محك‌زني انرژي در تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب صنعتي به روش لجن فعال

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

ميزان مصرف انرژي در تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب به‌ويژه با توجه به كاربري‌هاي مختلف و نياز به سطوح بالاتري از تصفيه، به‌طور مداوم در حال افزايش است. به همين دليل ضرورت بررسي كارايي مصرف انرژي در تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب به‌دليل اثرات منفي محيط زيستي مصرف بي‌رويه انرژي و همچنين توليد انرژي كه عمدتا با استفاده از سوخت‌هاي فسيلي انجام مي‌شود، دوچندان است. بهينه‌سازي مصرف انرژي بايد با اولويت‌بندي مناسب انجام شود و اين امر از طريق محك‌زني انرژي امكان‌پذير است .محك‌زني انرژي به معناي مقايسه ميزان مصرف انرژي يك تصفيه‌خانه با يك تصفيه‌خانه مبنا است. اين فرآيند به‌عنوان ابزاري مؤثر براي شناسايي نقاط ضعف و فرصت‌هاي بهبود در سيستم‌هاي تصفيه فاضلاب به شمار مي‌آيد. در نتيجه، با توجه به چالش‌هاي موجود، ضروري است كه مديريت مصرف انرژي در تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب به‌طور جدي مورد توجه قرار گيرد تا ضمن حفظ كيفيت منابع آب و سلامت جامعه، آسيب‌هاي زيست‌محيطي كاهش يابد. روش‌هاي مختلف محك‌زني انرژي مورد استفاده به ترتيب ميزان پيچيدگي و دقت شامل سه دسته اصلي هستند: نخست، روش‌هاي مبتني بر نرمال‌سازي كه از شاخص‌هاي كليدي عملكرد (KPI) براي ارزيابي كارايي مصرف انرژي استفاده مي‌كنند و به‌دليل سادگي‌شان به‌طور گسترده‌اي مورد استفاده قرار مي‌گيرند. دوم، روش‌هاي آماري كه شامل برازش خطي با استفاده از حداقل مربعات معمول (OLS) مي‌باشند. و در نهايت، روش‌هاي برنامه‌ريزي خطي، نظير تحليل پوششي داده‌ها (DEA)، به‌عنوان ابزارهاي پيشرفته براي ارزيابي كارايي سيستم‌ها شناخته مي‌شوند و در شرايط پيچيده و چندبعدي، توانايي بالايي در تحليل و بهينه‌سازي مصرف انرژي ارائه مي‌دهند. داده‌هاي انرژي مصرفي، دبي ورودي، و غلظت COD در فاضلاب ورودي و خروجي با استفاده از روش‌هاي تحليلي ذكر شده مورد بررسي و تحليل قرار گرفت. در اين پايان‌نامه محك‌زني انرژي 15 تصفيه‌خانه فاضلاب شهرك‌هاي صنعتي به روش لجن فعال در استان اصفهان با بهره بردن از روش‌هاي مختلف محك زني انجام شد. فرايند تصفيه مورد استفاده در تصفيه‌خانه‌هاي مورد بررسي شيوه‌هاي مختلف مبتني بر لجن فعال است كه عمدتا شامل فرايند‌هاي هوادهي گسترده، بيوراكتور با بستر ثابت و متحرك مي‌باشد. در روش شاخص‌هاي كليدي عملكرد از نسبت انرژي مصرفي به دبي ورودي و همچنين نسبت انرژي مصرفي به COD حذف شده استفاده شد. روش حداقل مربعات معمول يك روش مرسوم براي برازش خطي مي‌باشد. نتايج ارزيابي عملكرد با برازش خطي با نتايج منتشر‌شده از مقالات ديگر نيز مقايسه گرديد. پس از بررسي‌هاي انجام شده پر مصرف‌تر بودن تصفيه‌خانه‌هاي كوچكتر به شكل محسوسي در تمامي روش‌هاي تحليلي مشخص شد. پس از بررسي ميزان كارايي تصفيه‌خانه‌ها، راهكار‌هايي با هدف كاهش مصرف انرژي و افزايش بهره‌وري ارائه گرديد. ناكارآمد‌ترين تصفيه‌خانه‌ها طبق تحليل با روش شاخص‌هاي كليدي عملكرد تصفيه‌خانه‌هاي 7، 8، و 11، طبق تحليل با روش حداقل مربعات معمول شماره 1، 3، و 4 و طبق روش تحليل پوششي داده‌ها تصفيه‌خانه‌هاي 3، 5 و 8 برآورد شدند. همچنين رابطه مستقيمي بين كارامدي تصفيه‌خانه‌ها با نسيت F/M پساب و درصد بهره برداري از تصفيه‌خانه با توجه به ظرفيت طراحي مشهود بود. نتايج پس از نرمال سازي به روش ميانگين وزني تجميع شد تا نتيجه جامع تري از تحليل‌هاي محك زني انرژي به دست بيايد. حاصل تجميع نتايج نشان داد كه اولويت بندي با هدف بهينه سازي از لحاظ مصرف انرژي به علت ناكارامدي به ترتيب با تصفيه‌خانه‌هاي 3، 1 و 4 است. تجميع نتايج چند روش تحليلي در پژوهش‌هاي علمي و مهندسي اهميت بسزايي دارد، زيرا به ارائه يك تصوير جامع و دقيق‌تر از موضوع مورد بررسي كمك مي‌كند. با تركيب داده‌ها و نتايج به‌دست‌آمده از روش‌هاي مختلف، مي‌توان به شناسايي الگوها و روندهاي كلي دست يافت كه ممكن است در تحليل‌هاي منفرد ناديده گرفته شوند. هر روش تحليلي ممكن است نقاط قوت و ضعف خاص خود را داشته باشد. با ادغام نتايج، مي‌توان از مزاياي هر يك بهره‌برداري كرد و تأثيرات احتمالي خطاها يا عدم قطعيت‌ها را كاهش داد.

232299

محيط زيست

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان