مرجع تخصصی آب و فاضلاب

خلاصه:
سبزوار يكي از شهرهاي استان خراسان رضوي است كه در فاصله 240 كيلومتري غرب شهر مشهد در طول جغرافيايي 57 درجه و 43 دقيقه و عرض جغرافيايي 36 درجه و 12 دقيقه در ارتفاع 960 متري از سطح دريا واقع شده است. آب و هواي منطقه سبزوار از نوع اقليم هاي خشك و نيمه خشك است. دشت سبزوار نسبتاً مسطح و بر روي رسوبات آبرفتي دوران چهارم قرار گرفته و ميزان فضاي سبز آن متوسط مي‌باشد. اين دشت كه از شرق به غرب كشيده شده، از رسوبات آبرفتي عهد حاضر پوشيده شده و شامل پادگانه‌هاي آبرفتي، مخروط افكنه‌ها، شن‌هاي روان و رسوبات دانه‌ريز كويري مي‌باشد. سنگ كف  عموماً از رسوبات تبخيري نئوژن همراه با چين‌خوردگي تشكيل شده و لذا ضخامت آبرفت متغير است. بطوري كه حداكثر آن حدود 300 متر در ناحيه‌اي كوچك در شمال دشت واقع شده است. دانه‌بندي آبرفت در حاشيه ارتفاعات شمالي دانه درشت، اما به تدريج به سمت كال شور و در مركز دشت و انتهاي دشت، دانه ريز مي‌گردد. قسمت وسيعي از دشت سبزوار از رسوبات دانه‌ريز رس و سيلت كويري تشكيل شده و در قسمت جنوبي كال شور شن‌هاي روان سطح وسيعي از آن را مي پوشاند. بلندترين نقطه اين حوضه با ارتفاع  2875 متر در كوه نظر گاه در شمال دشت واقع بوده و  بلندترين نقطه در دشت نيز در ارتفاع 1100 متر از سطح دريا قرار دارد. همچنين پست ترين نقطه در دشت در ارتفاع 820 متري از سطح دريا در حاشيه كوير قرار دارد و متوسط ارتفاع دشت 930 متر از سطح دريا است. وجود ارتفاعات نظرگاه در شمال و كوه گرو با ارتفاع 2924 متري از سطح دريا در ناحيه شمال غرب تاثير زيادي به جهت ريزش هاي جوي در منطقه  بوجود آورده كه به طبع آن رودخانه ها و مسيل هاي نسبتا آبدار در مناطق ريوند ، بفره،  مهر، صدخرو و داورزن بوجود آمده و عبور اين رود خانه ها و پخش سيلاب آنها بر روي سطح دشت باعث تغذيه سفره آب زير زميني مي گردد. با توجه به جمعيت رو به رشد شهرستان سبزوار، به عنوان مهمترين شهر منطقه غرب خراسان رضوي،  و محدوديت منابع آب شيرين جهت شرب در اين شهر، استفاده بهينه از اين منابع محدود و شناخت كيفي منابع آبي متصل به اين محدوده از ضروريات بشمار مي آيد. البته در اين زمينه شركت مهاب قدس در سالهاي گذشته اقدامات شايان توجهي از جمله عمليات حفر 8 حلقه چاه عميق در دشت ريوند، احداث خطوط انتقال به طول 46 كيلومتر، احداث مخزن با مجموع ظرفيت 60 هزار متر مكعب و توسعه و اصلاح شبكه توزيع آب شهر اقدام نموده است. اما با اين وجود قطعا نتايج طرح پژوهشي فعلي مي تواند به عنوان حلقه اي از زنجيره مطالعات منابع آب شرب نقش بسزايي در تعيين سيماي كلي حال و آينده آب شرب شهر داشته و در تصميم گيري ها و اقدامات آتي جهت تامين آب شرب مورد استفاده قرار گيرد.
بر اساس مطالعات شركت آب منطقه اي خراسان رضوي، مطالعات طرح جامع آب كشور به منظور بر آورد آب مورد نياز شهري مورد توجه قرار گرفته و در آن مشخصات مهمترين حوضه هاي آبريز از لحاظ كمي و كيفي بررسي شده است. نمونه‌هاي آب انتخابي منابع آبي تحت پوشش شركتهاي آب منطقه‌اي به صورت ماهيانه، فصلي و يا در حداقل و حداكثر سطح آب زيرزميني برداشت شده و براساس آنها نقشه‌هاي شيمي مربوط به آن بدست مي‌آيد. اما نكته اساسي اين است كه با توجه به تعداد منابع آبي دشت ها و محدوديت چاه هاي انتخابي، اين آماربرداري ها با تعداد كم و فواصل زماني زياد انجام شده يا مي‌شوند. به اين دليل اين نمونه‌گيري ها جوابگوي اهداف طرح، بويژه در شهر سبزوار نبوده و بايستي مطالعات دقيقتري در اين محدوده صورت گيرد. گزارش حاضر اقدام كوچكي در اين جهت است. در اين چكيده به برخي از مهمترين يافته‌هاي اين طرح تحقيقاتي اشاره مي‌كنيم.
