وبلاگ

برگشتی دارد، معرفی شده است. در نهایت، ارزیابی نتایج نشان می دهد، که مدل زیست محیطی یک مدل خوب برای پیش بینی عملکرد صحیح سیستم تصفیه لجن فعال و بهینه سازی این سیستم می باشد.
واژه های کلیدی: فرآیند لجن فعال، لجن مازاد، هوک جیوز، مدل زیست محیطی، حجم حوضچه هوادهی.
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
فصل اول: کلیاتی درباره تغییر و تحول در طرز جمع آوری و تصفیه فاضلاب
1-1- مقدمه 2
1-2- تاریخچه مختصری درباره تغییر و تحول در طرز جمع آوری و تصفیه فاضلاب 2
1-3- هدف از تصفیه فاضلاب 4
1-4- انواع و خواص فاضلاب 6
1-4-1- فاضلاب خانگی 6
1-4-2- فاضلاب صنعتی 8
1-4-3- فاضلاب سطحی 8
1-5- تصفیه فاضلاب 9
1-5-1- تصفیه فاضلاب در مجاورت باکتری های هوازی 9
1-5-2- تصفیه و تجزیه فاضلاب در مجاورت باکتری های غیر هوازی 9
1-6- لزوم آزمایش فاضلاب 13
1-7- آزمایش تحلیلی فاضلاب 13
1-7-1- آزمایشات فیزیکی 13
1-7-2- مطالعات بهداشتی 13
1-7-3- آزمایشات شیمیایی 13
1-8- معیار شدت آلودگی 14
1-9- تعیین مقدار بی- او- دی (BOD) 15
1-10- درجه آلودگی فاضلاب های خانگی در شهر های ایران 15
فصل دوم: واحد هایی بکارگیری در تصفیه خانه فاضلاب
2-1- مقدمه 17
2-2- هدف تصفیه مقدماتی 17
2-3- تصفیه مقدماتی فاضلاب 18
2-4- آشغال گیری و آشغالگیرها 18
2-4-1- آشغالگیرهای دستی 19
2-4-2- آشغالگیرهای مکانیکی 20
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
2-4-3- بازده آشغالگیرها 22
2-4-4- دفع آشغال 22
2-5- آشغال خردکن ها 23
2-5-1- انواع آشغال خردکن و طرز کار با آنها 23
2-6- حوض های دانه گیر 26
2-6-1- تعریف دانه 26
2-6-2- اهداف احداث حوض های دانه گیری 26
2-6-3- تثبیت سرعت جریان 27
2-6-4- دفع مواد دانه ای 27
2-7- ته نشینی 27
2-7-1- ته نشینی ساده 28
2-7-2- ته نشینی شیمیایی 29
2-8- حوض های ته نشینی 29
2-9- انواع حوض های ته نشینی 29
2-9-1- حوض های ته نشینی نخستین 30
2-9-2- حوض های ته نشینی نهائی 30
2-10- کلر زنی 31
2-11- حوض کلر زنی 31
2-12- تصفیه و دفع لجن 32
2-13- هضم لجن 33
2-14- مخازن هاضم 33
2-15- حوض تغلیظ لجن 34
2-16- دفع لجن هضم شده 34
2-17- بسترهای لجن خشک کن 34
2-18- انتخاب محل تصفیه خانه 35
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
فصل سوم: انواع فرایندهای تصفیه زیستی فاضلاب
3-1- مقدمه 37
3-2- پخش فاضلاب در زمینهای زراعی 37
3-3- صافیهای ماسه ای متناوب 37
3-3-1- بازده صافیهای ماسه ای متناوب 38
3-4- برکه های تصفیه فاضلاب 38
3-5- صافیهای چکنده 39
3-5-1- تصفیه فاضلاب در صافیهای چکنده 39
3-5-2- معایب و محاسن صافیهای چکنده 39
3-6- تصفیه زیستی فاضلاب با کمک لجن فعال شده 41
3-6-1- لجن فعال شده 41
3-6-2- تصفیه فاضلاب با کمک لجن فعال شده 41
3-6-3- مایع مخلوط 41
3-6-4

- حوض هوارسانی 42
3-6-5- مشخصات ظاهری لجن فعال شده 42
3-7- حوض های هوارسانی 42
3-7-1- هوارسانی به فاضلاب و طرق مختلف آن 42
3-8- مکانیسم های اساسی فرایند لجن فعال 42
3-9- وظایف اصلی فرایند لجن فعال 44
3-10- اهمیت بهینه سازی فرایند لجن فعال 44
3-11- مروری بر تحقیقات گذشته 44
فصل چهارم:بهینه سازی
4-1- مقدمه 47
4-2- رابطه سازی طرح بهینه 47
4-3- تاریخچه بهینه سازی 49
4-4- تابع هدف 49
فهرست مطالب
عنوان شماره صفحه
4-5- روش بهینه سازی هوک جیوز 50
4-5-1- الگوریتم هوک جیوز 50
