در این مطالعه امکان سنجی روش های تصفیه ی درجای فاضلاب در مناطق شمالی کشور مورد بررسی قرار گرفته است. در سطح استان مازندران تقریباً تمام واحدهای مسکونی در روستا، فاضلاب خانگی خود را به چاه جذبی تخلیه می نمایند. اکثر روستاهای استان، آب مصرفی خود را از چاه تهیه می نمایند. سطح آب زیرزمینی در سطح استان بالا، در حدود 4 متر، می باشد و تخلیه فاضلاب به چاه جذبی بر روی کیفیت آب خوراکی اثر مستقیم دارد. برای بررسی عملکرد سیستم های تصفیه ی درجای فاضلاب، روش سپتیک تانک به همراه ترانشه جذب در روستای واسکس شهرستان آمل مورد آزمایش قرار گرفته است و به همین منظور، پایلوتی در یک واحد نیمه مسکونی اجرا گردیده است. فاضلاب صنعتی به طور کامل از فاضلاب خانگی جدا بوده است. فاضلاب خانگی این مجموعه، به علت کم بودن آب خاکستری دارای کیفیتی مشابه آب سیاه بوده است. برای بررسی عملکرد سیستم، پساب خروجی از سپتیک تانک و ترانشه جذب با فاضلاب ورودی مقایسه شده است. از جمله پارامترهای مهم در بررسی عملکرد یک سیستم تصفیه فاضلاب، میزان حذف bod5، cod، tn و فسفات در هر بخش سیستم می باشد و به صورت زیر بیان می گردد: راندمان حذف در سپتیک تانک به ترتیب، 55% ، 25%، 30% و 25% می باشد. راندمان حذف در ترانشه جذب به ترتیب، 85%، 80%، 70% و 30% می باشد. و راندمان در کل سیستم به ترتیب، 93%، 85%، 80% و 50% می باشد. در بررسی سیستم های رایج تصفیه ی درجای فاضلاب همچون سیستم پشته ای و فیلتر ماسه ای، روش ترکیبی از سپتیک تانک و ترانشه جذب با ساختار بسیار ساده، مخارج جاری آن بسیار کم بوده و عملکرد مناسبی در حذف اجزاء مضر فاضلاب دارد، برای روستاهای استان مازندران بسیار مناسب می باشد.

آهن و منگنز به طور معمول در منابع آب زیرزمینی وجود داشته و حضور مقادیر بالای آن ها در آب باعث ایجاد اثرات نامطبوع از جمله طعم نامطبوع، رسوب گذاری در تاسیسات آب شهری ، تولید رنگ قرمز مایل به قهوه ای توسط آهن و تولید رنگ قهوه ای مایل به سیاه توسط منگنز در آب می گردد. سازمان بهداشت جهانی (who) حد مجاز را 3/0 میلی گرم بر لیتر برای آهن و 05/0 میلی گرم بر لیتر برای منگنز و استاندارد ایران حد مجاز 3/0 میلی گرم بر لیتر برای آهن و 5/0 میلی گرم بر لیتر برای منگنز اعلام کرده است. داده های موجود نشان می دهد که مقادیر آهن و منگنز موجود در آب چاه های استان مازندران حدودا 5 برابر حد استاندارد جهانی می باشد وضرورت کاهش میزان این آلاینده ها و رساندن مقدار آن ها به محدوده استاندارد را باعث می گردد. با توجه به آنکه روش تصفیه مورد استفاده کنونی هوادهی(پله ای)-فیلتراسیون(تند شنی) بازده قابل قبولی نداشته و میزان آهن و منگنز باقیمانده در آب تصفیه شده سه برابر حد استاندارد بوده، به منظور انجام تصفیه تکمیلی روش ازن دهی-فیلتراسیون (در محل مصرف) برای حذف آهن و منگنز و نتیجتا بهسازی کیفیت آب شرب بررسی شده است. در این تحقیق روش های هوادهی- فیلتراسیون با ازن دهی-فیلتراسیون (با غشای میکروفیلتر( مقایسه گردیده و در آن زمان بهینه اکسیداسیون و نیز تاثیر جنس غشا، اندازه حفرات و نیز استفاده از کربن فعال در افزایش بازده حذف در غشای میکروفیلتر بررسی گردیده است. زمان بهینه اکسیداسیون با استفاده از ازن ژنراتورهای تجاری خانگی برای ازن، 20 دقیقه محاسبه گردید. بازده حذف آهن و منگنز در این زمان به ترتیب 90 و 80 درصد همراه با اسفاده از غشاء میکروفیلتر تجاری با قطر اسمی یک میکرون به دست آمد. با کاهش قطر اسمی میکروفیلتر پروپیلن از 1 میکرون به 0.2 میکرون، بازده حذف تغییر محسوس نکرده و تنها به طور میانگین حدود 2 درصد افزایش یافت. تغییر جنس پروپیلن به سرامیک در میکروفیلتر با قطر 1 میکرون بازده حذف را حدود 4 درصد کاهش داد. استفاده از کربن فعال در داخل میکروفیلتر سرامیکی به قطر 1 میکرون بازده حذف آهن و منگنز محلول را به 99 درصد رسانید.