نقشه هم عمق بدست آمده در اين پروژه نشان دهنده تغييرات عمق سطح آب در محدودة مورد مطالعه است. وضعيت منحني‌هاي هم عمق نشاندهندة وجود يك سفره آزاد در محدوده مورد مطالعه مي باشد كه ماكزيمم ارتفاع سطح آب از سطح توپوگرافي در شرق روستاي مهر در شمال منطقه با ارتفاع 36/176 متر قرار دارد. حداقل آن نيز در حاشيه جنوبي كال شور كه سطح آب آن به كمتر از 10 متر  مي‌رسد، با ارتفاع 57/3 متر مربوط به چاه پيزومتر جنوب كال نامن مي باشد. البته در دامنه شمالي در محدوده مورد مطالعه عمق آن كاسته شده و به سطح زمين نزديك‌تر مي‌گردد. فواصل منحني‌هاي هم عمق نيز از همديگر 10 متر بوده و با توجه به منحنيهاي ترسيم شده، اين منحني‌ها تقريباً از شيب توپوگرافي منطقه تبعيت داشته و جهت آنها از شمال به سمت جنوب ناحيه كال شور مي باشد. در منطقه مهر منحني‌ها از فشردگي زياد برخوردار مي باشد و تقريباً از شيب توپوگرافي آن ناحيه پيروي مي‌كند. اين خود دليلي بر وجود سفره آزاد در اين نواحي است. جهت منحني‌هاي هم عمق در ناحيه ابارش و استير به سمت جنوب (كال شور) بوده و تقريباً يكنواخت مي باشد. در ناحيه استير تا ريوند و به سمت جنوب، فواصل منحني‌ها زياد شده و به سمت كال شور اين فواصل زيادتر مي‌شود. اين امر نشان دهندة شيب كم منطقه مذكور است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مديريت كلرزني آب آشاميدني
               
گندزدايي آب آشاميدني با هدف انهدام عامل‌هاي ميكروبي بيماري‌زا، كنترل ميكروارگانيسم‌هاي مزاحم، ممانعت از رشد مجدد ميكروبي در شبكه‌هاي آب‌رساني و حذف يا تقليل رنگ، طعم و بوي آب به انجام مي‌رسد. نيل به موفقيت در اين امر، تمهيدهاي ويژه‌اي از حوضه‌ي آبريز تا مصرف‌كننده را طلب مي‌كند و نخستين شرط تحقق آن، پيش‌بيني تمهيدهاي مديريتي و فني براي ممانعت و يا تقليل ورود آلاينده‌ها به منابع آب است. در رويكردهاي نوين مديريت كيفيت آب نيز، حفاظت منابع آب، به كارگيري فرآيندهاي مناسب و حفاظت از آب توليد شده در مراحل ذخيره‌‌سازي و توزيع و سرانجام گندزدايي آب، به عنوان راهبردهاي نيل به سلامت آب آشاميدني اعلام و براي كنترل كيفيت آب در منابع تأمين، شاخص‌هاي كدورت، رشد جلبك‌ها، رنگ، هدايت الكتريكي و رخدادهاي هواشناسي، در تصفيه‌خانه‌ها، شاخص‌هاي غلظت و زمان تماس عامل گندزدا، pH، كدورت و رنگ و در شبكه‌ي توزيع، شاخص‌هاي كلر باقي‌مانده، كدورت، اشريشياكلي‌گرماپاي، شمارش جمعيت ميكروبي(HPC) و فشار آب توصيه شده است.
به دليل مزاياي متعدد كلرزني در تحقق سلامت ميكروبي آب، سازمان جهاني بهداشت به صراحت اعلام كرده است كه”پيامدهاي بهداشتي ناشي از فرآورده‌هاي جانبي كلرزني، در مقايسه با عدم كفايت انجام آن، بسيار جزيي است و كلرزني آب بدون توجه به كنترل فرآورده‌هاي جانبي حاصل از آن بايد انجام ‌شود”. مطالعه‌‌هاي اپيدميولوژي محققان نيز نشان مي‌دهد كه احتمال ابتلا به سرطان ناشي از فرآورده‌هاي جانبي كلرزني در استخرهاي شنا 25 و در آب آشاميدني، 6 در ميليون است.
در كلرزني فاضلاب نيز هر چند به اعتقاد سازمان جهاني بهداشت، كلرزني پساب فاضلاب‌ها به دلايل متعدد دشوار بوده و دستيابي به كيفيتي از پساب كلرينه شده كه همواره شاخص‌هاي بهداشتي را تأمين كند، به تقريب ناممكن و غيراقتصادي است، اما با اين حال، در شرايط خاص، موفقيت در كلرزني پساب فاضلاب را منوط به نيل به شاخص‌هاي BOD كمتر از 20 و به ترجيح كمتر از 10، COD كمتر از 40 و TSS كمتر از 10 ميلي‌گرم بر ليتر دانسته است.
نگاه اجمالی
برای اینکه آبی قابل استفاده باشد، علاوه بر حذف انواع آلاینده‌ها از آب و خارج کردن یونها و مواد رسوبی و کلوئیدی ، باید برای مصارف خانگی و بهداشتی ، عاری از باکتریها و ویروسها‌ی مضر باشد. برای پاک کردن آب از اینگونه آلودگی‌ها معمولاً به یک اکسید کننده قویتر از  نیاز داریم.
فرآیند حذف باکتریها و ویروسها از آب توسط یک اکسید کننده را گندزدایی می‌نامند. برای اینکار معمولا از ازن یا ترکیبات کلردار استفاده می‌شود.

استفاده از ازن در گندزدایی آب
برای انجام عمل گندزدایی ، هوای غنی شده از ازن را از درون آب عبور می‌دهند. حدود 10 دقیقه تماس کافیست تا ازن بر روی آلودگی تاثیر کرده و آنها را از بین ببرد. از آنجا که طول عمر مولکولهای ازن کوتاه است، هیچگونه حفاظت زمینه‌ای برای محافظت آب از آلوده شدن در آینده وجود ندارد. یکی دیگر از اشکالات این روش ، عمر کوتاه  است که نمی‌توان آن را ذخیره کرد و یا از مکانی به مکان دیگر حمل کرد. باید آن را در محل استفاده بوسیله فرآیندی نسبتا گران شامل تخلیه الکتریکی در هوای خشک تولید کرد.
استفاده از ترکیبات کلردار برای گندزدایی آب
متداولترین عامل تصفیه آب که در اکثر کشورهای پیشرفته استفاده می‌شود، استفاده از اسید هیپوکلرو است. این ترکیب کووالانسی و خنثی با عبور از درون غشاء موجودات ذره‌بینی آنها را می‌کشد.  هم مانند ازن پایداری کمتری دارد و نمی‌توان آن را ذخیره کرد.
در مراکز بزرگ تصفیه آب ، هیپوکلرواسید را با حل کردن گاز کلر در آب در PH متوسط تولید می‌کنند. بنابراین محلول رقیق کلر در آب ، دارای مقدار کمی  است و چنانچه  محیط واکنش زیاد باشد، اسید هیپوکلرو به یون هیپوکلریت که خاصیت گندزدایی کمتری دارد، تبدیل می‌شود.

روش جلوگیری از ایجاد یون هیپوکلریت
در استخرهای شنا ، معمولاً برای تولید هیپوکلرو اسید از نمک کلسیم‌هیپوکلریت یا محلول آبی سدیم‌هیپوکلریت استفاده می‌شود. با انجام واکنش اسید - باز بیشتر درون آب ، یون هیپوکلریت به اسید هیپوکلرو تبدیل می‌شود. برای جلوگیری از تجزیه اسید ، باید PH محیط به دقت کنترل شود تا بیش از اندازه قلیایی نباشد، چون برای جلوگیری از خوردگی مواد ساختمانی استخر در محیط اسیدی ، معمولاً PH را بالاتر از 7 نگه می‌دارند. حفظ PH قلیایی ، همچنین مانع از تبدیل آمونیاک حل شده به کلر آمینها ، مخصوصا  (که باعث تحریک چشم است) ، می‌شود.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

كيفيت و كميت روان آب آب سطحي حاصله از راههاي آسفالت ، آجر فرش و خرده سنگ در ((كانكتيكوت )) ( ايالتي در شمال شرق آمريكا در ساحل آتلانتيك ، مركز آن هارت فورد )  .
چكيده :
اين تحقيق ، كميت و كيفيت روان آب سطحي حاصل از راههاي آسفالت همانند سازي شده ،آجر فرش تراوا و خرده سنگ را مقايسه كرد . بارش در محل اندازه گيري شد و روان آب با استفاده از سطل هاي شاخص دار ثبت شد . نمونه هاي روان آب كامپوزيتهاي تحمل كننده جريان ، براي بدست آوردن ميزان جامدات معلق كل ، نيتروژن كجلدا هل كل ،نيتروژن نيترا ت ، آمونيو – نيتروژن ،فسفري كل (TP) ،روي ، سرب، مس ، هر هفته مورد تجزيه و تحليل (آناليز) قرار مي گرفت . نرخ نفوذ روي هر راه بصورت ساليانه معين مي شد . آناليز مكرر ملاكهاي واريانس نشان دارد كه روان آب  آب سطحي ( آب باران ) بين انواع راهها به طرز قابل ملاحظه اي متفاوت است . ترتيب نزولي ( روان آب بصورت آسفالت > آجر فرش > خرده سنگ بود. ميانگين نرخهاي نفوذ پذيري صفر ، 2/11 ، 0/9 سانتي متر بر ساعت به  ترتيب براي راههاي آسفالت ،آجر فرش و خرده سنگ (سنگ خرد شده ) بود . راههاي آجرفرش وخرده سنگي هردودرمقايسه با راههاي آسفالت، روان آبِ آب باران را كاهش مي دادند. روان آب بدست آمده از راههاي آجرفرش به طرز چشم گيري حاوي غلظتهاي كمتري از تمامي آلاينده هاي معين در مقايسه با روان آب حاصل از راههاي آسفالت بود/اما روان آب حاصله از راههاي خرده سنگ از نظر غلظتها شبيه روان آب حاصله از راههاي آسفالت بودندبه جز در مورد غلظتهاي TP ، كه درروان آب راههاي سنگ خردشده به نسبت روان آب حاصله از راههاي آسفالتي كمتر بود.گزارش كلان از آلاينده هاي معين شده، بيشتر، تفاوتهاي نسبي درروان آبِ آب باران را تاييد مي كرد تا تفاوت غلظتها را.