4-5-2- محاسبات عددی روش بهینه سازی هوک جیوز 51
فصل پنجم: معرفی مدل ها جهت بهینه سازی تصفیه خانه لجن فعال
5-1- فرایند های رشد معلق 58
5-2- اصول و قواعد کلی سیستم های رشد معلق 58
5-3- محاسبات عددی 62
5-4- معرفی مدل 63
5-4-1- حل مدل با روش هوک جیوز 65
5-4-2- ورودی های برنامه 65
5-4-3- برنامه روش هوک- جیوز به زبان فرترن 65
5-4- 4- خروجی های برنامه 65
5-4-5- نتایج و محاسبات 65
5-5- بهینه سازی فرایند لجن فعال بر پایه مدل زیست محیطی 71
5-5-1- معادلات حاکم بر فرایند لجن فعال 72
5-5-2- مواد و روش ها 75
5-5-3- معادلات ریاضی مدل زیست محیطی 76
5-5-4- چگونگی محاسبات بهینه سازی مدل زیست محیطی 83
5-5-5- برنامه مدل EBM به زبان فرترن 79
5-5-6- نتایج و محاسبات 79
5-5-7- مقایسه بین نتایج محاسباتی با داده های مرجع 80
5-6- بحث و نتیجه گیری 83
منابع 85
پیوست 88
مقدمه
آب شرط وجود حیات می باشد. اکثر واکنشهای شیمیایی در محیط آبی صورت می گیرد. آب به علت خواص ویژه، نقش تنظیم کننده ای در طبیعت داشته و آن را در برابر تغییرات ناگهانی دما حفظ می کند.آب بعد از مصارف گوناگون (خانگی، کشاورزی، صنعتی و …) تبدیل به پساب می شود. برای جلوگیری از آلودگی آب و محیط زیست، توسط این پساب ها، باید راهکارهایی برای تصفیه و استفاده مجدد از آن اتخاذ کرد( امیر زمانخانی، 1388). لزوم اجرای طرح های آب و فاضلاب و درک مشکلات ناشی از آن از دیر باز برای بشر مطرح بوده و در این راه طی قرون متمادی پیشرفتهای عظیمی نیز نصیب معماران و مهندسانی که علوم را از طریق تجربه و ممارست آموخته بودند، گردید( آصف خلدانی، 1356).
1-2- تاریخچه مختصری درباره تغییر و تحول در طرز جمع آوری و تصفیه فاضلاب
قدیمی ترین کانالیزاسیون را می توان در آثار تمدن هندیان مشاهده نمود. در خرابه های شهر بابل و نینوا و نیز در جزیره کرت، آثاری از مجراهای فاضلاب و آبریزگاههای همگانی دیده شده اند. در شهرهای یونان و روم قدیم آثار فاضلاب روهایی به قطر های 2 تا 3 متر دیده شده اند، که ساختمان آنها را به 2000 سال پیش از میلاد نسبت می دهند. در بمبئی، باقیمانده گندآبروهایی مشاهده می شود، که ساختمان آنها را به حدود 1900 سال پیش مربوط می دانند. تا حدود یکصد سال پیش، بیشتر گندآبروها و به ویژه کانال های فرعی فاضلاب به صورت روباز ساخته می شدند. پس از آشکار شدن اثر این قبیل کانالها در پخش بیماریهای واگیردار، کوشش به عمل آمد، که تمام گندآبروها و فاضلابروها در زیر زمین ساخته شوند. کانال های اصلی شبکه های فاضلاب(اگو) شهر پاریس به طول 36 کیلومتر، در سال 1789 میلادی ساخته شده اند. شهر لندن پس از کشتاری که بیماری وبا در آن انجام داد و طی آن 25000 نفر تلف شدند، در سالهای 1832 تا 1848، دارای شبکه زیر زمینی جمع آوری فاضلاب شد. هامبورگ در سال 1842 و برلن در سال 1852 دارای شبکه های کانالیزاسیون گردیدند(محمد تقی منزوی،1360). در ایران نیز در زمینه آبرسانی و فاضلاب کارهایی بزرگ و ابداعاتی جالب به چشم می خورد. احداث هزارن کیلومتر قنات و همچنین بنای سد و تونل انتقال آب و بالاخره دفع فاضلاب در چاه، از ابتکارات معماران و مهندسان ایرانی است. از اواخر قرن هیجدهم که انقلابات صنعتی مردم را با سرعتی غیر قابل کنترل به شهر نشینی وادار ساخت، تامین آب سالم و دفع فاضلاب خانگی به صورت دو موضوع حاد از نظر امکان زندگی، ولو با حداقل بهداشت ممکن، بروز کرد. برای دفع آب باران اولین بار طرح جوی سازی بوجود آمد، تا بدین ترتیب آبهای سطحی در خیابانهای شهر جمع آوری و به اولین منبع طبیعی آب نظیر نهر، رودخانه و یا دریا هدایت و دفع گردد. فاضلاب خانه ها نیز به صورت منفرد در زمینهای پشت منازل یا چاهها و در پاره ای موارد مستقیما به داخل رودخانه دفع میشد. به تدریج با توسعه و تورم ناگهانی شهرها، وضع شهرنشنی بکلی دگرگون شد. این تغییرات و تحولات دو مشکل جدید در شهرها به همراه داشت، اول تامین آب و به خصوص آب سالم برای مصرف اهالی و دوم جلوگیری از دفع فاضلاب خانگی به داخل جوی ها بود. به وجود آمدن محیطی کاملا غیر بهداشتی در شهرها، مهندسان و معماران را وادار به تجدید نظر در طرز جمع آوری فاضلاب ساخت، تا آنکه مجبور به جدا کردن شبکه فاضلاب از آب بارا ن، یعنی ابداع شبکه مجزا شدند. این راه حل نیز اگرچه تا مدتی کوتاه مسئله را پایان یافته جلوه میداد، ولی با توجه به کم شدن فواصل بین شهرهای صنعتی که اکثرا در کنار رودخانه ها و سواحل دریا گسترش می یافت، عملا مجالی برای تصفیه طبیعی فاضلاب دفع شده در رودخانه باقی نمی ماند. به این ترتیب مشکل تامین آب سالم در شهرهای پایین دست به وجود آمد. بر اساس همین معضلات بود، که اولین بار برای تامین آب مصرفی شهر لندن، مهندسی به نام چلسی) (Chelsea به این فکر افتاد، که با حفر چاه هایی در امتداد مسیر رودخانه تایمز آب سالم تهیه نماید. این اقدام بزودی نتایج رضایتبخشی به بار آورد و در نتیجه تصفیه آب با عبور دادن آن از لایه های ماسه ای در همه جا تحت عنوان تصفیه آب با صافیهای ماسه ای معمول گشت. به وجود آمدن امکاناتی در زمینه تصفیه آب تا حدودی مشکل دفع فاضلاب خام در منابع طبیعی را به طور موقت برطرف نمود، ولی با افزایش مقدار پساب صنعتی و تراکم منازل و ازیاد جمعیت در شهر، آب رودخانه ها آنچنان آلوده گردید، که بوی تعفن حاصل از تجزیه مواد در کنار رودخانه ها در فصول گرم و بعلاوه خطر شیوع امراض واگیر مردم شهرها را سخت نگران ساخت. از این به بعد بود، که شهرداریها در مقابل فشار افکار عمومی، علیرغم مخارج زیادی که می بایست در اجرای طرح های فاضلاب متحمل می شدند، اقدام به یافتن راه حل های اساسی نمودند. در اواخر قرن نوزدهم جمع آوری و به خصوص تصفیه فاضلاب به صورت مسئله ای جدی در امر نوسازی شهرها و اجرای طرح های شهرسازی مطرح گردید( آصف خلدانی، 1356). صنعت تصفیه آب، از صنایع زیر بنایی هر کشور محسوب می شود. در دهه های اخیر، توجه دولت ها را پیش از پیش به خود معطوف کرده است. به علت تنزل کیفیت عمومی منابع آب، ضرورت استفاده از سیستم های تصفیه پیشرفته آب و فاضلاب دغدغه بسیاری از این کشورها (به ویژه کشورهای در حال توسعه) می باشد. علاوه بر سعی در حفظ و بهبود کیفیت منابع آب، با افزایش روند تحقیق و توسعه و استفاده از فناوری نوین در صنعت تصفیه آب در صدد رسیدن به نقطه مطلوب بوده و در این راه قدم های اساسی را نیز برداشته اند (از کشور مالزی و کره جنوبی، می توان به عنوان نمونه های موفق در این زمینه یاد کرد). اما در کشور ما اغلب مشاهده می شود، هنوز در اجرای طرح های مختلف صنعت تصفیه آب و فاضلاب، از فناوری های قدیمی استفاده می شود. به طوری که باید اذعان داشت واقعا تصفیه خانه های آب در کشورمان مظلوم واقع شده اند. متاسفانه حتی در مواردی مشاهده می شود، با توجه به تغییر کیفیت آب خام و افزایش مواد آلی خطرناک در آب ورودی تصفیه خانه های قدیمی، روش بهره برداری از تاسیسات هنوز دستخوش تغییر و بازنگری نشده است. حدود 40 سال است، که در دنیا صافی های دو لایه و مخلوط در تصفیه خانه های آب شرب وارد مدار شده اند. حتی صافی های موجود تک لایه تبدیل به دو لایه شده اند. اما هنوز، ما، در بکارگیری این فناوری تردید داریم. باید باور کرد، دنیا شتابان و
