بهينه‌يابي اقتصادي سيستم لجن فعال 14 ص

لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل :  word (..doc) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 14 صفحه

 قسمتی از متن word (..doc) : 
 

‏1
‏بهينه‏‌‏يابي اقتصادي سيستم لجن فعال
‏چكيده:
‏در سال‏‌‏هاي گذشته آلودگي‏‌‏هاي ناشي از دفع انواع فاضلاب اعم از خانگي، صنعتي، كشاورزي و … د ر كشورمان موجب شده است ‏تا تصفيه و كنترل اين آلاينده‏‌‏ها از اولويت‏‌‏هاي مهم حفاظت، مديريت و برنامه‏‌‏ريزي محيط زيست باسد. در همين راستا مسوولان امر مبادرات به وارد كردن تكنولوژي روش‏‌‏هاي مختلف تصفيه فاضلاب و از جمله سيستم لجن فعال ‏به كشور نموده‏‌‏اند. هرچند كه امروزه ‏در خصوص طراحي اين سيستم‏‌‏ها با توجه به ‏در دسترس بودن ‏منابع مختلف‏ پيشرفت‏‌‏هاي خابي حاصل شده است، اما كمبود تجربه و عدم آشنايي كافي به مسائل اجرايي،‏‌‏ ‏راهبري و نگهداري سيستم‏‌‏هاي تصفيه و هزينه‏‌‏هاي گزاف مورد نياز معضلي است كه انتخاب آنها را عمدتاً با دشواري همراه ساخته است. ‏بنابراين براي جلوگيري از به هدر رفتن ‏وقت و سرمايه بهينه‏‌‏يابي اقتصادي سيستم‏‌‏هاي رايج تصفيه فاضلاب در ايران و علي‏‌‏الخصوص لجن فعال موضوعي ضروري و اجتناب‏‌‏ناپذير است.
‏در اين مقاله بهينه‏‌‏يابي اقتصادي سيستم لجن فعال با استفاده از يك برنامه كامپيوتري ديناميكي انجام گرفته است تا بتوان چند مرحله‏‌‏اي بودن سيستم و ساختار خاص ارتباطب بين اين مراحل را مدل نمود. در اين برنامه كامپيوتري هزينه‏‌‏هاي اجرايي، بهره‏‌‏برداري و تعمير واحدهاي مختلف يك تضفيه‏‌‏خانه فاضلاب با سيستم لجن فعال با توجه به نقشه‏‌‏هاي اجرايي آن و همچنين با استفاده از نمودارها، آمار و ارقام بين‏‌‏المللي موجود ارزيابي گرديده است. ‏سپس بهينه‏‌‏يابي اقتصادي با درنظر گرفتن ‏تركيب‏‌‏هاي گوناگوني از واحدهاي مختلف اين سيستم صورت پذيرفته است. در انتها با توجه به سرمايه‏‌‏گذاري‏‌‏هاي كلان كشور در امر تصفيه فاضلاب و لزوم صرفه‏‌‏جويي اقتصادي صورت پذيرفته است. در انتها با توجه به سرمايه‏‌‏گذاري‏‌‏هاي كلان كشور در امر تصفيه فاضلاب و لزوم صرفه‏‌‏جويي اقتصادي در اين زمينه، پس از بررسي مشكلات، راه‏‌‏كارها و پيشنهاداتي مطرح شده است.
‏مقدمه
‏بشر در طي قرون ‏متمادي فضولات ناشي از فعاليت‏‌‏هاي مختلف خود را (اعم از مسكوني، تجاري، صنعتي و …) ‏چه به صورت جامد و چه به صورت مايع به محيط زيست ‏اطرافش دفع كرده است. اين امر را بايد ناشي از در دسترس بودن ‏سطوح وسيع ‏و كافي براي دفع ‏زميني فاضلاب تصفيه نشده ‏و يا وفور آب‏‌‏هاي پذيرنده دانست كه با توجه به ميزان كم فاضلاب، اين سطوح و آب‏‌‏هاي پذيرنده قادر به پالايش طبيعي فاضلاب (خودپالايي) بوده
‏3
‏‌‏اند، اما اين روند ‏به دليل رشد سريع ج‏معيت، توسعه شهرنشيني، صنعتي شدن‏، مكانيزه شدن كشاورزي و افزايش مقدار فاضلاب از لحاظ كمني و بالا بودن ميزان آلودگي از لحاظ كيفي باعث تخريب محيط زيست و به مخاطره افتادن ‏منابع طبيعي گرديد. اين موضوع سبب شد ‏كه تقاضا براي اعمال روش‏‌‏هاي كارآمدتر در كنترل و تصفيه فاضلاب رشد فزاينده‏‌‏اي پيدا كند. اين امر محققان را بر آن داشت ‏كه سيستم‏‌‏هايي را در جهت به حداقل رساندن آلودگي‏‌‏هاي محيط زيستي طراحي نمايند كه از پيامدهاي آن بوجود آمدن انواع سيستم‏‌‏هاي تصفيه فاضلاب بوده است.
‏سيستم‏‌‏هاي تصفيه فاضلاب بر حسب نوع عملكرد و راندمان تصفيه به انواع گوناگوني ‏تقسيم‏‌‏بندي مي‏‌‏شوند. طبيعتاً بكارگيري هر كدام از سيستم‏‌‏هاي تصفيه فاضلاب‏ ‏تابع مقررات كشوري ‏و محلي، قابليت اجرا (با توجه به خصوصيات فن‏‌‏آوري، اجتماعي، فرهنگي و … محل)، نيروي انساني متخصص و ميزان تصفيه مورد نياز، نحوه استفاده از پساب حاصل از تصفيه و … مي‏‌‏باشد. سيستم تصفيه فاضلاب مناسب براي استفاده در يك ‏موقعيت معين آن است ‏كه اين تنگناها را مورد توجه قرار داده و تصفيه‏‌‏خانه‏‌‏اي ارائه كند كه هزينه كلي آن حداقل بوده و قابليت ‏رسيدن به راندمان ‏موردنظر را در بيشتر روش‏‌‏هاي وابسته داشته باشد. سيستم تصفيه فاضلاب بررسي شده در اين مقاله لجن فعال مي‏‌‏باشد كه به علت مقبوليت و عموميت بكارگيري براي تصفيه فاضلاب ‏در ايران با جزئيات ‏واحدهاي مربوطه‏‌‏اش مورد بررسي قرار گرفته است.
‏فرآيند لجن ‏فعال در سال 1914 و در انگلستان ‏توسط آردن و لاكت ارائه گرديد. علت نامگذاري آن به اين اسم، استفاده از يك توده فعال از ميكروارگانيسم‏‌‏هايي است كه قادرند فاضلاب را به صورت هوازي تثبيت كنند. براي انجان اين فرآيند، واحدها، تاسيسات و تجهيزات مختلفي مورد نياز است كه به عنوان مثال مي‏‌‏توان از واحدهاي آشغال‏‌‏گيري، دانه‏‌‏گيري، ته‏‌‏نشيني اوليه، حوض هوادهي، ته‏‌‏نشيني ثانويه، تانك تغليظ لجن ‏و هاضم‏‌‏ها نام برد. اين واحدها، به همراه تجيهيزات ‏و تاسيسات مربوط، هزينه‏‌‏هاي قابل توجهي از لحاظ سرمايه‏‌‏گذاري اوليه جهت ساخت، نصب و راه‏‌‏اندازي و در ادامه هزينه‏‌‏هاي ساليانه بالايي جهت راهب‏ري و نگهداري سيستم را مي‏‌‏طلبند.
‏از پارامترهاي مهم در انتخاب نوع سيستم تصفيه، پارامترهاي ‏اقتصادي مي‏‌‏باشند. پارامترهاي اقتصادي مهمي كه چگونگي انتخاب و بكارگيري سيستم‏‌‏هاي تصفيه فاضلاب را تحت‏‌‏الشعاع ‏خود قرار مي‏‌‏دهند، شامل هزينه ‏سرمايه‏‌‏گذاري اوليه ‏سازه‏‌‏اي، تجهيزات و تاسي‏سات ‏مختلف برقي، شيميايي و مكانيكي و … (‏اعم از ريالي و ارزي)، هزينه ساليانه بهره
‏4
‏‌‏برداري و نگهداري و هزينه تامين مواد مصرفي مي‏‌‏باشند. ‏در كشورهاي در حال توسعه (و از جمله در كشور ما)‏‌‏ با توجه به نياز سيستم‏‌‏هاي تصفيه فاضلاب ‏به تجهيزات و فناوري خارجي و تغييرات و نوسانات نرخ ارز لازم است طراحي اين سيستم‏‌‏ها به گونه‏‌‏اي انجام پذيرد كه در عين برآورده ساختن كيفيت موردنظر پساب خروجي، حداقل هزينه را نيز به همراه داشته باشد. ‏با توجه به تنوع واحدها و هزينه‏‌‏هاي مربوطه در سيستم‏‌‏هاي تصفيه فاضلاب، محققان درصدد تهيه و تنظيم ‏برنامه‏‌‏هاي كامپيوتري برآمدند كه با الهام از مدل‏‌‏هاي ‏رياضي بتوانند ضمن بهينه‏‌‏يابي اقتصادي پروژه، به اصول طراحي بهينه سيستم‏‌‏هاي تصفيه دست يابند. اين برنامه‏‌‏ها به دلايل مختلف در عمل زياد موفق نبودند و به همين علت نياز به طراحي مدلي كه قادر باشد ‏با بكارگيري فرآيندي سيستماتيك، تركيبي از تصميمات ‏متوالي را تعيين كرده و به حداكثر ‏شدن ‏كارايي ‏كلي سيستم منتهي گردد،‏‌‏ احساس گرديد كه اين امر منجر به ‏ارائه برنامه‏‌‏ريزي پويا شد.
‏از آنجا كه ‏روابط حاكم بر سيستم تصفيه فاضلاب به طور منظقي و تجربي غيرخطي ‏مي‏‌‏باشند، استفاده از ‏برنامه‏‌‏ريزي پويا به دليل ساختار آن مورد توجه قرار گرفت و كارآمد بودن آن توسط ايونسون و همكاران (1969) ‏چيا و دفيليپي (1970) به اثبات رسيد. برنامه‏‌‏ريزي پويا يك فن محاسباتي است كه بر اساس اصل بهينه‏‌‏گي بلمن پايه‏‌‏ريزي ش‏ده است.
‏بر اساس اصل بهينه‏‌‏گي بلمن، خط مشي بهينه كه شامل مجموعه‏‌‏اي از تصميم‏‌‏گيري‏‌‏هاست، اين ويژگي را دارد كه ‏وضعيت و تصميم‏‌‏گيري‏‌‏هاي ‏ابتدايي هر چه باشند، تصميم‏‌‏گيري‏‌‏هاي باقيمانده بايد خط مشي بهينه را، با توجه به وضعيت حاصل از تصميمات قبلي تشكيل دهند. برنامه‏‌‏ريزي پويا بر اين اصل استوار است. ‏در بسياري از ‏مسائلي كه در آنها رشته‏‌‏اي از تصميم‏‌‏هاي مرتبط با يكديگر مطرح مي‏‌‏باشد، غالباً از برنامه‏‌‏ريزي پويا كه ماهيتاً روشي رياضي است، استفاده مي‏‌‏شود. دليل آن، اين است كه ‏براي هر سيستم، شبكه‏‌‏اي بر اساس نوع ارتباط بين مراحل آن تعريف مي‏‌‏شود كه با حل اين شبكه ‏از طريق برنامه‏‌‏ريزي پويا مي‏‌‏توان مقدار بهينه را در طي مراحل گوناگون‏ تعيين نمود.
‏كارهاي قابل ملاحظه‏‌‏اي ‏به منظور حداقل ساختن هزينه سيستم‏‌‏هاي تصفيه فاضلاب به روش كامپيوتري برنامه‏‌‏ريزي پويا در دنيا صورت گرفته است.
