عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی فرآیند لجن فعال در تصفیه خانه های فاضلاب شهری
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران -مهندسی آب - فاضلاب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 2056;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68195
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۹۳
- دانشجو
- علیرضا باقرزاده چهره
- استاد راهنما
- سارا نظیف
- چکیده
- با توجه به رشد روز به روز جمعیت جهان و پیشرفت چشمگیر صنایع، حجم فاضلاب تولیدی نیز بطور قابل-ملاحظه¬ای افزایش یافته است. آلودگی‌های ناشی از انواع فاضلاب اعم از خانگی، صنعتی، کشاورزی موجب شده است تا تصفیه و کنترل این آلاینده‌ها از اولویت‌های مهم حفاظت، مدیریت و برنامه‌ریزی محیط زیست باشد. یکی از روش‌های متداول تصفیه فاضلاب شهری در حال حاضر روش لجن فعال و یا روش‌های مشتق از آن برحسب جمعیت مورد سرویس‌دهی و نیز خصوصیات فاضلاب ورودی و مشخصات مطلوب پساب خروجی می‌باشد. طراحی بهینه اجزای سیستم لجن فعال و شرایط بهره‌برداری سیستم در دستیابی به عملکرد و کارآیی بهینه سیستم موثر می¬باشند. طراحی بهینه سیستم موجب افزایش ظرفیت تصفیه سیستم بهمراه بهبود کیفیت پساب خروجی از آن با صرف کمترین هزینه در یک مدت زمان مشخص می¬شود. در این پایان¬نامه، با استفاده از مدل بهینه¬سازی تک¬هدفه، کالیبراسیون سیستم¬های تصفیه اولیه و ثانویه با توجه به اطلاعات در دسترس از تصفیه¬خانه فاضلاب شهرک قدس صورت گرفت. کالیبراسیون سیستم تصفیه اولیه با استفاده از نرم¬افزار GAMS و کالیبراسیون سیستم تصفیه ثانویه با استفاده از مدل بهینه¬سازی الگوریتم ژنتیک تک¬هدفه در نرم¬افزار MATLABو با توجه به اطلاعات ورودی بمنظور محاسبه پارامتر¬های کینتیکی بهینه موثر در عملیات تصفیه بیولوژیکی و متغیرهای تصمیم در طراحی و بهره¬برداری تصفیه¬خانه، صورت گرفت. در مرحله بعد با استفاده از مدل بهینه-سازی چند¬هدفه، بهینه¬سازی سیستم تصفیه فاضلاب لجن فعال، مربوط به تصفیه¬خانه شهرک قدس صورت گرفت. توابع هدف مورد استفاده، حداکثر سازی دبی ورودی به سیستم تصفیه و حداقل¬سازی غلظت BOD در جریان خروجی از تصفیه¬خانه، دبی لجن دفعی و هزینه¬های بهره¬برداری را در بر می¬گیرد. متغیرهای تصمیمی که در مسئله بهینه¬سازی چند¬هدفه در نظر¬گرفته¬شده¬اند عبارتند از: زمان ماند سلولی، غلظت جامدات محلول در حوض هوادهی و غلظت جامدات محلول در جریان برگشتی. با توجه به ترکیبات مختلف توابع هدف مسائل مختلف بهینه‌سازی بهره‌برداری از تصفیه‌خانه بسط داده شد و پاسخ‌های آنها با توجه به چند هدفه بودن در قالب منحنی‌های پرتو ارائه شده است. منحنی‌های فوق می‌توان توسط مدیران و تصمیم‌گیرندگان با توجه به اولویت‌های توابع هدف مختلف برای تصمیم‌سازی در ارتباط با نحوه بهره‌برداری از تصفیه‌خانه مورد استفاده قرار گیرد.
- Abstract
- In recent decades, due to the rapid growth of population and industry, the volume of produced wastewater is increasing over the world. Because of the pollution caused by various types of wastewater, its collection and treating is of high priority in environment planning and management as well as protection. A usual domestic wastewater treatment method is activated sludge process. Some modified methods with the same basis with activated sludge process are also developed regarding the wastewater?s biological, chemical and physical specifications as well as the population covered. Optimal deign of activated sludge system is necessary to achieve the wastewater treatment objectives. Moreover, optimal design of wastewater treatment system can improve the quality of the effluent with the lower operation cost. In this study, single-objective optimization models are developed to calibrate the primary and secondary wastewater treatment system by using available data of a real wastewater treatment plant called Shahrak-Ghods. For primary treatment, nonlinear optimization model and for the secondary treatment, genetic algorithm optimization model have been used. In the calibration process, the kinetic parameters of biological treatment and parameters related to system operation are determined. In the next step, the wastewater treatment plant operation is optimized using a multi-objective optimization model through NSGA II application. The considered objective functions are maximizing the influent flow rate, minimizing the effluent BOD , minimizing excess sludge production and minimizing operation costs. The decision variables are mean cell-residence time, mixed liquor suspended solid concentration in the reactor and underflow sludge concentration. According to the various set of objective functions considered, different optimization problems are developed and set of non-dominated solutions are obtained as pareto-curves. The results can be used as a basis for decision making about wastewater treatment plant?s design and operation.