در این پژوهش، امکان استفاده از جاذب کربن فعال فرآوری شده از پوست گردو (به عنوان یک جاذب ارزان قیمت و در دسترس) برای حذف دیازینون (یکی از سموم پرمصرف کشاورزی در ایران) از محیط های آبی مورد بررسی قرار گرفت. متغیرهای آزمایشگاهی ph، دوز جاذب، غلظت های اولیه دیازینون و زمان تماس به عنوان متغیرهای موثر در آزمایش های ناپیوسته حذف انتخاب شده و اثرات آن ها بر روی فرآیند جذب و هم چنین مشخصه یابی جاذب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که بیشینه حذف دیازینون با زغال خام گردو به میزان 58% با شرایط بهینه حذف به صورت زیر به دست آمد: ph در محدوده تقریباً خنثی، دوز جاذب 4/0 گرم بر لیتر، غلظت اولیه 60 میلی گرم بر لیتر دیازینون و زمان تماس 10 دقیقه. ظرفیت جاذب در این آزمایش ها 227 میلی گرم برگرم جاذب بدست آمد. تحلیل نتایج، نشان داد که فرآیند جذب سطحی دیازینون بر روی جاذب زغال خام پوست گردو، تطابق مناسبی با ایزوترم جذب فرویندلیش با 993/0=2r و سینتیک جذب نیز تطابق با شبه واکنش درجه اول داشته اند. هم چنین نتایج بدست آمده حذف با زغال فعال شده فیزیکی نیز نشان داد که حذف به میزان 6/98 % با شرایط بهینه حذف: ph در محدوده تقریباً خنثی، دوز جاذب 4/0 گرم بر لیتر، غلظت اولیه 40 میلی گرم بر لیتر دیازینون و زمان تماس 10 دقیقه طبعیت می کند. ظرفیت جاذب نیز در این آزمایش ها 332 میلی گرم برگرم جاذب بدست آمد. در این حالت روند حذف تطابق مناسبی با ایزوترم جذب فرویندلیش با 999/0=2r و شبه واکنش درجه دوم سینتیک با 9999/0=2r را داشته است. با آزمون طراحی آزمایش نیز چندین آزمایش با جاذب کربن فعال شده فیزیکی انجام گردید که درصد حذف در شرایط بهینه 4/99 درصد به دست آمد. آزمایش های مشخصه یابی جاذب بر اساس آزمایش sem و betنشان داد که با فعال سازی فیزیکی سطح ویژه از 11/137 متر مربع بر گرم به 8/1067 متر مربع بر گرم رسیده و حجم حفرات نیز تقریباً 10 برابر شده است. هم چنین با آزمایش xrd نیز مشخص گردید که زغال خام دارای ساختار آمورف و غیر منظم بوده که با فعال کردن زغال این ساختار منظم تر شده و دو ترکیب c7h10o8s و c12h10os در کربن فعال شده شناسایی گردید.

در پژوهش حاضر، امکان کاهش غلظت یون نیترات در محلول های آبی با استفاده از جاذب گل قرمز (طی فرآیند جذب سطحی) با الگوی مطالعاتی-تجربی مورد بررسی قرار گرفت. جاذب مورد استفاده، پسماند صنعتی تولید آلومینا از سنگ معدن بوکسیت در فرآیند بایر است. سالانه حدود 120 میلیون تن پسماند گل قرمز در سراسر جهان تولید و در محیط زیست انباشته می شود؛ که می تواند اثرات سوء زیست محیطی را در پی داشته باشد. آزمایش های جذب سطحی نیترات با استفاده از جاذب خام و فعال سازی شده (به روش مکانیکی-شیمیایی) به صورت ناپیوسته و در مقیاس آزمایشگاهی و به طور جداگانه برای نمونه آب مصنوعی و نمونه آب زیرزمینی واقعی انجام شد. نتایج آزمایش های روند بهینه یابی گام به گام نشان داد که گل قرمز خام قابلیت کاهش غلظت یون نیترات را از نمونه های مصنوعی تا میزان 41/22 درصد (1/202 میلی مول بر گرم) دارا می باشد. شرایط بهینه جذب عبارت بود از: 5/6=ph، زمان تماس 60 دقیقه، غلظت اولیه 150 میلی گرم بر لیتر، دوز جاذب 1 گرم بر لیتر و دمای 25 درجه سلسیوس. مطالعات سینتیکی و ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب، از ایزوترم فروندلیش و مدل سینتیک درجه دوم پیروی کرده و گرماده می باشد. در