذب مدل شبه ‏مرتبه اول بر داده ها منطبق نشد ولی مدل شبه مرتبه دوم با ضریب همبستگی 99/0 توصیف بسیار مناسبی از نتایج بدست آمده داشت. با توجه ‏به نتایج آنالیز واریانس، تمام عوامل مورد مطالعه دارای اثر معنادار در حذف نیترات از محلول های آبی هستند. در میان این عوامل به ‏ترتیب برای تراورتن دز جاذب با 59/40% و برای دولومیت ‏ph‏ با 61/51% بیشترین تأثیر را بر پاسخ دارند. حداکثر حذف نیترات به ترتیب ‏برای تراورتن و دولومیت در شرایط بهینه یعنی زمانی که غلظت اولیه نیترات 50 میلی گرم بر لیتر، دز جاذب مصرفی 8 گرم بر لیتر و ‏ph‏ ‏اولیه محلول معادل 3 بود بیش از 7/82% و 7/84% بدست آمد. در پایان این تحقیق هم آزمایش های ایزوترم جذب در راکتور ناپیوسته، در ‏غلظت های 10، 20 و 50 میلی گرم بر لیتر و به ازای مقادیر مختلف دز جاذب و در یک سطح مشخص ‏ph‏ انجام شد و مقدار جذب نیترات ‏بر واحد جرم جاذب(‏q‏) به دست آمد. که از نتایج این آزمایشات به این نتیجه دست یافتیم که مدل لانگمایر برای توصیف جذب نیترات ‏توسط تراورتن و دولومیت نمی تواند مدل مناسبی باشد در صورتیکه مدل فرندلیچ این فرایند را به خوبی توصیف می کند.‏

کاهش سطح غلظت کادمیم و نیکل در منابع آب به دلیل خاصیت تجزیه ناپذیری و زیست تجمع پذیری آن ها امری ضروری می باشد. روش های تصفیه متعددی مانند ترسیب شیمیایی، الکترولیز، فیلتراسیون غشایی، اسمز معکوس، تقطیر، تبادل یونی، تبخیر، شناورسازی و جذب به منظور تصفیه منابع آبی آلوده به این دو فلز سنگین مورد استفاده قرار می گیرد که انتخاب بهترین گزینه به غلظت فلز در آب و هزینه های مربوط به تصفیه بستگی دارد. استفاده از جاذب ها، به دلایل اقتصادی و سهولت در بهره برداری، از گزینه های مناسب برای کاهش غلظت فلزات سنگین در آب می باشد. امروزه برای اقتصادی شدن فرآیند جذب، توجه به گزینه های طبیعی ارزان قیمت معطوف شده است. این جاذب ها به طور کلی شامل زائدات صنایع، مواد طبیعی و نیز جاذب هایی با منشأ کشاورزی می باشند. هدف اصلی این تحقیق مطالعه عملکرد زائدات کشاورزی به عنوان جاذب طبیعی برای فلزات سنگین می باشد. بدین منظور شلتوک برنج ناشی از زائدات کشاورزی برنج به عنوان یک جاذب ارزان قیمت، جهت حذف کادمیم و نیکل استفاده شد. در این تحقیق اثر دو عامل اصلی (متغیر) و دو عامل ثابت: غلظت یون کادمیم و نیکل (در محدوده 2 تا 20 میلی گرم بر لیتر)، ph اولیه محلول (در محدوده 3 تا 9) و دز جاذب مصرفی (به میزان 5/7 گرم بر لیتر) و سرعت اختلاط(با سرعت 150 دور در دقیقه) در راکتور ناپیوسته مورد بررسی قرار گرفتند. برای انجام آزمایش های سینتیک جذب، ph محلول ها در سطح خنثی یعنی 7 = ph تنظیم شد و مقدار 5/7 گرم بر لیتر از جاذب به محلول اضافه شد. محلول ها با سرعت 150 دور در دقیقه بر روی شیکر قرار داده شد و از 5 تا360 دقیقه نمونه برداری صورت گرفت، که زمان تعادل برای کادمیم حدود 90 دقیقه و برای نیکل حدود 120 دقیقه بدست آمد. ضمناً در بررسی مدل های سینتیک جذب، مدل شبه مرتبه اول بر داده ها منطبق نشد ولی مدل شبه مرتبه دوم با ضریب همبستگی 99/0 برای کادمیم و 94/0 برای نیکل توصیف بسیار مناسبی از نتایج بدست آمده داشت. با توجه به نتایج آنالیز واریانس، تمام عوامل مورد مطالعه دارای اثر معنادار در حذف کادمیم و نیکل از محلول های آبی