مقدمه:
كيفيت آب سطحي به علت بارهاي آلاينده در روان آبِ  آب سطحي وافزايشهاي اوج وحجم روان آب ،به صورت منفي متاثر از رشد شهري مي باشد. بر طبق گزارش منتشر شده در سال 1997از سوي USDA –فهرست منابع ملي ، ميزان زمين رشد يافته (شهري،ساخته شده وزمين حمل ونقل روستايي ) از1982،34% افزايش يافته وبا نرخ 7/0 ميليون هكتار بر سال  درحال افزايش مي باشد. يك استفاده عمده از زمينهاي شهري، تقسيم بنديهاي مسكوني مي باشد .بر اساس برنامه ملي روان آب شهري (USEPA,1983b) كيفيت روان آب شهري حاصل از مناطق آب مسكوني شبيه به انواع ديگر استفاده از زمينهاي شهري است .نواحي منابع كليدي درون مناطق مسكوني از نظر آلاينده تفاوت دارند. مثلابه نظر مي رسد كه چمنها داراي بالاترين غلظت روان آب فسفري ونيتروژن كجلدا هل كل (  TKN) مي باشد در حالي كه خيابانها داراي غلظتهاي بالاي روان آب جامدات معلق كل( TSS )وبسياري از فلزات هستند.(بنرمن و همكاران ،1933.استوور وهمكاران1997)اين  تحقيقات  نشان مي دهد كه روان آب حاوي سقفي مناطق مسكوني معمولا غلظتهاي  كمي از آلاينده ها را دارد،
اما ، سقفهاي نواحي تجاري مي تواند از نظر فلزات بالا باشد يك عامل بالقوه براي كاهش جانبي منبع آلودگي در توسعه مناطق مسكوني ،كاهش روان آب راههاي اختصايي مي باشد روان آب راه هاي اختصاصي از نظر غلظتهاي مواد جامد ، مواد غذايي ، فلزات و PAH ها در بين نواحي منبع شهري  ، متوسط است ، مدل بنر من و همكارانش (1993 ) نشان داد كه در حوزه هاي آبريز مسكوني ،21 % از روان آب كل از راه هاي اختصاصي و 7% از چمن ها مي آيد ،گر چه راههاي اختصاصي فقط 5 % از ناحيه مورد مطالعه را شامل مي شدند . مدل استيوئر و همكارانش (1997) نشان داد كه در 10 % ازروان آب  آبريز از راههاي اختصاصي مي آيد، گر چه آنها 4 % از ناحيه آبريز را تشكيل مي دادند . همچنين اينكه كاهش روان آب حاصله از راه هاي اختصاصي مي تواند به طرز قابل توجهي آلودگي منبع غير منطقه اي (غير نقطه اي ) حاصل از توسعه مناطق مسكوني را كاهش دهد . درباره روان آب حاصله از انواع مختلف راههاي اختصاصي چيز زيادي نمي دانيم . استيوئر و همكارنش (1997 ) يك راه اختصاصي آسفالته و دو راه سيماني را بررسي كردند اما آنها را مقايسه نكردند . بنر و همكارن وي ( 1993 ) تنها غلظتهائي از مواد جامد معلق ، فسفري ،كادميوم ،مس ، روي و سرب موجود در روان آب ناشي از راههاي آسفالت را گزارش دادند .
غلظتها و تخليه نيتروژن بررسي نشد . مطالعاتي بر روي روان آب حاصله از پوشا ننده هاي سطحي مختلف مورد استفاده  در جاده ها و پاركها انجام شده است . مثلا تحقيقاتي در مورد آجر فرش ها ( براتبو و  بوث 2003 ، بوث ولياويت 1999 ، جميز و تامپسن 1997 ،پرات و همكارانش 1995 ) و آسفالت متخلخل (نفوذ پذير ) (لگرت وكلانديني ،1999 ، روشدن 2001 ) نشان داده اند كه در مقايسه با سطوح آسفالت ،آجر فرش ها ميزان روان آب و غلظت ِ و فلزات موجود در آب نفوذ كرده  (براتبووبوث ، 2003 ) روان آب (جيمز و تامپسن  ،1997) را كاهش داده  آجر فرش متخلخل ،فلزات موجود  در روان آب را كاهش مي دهد . ( لگرت و كلانديني ، 1999 ) . اين تحقيقات ،شامل مواد غذايي موجود در روان آب نشده اند و راههاي ساخته شده از سنگ ريزه را كه در نيوانگلند  رايج اند. ارزيابي نكرده اند . اين رشتون (2001 )بود كه مواد غذايي موجود در روان آبِ آب سطحي حاصله از آسفالت متخلخل را آناليز كرد اما نتايج حاصله به خاطر وجود برخي گودالها (گوديها ) در مناطق مورد تحقيق وي ، قاتي شد (خلط شد ) بررسي تأثير مسالح پوشاننده مختلف بر روي مواد غذائي موجود در روان آب سطحي به علت وجود خور و آسيبهاي درياچه اي بوجود آمده بوسيله  (يوتروفيكاسيون) در نيوانگلنه ، مهم مي باشد . (فرينك ،1991 ) . منظور از اين تحقيقات ،مقايسه كميت و كيفيت روان آبِ آب سطحي حاصله از راههاي اختصاصي براي سطوح آسفالت ،آجر فرشهاي متخلخل ،ياسنگ ريزه (خرده سنگ ) بود .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقدمه
لیپیدها دسته‌ای از مولکولهای غیر قابل حل در آب و قابل حل در حلالهای آلی مانند اتر و کلروفرم هستند. نواحی غیر قطبی هیدروکربنی در آنها زیاد و تعداد گروههای قطبی کم است. از نظر ساختاری ، لیپیدها در مقایسه با سایر درشت مولکولهای زیستی کوچک‌اند و واحدهای ساختاری آنها را ترکیباتی به نام اسید چرب تشکیل می‌دهند.
اسیدهای چرب
اجزای اصلی سازنده لیپیدها را مونوکربوکسیلیک اسیدها با تعداد کربن زیاد (4 تا 30 کربن) در یک زنجیره دراز تشکیل می‌دهند. اسیدهای چرب حاصل از منابع جانوری ، ساختار ساده‌ای دارند و تعداد کربن آنها بین 14 تا 20 متغیر است. در حالی که اسیدهای چرب گیاهی بسیار پیچیده‌تر می‌باشند و عواملی مانند اپوکسی ، هیدروکسی ، کتو و حلقه‌های سیکلوپروپان به مولکولهای آنها افزوده شده‌اند. اسیدهای چرب به علت سمی بودن به صورت آزاد بسیار کم دیده می‌شوند و اکثرا با ایجاد ترکیب استرهای اکسیژن در ساختار لیپیدها شرکت می‌کنند.

