لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
فرمت فایل word و قابل ویرایش و پرینت
تعداد صفحات: 15
بهینه‌یابی اقتصادی سیستم لجن فعال
چکیده:
در سال‌های گذشته آلودگی‌های ناشی از دفع انواع فاضلاب اعم از خانگی، صنعتی، کشاورزی و ... د ر کشورمان موجب شده است تا تصفیه و کنترل این آلاینده‌ها از اولویت‌های مهم حفاظت، مدیریت و برنامه‌ریزی محیط زیست باسد. در همین راستا مسوولان امر مبادرات به وارد کردن تکنولوژی روش‌های مختلف تصفیه فاضلاب و از جمله سیستم لجن فعال به کشور نموده‌اند. هرچند که امروزه در خصوص طراحی این سیستم‌ها با توجه به در دسترس بودن منابع مختلف پیشرفت‌های خابی حاصل شده است، اما کمبود تجربه و عدم آشنایی کافی به مسائل اجرایی، راهبری و نگهداری سیستم‌های تصفیه و هزینه‌های گزاف مورد نیاز معضلی است که انتخاب آنها را عمدتاً با دشواری همراه ساخته است. بنابراین برای جلوگیری از به هدر رفتن وقت و سرمایه بهینه‌یابی اقتصادی سیستم‌های رایج تصفیه فاضلاب در ایران و علی‌الخصوص لجن فعال موضوعی ضروری و اجتناب‌ناپذیر است.
در این مقاله بهینه‌یابی اقتصادی سیستم لجن فعال با استفاده از یک برنامه کامپیوتری دینامیکی انجام گرفته است تا بتوان چند مرحله‌ای بودن سیستم و ساختار خاص ارتباطب بین این مراحل را مدل نمود. در این برنامه کامپیوتری هزینه‌های اجرایی، بهره‌برداری و تعمیر واحدهای مختلف یک تضفیه‌خانه فاضلاب با سیستم لجن فعال با توجه به نقشه‌های اجرایی آن و همچنین با استفاده از نمودارها، آمار و ارقام بین‌المللی موجود ارزیابی گردیده است. سپس بهینه‌یابی اقتصادی با درنظر گرفتن ترکیب‌های گوناگونی از واحدهای مختلف این سیستم صورت پذیرفته است. در انتها با توجه به سرمایه‌گذاری‌های کلان کشور در امر تصفیه فاضلاب و لزوم صرفه‌جویی اقتصادی صورت پذیرفته است. در انتها با توجه به سرمایه‌گذاری‌های کلان کشور در امر تصفیه فاضلاب و لزوم صرفه‌جویی اقتصادی در این زمینه، پس از بررسی مشکلات، راه‌کارها و پیشنهاداتی مطرح شده است.
مقدمه
بشر در طی قرون متمادی فضولات ناشی از فعالیت‌های مختلف خود را (اعم از مسکونی، تجاری، صنعتی و ...) چه به صورت جامد و چه به صورت مایع به محیط زیست اطرافش دفع کرده است. این امر را باید ناشی از در دسترس بودن سطوح وسیع و کافی برای دفع زمینی فاضلاب تصفیه نشده و یا وفور آب‌های پذیرنده دانست که با توجه به میزان کم فاضلاب، این سطوح و آب‌های پذیرنده قادر به پالایش طبیعی فاضلاب (خودپالایی) بوده‌اند، اما این روند به دلیل رشد سریع جمعیت، توسعه شهرنشینی، صنعتی شدن، مکانیزه شدن کشاورزی و افزایش مقدار فاضلاب از لحاظ کمنی و بالا بودن میزان آلودگی از لحاظ کیفی باعث تخریب محیط زیست و به مخاطره افتادن منابع طبیعی گردید. این موضوع سبب شد که تقاضا برای اعمال روش‌های کارآمدتر در کنترل و تصفیه فاضلاب رشد فزاینده‌ای پیدا کند. این امر محققان را بر آن داشت که سیستم‌هایی را در جهت به حداقل رساندن آلودگی‌های محیط زیستی طراحی نمایند که از پیامدهای آن بوجود آمدن انواع سیستم‌های تصفیه فاضلاب بوده است.