شرایط بهینه به دست آمده، جذب سطحی نیترات از نمونه آب واقعی به میزان 66/37 درصد (0/483 میلی مول بر گرم) در زمان تماس تعادلی 60 دقیقه به دست آمد. فعال سازی مکانیکی و فعال سازی شیمیایی جاذب به ترتیب با آسیاکاری پرانرژی و اسیدکاری (اسید کلریدریک) بر پایه بیشینه کردن بازده حذف نیترات از نمونه های مصنوعی انجام شد. بهینه ترین حالت فعال سازی در زمان آسیاکاری 8 ساعت، غلظت اسید 17/5 درصد وزنی و زمان اسیدکاری 17 دقیقه حاصل شد. فعال سازی مکانیکی-شیمیایی، اثرات مطلوبی بر مشخصه های گل قرمز خام داشت، به گونه ای که با انجام آزمون های xrf، xrd، ft-ir، dls، bet و sem، بهبود ساختار شیمیایی (شامل افزایش درصد حضور عناصر موثر، کاهش تعداد فازهای معدنی و بهبود پیوندهای شیمیایی موجود در ماده)، یکنواختی در دانه بندی، کاهش اندازه ذرات (از 983/6 به 196/7 نانومتر)، افزایش سطح ویژه ماده جاذب (از 18/11 به 95/268 مترمربع بر گرم)، یکنواختی توزیع حفرات، کاهش میانگین قطر حفرات (از 22/25 به 7/95 نانومتر)، اصلاح شکل و ساختار هندسی و کاهش انباشتگی ذرات جاذب مشاهده شد. همچنین نتایج طراحی آزمایش ها (به روش سطح پاسخ) نشان داد که گل قرمز فعال سازی شده مکانیکی-شیمیایی توانایی کاهش غلظت یون نیترات را از نمونه های مصنوعی تا میزان 77/84 درصد (6/323میلی مول بر گرم) دارا می باشد. شرایط بهینه جذب عبارت بود از: 6/2=ph ، زمان تماس 5/26 دقیقه، غلظت اولیه 5/95 میلی گرم بر لیتر، دوز جاذب 76/0 گرم بر لیتر و دمای 25 درجه سلسیوس. موثرترین پارامترها در بیشینه شدن تابع پاسخ، ph و زمان تعیین شدند. مطالعات سینتیکی و ترمودینامیکی نشان داد که فرآیند جذب، از ایزوترم لانگمویر و مدل سینتیک درجه دوم پیروی کرده و گرماده می باشد. در شرایط بهینه به دست آمده، جذب نیترات از نمونه آب واقعی 09/56 درصد (1/001 میلی مول بر گرم) در زمان تماس تعادلی 30 دقیقه به دست آمد. با توجه به این نتایج، غلظت نیترات در نمونه آب واقعی پس از استفاده از گل قرمز خام و فعال سازی شده مکانیکی-شیمیایی در فرآیند جذب سطحی، به ترتیب به پایین تر از حد مجاز (50 میلی گرم بر لیتر) و پایین تر از حد مطلوب (45 میلی گرم بر لیتر) در آیین نامه کیفیت آب ایران (استاندارد 1053) رسید.

راکتور بافلدار بی هوازی(abr) یکی از راکتورهای تصفیه بی هوازی فاضلاب با سرعت بالاست که به دلیل توانایی بالایی که در تصفیه انواع فاضلاب ها دارد، مورد توجه قرار گرفته است. این راکتور از تعدادی اتاقک تشکیل شده که در آن ها جریان فاضلاب به صورت متوالی حالت بالارونده و پایین رونده دارد. از نقطه نظر فرایندی، مطالعات فراوانی بر روی این راکتورها انجام شده است. از آنجایی که علاوه بر فرایندهای بیولوژیکی، هیدرودینامیک جریان نیز در تعیین عملکرد راکتور نقش دارد، لذا لازم است مطالعه کافی در این زمینه نیز صورت گیرد. در این تحقیق ویژگی های هیدرودینامیکی راکتور بافلدار بی هوازی در مقیاس پایلوت آزمایشگاهی و نیمه صنعتی مورد مطالعه قرار گرفته است. همچنین نوع رژیم جریان هیدرولیکی راکتور نیز به تفصیل مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج این تحقیق نشان می دهد راکتور بافلدار بی هوازی از نظر هیدرودینامیکی راکتوری با بازده بالا بوده و در شرایط مختلف هیدرودینامیکی، پایداری خوبی را از خود نشان می دهد. رژیم جریان موجود در راکتور بافلدار بی هوازی مورد مطالعه، بسیار به رژیم نهرگونه نزدیک است.