‏در اين تحقيق به بررسي يكي از سيستم‏‌‏هاي رايج تصفيه فاضلاب در ايران (لجن فعال)، ارائه تابع هزينه براي انواع مختلفي از هر يك از واحدهاي آن و ‏بهينه‏‌‏يابي كامپيوتري اين سيستم (با تاكيد بر جنبه‏‌‏هاي اقتصادي) پرداخته شده است. ‏در تعيين توابع هزينه سرمايه‏‌‏گذاري اوليه سازه‏‌‏اي، تجهيزات و تاسيسات مختلف و هزينه ساليانه بهره‏‌‏برداري و نگهداري از جداول و منحني
‏5
‏‌‏هاي موجود در مراجع معتبر و همچنين ‏برآورد هزينه تصفيه‏‌‏خانه‏‌‏هاي طراحي شده در كشور استفاده شده است. اين توابع بر حسب پارامترهاي طراحي براي ‏واحدهاي كليدي تصفيه‏‌‏خانه ‏به صورت نمودارهايي ارائه گرديد‏ه‏‌‏ا‏ند. ‏بهينه‏‌‏يابي اقتصادي يك سيستم فاضلاب مي‏‌‏تواند به كمك ‏يك مدل كامپيوتري به روش برنامه‏‌‏ريزي پويا و با استفاده از اين توابع ‏و نمودارها انجام گردد. به عنوان يك مثال حل شده ‏هزينه‏‌‏هاي مختلف تصفيه‏‌‏خانه فاضلاب شهر شيراز ارائه گرديده و بهينه‏‌‏يابي اقتصادي ‏در اين تصفيه‏‌‏خانه ‏خاص بحث و بررسي شده است. ‏در انتها با توجه به سرمايه‏‌‏گذاري‏‌‏هاي كلان كشور در امر تصفيه فاضلاب ‏و لزوم صرفه‏‌‏جويي اقتصادي در اين زمينه، راه‏‌‏كارها و پيشنهاداتي مطرح شده است.
‏روش تعيين توابع هزينه واحدها
‏همانطور كه بيان گرديد، جهت بهينه‏‌‏يابي يك سيستم ‏تصفيه فاضلاب با گزينه‏‌‏هاي مختلف، لازم است ابتدا هزينه هر يك از واحدها اعم از ساختمان‏ي‏، تاسيساتي، راهبردي، نگهداري و … محاسبه گردد. در اين ارتباط، شكل كلي توابع‏ ‏هزينه با استفاده از جداول و روابط ‏موجود در مراحل معتبر به صورت ‏يك تابع نهايي (Y=nXb‏)‏ با دو ضريب ثابت كاليبراسيون ‏(b, a‏) درنظر گرفته شد. در اين توابع ‏هزينه سرمايه‏‌‏گذاري اوليه بر حسب دبي طراحي ‏تصفيه‏‌‏خانه ‏و ساير پارامترهاي ‏طراحي هر واحد و هزينه ساليانه بهره‏‌‏برداري و نگهداري در حدود 2 الي 4 درصد هزينه سرمايه‏‌‏گذاري اوليه داده شده است. ‏براي تطابق اين توابع با شرايط ايران، علاوه بر هزينه‏‌‏ها و پارامترهاي طراحي مختلف نسبت ضرايب ثابت اين توابع نيز بررسي گرديد.
‏جهت كاليبراسيون ‏توابع هزينه با توجه به شرايط ايران، اطلاعات هزينه‏‌‏اي مربوط به تصفيه‏‌‏خانه‏‌‏هاي طراحي شده ‏فاضلاب شهرهاي مخلتف از جمله ‏شيراز، رشت، لاهيجان، قزوين و گيلان غرب جمع‏‌‏آوري گرديد. پس از بررسي اسناد و مدارك برآورد هزينه اين تصفيه‏‌‏خانه‏‌‏ها مشخص گرديد كه يك ارتباط منطقي بين دبي‏‌‏هاي طراحي و برآوردهاي هزينه انجام شده ‏برقرار نبوده است. به عنوان نمونه، تصفه‏‌‏خانه شيراز با دبي طراحي بيشتر (940 ليتر بر ثانيه) ‏و برآورد انجام شده بر اساس فهرست بهاي 79، هزينه كمتري را ‏نسبت به برآورد انجام شده ‏براي دو تصفيه‏‌‏خانه رشت و لاهيجان ‏با دبي طراحي كمتر (به ترتيب 73. و 300 ليتر بر ثانيه)‏‌‏ بر اساس فهرست بهاي 77، داشته است.
‏از يك ديدگاه مديريتي، يكي از علت‏‌‏هاي عدم وجود هماهنگي در برآورد هزينه ‏تصفيه‏‌‏خانه‏‌‏هاي ‏مختلف كشور با دبي‏‌‏هاي طراحي آنها را مي‏‌‏توان در عمر كوتاهي دانست كه از تشكيل مديريت واحد و نظارت هماهنگ و همه جانبه بر صنعت آب و فاضلاب كشور (در قالب شركت