اسید چرب شامل یک گروه کربوکسیل (COOH-) در یک انتهاست که به آن زنجیره خطی درازی از هیدروکربنهای غیر قطبی متصل می‌شود. اگر همه اتمهای کربن موجود در زنجیره هیدروکربنی با پیوند یگانه به یکدیگر متصل شده باشند، اسید چرب را اشباع و اگر یک یا چند پیوند دو گانه در زنجیره وجود داشته باشد، آن را غیراشباع می‌نامند. هنگامی که اسیدهای چرب در آب قرار می‌گیرند، انتهای قطبی آنها با مولکولهای آب پیوند هیدروژنی تشکیل می‌دهد و دم غیر قطبی آنها را از آب دور می‌ماند. در سلولها اسیدهای چرب به صورت آزاد به مقدار کم یافت می‌شوند، ولی به عنوان واحدهای ساختاری لیپیدهای دیگر فراوانند.
انواع لیپیدها
تری گلیسریدها
تری گلیسریدها ، مهمترین شکلهای ذخیره‌ای لیپیدها هستند که در سلولهای جانوری و گیاهی به صورت ذرات چربی وجود دارند. انرژی حاصل از اکسایش تری گلیسریدها چند برابر انرژی حاصل از اکسایش قندها یا پروتئین‌ها می‌باشد. اکثر چربیهای طبیعی مانند کره ، روغن جامد و مایع ، چربیهای گوشت (پیه) ، چربی زیر پوست و حفره شکمی جانوران ، تری گلیسرید هستند. بافت چربی مهمترین بافت ذخیره‌ای چربی در بدن جانوران است.

تری گلیسریدها از ترکیب سه مولکول اسید چرب و یک مولکول گلیسرول تشکیل می‌شوند. گلیسرول الکلی سه کربنی است که یک گروه هیدروکسیل با هر یک از کربنهای آن در پیوند است. برای تشکیل تری گلیسریدها یک مولکول اسید چرب با هر یک از گروههای هیدروکسیل موجود در گلیسرول ترکیب و به ازای هر اتصال حاصل ، یک مولکول آب ایجاد می‌شود. سه اسید چرب ممکن است از یک نوع یا از انواع مختلف باشند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

هيدروليك و هيدرولوژي

مایعات تقریباً تراکم ناپذیر هستند. این ویژگی سبب شده است که از مایعات به عنوان وسیله مناسبی برای تبدیل و انتقال کار استفاده شود. بنابراین می‌توان از آنها برای طراحی ماشینهایی که در عین سادگی، با نیروی محرک خیلی کم بتواند نیروی مقاوم فوق العاده زیادی را جابجا نماید، استفاده نمود. به این ویژگی و همچنین دانش مطالعه این ویژگی هیدرولیک گفته می‌شود.
امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم می‌شود . از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتاً پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستم‌هایی که در قسمت‌های محرک رباتها بکار می روند) استفاده می‌کنند در صورتیکه کاربردهای سیستم‌های هیدرولیک عمدتاً در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و...). حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی یا الکتریکی چیست؟در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد: ۱) طراحی ساده ۲) قابلیت افزایش نیرو ۳) سادگی و دقت کنترل ۴) انعطاف پذیری ۵) راندمان بالا ۶) اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستم‌های مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده می‌کنند. در این سیستم‌ها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و ...) کنترل نمود. استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستم‌های انعطاف پذیری تبدیل می‌کند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستم‌های دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستم‌ها دارد. اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستم‌ها خواهیم پرداخت. برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند . بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت می‌شوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود. اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.
 ● قانون پاسکال: ۱) فشار سرتاسر سیال در حال سکون یکسان است .(با صرف نظر از وزن سیال) ۲) در هر لحظه فشار استاتیکی در تمام جهات یکسان است. ۳) فشار سیال در تماس با سطوح بصورت عمودی وارد میگردد. کار سیستم‌های نیوماتیک مشابه سیستم های هیدرولیک است فقط در آن به جای سیال تراکم ناپذیر مانند روغن از سیال تراکم پذیر مانند هوا استفاده می کنند . در سیستم‌های نیوماتیک برای دست یافتن به یک سیال پرفشار ، هوا را توسط یک کمپرسور فشرده کرده تا به فشار دلخواه برسد سپس آنرا در یک مخزن ذخیره می کنند، البته دمای هوا پس از فشرده شدن بشدت بالا میرود که می تواند به قطعات سیستم آسیب برساند لذا هوای فشرده قبل از هدایت به خطوط انتقال قدرت باید خنک شود. به دلیل وجود بخار آب در هوای فشرده و پدیده میعان در فرایند خنک سازی باید از یک واحد بهینه سازی برای خشک کردن هوای پر فشار استفاده کرد. اکنون بعد از آشنایی مختصر با طرز کار سیستم‌های هیدرولیکی و نیوماتیکی به معرفی اجزای یک سیستم هیدرولیکی و نیوماتیکی می پردازیم.
● اجزای تشکیل دهنده سیستم های هیدرولیکی: ۱) مخزن : جهت نگهداری سیال ۲) پمپ : جهت به جریان انداختن سیال در سیستم که توسط الکترو موتور یا ۳) موتور های احتراق داخلی به کار انداخته می شوند. ۴) شیرها : برای کنترل فشار ، جریان و جهت حرکت سیال ۵) عملگرها : جهت تبدیل انرژی سیال تحت فشار به نیروی مکانیکی مولد کار(سیلندرهای هیدرولیک برای ایجاد حرکت خطی و موتور های هیدرولیک برای ایجاد حرکت دورانی).