سیستم‌های تصفیه فاضلاب بر حسب نوع عملکرد و راندمان تصفیه به انواع گوناگونی تقسیم‌بندی می‌شوند. طبیعتاً بکارگیری هر کدام از سیستم‌های تصفیه فاضلاب تابع مقررات کشوری و محلی، قابلیت اجرا (با توجه به خصوصیات فن‌آوری، اجتماعی، فرهنگی و ... محل)، نیروی انسانی متخصص و میزان تصفیه مورد نیاز، نحوه استفاده از پساب حاصل از تصفیه و ... می‌باشد. سیستم تصفیه فاضلاب مناسب برای استفاده در یک موقعیت معین آن است که این تنگناها را مورد توجه قرار داده و تصفیه‌خانه‌ای ارائه کند که هزینه کلی آن حداقل بوده و قابلیت رسیدن به راندمان موردنظر را در بیشتر روش‌های وابسته داشته باشد. سیستم تصفیه فاضلاب بررسی شده در این مقاله لجن فعال می‌باشد که به علت مقبولیت و عمومیت بکارگیری برای تصفیه فاضلاب در ایران با جزئیات واحدهای مربوطه‌اش مورد بررسی قرار گرفته است.
فرآیند لجن فعال در سال 1914 و در انگلستان توسط آردن و لاکت ارائه گردید. علت نامگذاری آن به این اسم، استفاده از یک توده فعال از میکروارگانیسم‌هایی است که قادرند فاضلاب را به صورت هوازی تثبیت کنند. برای انجان این فرآیند، واحدها، تاسیسات و تجهیزات مختلفی مورد نیاز است که به عنوان مثال می‌توان از واحدهای آشغال‌گیری، دانه‌گیری، ته‌نشینی اولیه، حوض هوادهی، ته‌نشینی ثانویه، تانک تغلیظ لجن و هاضم‌ها نام برد. این واحدها، به همراه تجیهیزات و تاسیسات مربوط، هزینه‌های قابل توجهی از لحاظ سرمایه‌گذاری اولیه جهت ساخت، نصب و راه‌اندازی و در ادامه هزینه‌های سالیانه بالایی جهت راهبری و نگهداری سیستم را می‌طلبند.
از پارامترهای مهم در انتخاب نوع سیستم تصفیه، پارامترهای اقتصادی می‌باشند. پارامترهای اقتصادی مهمی که چگونگی انتخاب و بکارگیری سیستم‌های تصفیه فاضلاب را تحت‌الشعاع خود قرار می‌دهند، شامل هزینه سرمایه‌گذاری اولیه سازه‌ای، تجهیزات و تاسیسات مختلف برقی، شیمیایی و مکانیکی و ... (اعم از ریالی و ارزی)، هزینه سالیانه بهره‌برداری و نگهداری و هزینه تامین مواد مصرفی می‌باشند. در کشورهای در حال توسعه (و از جمله در کشور ما) با توجه به نیاز سیستم‌های تصفیه فاضلاب به تجهیزات و فناوری خارجی و تغییرات و نوسانات نرخ ارز لازم است طراحی این سیستم‌ها به گونه‌ای انجام پذیرد که در عین برآورده ساختن کیفیت موردنظر پساب خروجی، حداقل هزینه را نیز به همراه داشته باشد. با توجه به تنوع واحدها و هزینه‌های مربوطه در سیستم‌های تصفیه فاضلاب، محققان درصدد تهیه و تنظیم برنامه‌های کامپیوتری برآمدند که با الهام از مدل‌های ریاضی بتوانند ضمن بهینه‌یابی اقتصادی پروژه، به اصول طراحی بهینه سیستم‌های تصفیه دست یابند. این برنامه‌ها به دلایل مختلف در عمل زیاد موفق نبودند و به همین علت نیاز به طراحی مدلی که قادر باشد با بکارگیری فرآیندی سیستماتیک، ترکیبی از تصمیمات متوالی را تعیین کرده و به حداکثر شدن کارایی کلی سیستم منتهی گردد، احساس گردید که این امر منجر به ارائه برنامه‌ریزی پویا شد.
از آنجا که روابط حاکم بر سیستم تصفیه فاضلاب به طور منظقی و تجربی غیرخطی می‌باشند، استفاده از برنامه‌ریزی پویا به دلیل ساختار آن مورد توجه قرار گرفت و کارآمد بودن آن توسط ایونسون و همکاران (1969) چیا و دفیلیپی (1970) به اثبات رسید. برنامه‌ریزی پویا یک فن محاسباتی است که بر اساس اصل بهینه‌گی بلمن پایه‌ریزی شده است.
بر اساس اصل بهینه‌گی بلمن، خط مشی بهینه که شامل مجموعه‌ای از تصمیم‌گیری‌هاست، این ویژگی را دارد که
تحقیق درباره بهینه‌یابی اقتصادی سیستم لجن فعال 14 ص