بهینه‌یابی اقتصادی سیستم لجن فعال ۱۴ ص
بهینه‌یابی اقتصادی سیستم لجن فعال ۱۴ ص
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..doc) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحه : ۱۴ صفحه
قسمتی از متن word (..doc) :
۱
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) بوده
۳
اند، 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 ۱۹۱۴ 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 بهره
۴
برداری 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 (۱۹۶۹) چیا و دفیلیپی (۱۹۷۰) 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 وضعیت و تصمیمگیریهای ابتدایی هر چه باشند، تصمیمگیریهای باقیمانده باید خط مشی بهینه را، با توجه به وضعیت حاصل از تصمیمات قبلی تشکیل دهند. برنامهریزی پویا بر این اصل استوار است. در بسیاری از مسائلی که در آنها رشتهای از تصمیمهای مرتبط با یکدیگر مطرح میباشد، غالباً از برنامهریزی پویا که ماهیتاً روشی ریاضی است، استفاده میشود. دلیل آن، این است که برای هر سیستم، شبکهای بر اساس نوع ارتباط بین مراحل آن تعریف میشود که با حل این شبکه از طریق برنامهریزی پویا میتوان مقدار بهینه را در طی مراحل گوناگون تعیین نمود.
کارهای قابل ملاحظهای به منظور حداقل ساختن هزینه سیستمهای تصفیه فاضلاب به روش کامپیوتری برنامهریزی پویا در دنیا صورت گرفته است.
در این تحقیق به بررسی یکی از سیستمهای رایج تصفیه فاضلاب در ایران (لجن فعال)، ارائه تابع هزینه برای انواع مختلفی از هر یک از واحدهای آن و بهینه‌یابی کامپیوتری این سیستم (با تاکید بر جنبههای اقتصادی) پرداخته شده است. در تعیین توابع هزینه سرمایهگذاری اولیه سازهای، تجهیزات و تاسیسات مختلف و هزینه سالیانه بهرهبرداری و نگهداری از جداول و منحنی
۵
های موجود در مراجع معتبر و همچنین برآورد هزینه تصفیهخانههای طراحی شده در کشور استفاده شده است. این توابع بر حسب پارامترهای طراحی برای واحدهای کلیدی تصفیهخانه به صورت نمودارهایی ارائه گردیدهاند. بهینه‌یابی اقتصادی یک سیستم فاضلاب میتواند به کمک یک مدل کامپیوتری به روش برنامهریزی پویا و با استفاده از این توابع و نمودارها انجام گردد. به عنوان یک مثال حل شده هزینههای مختلف تصفیهخانه فاضلاب شهر شیراز ارائه گردیده و بهینه‌یابی اقتصادی در این تصفیهخانه خاص بحث و بررسی شده است. در انتها با توجه به سرمایهگذاریهای کلان کشور در امر تصفیه فاضلاب و لزوم صرفهجویی اقتصادی در این زمینه، راهکارها و پیشنهاداتی مطرح شده است.
روش تعیین توابع هزینه واحدها
همانطور که بیان گردید، جهت بهینه‌یابی یک سیستم تصفیه فاضلاب با گزینههای مختلف، لازم است ابتدا هزینه هر یک از واحدها اعم از ساختمانی، تاسیساتی، راهبردی، نگهداری و … محاسبه گردد. در این ارتباط، شکل کلی توابع هزینه با استفاده از جداول و روابط موجود در مراحل معتبر به صورت یک تابع نهایی (Y=nXb) با دو ضریب ثابت کالیبراسیون (b, a) درنظر گرفته شد. در این توابع هزینه سرمایهگذاری اولیه بر حسب دبی طراحی تصفیهخانه و سایر پارامترهای طراحی هر واحد و هزینه سالیانه بهرهبرداری و نگهداری در حدود ۲ الی ۴ درصد هزینه سرمایهگذاری اولیه داده شده است. برای تطابق این توابع با شرایط ایران، علاوه بر هزینهها و پارامترهای طراحی مختلف نسبت ضرایب ثابت این توابع نیز بررسی گردید.
جهت کالیبراسیون توابع هزینه با توجه به شرایط ایران، اطلاعات هزینهای مربوط به تصفیهخانههای طراحی شده فاضلاب شهرهای مخلتف از جمله شیراز، رشت، لاهیجان، قزوین و گیلان غرب جمعآوری گردید. پس از بررسی اسناد و مدارک برآورد هزینه این تصفیهخانهها مشخص گردید که یک ارتباط منطقی بین دبیهای طراحی و برآوردهای هزینه انجام شده برقرار نبوده است. به عنوان نمونه، تصفهخانه شیراز با دبی طراحی بیشتر (۹۴۰ لیتر بر ثانیه) و برآورد انجام شده بر اساس فهرست بهای ۷۹، هزینه کمتری را نسبت به برآورد انجام شده برای دو تصفیهخانه رشت و لاهیجان با دبی طراحی کمتر (به ترتیب ۷۳. و ۳۰۰ لیتر بر ثانیه) بر اساس فهرست بهای ۷۷، داشته است.
از یک دیدگاه مدیریتی، یکی از علتهای عدم وجود هماهنگی در برآورد هزینه تصفیهخانههای مختلف کشور با دبیهای طراحی آنها را میتوان در عمر کوتاهی دانست که از تشکیل مدیریت واحد و نظارت هماهنگ و همه جانبه بر صنعت آب و فاضلاب کشور (در قالب شرکت