 ● اجزای تشکیل دهنده سیستم های نیوماتیکی: ۱) کمپرسور ۲) خنک کننده و خشک کننده هوای تحت فشار ۳) مخزن ذخیره هوای تحت فشار ۴) شیرهای کنترل ۵) عملگرها
● یک مقایسه کلی بین سیستم‌های هیدرولیک و نیوماتیک: ۱) در سیستم‌های نیوماتیک از سیال تراکم پذیر مثل هوا و در سیستم‌های هیدرولیک از سیال تراکم ناپذیر مثل روغن استفاده می کنند. ۲) در سیستم‌های هیدرولیک روغن علاوه بر انتقال قدرت وظیفه روغن کاری قطعات داخلی سیستم را نیز بر عهده دارد ولی در نیوماتیک علاوه بر روغن کاری قطعات، باید رطوبت موجود در هوا را نیز از بین برد ولی در هر دو سیستم سیال باید عاری از هر گونه گرد و غبار و نا خالصی باشد ۳) فشار در سیستم‌های هیدرولیکی بمراتب بیشتر از فشار در سیستم‌های نیوماتیکی می باشد ، حتی در مواقع خاص به ۱۰۰۰ مگا پاسکال هم میرسد ، در نتیجه قطعات سیستم‌های هیدرولیکی باید از مقاومت بیشتری برخوردار باشند. ۴) در سرعت های پایین دقت محرک های نیوماتیکی بسیار نامطلوب است در صورتی که دقت محرک های هیدرولیکی در هر سرعتی رضایت بخش است . ۵) در سیستم‌های نیوماتیکی با سیال هوا نیاز به لوله های بازگشتی و مخزن نگهداری هوا نمی باشد. ۶) سیستم‌های نیوماتیک از بازده کمتری نسبت به سیستم‌های هیدرولیکی برخوردارند.
امروزه در بسیاری از فرآیندهای صنعتی ، انتقال قدرت آن هم به صورت کم هزینه و با دقت زیاد مورد نظر است در همین راستا بکارگیری سیال تحت فشار در انتقال و کنترل قدرت در تمام شاخه های صنعت رو به گسترش است. استفاده از قدرت سیال به دو شاخه مهم هیدرولیک و نیوماتیک ( که جدیدتر است ) تقسیم می‌شود . از نیوماتیک در مواردی که نیروهای نسبتاً پایین (حدود یک تن) و سرعت های حرکتی بالا مورد نیاز باشد (مانند سیستم‌هایی که در قسمت‌های محرک رباتها بکار می روند) استفاده می‌کنند در صورتیکه کاربردهای سیستم‌های هیدرولیک عمدتاً در مواردی است که قدرتهای بالا و سرعت های کنترل شده دقیق مورد نظر باشد(مانند جک های هیدرولیک ، ترمز و فرمان هیدرولیک و...). حال این سوال پیش میاید که مزایای یک سیستم هیدرولیک یا نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی یا الکتریکی چیست؟در جواب می توان به موارد زیر اشاره کرد: ۱) طراحی ساده ۲) قابلیت افزایش نیرو ۳) سادگی و دقت کنترل ۴) انعطاف پذیری ۵) راندمان بالا ۶) اطمینان در سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک نسبت به سایر سیستم‌های مکانیکی قطعات محرک کمتری وجود دارد و میتوان در هر نقطه به حرکتهای خطی یا دورانی با قدرت بالا و کنترل مناسب دست یافت ، چون انتقال قدرت توسط جریان سیال پر فشار در خطوط انتقال (لوله ها و شیلنگ ها) صورت میگیرد ولی در سیستم‌های مکانیکی دیگر برای انتقال قدرت از اجزایی مانند بادامک ، چرخ دنده ، گاردان ، اهرم ، کلاچ و... استفاده می‌کنند. در این سیستم‌ها میتوان با اعمال نیروی کم به نیروی بالا و دقیق دست یافت همچنین میتوان نیرو های بزرگ خروجی را با اعمال نیروی کمی (مانند بازو بسته کردن شیرها و ...) کنترل نمود. استفاده از شیلنگ های انعطاف پذیر ، سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک را به سیستم‌های انعطاف پذیری تبدیل می‌کند که در آنها از محدودیتهای مکانی که برای نصب سیستم‌های دیگر به چشم می خورد خبری نیست. سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک به خاطر اصطکاک کم و هزینه پایین از راندمان بالایی برخوردار هستند همچنین با استفاده از شیرهای اطمینان و سوئیچهای فشاری و حرارتی میتوان سیستمی مقاوم در برابر بارهای ناگهانی ، حرارت یا فشار بیش از حد ساخت که نشان از اطمینان بالای این سیستم‌ها دارد. اکنون که به مزایای سیستم های هیدرولیک و نیوماتیک پی بردیم به توضیح ساده ای در مورد طرز کار این سیستم‌ها خواهیم پرداخت. برای انتقال قدرت به یک سیال تحت فشار (تراکم پذیر یا تراکم ناپذیر) احتیاج داریم که توسط پمپ های هیدرولیک میتوان نیروی مکانیکی را تبدیل به قدرت سیال تحت فشار نمود. مرحله بعد انتقال نیرو به نقطه دلخواه است که این وظیفه را لوله ها، شیلنگ ها و بست ها به عهده میگیرند . بعد از کنترل فشار و تعیین جهت جریان توسط شیرها سیال تحت فشار به سمت عملگرها (سیلندرها یا موتور های هیدرولیک ) هدایت می‌شوند تا قدرت سیال به نیروی مکانیکی مورد نیاز(به صورت خطی یا دورانی ) تبدیل شود. اساس کار تمام سیستم های هیدرولیکی و نیوماتیکی بر قانون پاسکال استوار است.