به سرعت در حال حرکت است، اما ما غافل مانده ایم. نه مشاور قادر است تحولی در این زمینه ایجاد کند، نه سازندگان، توانایی این کار را دارند. علت هم این است، که در صنعت آب و فاضلاب ما، کمتر علم گرایی وجود دارد. ما فقط تولید می کنیم و به فکر کنترل کیفیت نیستیم. تا وقتی صنعت تصفیه آب و فاضلاب، علم گرا نشود، تحقیق به وجود نمی آید و تا تحقیق به وجود نیاید، توسعه ای در کار نیست و طبیعتا سنت گرایی باقی می ماند( امیر زمانخانی، 1388).
1-3- هدف از تصفیه فاضلاب
حدود69% آب مصرفی جهان صرف کشاورزی و عموما آبیاری می شود. 23% به مصرف صنایع می رسد و مصارف خانگی تنها حدود 8% را شامل می شوند. در کشورهای توسعه یافته، کشاورزی و صنایع، بیشترین مصرف آب و بالاترین نقش را در آلودگی آب ها دارند. وجود فاضلاب ها یکی از عوامل آلودگی محیط زیست هستند و لذا بایستی آن ها را جمع آوری و از شهرها بیرون آورد. نخست، آن را پالایش و تصفیه نمود و سپس به گردش آب در طبیعت برگردانید. لذا هدف از تصفیه فاضلاب عبارتست از:
– گرفتن مواد معلق و شناور از فاضلاب
– اکسیداسیون مواد ناپایدار آلی موجود در فاضلاب و تبدیل آ نها به موادی پایدار مانند نیترات ها، سولفات ها و فسفات ها و سپس ته نشین ساختن و جداسازی آن مواد.
– جدا سازی مواد سمی محلول و نا محلول از فاضلاب، نظیر ترکیبات فلزی سنگین.
– گندزدائی و کشتن میکروب ها در فاضلاب.
تمام کارهای نامبرده در طبیعت، در زمانی نسبتا طولانی و بالغ بر چندین روز، خود به خود انجام می گیرند. هدف از ساختن تاسیسات تصفیه خانه( پالایشگاه) فاضلاب، سرعت بخشیدن به کارهای نامبرده و کوتاه نمودن مدت زمان پالایش تا حدود چند ساعت است و از سوی دیگر جلوگیری از آلوده شدن منابع طبیعی و محیط زیست می باشد.
جمع آوری گندابها و پسابها از محیط زیست در شهرها از دیدگاههای زیر، لازم و ضروری است:
– بهداشت همگانی
فاضلابها همیشه دارای مقدار بسیاری مواد خارجی هستند، که به صورت های گوناگون برای زندگی موجودات زنده زیان آور می باشند. وجود باکتری ها و میکروب های بیماری زا در فاضلابها، عاملی است که بیش از صد سال گذشته زیان آن بر مردم آشکار گشته است. کشتارهائیکه در گذشته بیماری های واگیرداری مانند وبا ، طاعون، اسهال خونی و غیره در نقاط گوناگون جهان انجام داده است، مردم را به خطرهای ناشی از آلودگی آب ها با این میکروب ها آگاه کرده اند. علاوه بر باکتریهای بیماری زا که تنها جزء کوچکی از موجودات زنده پساب ها را تشکیل می دهند، هزاران نوع باکتری دیگر نیز در فاضلاب وجود دارند. ورود فاضلاب تصفیه نشده به محیط زیست و منابع طبیعی آب ، چه آن هایی که روی زمین و چه آنهایی که در زیر زمین قرار دارند، موجب آلوده شدن این منابع به میکروب های بیماری زا می گردد و در اثر تماس انسان با این منبع ها خطر گسترش این بیماری ها بین مردم افزایش می یابد. نمک های سمی برخی فلزها مانند آرسنیک و سرب و نیز