هستند. در میان این عوامل به ترتیب برای کادمیم ph با 61/51% و برای نیکل نیز ph با 77/56% بیشترین تأثیر را بر پاسخ دارند. حداکثر حذف کادمیم و نیکل به ترتیب در شرایط بهینه یعنی زمانی که غلظت اولیه برای کادمیم و نیکل به ترتیب 5 و 10 میلی گرم بر لیتر، دز جاذب مصرفی 5/7 گرم بر لیتر و ph اولیه محلول معادل 7 بود بیش از 80% و 87% بدست آمد. در پایان این تحقیق هم آزمایش های ایزوترم جذب در راکتور ناپیوسته، در غلظت های 2، 5، 10 و 20 میلی گرم بر لیتر و به ازای مقدار بهینه دز جاذب و در یک سطح مشخص ph انجام شد و میزان جذب کادمیم و نیکل بر واحد جرم جاذب(q) به دست آمد که از نتایج این آزمایشات به این نتیجه دست یافتیم که مدل لانگمایر و فرندلیچ برای توصیف جذب کادمیم و نیکل توسط جاذب نمی تواند مدل مناسبی باشد در صورتیکه مدل bet این فرآیند را به خوبی توصیف می کند. به عنوان نتیجه کلی تحقیق، می توان چنین اظهار داشت که جاذب مورد استفاده در این تحقیق قادر به حذف و یا کاهش غلظت کادمیم و نیکل از محیط های آبی می باشد و می تواند به عنوان گزینه ای ارزان، جایگزین جاذب های متداول در تصفیه منابع آلوده به کادمیم و نیکل مورد استفاده قرار گیرد.

آلودگی اکوسیستم های آبی به رنگ ها یکی از اصلی ترین معضلات زیست محیطی قرن حاضر است که نیازمند ارائه راه حل های فوری و موثر در جهت حذف این آلاینده ها می باشد. بسیاری از صنایع مانند رنگرزی، نساجی، کاغذ و پلاستیک از رنگ ها و حجم زیادی آب برای رنگ کردن محصولات خود استفاده می کنند. بدین ترتیب مقدار زیادی پساب حاوی رنگ تولید می شود. بسیاری از آنها سمی و سرطان زا هستند و وجود آنها برای ادامه حیات آبزیان خطرناک است. یکی از این رنگ ها رنگ کاتیونی مالاشیت گرین می باشد که باعث مسمومیت های تنفسی می شود و سرطان زا می باشد. در این تحقیق، ابتدا سیلیکای نانو متخلخل از نوع sba-15 سنتز شد و سپس به منظور توسعه بازدهی جذب رنگ مالاشیت گرین از پساب، توسط گروه های عاملی آمینی، با روش پیوندی، عامل دار گردید. پس از آن، مواد آماده شده توسط روش های شناسایی نظیر xrd، sem، جذب و وا جذب n2 و ftir شناسایی شدند و در نهایت پس از تایید این موضوع که ماده سنتز شده ماده ای با ابعاد یک مزوپور است، میزان جذب رنگ کاتیونی مالاشیت گرین بر روی sba-15 عامل دار شده، تحت شرایط مختلف ph (7، 6، 5)، دوز جاذب (g/l 5/0، 3/0، 1/0)، دما (c °30، 20، 10) و غلظت اولیه محلول ( mg/l 150، 100، 50) مورد مطالعه قرار گرفت و تاثیر هر یک از عوامل بر روی میزان جذب بررسی شد. پس از تعیین شرایط بهینه (غلظت اولیه محلول mg/l 100، ph برابر 7، دوز جاذب g/l 3/0 و دمای c °30) برای هر یک از عوامل موثر، ایزوترم و سینتیک فرآیند، در شرایط بهینه مورد بررسی قرار گرفت و مشاهده شد که رفتار فرآیند مورد نظر از مدل فروندلیچ تبعیت کرده و همچنین سینتیک آن نیز بر واکنش شبه درجه دوم، با ضریب رگرسیونی برابر 7/99% منطبق می گردد. در این مطالعه sba-15 عامل دار شده، ظرفیت جذب بالایی برابر mg/g 333را در جذب رنگ کاتیونی مالاشیت گرین داشت. بنابراین طی این پژوهش می توان اظهار داشت که sba-15 عامل دار شده، جاذبی بسیار موثر در جذب رنگ کاتیونی مالاشیت گرین از پساب محسوب می شود که در شرایط بهینه فرآیند درصد جذبی برابر 100% را دارا می باشد.