جهش هيدروليكي
جهش هيدروليكي از جمله پديده هايي است كه تاكنون محققان زيادي را معطوف خود ساخته است.خصوصيات بارز و ممتاز اين پديده موجب گرديده است تا در مهندسي هيدروليك كاربردهاي زيادي براي آن يافت شود.استفاده از جهش هيدروليكي در سرريز سدها به عنوان مستهلك كننده انرژي و استفاده از جهش هيدروليكي به منظور افزايش عمق جريان در كانالهاي آبياري و استفاده از تلاطم ايجاد شده در جهش به منظور اختلاط مواد شيميايي يا هوا با آب در تصفيه خانه هاي آب و فاضلاب و موارد متعدد ديگر از جمله اين كاربردها مي باشد.                                           
جرياني كه از روي سرريز سد با سرعت زياد به پايين دست آن جريان مي يابدممكن است باعث تخريب و فرسايش كف  رودخانه شده و خطراتي را متوجه سازه كند.بدين منظور براي كاهش انرژي جنبشي جريان در پايين دست سدها از حوضچه هاي جهش هيدروليكي استفاده مي شود.جهش هيدروليكي در واقع تبديل و تغير ناگهاني و سريع حالت جريان از فوق بحراني با سرعت زياد به زير بحراني با سرعت كم مي باشد.بنابراين بيشتر انرژي جنبشي جريان در خلال اين فرايند به انرژي پتانسيل تبديل مي شود.بخش ديگري از انرژي جنبشي نيز بر اثر تنشهاي برشي حاصل از برخورد موجها و تلاطم هاي بوجود آمده بر اثر جهش به صورت گرما جذب محيط اطراف خود مي شود.                                                                                                            
خصوصيات بارز يك جهش هيدروليكي را مي توان به صورت زير خلاصه كرد                  
● آشفتگي شديد جريان
● ارتعاش و مشاهده حالت ضرباني در جريان
● ايجاد موج در سطح آب پايين دست
● ورود هوا به داخل جريان
● استهلاك انرژي به واسط آشفتگي و تلاطم شديد جريان
● ايجاد حالت پاشيدگي در آب و توليد سر و صدا
دريك تقسيم بندي كلي مي توان انواع جهش هيدروليكي را به صورت زير دسته بندي كرد :  
١- جهش هيدروليكي ازاد
٢- جهش هيدروليكي اجباري
٣- جهش هيدروليكي مستغرق
هيدرولوژي چيست ؟
بر اساس آخرين مطالعات تا كنون 5 ميليارد سال از عمر زمين مي گذرد و شواهد مشان مي دهد كه آب از همان ابتداي تشكيل كره زمين نقش مهمي در تحول و قابل سكونت كردن آن به عنوان تنها سياره قابل زيست داشته است . با تشكيل اقيانوسها و در ياها و تشگيل بخار از روي آنها و ايجاد ابر و بارندگي و به طور كلي گردش آب در طبيعت و جاري شدن آب در رودخانه ها و بازگشت مجدد آن به طروق مختلف به اقيانوسها ، ابتدا زندگي اوليه با گياهان و جانداران پست آغاز شد و سپس گياهان و حيوانات عالي به وجود آمدند.
پوسته زمين كه از سنگهاي آذرين سرد شده تشكيل شده بود در اثر تماس با هوا و جو تحت تأ ثير پديده هوازدگي قرار گرفت و تغييرات همزمان آب ، دما و يخبندان باعث تكه تكه شدن سنگها شده وجاري شدن آبها آنها را جابه جا كرده و دشتهاي وسيعي را كه داراي پوشش خاك بودند به وجود آوردند . اين پوشش خاكي همراه با آب قابل دسترس در طبيعت محيط مناسبي را براي رشد گياهان فراهم شد و محيط مناسب براي زندگي بشر آماده و مهيا گرديد . انسانهاي نخستين از آب تنها براي شرب استفاده مي كردند بتدريج با پيشرفت تمدن و گذشت زمان از آن براي گردش آسيابها ، كشاورزي و حمل و نقل نيز استفاده كرد.