نیترات ها مهم ترین آلوده کننده های غیر نقطه ای آب های زیرزمینی در اراضی کشاورزی به شمار می روند. نیترات حاصل از مصرف کودها با نفوذ عمقی آب از دست می رود. غلظت نیترات در آب زیرزمینی نیز به میزان نفوذ، میزان آلودگی، سرعت و جهت حرکت آب زیرزمینی و تحرک آن در آب زیرزمینی بستگی دارد. در این تحقیق، با به کارگیری روش های هوشمند شبکه عصبی و ماشین بردار پشتیبان و مقایسه نتایج آن با مدل های modflow و رگرسیون چند متغیره و شبیه سازی زمین آماری ، الگوی پراکندگی نیترات در آب زیرزمینی دشت اراک واقع در استان مرکزی ارزیابی شده است. اطلاعات موجود نتایج نمونه گیری از 40 چاه آب منتخب موجود در سطح دشت و به مدت 4 بار در فصول مختلف سال از پاییز 1385 تا تابستان 1386 بوده است و میزان نیترات، ph، هدایت الکتریکی، کل جامدات محلول، فلزات سنگین، آهن، کلیفرم کل، bod و cod نمونه ها تعیین گردیده و در تابستان 1391 نیز به منظور صحت سنجی نتایج مدلسازی مجدداً اقدام به نمونه گیری از همان چاه ها شده است. همچنین با توجه به نیاز به شناخت سنگ بستر و تعیین نوع آبخوان، مطالعات ژئوفیزیک نیز انجام گرفته و تعداد 42 سونداژ ژئوالکتریک طراحی و اجرا شده است. سپس با استفاده از داده های میزان بارندگی دشت اراک و همچنین میزان تبخیر و نوع کشت کشاورزی، هدایت الکتریکی، دما، ph، اکسیژن محلول، کل مواد جامد محلول و سطح آب زیرزمینی(wl ) و با استفاده از مختصات چاه ها، مدل غلظت نیترات در آبخوان دشت اراک به عنوان تابعی از متغیرهای ورودی فوق به روش های شبکه عصبی، ماشین بردار پشتیبان و رگرسیون چند متغیره مرحله ای به دست آمد. نتایج نشان می دهد که تخمین های بدست آمده از شبکه عصبی با بیش از 77 درصد همبستگی بین مقادیر پیش بینی شده با مقادیر مشاهده ای در مقایسه با 48 درصد همبستگی در روش رگرسیون چند متغیره و 65 درصد همبستگی در روش svr از انطباق بهتری با واقعیت های مشاهده ای برخوردار بوده و از این مدل می توان در تخمین غلظت نیترات در آبخوان دشت اراک استفاده نمود. هم چنین با انجام شبیه سازی زمین آماری به روش sgsim پراکندگی نیترات در دشت به صورت مکانی تخمین زده شده است. با استفاده از نتایج مدل سازی در دشت و انجام پیش بینی در دشت مشخص شد که غلظت نیترات در فصول پس از بارندگی از حالت منطقه ای به کل آبخوان گسترش یافته و هم چنین هاله آلودگی به سمت شرق و جنوب حرکت کرده و بر وسعت آن افزوده شده است. نتایج نمونه برداری های انجام شده در دشت در تابستان 1391 نیز صحت نتایج مدلسازی را تأیید نموده و با توجه به بالا بودن غلظت نیترات و برخی آلاینده های دیگر نظیر tds و ec لزوم توجه بیشتر به وضعیت آلودگی آبخوان را آشکار می نماید.

حدود 98 درصد آب های موجود در کره زمین شور می باشند و فقط 2 درصد از کل آب های موجود در کره زمین جزء آب های شیرین به حساب می آیند که از این مقدار 87 درصد شامل یخچال ها و مناطق قطبی است که غیر قابل استفاده می باشند. بنابراین فقط 2/0 درصد از کل آب های موجود در کره زمین قابل شرب می باشد که شامل آب های زیرزمینی، چشمه ها، رودخانه ها و دریاچه-ها می باشد. رشد جمعیت و توسعه صنایع موجب افزایش تقاضا و افزایش میزان آلودگی منابع آب سطحی و زیرزمینی می گردد. بنابراین برای دسترسی به یک توسعه پایدار و حفظ منابع آب موجود، وجود یک سیستم مدیریت جامع منابع آب ضروری می باشد. با توجه به این که در مناطق خشک آب زیرزمینی منبع اصلی برداشت آب برای مصارف عمومی است، موضوع اندرکنش آب های سطحی و زیرزمینی، خصوصاً در مناطقی که آب سطحی دارای آلودگی زیادی است دارای اهمیت زیادی می باشد. رودخانه قره چای که در اطراف شهر اراک استان مرکزی واقع است، دریافت کننده اصلی فاضلاب های شهری و صنعتی اطراف خود بوده و با توجه به اینکه آب زیرزمینی منبع اصلی تولید آب مورد نیاز شرب منطقه است، اندرکنش بین آب سطحی و زیرزمینی منطقه خصوصاً در مواقع کم آبی و افزایش غلظت آلودگی آب های سطحی بسیار حایز اهمیت می باشد. برای بررسی کیفیت منابع آب از 10 ایستگاه آب سطحی و 10 چاه برداشت آب زیرزمینی، در 6 مرحله و به صورت هر 2 ماه یک بار نمونه گیری به عمل آمد. در این تحقیق پارامترهای نیترات، فسفات، اکسیژن محلول، کل جامدات محلول، هدایت الکتریکی، کلراید، اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی، دما، کلیفرم و ph مورد بررسی و آزمایش قرار گرفتند. نتایج کار نشان دهنده غلظت بسیار کم مواد آلاینده در منابع آب سطحی و زیرزمینی و کیفیت مناسب این منابع بود. در انتها نتایج آزمایشات با استفاده از آنالیز آماری مورد تحلیل قرار گرفت.

افزایش جمعیت، سطح زندگی و پیشرفت صنعتی جوامع منجر به تولید مقادیر قابل توجهی از مواد زاید جامد شده است. بیش از tons/day 106*5/3 زباله در جهان تولید می شود که از این میان سهم ایران حدود tons/day 103*40 می باشد. ویژگی زباله ایران نیز همانند کشورهای در حال توسعه نسبت بالای مواد آلی و رطوبت موجود در زباله می باشد. رطوبت بالای مواد زاید شهری همراه با نزولات جوی که در داخل محل دفن مواد زاید نفوذ می کند، منجر به تولید مقدار زیادی شیرابه می شود. اغلب محل های دفن موجود در ایران، سیستم جمع آوری شیرابه مهندسی ندارند. تنها راه حل متداول جمع آوری شیرابه که در محل های دفن شهرهای بزرگ بکار می رود شامل استفاده از زمین شیبدار به منظور هدایت شیرابه به برکه های نگهداری می باشد. در حال حاضر متداولترین روش جهت مدیریت شیرابه جمع آوری شده، تبخیر می باشد که مشکلات زیست محیطی و بهداشتی زیادی از قبیل ایجاد بو، آلودگی و همچنین انتقال آلودگی به حیوانات را ایجاد می کند. بازچرخانی شیرابه یکی از روشهای مدیریت شیرابه می باشد که علاوه بر تصفیه شیرابه، تجزیه پدیری مواد زاید دفن شده و پایدار شدن محل دفن را تسریع می کند. در این تحقیق به مقایسه عملکرد محل های دفن بیوراکتوری در سه پابلوت هوازی، بی هوازی و نیمه هوازی پرداخته شده است. مواد زاید شهری در راکتورهایی به طول و عرض 0.5 متر و ارتفاع 1 متر و با چگالی حدود kg/m3 550 پر شد. به منظور جمع آوری شیرابه و بازچرخش دو مخزن در پایین و بالای راکتورها تعبیه شدند. از یک کمپرسور هوا جهت هوادهی به توده پسماند داخل راکتور هوازی استفاده شد. در ابتدای آزمایشات مقدار lit/min.kg 24/0 هوا به داخل پایلوت تزریق می شد که با گذشت زمان این مقدار به کاهش یافت. پایلوت هوازی 75 روز و دو پایلوت دیگر 157 روز بهره برداری شدند. در مدت زمان تحقیق راندمان کاهش در مقدار cod شیرابه در پایلوتهای هوازی، نیمه هوازی و بی هوازی به ترتیب 91، 93 و 92 درصد اندازه گیری شد. نتایج این تحقیق نشان داد محل های دفن بیوراکتوری با بازچرخانی شیرابه توانایی کاهش غلظت فلزات سنگین شیرابه را دارند. غلظت فلزات سنگین اندازه گیری شده در پایلوتهای بی هوازی و نیمه هوازی نشان داد این پایلوتها از راندمان بالاتری جهت حذف این فلزات نسبت به سیستم های هوازی برخوردار هستند. همچنین در این تحقیق، گازهای خروجی از پایلوت بی هوازی جمع آوری و شناسایی شد که حاکی از درصد بالای متان ( حدود 58 درصد) در نمونه های آزمایشگاهی بود.

تبدیل سیستم های دفن پسماند به بیورآکتور، ایده ای است که از اواخر دهه هفتاد میلادی مورد توجه محققین در زمینه مدیریت مواد زاید جامد بوده است. در سیستم مرکز دفن بیورآکتور تلاش می گردد به جای نگرش ذخیره ای موجود بر مراکز دفن، طراحی به گونه ای انجام شود که عملکرد لندفیل به صورت فرایند محور باشد. از جمله متداول ترین فرایند های پیشنهاد شده در اجرای مراکز دفن به صورت رآکتور بیولوژیکی بازچرخانی شیرابه می باشد. تحقیقات گسترده در زمینه مزایای لندفیل های بیورآکتور نشان می دهد علاوه بر تجزیه سریع تر زایدات و در نتیجه کاهش بازه آلایندگی این مراکز به دلیل فراهم شدن رطوبت کافی جهت تثبیت زایدات در اثر بازچرخانی، شیرابه عبوری نیز بر اثر عبور از میان زایدات تحت تاثیر برخی مکانیزم های تصفیه مانند جذب قرار می گیرد و از بار آلی آن کاسته می شود. با وجود اثبات مزایای قابل ملاحظه بازچرخانی شیرابه، اجرای آن در مقیاس واقعی تحت تاثیر پیچیدگی فرایند طراحی و نیز مشکلات غیر قابل پیش بینی در حین اجرا بسیار محدود بوده است. عدم طراحی مناسب این سیستم ها سبب مشکلاتی از قبیل نشت شیرابه از دیواره ها و پوشش های فوقانی لندفیل، عدم پایداری شیروانی ها در دفن روسطحی، غیر اقتصادی شدن فرایند اجرا و نیز افزایش هد بر روی پوشش های کف می گردد. تحقیقات نشان می دهد سیستم های تزریق افقی و قایم دارای بیشترین کارایی در تزریق شیرابه به داخل مراکز دفن می باشند. بر این اساس و با توجه به تفاوت موجود در ویژگی پسماندهای جمع آوری شده در ایران، در تحقیق حاضر پس از تعیین ویژگی های هیدرولیکی زایدات تازه و پیر و تحت درجات فشردگی مختلف در مقیاس آزمایشگاهی، شبیه سازی چاه های تزریق افقی و قایم باتوجه به خصوصیات به دست آمده از مطالعات آزمایشگاهی تحت حالت های مختلف غیر همسانی و نیز غیر همگنی محیط و با فرض صرف نظر کردن از تاثیر متقابل حرکت گاز و شیرابه در داخل مرکز دفن و نیز جریان های انتخابی و وابسطه به چگالی صورت پذیرفت. در کنار شبیه سازی هیدرولیکی، تاثیر تزریق شیرابه بر دمای درون مرکز دفن نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان می دهد، غیر همسانی محیط بیشترین تاثیر را در تعیین حداکثر فاصله تاثیر چاه های تزریق دارا می باشد. همچنین نتایج شبیه سازی حرارتی بیان گر کاهش قابل ملاحظه دمای داخل مرکز دفن در تزریق در فصل زمستان (با فرض دمای 4 درجه سانتی گراد برای شیرابه تزریقی) می باشد.

با توجه به مقدار اندک آب شیرین در جهان و محدودیتهای موجود در دسترسی به آنها (مناطق قطبی و رطوبت موجود در اتمسفر) نیاز به مدیریت جدی در زمینه مدیریت جامع آبهای سطحی احساس می شود متاسفانه ورود انواع فاضلابها اعم از شهری و صنعتی به درون رودخانه ها معضلات عمده زیست محیطی را ایجاد نموده است. از عمده ترین این تاثیرات تغییر در وضعیت اکوسیستم رودخانه ها بوده که می توان به مرگ ماهیها و افزایش مقدار جلبکها در ته رودخانه ها اشاره نمود. بنابراین مدلسازی آبهای سطحی و بهینه سازی درصد تصفیه فاضلابهای ورودی به آنها از اقدامات اساسی این مدیریت جامع است. در این پایان نامه از دونرم افزار qual2k و genetik برای شبیه سازی و بهینه سازی کیفی آب رودخانه استفاده گردید. هر دو نرم افزار در قالب excel بوده و قابلیت برنامه نویسی با visual basic را دارند. بهینه سازی درصد تصفیه فاضلابهای ورودی با استفاده از روش بهینه ساز الگوریتم ژنتیک انجام گرفت. و به همین دلیل از برنامه genetik استفاده شد. در این پایان نامه دو پارامتر bod و do مورد نظر بود و اعداد 5 و 5/8 به ترتیب بعنوان کران پایین و کران بالای دوشاخص do و bod در نظر گرفته شد. مقدار k مربوط به fcbod بعنوان تنها پارامتر بسیار موثر، کالیبره گردید و مقدار 4/1 برای آن بدست آمد. همچنین آنالیز حساسیت در مورد این ضریب به دو صورت انجام شد. با توجه به تعداد فاضلابهای ورودی، دبی، مشخصات کیفی و هزینه تصفیه هر یک از آنها، تابع هدف که کمینه نمودن هزینه تصفیه فاضلابهای ورودی است به شرطی که شرایط کیفی آب رودخانه را ارضا نماید، تشکیل گردید. با توجه به تغییرات تابع هدف به واسطه تغییرات در جمعیت اولیه، تعداد تولید نسل، ضریب ترکیب و ضریب جهش، این مقادیر کالیبره گردید و به ترتیب بازه ها و مقادیر (100-50)، (100-80) و 8/0 برای جمعیت اولیه، تعداد تولید نسل و ضریب ترکیب و 001/0 برای ضریب جهش در الگوریتم ژنتیک با جمعیت اولیه و تعداد تولید نسل بالا و 01/0 برای ضریب جهش در الگوریتم ژنتیک با جمعیت اولیه و تعداد تولید نسل متوسط و کم پیشنهاد گردید.

چکیده ندارد.

تعیین و پیش بینی میزان آلودگی منابع آبهای سطحی ناشی از ورود آلاینده های شهری، صنعتی و کشاورزی به دلیل استفاده مستقیم از آب آنها، پیشگیری از آلوده شدن آنها و یا تأمین هزینه های لازم در پالایش منابع آب آلوده شده به طور روز افزون مورد توجه قرار گرفته شده است. در بیشتر موارد رودخانه ها بعنوان اصلی ترین منبع تأمین کننده نیاز شرب، کشاورزی و صنعت از اهمیت خاصی برخوردار هستند و از طرفی کیفیت آب از لحاظ شرب در بین پارامترهای کیفی مهمترین متغیر است. در این راستا بررسی و پیش بینی تغییرات پارامترهای کیفی در طول رودخانه یکی از اهداف مدیران و برنامه ریزان منابع آب می باشد. بدین منظور تعداد مدلهای زیادی در شبیه سازی پارامترهای کیفی رودخانه ها گسترش یافته اند. همه این مدلها نیازمند پارامترهای ورودی زیادی مانند داده های هواشناسی، هیدرولوژی، مقاطع عرضی رودخانه و سرعت جریان هستند که یا دسترسی به آنها مشکل است و یا اندازه گیری آنها محتاج صرف هزینه و زمان زیادی می باشد. از جمله این مدلها می توان به مدلهای همچون qualiie، wasp، hspf و . . . اشاره کرد. در این میان شبکه های عصبی (ann) با الهام از عصبهای بیولوژیکی به عنوان گزینه ای برتر مورد تحقیق و بررسی قرار گرفته اند که می توانند با تعداد پارامترهای اندازه گیری شده و با دقت قابل قبولی تغییرات متغیر مورد نظر را پیش بینی نمایند. مزیت استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی توانایی آنها در حل مسائل غیر خطی و حجیم که حل آنها با دقت زیاد میسر نیست می باشد. در این تحقیق برخی پارامترهای کیفی آب رودخانه زاینده رود. شامل در برخی از ایستگاههای موجود در طول رودخانه با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی مورد بررسی و شبیه سازی قرار گرفته و از مدلهای شبیه سازی شده موجود به منظور پیش بینی میزان پارامتر کیفی مورد نظر در ماههای آینده استفاده شده است. پارامترهای کیفی ورودی مدل شبکه عصبی نیز شامل دبی جریان، دمای هوا و میزان بارندگی در ایستگاههای موجود در طول رودخانه می باشد. نتایج حاصل از شبیه سازی شبکه عصبی حاکی از کارایی مناسب مدل شبکه عصبی در پیش بینی پارامترهای کیفی در طول رودخانه زاینده رود می باشد. نتایج شبیه سازی شبکه عصبی برای پارامتر های کیفی ، و با توجه به شاخصهای آماری ، و بسیار مناسب و برای پارامترهای کیفی ، ، و نیز نسبتا مناسب گزارش شده است. تغییرات و برای پارامترهای کیفی ، و به ترتیب برابر 80/0 تا 93/0 و 056/0 تا 43/0 و این تغییرات برای پارامترهای کیفی ، ، ، به ترتیب برابر 62/0 تا 92/0 و 06/0 تا 54/0 گزارش شده است. در میان مدلهای شبیه سازی، مدل شبکه عصبی در پیش بینی از عملکرد بسیار مطلوبی برخوردار می باشد به نحوی که تغییرات مقادیر بین 06/0 تا 23/0 و بین 89/0 تا 93/0 متغیر می باشد. همچنین مدل شبکه عصبی در مدلسازی ph بدترین عملکرد را از خود نشان داده است به نحوی که تغییرات بین 10/0 تا 45/0 و بین 90/0 تا 63/0 متغیر می باشد. همچنین نتایج حاصل از شبیه سازی شبکه عصبی با یک مدل رگرسیون خطی و غیر خطی چند متغیره مقایسه شده که نتایج آن نشان دهنده برتری کاملا محسوس شبکه های عصبی مصنوعی در مقابل روشهای رگرسیونی می باشد. نتایج رگرسیون خطی و غیر خطی چند متغیره در شبیه سازی پارامترهای کیفی فوق نشانگر عملکرد بسیار ضعیف این مدلها در مقابل مدل شبکه عصبی می باشد به نحوی که مقادیر بین 30/0 تا 63/0 و بین 42/0 تا 91/2 متغیر بوده که این مقادیر برای مدل شبکه عصبی به ترتیب بین 68/0 تا 92/0 و 056/0 تا 39/0 می باشد.

مدیریت و کنترل کیفیت منابع آب از مسایل روز و بسیار حایز اهمیت می باشد. برای رسیدن به این منظور روش های مختلفی وجود دارد که از آن میان مدل سازی عددی آبخوان وشبیه سازی وضعیت مورد نظر به وسیله آن و حل آن به کمک رایانه یکی از اقتصادیترین و پرکاربردترین روشهای موجود است. در این میان روش های عددی بدون شبکه با ویژگی هایی مانند عدم نیاز به ایجاد شبکه و عدم وجود مشکل در کار با مرزهای نامنظم یکی از موضوعات قابل توجه در این زمینه است. یکی از روش های قدرتمند بدون شبکه نقاط محدود نام دارد. تاکنون در زمینه های گوناگونی کاربرد روش نقاط محدود مورد بررسی قرار گرفته است. این موضوع مبین دقت و صرفه اقتصادی و زمانی این روش است. هدف اصلی از این پایان نامه بررسی رفتار و عملکرد روش نقاط محدود در مدلسازی انتشار آلودگی در آبهای زیرزمینی است. در کنار این موضوع شکل جدیدی از توابع وزن مورد بررسی قرار گرفته که علاوه بر فاصله به جهت نیز حساس است. این ویژگی سبب بهبود کیفیت پاسخ خواهد شد. برای انجام این کار نخست معادلات دیفرانسیل مورد استفاده در هیدرولیک و همچنین آلودگی با کمک روش نقاط محدود به صورت الگوریتم در آمده و سپس بر اساس آن برنامه ای به زبان c++ توسعه داده شده است. ساختار حل مسئله آلودگی و هیدرولیکی در این برنامه به صورت همزمان می باشد. به عبارت دیگر در زمان t نخست مشخصات هیدرولیکی تعیین شده و بلافاصله از معلومات به دست آمده غلظت به دست می آید. برنامه توسعه یافته توانایی حل مسایل هیدرولیکی و آلودگی در آبهای زیرزمینی و به صورت یک بعدی و دو بعدی را دارا می باشد. نتایج حاصل از مسایل نمونه که با مدل مذکور حل شده اند همگرایی و دقت مناسب این روش در زمینه انتقال آلودگی در آبهای زیرزمینی را نشان می دهد. به عنوان نمونه مثال هایی که در حالت دو بعدی در زمینه جریان در آبهای زیرزمینی حل شده اند در مقایسه با روش تفاضلات محدود تنها از 5/1 تا 4 درصد اختلاف را نشان می دهند. یا مثال هایی که در حالت یک بعدی در زمینه انتقال آلودگی در آبهای زیرزمینی با استفاده از مدل مذکور حل شده اند در مقایسه با نتایج حاصل از حل دقیق تنها از حدود 1 تا 4 درصد تفاوت را نشان میدهند.

از آنجایی که در صنایع آهن و فولاد مواد اولیه کانی مصرف می گردد در نتیجه فاضلاب خروجی این صنایع حاوی فلزات سنگین مهمی از جمله کادمیم، سرب، روی، کروم، مس و جیوه هستند این فلزات معمولا در فرآیند تصفیه در واحدهای صنعتی کارخانه ذوب آهن اصفهان حذف نمی گردد ، لذا همراه با پساب به محیط زیست وارد گشته و می تواند موجب آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی را سبب گردد. در نتیجه مطالعه تجربی و برآورد دقیق غلظت این عناصر در فاضلابهای صنعتی و بویژه فاضلابهای صنایع آهن و فولاد مورد توجه قرار گرفت تا علاوه بر اندازه گیری غلظت آنها، روشهای کاهش و حذف این عناصر از پسابهای واحدهای تصفیه فاضلاب قبل از دفع به محیط زیست نیز مورد بررسی قرار گرفته و روشی اقتصادی و عملی برای اجرا در واحدهای صنعتی و به منظور صیانت از محیط زیست پیشنهاد گردد.