همزمان با پيشرفت تمدنها استفاده از آب نيز شكل تازه اي به خود گرفت به طوري كه در بسياري از زمينه ها ، از كشاورزي گرفته تا صنعت و از همه مهمتر توليد انرژي از آب استفاده مي شود و امروزه دسترسي به آب كافي و با كيفيت مناسب در زمان و مكان مناسب مد نظر مي باشد و هرگونه كمبود آب را مانعي در جهت توسعه پايدار مي داند به همين دليل هرساله سرمايه هاي زيادي براي توسعه منابع آب و طرحهاي مرتبط با آن مثل سدسازي و احداث شبكه هاي آبياري و زهكشي ، آبخيز داري ، مهار سيل و تغذيه آبهاي زير زميني انجام مي دهند .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

جمع آوري فاضلاب
پس از پيشرفت تكنيك شبكه هاي آبرساني، ساختن شبكه هاي دفع فاضلاب نيز موردتوجه قرار گرفت.تا نزديك 100سال پيش بيشتر گنداب روها و به ويژه كانالهاي فرعي فاضلاب به صورت رو باز ساخته ميشوند.پس از آشكار شدن اثر اين قبيل كانالها در پخش بيماريهاي واگيرداركوشش به عمل آمد كه تمام گنداب روها و فاضلاب روها در زير زمين ساخته شوند.شهر لندن پس از كشتاري كه بيماري وبا درآن انجام داد و طي آن 25000نفرتلف شدند،در سالهاي  1832تا 1848داراي داراي شبكه زير زميني جمع آوري فاضلاب شداهميت جمع آوري فاضلاب در جهان امروزبا بزرگ شدن شهرها و افزايش جمعيت آنها از يك سو و گسترش صنايع و كارخانه ها ازسوي ديگر مسأله آلودگي محيط زيست روز به روز اهميت بيشتري پيدا ميكند.با گسترش زندگي ماشيني و به علت توجه نكردن افراد به منافع همگان ،هر روز انواع زيادي از آلودگي،محيط زيست آدميان و حيوانات را نا سالم تر و زندگي آنها در معرض خطري جدي قرار ميدهد.هواي آلوده به گازهاي سمي و سموم كشاورزي و جمع آوري ناصحيح فاضلاب شهري همگي زندگي موجودات زنده را در كره زمين با مشكل مواجه كرده اند .وجود فاضلاب ها يكي از عوامل آلودگي محيط زيست ميباشد بنابراين بايستي آنها را جمع آوري واز شهرها بيرون آورد و در مرحله اول آنها را پالايش و تصفيه نمود و سپس به گردش آن در طبيعت برگرداند.فاضلابها هميشه داراي مقدار بسيار زيادي مواد خارجي هستند كه به صورت هاي گوناگون براي زندگي موجودات زنده زيان آورميباشند.وجود باكتريها وميكروبهاي بيماري زا در فاضلاب عاملي است كه از 100سال گذشته زيان آن براي مردم آشكار گشته است. كشتارهايي كه در گذشته ،بيماريهاي واگيري مانند وبا،طاعون،اسهال خوني در نقاط مختلف جهان انجام داده است،مردم را به خطرهاي ناشي از آلودگي آب با اين ميكروب آگاه كرده اند .به جز باكتريهاي بيماري زا كه تنها بخش كوچكي از موجودات زنده پسابها را تشكيل ميدهند،هزاران نوع باكتري ديگر نيز در فاضلاب وجود دارند.در صورت ورود فاضلاب تصفيه نشده به منابع طبيعي آب ،باكتريهاي هوازي موجود در آن اكسيژن محلول در آب را تنفس كرده ،مواد آلي فاضلاب را تغذيه ميكنند،مصرف اكسيژن محلول در آب سبب كاهش مقدار آن شده و زندگي حيوانات آبزي را به خطر مي اندازد. مواد شيميايي سمي كه در اثر گسترش صنايع در كشور روز به روز بيشتر وارد پسابها و به ويژه پساب كارخانجات داخلي و پساب نيروگاههاي هسته اي ميگردد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آيا مي دانيد فنل چيست و چه تاثيري بر محيط زيست و سلامت انسان دارد؟ پاسخ به اين سوال براي کساني که با رشته شيمي آلي آشنايي دارند، مشکل نيست ، چراکه فنل يکي از مواد شيميايي است که در رشته آلاينده هاي سمي قرار دارد. در واقع اين ماده و مشتقات آن در صنايع متعددي چون پالايشگاه هاي نفت، پتروشيمي، معادن و سموم دفع آفات کاربرد دارد که از طريق دفع غيربهداشتي فاضلاب اين صنايع منجر به آلودگي محيط زيست و بخصوص منابع آبي مي شود. بر اين اساس محققان دانشگاه علوم پزشکي همدان پس از 3سال تحقيق ، موفق به شناسايي 5ميکروارگانيسم تجزيه کننده فنل در فاضلاب شده اند که يکي از اين ميکروارگانيسم ها نيز اولين بار در دنيا شناسايي شده است. ما نيز با دکتر رضا شکوهي ، عضو هيات علمي دانشگاه علوم پزشکي همدان ، در اين ارتباط به گفتگو نشسته ايم.

فنل چه مخاطراتي براي سلامت انسان دارد؟

اثرات بهداشتي ناشي از مواجه با فنل بستگي به ميزان جذب و مدت تماس با آن دارد و از تحريک و سوزش و سوختگي هاي پوستي تا مسموميت هاي سيستماتيک همراه با کاهش فشار خون ، افزايش ضربان قلب و کما متغير است. مطالعات انجام شده در امريکا نشان داده است که 2، 4، -6تري کلروفنل باعث افزايش شيوع تومورهاي سرطاني مي شود، ولي خاصيت سرطانزايي فنل به طور قطعي اثبات نشده است.
نتايج تحقيقات متعددي درخصوص سرطانزايي فنل ناشي از دود تنباکو صورت گرفته است و تاثير اين ماده در پيشرفت تومورهاي سرطاني به اثبات رسيده است. ضمنا در همين تحقيقات خاصيت سرطانزايي کتکول که يکي از اولين محصولات ناشي از تجزيه فنل است به اثبات رسيده است. نکته ديگر اين که حضور فنل و کتکول باعث تقويت خاصيت سرطانزايي بعضي از مواد نظير بنزوپيرين و ساير هيدروکربن هاي چندحلقوي مي شود.با توجه به اهميتي که فنل روي سلامت انسان دارد، استاندارد سختگيرانه براي آن وضع شده است.
به طور مثال سازمان جهاني بهداشت توصيه کرده است غلظت فنل در منابع آب ورودي به تصفيه خانه متعارف آب براي استفاده جوامع انساني کمتر از 2ميکروگرم در ليتر باشد.طبق استاندارد سازمان حفاظت زيست امريکا ميزان مجاز فنل در منابع آب جوامع انساني و آب مورد استفاده براي پرورش ماهي به ترتيب 3/0و 6/2ميلي گرم در ليتر است و براساس استاندارد کشور ژاپن مقدار مجاز در پسابهاي خروجي از تصفيه هاي صنايع 5ميلي گرم در ليتر است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب