فناوری بیوراکتور

فناوری بیوراکتور غشایی (MBR) به دلیل توانایی آن در تولید پساب بهتر و با کیفیت و مطابق با مقررات کیفیت آب، روشی جدید برای تصفیه آب و فاضلاب است. MBR همچنین یک روش پیشرفته برای جابجایی فرآیند لجن فعال معمولی (CAS) است. حتی این غشا در مقایسه با CAS عملکرد بهتری دارد، اما دارای معایب کمی مانند هزینه نگهداری بالا و مشکل رسوب است. برای غلبه بر این مشکل، یک عملیات بهینه کارخانه MBR باید توسعه یابد. این را می توان از طریق یک مدل دقیق به دست آورد که می تواند رفتار رسوب را پیش بینی کند که می تواند عملکرد غشاء را بهینه کند. این مقاله کاربرد تکنیک شبکه عصبی مصنوعی را برای پیش‌بینی فیلتراسیون سیستم بیوراکتور غشایی ارائه می‌کند. شبکه عصبی تابع پایه شعاعی (RBFNN) برای مدل سازی سیستم فیلتراسیون MBR مستغرق توسعه یافته استفاده می شود. انتظار می رود مدل RBFNN مدل پیش بینی خوبی از سیستم فیلتراسیون را برای تخمین رسوب ایجاد شده در طی فرآیند فیلتراسیون ارائه دهد.

 بیوراکتور غشایی به یکی از فناوری های محبوب در سیستم های فیلتراسیون تبدیل شده است و به یک نیاز در فناوری تصفیه فاضلاب تبدیل شده است. بیوراکتورهای غشایی (MBRs) را می توان به عنوان یکپارچه سازی سیستم تخریب بیولوژیکی محصولات زائد با فیلتراسیون غشایی تعریف کرد. بیوراکتور غشایی یکی از فناوری هایی است که جایگزین لجن فعال معمولی می شود زیرا MBR را می توان به عنوان بهترین راه حل جایگزین طبقه بندی کرد. مزایای زیادی با استفاده از بیوراکتورهای غشایی نسبت به فناوری های معمولی کشف شده است [1]. بنابراین، غشاء برای تصفیه فاضلاب محبوب شده است [2-4]. بیوراکتور غشایی بسیار شایسته است زیرا قادر به تصفیه بهتر در فاضلاب از نظر تولید پساب خوب و با کیفیت است. MBR یک فناوری فاضلاب است که فرآیند بیولوژیکی و سیستم فیلتراسیون غشایی را ترکیب می کند. بیورآکتورهای غشایی همچنین راندمان حذف بالای اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) و نیاز اکسیژن بیولوژیکی (BOD)، تولید کم لجن اضافی و اجازه غلظت بالایی از جامدات معلق مشروب مخلوط (MLSS) و احیای آب را ممکن می‌سازند. فناوری بیوراکتور غشایی اخیراً به دلیل مزایایی که نسبت به فرآیند لجن فعال معمولی، تقاضای فزاینده برای احیای آب، استانداردهای انتشار دقیق تر و کاهش مداوم هزینه غشا دارد، توجه فوق العاده ای را به خود جلب کرده است [5-9]. علاوه بر این، فناوری MBR همچنین دارای پساب با کیفیت بسیار خوب، مقدار بار بالاتر، توانایی ضدعفونی خوب، کاهش ردپا و تولید فاضلاب، بهبود نیتریفیکاسیون و انعطاف پذیری فرآیند نسبت به تغییرات در پساب است [10]. با این حال، رسوب غشایی مشکل اصلی برای کاربرد گسترده MBRs [5]. رسوب در MBR ها به رسوب لجن کیک و مسدود شدن منافذ روی غشاها کمک می کند [11]. با توجه به بیوراکتورهای غشایی، رسوب غشایی ناشی از رسوب لخته های لجن به سطح غشاء، جذب مواد محلول یا کلوئیدی در داخل / روی غشا، رسوبات جدا شده عمدتاً به دلیل نیروهای برشی، تشکیل کیک لایه بر روی غشا سطح غشاء و تغییر در ترکیب رسوب دهنده فضا و زمان در طول عملیات طولانی مدت [5]. رسوب غشایی منجر به کاهش شار نفوذ یا افزایش فشار غشایی (TMP) بسته به حالت عملکرد می شود. لوله کاروگیت/ مخزن ستیک تانک.

لجن فعال

بهره برداری کارآمد از تصفیه خانه های فاضلاب از نوع لجن فعال یک موضوع مداوم برای ارائه دهندگان خدمات شهری است، جایی که سهم مصرف انرژی الکتریکی بالا است و به CCA می دهد. 30 درصد از کل هزینه های عملیاتی روش های مداخله برای تشدید شامل تنظیم دقیق تنظیمات هوادهی، حذف لجن و تنظیم نرخ گردش مجدد است. به منظور تجزیه و تحلیل اثرات استراتژی‌های مختلف کنترل فرآیند، از مدل‌های لجن فعال (ASM) به منظور مدل‌سازی بیوکینتیک استفاده می‌شود. در عمل، اکثر شبیه‌سازهای مدل، بهینه‌سازی و کالیبراسیون خودکار مورد دوم را به دلیل تقاضای محاسباتی بالای ارزیابی سری‌های زمانی، ترکیب نمی‌کنند. در این مقاله، یک مدل ریاضی جدید ارائه شده است که شبیه‌سازی بیوکینتیک را برای استفاده در سیستم‌های پشتیبانی تصمیم مناسب می‌سازد. یعنی، مدل ASM با یک راه‌حل مدل درجه دوم ارزان قیمت محاسباتی تقریبی شده است که به مجموعه‌ای از شبکه‌های عصبی اصلاح‌شده با تعادل جرم تغذیه می‌شود. بهینه سازی هزینه با مدل فرآیند تصمیم مارکوف به دست می آید. روش توسعه‌یافته برای یک مورد از تصفیه‌خانه فاضلاب بزرگ مجارستانی نشان داده شد. ثابت شد، این مدل قادر به یافتن طرح‌های هوادهی بهتر برای نیروگاه از نظر هزینه عملیات و راندمان حذف نیتروژن است. این مدل را می توان برای یافتن سیاست های هزینه بهینه تحت شرایط دلخواه تعریف شده استفاده کرد. به عنوان یک مزیت، نتایج را می توان در کنترل کننده های منطق صنعتی پیاده سازی کرد.لوله کاروگیت / مخزن سپتیک تانک /تصفیه آب مطالعه شود.

فاضلاب

در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب، نیتروژن و فسفر توسط لجن فعال حذف می شوند. این فرآیند به ورودی اکسیژن از طریق هوادهی مخزن لجن فعال نیاز دارد. هوادهی مسئول حدود 60 درصد انرژی مصرفی یک تصفیه خانه است. از این رو بهینه سازی هوادهی می تواند به طور قابل توجهی به افزایش بهره وری انرژی در تصفیه فاضلاب کمک کند. برای این منظور، ما یک استراتژی کنترل مبتنی بر مدل تطبیقی برای هوادهی به نام WOMBAT تطبیقی را معرفی می‌کنیم. این استراتژی بهبود WOMBAT اصلی است که با موفقیت در تصفیه خانه فاضلاب Westpoort در آمستردام اجرا شده است. در این مقاله ما پیشنهاد می‌کنیم که مدل مبتنی بر فیزیک را با معرفی سازگاری خودکار پارامترها بهبود دهیم. در یک راه اندازی مدل تجربی، الگوریتم کنترل مبتنی بر مدل تطبیقی ثابت می کند که منجر به کیفیت پساب بهتر با مصرف انرژی کمتر می شود. علاوه بر این، می تواند به شرایط مختلف یک تصفیه خانه واقعی واکنش نشان دهد و بنابراین می تواند بدون نظارت انسان کار کند.

آب یک منبع بسیار آسیب پذیر است و باید از آن محافظت شود. به منظور بهینه سازی فناوری تصفیه فاضلاب، ما باید فرآیندهای در حال وقوع در آنها را بهتر درک کنیم. مدل‌سازی ریاضی ابزاری قدرتمند برای ایجاد دانش در مورد فرآیندهای پیچیده است زیرا می‌تواند از قدرت محاسبات بهره‌برداری کند. در این کار بهینه سازی فرآیند تصفیه خانه فاضلاب از طریق توسعه مدل های جدید دنبال شد. به منظور توصیف/مدل سازی یک WWTP، توصیف همه فرآیندها به شیوه ای کافی با جزئیات (یعنی نه بیش از حد پیچیده و نه بیش از حد ساده) الزامی است. در واقع، استفاده از یک مدل بیوکینتیک بیش از حد دقیق شامل صدها جزء و ساده سازی بیش از حد هیدرولیک، واکنش های شیمیایی، هوادهی یا رفتار ته نشینی منطقی نیست. در این مرحله مدل‌های WWTP از مدل‌های بیوکینتیک بسیار دقیق تشکیل شده‌اند، اما اغلب فاقد جزئیات سایر فرآیندهای حیاتی (هیدرولیک، فرآیندهای شیمیایی، انتقال گاز-مایع، هوادهی، مصرف انرژی...) هستند. تأکید بر فرآیندهای فرعی است که تأثیر زیادی بر عملکرد کلی فرآیند دارند، به عنوان مثال، مشخصه‌های نفوذی، رسوب اولیه، هوادهی و مصرف انرژی. دانش جمع آوری شده گامی رو به جلو در جهت بهبود روش طراحی و بهره برداری از زیرساخت های تصفیه فاضلاب است. 

لوله کاروگیت چیست.

DWTSدر تصفیه فاضلاب

آلودگی محیطی و خطرات برای سلامت انسان می تواند ناشی از منابع انتشار آلودگی ناشی از سیستم های تصفیه فاضلاب غیرمتمرکز (DWTS) باشد. به طور خاص، آلودگی فسفر می تواند منجر به اوتروفیکاسیون و کاهش کیفیت بدنه های آبی شود، به عنوان مثال، تحت دستورالعمل چارچوب آب (WFD) در اتحادیه اروپا، و آلودگی عوامل بیماری زا می تواند منجر به افزایش خطرات قرار گرفتن انسان در معرض عوامل بیماری زا و اثرات آن بر صنایع شود. مانند پرورش صدف و گردشگری. مطالعه گزارش شده در این مقاله به بررسی اثربخشی DWTS های مختلف در حذف فسفر و پاتوژن ها از سیستم های محل می پردازد. مشخص شد که DWTS معمولاً برای درمان این آلاینده‌ها طراحی نشده است و رایج‌ترین نوع DWTS، مخازن سپتیک، تنها تصفیه اولیه را ارائه می‌کند. برای دستیابی به سطوح مطلوب درمان باید از تصفیه اضافی مانند سیستم های مبتنی بر فیلتراسیون یا تالاب استفاده شود. عملکرد این سیستم ها تحت تاثیر شرایط خاص سایت، مانند بار ورودی و منابع، و شرایط آب و هوایی قرار می گیرد و به همین دلیل ویژگی های عملیاتی و اقدامات تصفیه باید طوری طراحی شوند که این عوامل را در نظر بگیرند.

اب شیرین

 فناوری لوله‌های حرارتی ممکن است نقش تعیین‌کننده‌ای در بهبود اقتصاد کلی، و درک عمومی در مورد نمک‌زدایی هسته‌ای، به‌ویژه در مورد نمک‌زدایی آب دریا داشته باشد. هنگامی که لوله‌های حرارتی با فرآیند تقطیر چند اثره با دمای پایین همراه می‌شوند، می‌توانند به طور مؤثری بیشتر گرمای اتلاف تولید شده در انواع مختلف راکتورهای انرژی هسته‌ای را مهار کنند. در واقع، کاربرد بالقوه لوله‌های حرارتی می‌تواند به عنوان یک گزینه مناسب برای نمک‌زدایی هسته‌ای آب دریا در نظر گرفته شود که در آن راندمان برای مهار گرمای اتلاف ممکن است نه تنها برای تولید مقادیر بیشتری آب آشامیدنی، بلکه برای کاهش اثرات زیست‌محیطی فرآیند نمک‌زدایی هسته‌ای افزایش یابد. . علاوه بر این، استفاده از سیستم‌های بازیابی حرارتی مبتنی بر لوله حرارتی در کارخانه نمک‌زدایی ممکن است ترمودینامیک کلی فرآیند نمک‌زدایی را بهبود بخشد، و همچنین به اطمینان از عاری بودن آب محصول از هرگونه آلودگی که در فرآیند عادی رخ می‌دهد، کمک می‌کند، بنابراین از شکست عملیاتی جلوگیری می‌کند. این اتفاق می‌تواند یک حلقه اضافی اضافه کند که از تماس مستقیم بین تشعشع و آب تولید شده جلوگیری می‌کند. در این مقاله، مفهوم جدیدی برای سیستم نمک‌زدایی هسته‌ای مبتنی بر فناوری لوله‌های حرارتی معرفی شده و کاهش پیش‌بینی‌شده در سطح تریتیوم ناشی از استفاده از سیستم‌های لوله‌های حرارتی مورد بحث قرار گرفته است.

محدودیت منابع آب شیرین و افزایش جمعیت جهان، تقاضای زیادی را برای گزینه نمک‌زدایی آب دریا ایجاد می‌کند. با این حال، نگرانی های زیست محیطی در مورد افزایش غلظت گازهای گلخانه ای در اتمسفر، به ویژه دی اکسید کربن، نمک زدایی آب هسته ای را نسبت به سیستم های معمولی مطلوب تر می کند. گزینه دیگری که انتظار می‌رود نمک‌زدایی هسته‌ای را عملی‌تر کند، بازیابی گرمای اتلاف تولید شده در انرژی هسته‌ای برای تولید آب شیرین، به موازات انرژی الکتریکی است. با اتصال یک راکتور هسته ای به یک نیروگاه آب شیرین کن، یک سیستم آب شیرین کن قابل اطمینان تر، مقرون به صرفه تر و ایمن تر همیشه در اولویت قرار دارد. برای تقویت بیشتر چنین اولویتی، ایده‌های جدیدی دنبال می‌شوند که انتظار می‌رود نشت در مبدل‌های حرارتی را حذف کند، اثرات زیست‌محیطی را کاهش دهد و از آلودگی متقاطع رادیواکتیو به آب محصول جلوگیری کند [1]. مطالعات اخیر نشان می‌دهد که نمک‌زدایی هسته‌ای آب دریا با استفاده از یک یا چند مورد از سه فرآیند اصلی نمک‌زدایی زیر به دست می‌آید: فلاش چند مرحله‌ای (MSF)، اثر Multi-E.
3 تقطیر (MED) و اسمز معکوس (RO). مصرف گرما/الکتریسیته ویژه برای فرآیندهای MSF، MED و RO 100/3، 50/2.5، و 0/4.5 (kWth.h/m3)/ (kWe.h/m3) یک گزینه جایگزین و اقتصادی بهتر برای تولید آب نمک زدایی است. برای مهار گرمای زباله تولید شده از راکتور انرژی هسته ای که در اصل برای تولید برق یا بخار برای کاربردهای دیگر کار می کرد. این منبع انرژی تقریباً رایگان در شرایط تقریبا ایده آل برای فرآیند نمک زدایی با دمای پایین (LT-MED) در دسترس است.

در مورد مخزن اسید / تصفیه فاضلاب بهداشتی /تصفیه فاضلاب صنعتی مطلعه شود.

تصفیه فاضلاب محل دفن

مقاله حاضر بر روی یک زمینه تا حد زیادی ناشناخته ارزش گذاری محل دفن زباله در ترکیب با ساخت و ساز و بهره برداری از مرکز تصفیه فاضلاب کارخانه زیتون (OMW) متمرکز است. این دومی شامل یک تالاب ذخیره‌سازی فاضلاب، یک هاضم بی‌هوازی فشرده که در تمام طول سال کار می‌کند و یک سیستم دفع نهایی مبتنی بر محل دفن زباله است. عناصر کلیدی برای طراحی فرآیند، مانند پیش تصفیه فاضلاب، روش کاربرد و نرخ، و اثرات بالقوه بر کمیت و کیفیت شیرابه، بر اساس بررسی ادبیات جامع مورد بحث قرار گرفته‌اند. علاوه بر این، یک مطالعه موردی برای هشت (8) شرکت هزاره زیتون که 8700 متر مکعب فاضلاب در سال تولید می‌کنند، به صورت مفهومی به منظور محاسبه هزینه‌های سرمایه و عملیاتی تأسیسات (حمل و نقل، ذخیره‌سازی، تصفیه، دفع نهایی) طراحی شده است. تأسیسات پیشنهادی تا زمانی که هزینه‌های حمل و نقل OMW در 4.0V/m3 حفظ شود، از نظر اقتصادی خودکفا بود. علیرغم اینکه دستورالعمل اتحادیه اروپا دفع فاضلاب در محل های دفن زباله را ممنوع می کند، کاربرد کنترل شده، بر اساس سیستم پیش تصفیه مناسب طراحی شده و نرخ بارگذاری خاص، ممکن است تثبیت بهتر محل دفن زباله و راه حلی پایدار (از نظر زیست محیطی و اقتصادی) برای پساب های تولید شده توسط زیتون های کوچک و متوسط ارائه دهد. کارخانه های آسیاب پراکنده در منطقه مدیترانه. Ó2013 Elsevier Ltd. کلیه حقوق محفوظ است.1. مقدمه دفن زباله رایج ترین شکل دفع زباله و مرحله نهایی سلسله مراتب مدیریت پسماند است. محل های دفن زباله نسبتاً ارزان تر از سایر جایگزین های تصفیه / دفع هستند، نه تنها توسط کشورهای در حال توسعه بلکه توسط کشورهای صنعتی مانند ایالات متحده، استرالیا، انگلستان و فنلاند نیز استفاده می شود (Laner et al., 2012). در حالی که استفاده از محل‌های دفن زباله در بسیاری از نقاط جهان رو به کاهش است، هزاران تأسیسات بسته و موارد دیگر وجود دارد که طی 10 تا 30 سال آینده بسته خواهند شد (Laner et al., 2012). استخراج از محل دفن زباله اخیراً به عنوان جایگزینی برای بازیابی منابع پیشنهاد شده است (Krooket al., 2012). این مکان‌ها همچنین برای مدیریت پایدار لجن مورد استفاده قرار می‌گیرند، جایی که کمپوست لجن بی‌هوازی می‌تواند به عنوان پوشش دفن زباله مورد استفاده قرار گیرد و در نتیجه به اکسیداسیون بیولوژیکی ترکیبات آلی و همچنین متان در گاز محل دفن زباله کمک کند (Cukjati et al., 2012). محل های دفن زباله معمولاً پس از بسته شدن متروکه می شدند (رابینسون و هندل، 1993). با این حال، دستورالعمل‌های اروپایی 1999/31/EC و 2008/98/EC مراقبت‌های پس از بسته شدن (مراقبت‌های بعدی) از محل‌های دفن زباله بسته شده را به منظور حفاظت از سلامت انسان و محیط زیست تحمیل کردند.

تصفیه اب و فاضلاب

1 مقدمه سیستم های انرژی و آب در بسیاری از زمینه ها در هم تنیده شده اند. این پیوندها، جایی که یکی از این منابع برای تأمین دیگری ضروری است، به عنوان پیوند انرژی-آب نامیده می شود. کمبود آب رو به رشد و افزایش تقاضای انرژی می تواند چالش هایی را ایجاد کند که نیاز به معاوضه مجدد دارد. تحقیقات بر روی پیوند انرژی-آب در سال های اخیر با هدف شناسایی راه حل های کارآمد که شدت منابع را به حداقل می رساند افزایش یافته است. در پیوند انرژی-آب، می توان بین دو حوزه فرعی تمایز قائل شد: آب در برابر انرژی و انرژی برای آب. در مورد اولی، تحقیقات به بهینه سازی مصرف آب برای تامین انرژی به طور مستقیم یا غیرمستقیم می پردازد. در همین حال، انرژی در برابر آب بر مصرف انرژی در چرخه آب تمرکز می کند که شامل تصفیه آب آشامیدنی، توزیع آب و تصفیه فاضلاب می شود. در حالی که مصرف برق در تصفیه و توزیع آب نسبتاً کم است، تصفیه فاضلاب فرآیندی با انرژی الکتریکی فشرده است. هزینه های برق به طور کلی بالاترین هزینه ها در تصفیه خانه های فاضلاب در مقیاس متوسط و بزرگ (WWTP) است. بسته به سطح تصفیه و اندازه نیروگاه، هزینه های برق تخمینی می تواند از 2 تا 60 درصد کل هزینه های عملیاتی متغیر باشد. در کشورهایی با سیستم های توزیع و تصفیه آب به خوبی توسعه یافته، بخش تصفیه فاضلاب می تواند مصرف کننده بزرگ برق باشد و حدود 3 درصد از کل مصرف برق یک کشور در سال را به خود اختصاص دهد [Gude, 2015]. چندین مطالعه موردی نشان داده اند که انرژی - فرآیندهای مصرفی در WWTP مانند پمپاژ یا هوادهی امکان عملکرد انعطاف پذیر را فراهم می کند (به بخش 5.2 مراجعه کنید). این انعطاف پذیری بالقوه در بهره برداری، همراه با سطوح قابل توجهی از مصرف کل انرژی، بخش تصفیه فاضلاب را به منبع بالقوه جالب انعطاف پذیری از دیدگاه سیستم قدرت تبدیل می کند. با افزایش ظرفیت تولید برق از منابع انرژی تجدیدپذیر (RES)، عرضه انرژی بیشتر و بیشتر متغیر می شود. این امر نیازمند منابع تقاضای انرژی انعطاف‌پذیرتر است که می‌توانند با ارائه پاسخ تقاضا (DR) با تنوع عرضه سازگار شوند. DR را می توان به عنوان "تغییر در استفاده از برق توسط منابع طرف تقاضا از الگوهای مصرف عادی آنها در پاسخ به تغییرات قیمت برق یا پرداخت های تشویقی طراحی شده برای القای مصرف برق کمتر در زمان قیمت های بالای بازار عمده فروشی یا زمانی که قابلیت اطمینان سیستم به خطر می افتد" تعریف شود. [لی و همکاران، 2013]. اجرای برنامه‌های DR می‌تواند به کاهش خطر قطع برق، سرمایه‌گذاری‌های ظرفیت پس از انتقال، بهبود قابلیت اطمینان سیستم و احتمالاً کاهش هزینه‌های برق برای مصرف‌کنندگان انرژی کمک کند [کیم و شچرباکووا ، 2011]. تحقیقات پتانسیل فرآیندهای صنعتی مختلف برای ارائه DR را بررسی کرده است (به بخش 3 و 4.2 مراجعه کنید)، اما ارزیابی پتانسیل DR در بخش تصفیه فاضلاب هنوز محدود است. در این مقاله، ما ادبیات منتشر شده در مورد رویکردهای مدل‌سازی مختلف برای DR صنعتی را خلاصه می‌کنیم. از دیدگاه سیستم قدرت و دیدگاه کاربر نهایی. متوجه شدیم که هیچ مدلی وجود ندارد که هر دو جنبه را به طور همزمان با جزئیات کافی در نظر بگیرد. ما همچنین اشاره می‌کنیم که مدل‌سازی سنتی WWTP تاکنون DR را در نظر نمی‌گیرد، اگرچه چندین مطالعه موردی نشان می‌دهند که پتانسیل قابل‌توجهی برای انعطاف‌پذیری در عملیات WWTP وجود دارد. مطالعات موردی پتانسیل انعطاف‌پذیری پمپاژ فاضلاب، هوادهی متناوب، استفاده از افزونگی داخلی برای تأخیر در تصفیه و پردازش لجن را تحلیل کرده‌اند. هدف این مقاله نشان دادن این است که فقدان ابزار مدل‌سازی در این زمینه منجر به استفاده ناکافی از انعطاف‌پذیری تقاضای قابل دسترس توسط WWTP‌ها می‌شود. یک مدل سیستم یکپارچه انرژی-آب که این گزینه‌های انعطاف‌پذیری را در یک مدل فرآیند WWTP در ارتباط با سیستم قدرت به منظور پر کردن این شکاف جمع‌آوری می‌کند، هنوز وجود ندارد. ساختار مقاله به شرح زیر است. بخش 2 پیوند انرژی-آب را تشریح می کند و نیازهای آب در بخش انرژی و مصرف انرژی در خدمات آب را تشریح می کند.
ما تعریفی از DR ارائه می دهیم و مزایا و چالش های بالقوه آن را در بخش 3 بیان می کنیم. پس از آن، بخش 4 ادبیات مربوط به مدل‌های انرژی موجود را که DR صنعتی را تحلیل می‌کنند، خلاصه می‌کند. ما بین مدل‌های انرژی و سیستم قدرت از یک سو و مدل‌های فرآیند متمرکز بر کاربر نهایی از سوی دیگر تمایز قائل می‌شویم. در بخش 5، ابتدا توضیح می‌دهیم که چگونه فرآیند WWTP به طور سنتی مدل‌سازی می‌شود و سپس به جزئیات در مورد جایی که پتانسیل‌های انعطاف‌پذیری در فرآیند نهفته است می‌پردازیم. ما رویکردهای مدل‌سازی فعلی برای DR صنعتی را در بخش 6 مورد بحث قرار می‌دهیم و توسعه یک مدل فرآیند ترکیبی سیستم را برای تجزیه و تحلیل پتانسیل DR از WWTPs پیشنهاد می‌کنیم. ما نتیجه می گیریم که یک مدل سیستم یکپارچه انرژی-آب از سیستم قدرت و سیستم تصفیه فاضلاب برای تجزیه و تحلیل DR از WWTPs به بهترین وجه اثرات را نشان می دهد.

مخزن اسید چیست.

لوله کاروگیت چیست.

 

اب و تصفیه فاضلاب

1 مقدمه سیستم های انرژی و آب در بسیاری از زمینه ها در هم تنیده شده اند. این پیوندها، جایی که یکی از این منابع برای تأمین دیگری ضروری است، به عنوان پیوند انرژی-آب نامیده می شود. کمبود آب رو به رشد و افزایش تقاضای انرژی می تواند چالش هایی را ایجاد کند که نیاز به معاوضه مجدد دارد. تحقیقات بر روی پیوند انرژی-آب در سال های اخیر با هدف شناسایی راه حل های کارآمد که شدت منابع را به حداقل می رساند افزایش یافته است. در پیوند انرژی-آب، می توان بین دو حوزه فرعی تمایز قائل شد: آب در برابر انرژی و انرژی برای آب. در مورد اولی، تحقیقات به بهینه سازی مصرف آب برای تامین انرژی به طور مستقیم یا غیرمستقیم می پردازد. در همین حال، انرژی در برابر آب بر مصرف انرژی در چرخه آب تمرکز می کند که شامل تصفیه آب آشامیدنی، توزیع آب و تصفیه فاضلاب می شود. در حالی که مصرف برق در تصفیه و توزیع آب نسبتاً کم است، تصفیه فاضلاب فرآیندی با انرژی الکتریکی فشرده است. هزینه های برق به طور کلی بالاترین هزینه ها در تصفیه خانه های فاضلاب در مقیاس متوسط و بزرگ (WWTP) است. بسته به سطح تصفیه و اندازه نیروگاه، هزینه های برق تخمینی می تواند از 2 تا 60 درصد کل هزینه های عملیاتی متغیر باشد. در کشورهایی با سیستم های توزیع و تصفیه آب به خوبی توسعه یافته، بخش تصفیه فاضلاب می تواند مصرف کننده بزرگ برق باشد و حدود 3 درصد از کل مصرف برق یک کشور در سال را به خود اختصاص دهد [Gude, 2015]. چندین مطالعه موردی نشان داده اند که انرژی - فرآیندهای مصرفی در WWTP مانند پمپاژ یا هوادهی امکان عملکرد انعطاف پذیر را فراهم می کند (به بخش 5.2 مراجعه کنید). این انعطاف پذیری بالقوه در بهره برداری، همراه با سطوح قابل توجهی از مصرف کل انرژی، بخش تصفیه فاضلاب را به منبع بالقوه جالب انعطاف پذیری از دیدگاه سیستم قدرت تبدیل می کند. با افزایش ظرفیت تولید برق از منابع انرژی تجدیدپذیر (RES)، عرضه انرژی بیشتر و بیشتر متغیر می شود. این امر نیازمند منابع تقاضای انرژی انعطاف‌پذیرتر است که می‌توانند با ارائه پاسخ تقاضا (DR) با تنوع عرضه سازگار شوند. DR را می توان به عنوان "تغییر در استفاده از برق توسط منابع طرف تقاضا از الگوهای مصرف عادی آنها در پاسخ به تغییرات قیمت برق یا پرداخت های تشویقی طراحی شده برای القای مصرف برق کمتر در زمان قیمت های بالای بازار عمده فروشی یا زمانی که قابلیت اطمینان سیستم به خطر می افتد" تعریف شود. [لی و همکاران، 2013]. اجرای برنامه‌های DR می‌تواند به کاهش خطر قطع برق، سرمایه‌گذاری‌های ظرفیت پس از انتقال، بهبود قابلیت اطمینان سیستم و احتمالاً کاهش هزینه‌های برق برای مصرف‌کنندگان انرژی کمک کند [کیم و شچرباکووا ، 2011]. تحقیقات پتانسیل فرآیندهای صنعتی مختلف برای ارائه DR را بررسی کرده است (به بخش 3 و 4.2 مراجعه کنید)، اما ارزیابی پتانسیل DR در بخش تصفیه فاضلاب هنوز محدود است. در این مقاله، ما ادبیات منتشر شده در مورد رویکردهای مدل‌سازی مختلف برای DR صنعتی را خلاصه می‌کنیم. از دیدگاه سیستم قدرت و دیدگاه کاربر نهایی. متوجه شدیم که هیچ مدلی وجود ندارد که هر دو جنبه را به طور همزمان با جزئیات کافی در نظر بگیرد. ما همچنین اشاره می‌کنیم که مدل‌سازی سنتی WWTP تاکنون DR را در نظر نمی‌گیرد، اگرچه چندین مطالعه موردی نشان می‌دهند که پتانسیل قابل‌توجهی برای انعطاف‌پذیری در عملیات WWTP وجود دارد. مطالعات موردی پتانسیل انعطاف‌پذیری پمپاژ فاضلاب، هوادهی متناوب، استفاده از افزونگی داخلی برای تأخیر در تصفیه و پردازش لجن را تحلیل کرده‌اند. هدف این مقاله نشان دادن این است که فقدان ابزار مدل‌سازی در این زمینه منجر به استفاده ناکافی از انعطاف‌پذیری تقاضای قابل دسترس توسط WWTP‌ها می‌شود. یک مدل سیستم یکپارچه انرژی-آب که این گزینه‌های انعطاف‌پذیری را در یک مدل فرآیند WWTP در ارتباط با سیستم قدرت به منظور پر کردن این شکاف جمع‌آوری می‌کند، هنوز وجود ندارد. ساختار مقاله به شرح زیر است. بخش 2 پیوند انرژی-آب را تشریح می کند و نیازهای آب در بخش انرژی و مصرف انرژی در خدمات آب را تشریح می کند.

تصفیه فاضلاب چیست

در حال حاضر، در فرآیند تصفیه فاضلاب معمولی از مواد منعقد کننده شیمیایی مانند سولفات آلومینیوم استفاده می شود. با این حال، باقی مانده آلومینیوم در فاضلاب تصفیه شده باعث مسمومیت و مشکلات جدی سلامتی مانند بیماری آلزایمر می شود. بنابراین، در این مطالعه پتانسیل دانه‌های کاریکا پاپایا (CP) با اندازه نانو تیمار شده با عامل جفت‌کننده سیلان ترکیب‌شده با پولولان در تصفیه فاضلاب بررسی شد. محصولات انعقاد زیستی تهیه شده در ترکیب متفاوتی از CP از 1٪ تا 9٪ برای تصفیه فاضلاب استفاده شد. انعقاد زیستی با آنالیز اندازه ذرات، FTIR و FESEM مشخص شد. پساب تصفیه شده با استفاده از jar test از نظر کدورت، pH، اکسیژن محلول و جامد معلق کل با دوز انعقاد زیستی 0.6 گرم در لیتر مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. اندازه نانو منعقد کننده زیستی در 608.9 نانومتر به دست آمد. تیمار سیلان به خوبی پراکندگی پودر دانه کاریکا پاپایا با اندازه نانو را در فاز ماتریس پولولان فراهم می کند. تجزیه و تحلیل FTIR وجود پیوند O-H، C=O و Si-O-CH3 را نشان می دهد. بیشترین کاهش کدورت در ترکیب CP5/P با اندازه نانو و CP5/P نانوسایز تیمار شده با سیلان به ترتیب تا 93.89% و 93.98% مشاهده شد. با این حال، هیچ تغییر قابل توجهی در کاهش کدورت با افزایش محتوای دانه CP برای هر دو بیوکاگولانت مشاهده نشد. علاوه بر این، در این ترکیبات، TSS به ترتیب تا 20٪ و 60٪ کاهش یافت. مقدار DO فاضلاب از مقدار اولیه کاهش یافت و با افزایش pH از 6.58 به 6.69 به حالت خنثی منجر شد. بنابراین، اثربخشی هر دو انعقاد زیستی تصفیه نشده و تصفیه‌شده با سیلان بر روی پساب نساجی با کاهش کدورت به ترتیب تا 84/7 و 54/14 درصد تأیید شد. به طور کلی، تیمار سیلان کارایی پولولان اصلاح‌شده با CP را به‌عنوان انعقاد زیستی افزایش داد. لوله کارو گیت /   سپتیک تانک چیست.

تصفیه فاضلاب صنعتی نساجی

در سال های اخیر، هضم بی هوازی به طور گسترده ای برای تصفیه فاضلاب صنعتی استفاده شده است. فرآیند بی هوازی MBR قابلیت اطمینان تصفیه فاضلاب صنعتی را از طریق: الف) حفظ زیست توده و حداکثر تولید بیوگاز بهبود می بخشد. ب) زمان نگهداری جامدات را از زمان ماند هیدرولیکی برای بهبود عملکرد بیولوژیکی جدا کنید. ج) صرفه جویی در انرژی، زیرا هیچ فرآیند هوادهی مورد نیاز نیست. ایوانوویچ و لیکنس [17] گزارش کردند که MBR بی هوازی دارای راندمان حذف نیتروژن کل و فسفر کل بالایی است و اندازه لخته های کوچکتر و فعالیت میکروبی بیشتر مناطق غیر اکسیژن و بی هوازی ایجاد می کند. لین و همکاران [18] در مطالعه مروری خود اشاره کردند که محبوب ترین کاربرد تصفیه فاضلاب صنعتی AnMBRin در تصفیه فاضلاب صنعتی مواد غذایی ظاهر شد. تصفیه فاضلاب نساجی با استفاده از AnMBR تنها یک بار قبل از سال 2013 گزارش شده است. در این مطالعه [19]، یک MBR بی هوازی غوطه ور (SAMBR) همراه با کربن فعال پودری (PAC) و دیگری بدون PAC در تصفیه فاضلاب نساجی استفاده شد. SAMBR در حضور PAC متوسط راندمان حذف COD (90%) و رنگ (94%) را به دست آورد در حالی که برای SAMBR در غیاب PAC راندمان حذف COD و رنگ به ترتیب 79% و 86% بود. MBR با ترکیب سایر فن آوری های تصفیه پیشرفته •بهبود کارایی تصفیه استفاده از MBR های بی هوازی برای تصفیه فاضلاب صنعتی بسیار محدود بود. اغلب از ترکیب بی هوازی و MBR هوازی استفاده می شد. فن و همکاران [20] یک سیستم تصفیه برای فاضلاب رنگرزی از یک آسیاب پشمی را مطالعه کرد. این با یک مخزن بی هوازی و واحد بی هوازی MBR تشکیل شده است. میانگین حذف COD، BOD، رنگ و کدورت به ترتیب 82، 96، 71، 99 درصد بود. همچنین آزمایش مقایسه ای از تغییر رنگ بین A/O MBR و MBR بدون واحد بی هوازی انجام دادند و دریافتند که A/O با یک واحد بیولوژیکی بی هوازی ارزش رنگ کمتری در پساب داشت. ژنگ و همکاران. [21] عملکرد یک تانک (مخزن) آزمایشی-scaleanoxictank و به دنبال آن یک MBR در تصفیه فاضلاب کارخانه پشمی پکن با محدوده غلظت اولیه 179-358 میلی گرم در لیتر COD را گزارش کرد. کیفیت آب تصفیه شده عالی بود و با استاندارد آب استفاده مجدد با میزان حذف مشابه مطالعه قبلی مطابقت داشت. مطالعه چانگ و همکاران. [22] به دریافت بینشی بهتر از فرآیند MBR نیترات زدایی/نیتریفیکاسیون و شرایط عملیاتی بهینه برای تصفیه فاضلاب دباغی با محتوای آلی و نیتروژن بالا اختصاص دارد. دو واحد آزمایشی، oxic MBR و oxic/oxic MBR مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج نشان داد که MBR آنوکسیک/اکسیک (نرخ حذف COD 91.9%) از MBR oxic (نرخ حذف COD 81.5%) در راندمان حذف پارامترهای مختلف و بازه های کنترل نیتروژن بهتر عمل کرد. ژنگ و لیو [23] مطالعه ای ترکیبی را انجام دادند. فرآیند یک راکتور بی هوازی و یک MBR. نتایج نشان داد که میزان حذف COD، BOD5، رنگ و کدورت به ترتیب 3/80، 95، 59 درصد و 3/99 درصد بود. در مطالعه You and Teng [24]، یک SBR بی هوازی به همراه MBR هوازی برای رنگرزی تصفیه فاضلاب حاوی رنگ آزو، Reactive Black 5 مورد آزمایش قرار گرفت. تقریباً 92.3 و 5.2 درصد حذف COD و 74.6 و 9.1 درصد حذف رنگ واقعی به دست آمد. به ترتیب با استفاده از SBR بی هوازی و MBR هوازی. این فرآیند عملکرد عالی حذف رنگ واقعی را در بخش بی هوازی نشان داد. مطالعه دیگری [25] قابلیت صفیته فاضلاب نساجی را در یک سیستم آزمایشی در مقیاس نیمکت شامل یک فیلتر زیستی بی هوازی، یک راکتور بدون اکسیژن و یک MBR هوازی به دنبال غشای NF. نتایج نشان داد که COD (95-90 درصد) حذف خوب در سیستم MBR به دلیل
8 حضور بیوفیلتر بی هوازی و حذف رنگ موثر (70 درصد) به دست آمد. علاوه بر این، نمک نیز توسط غشای NF از پساب جدا شد، که امکان استفاده مجدد از پساب در صنعت نساجی را فراهم کرد. Jageret al. [26] یک MBR دو مرحله ای در مقیاس آزمایشی (dsMBR) را تجزیه و تحلیل کرد که از دو فاز تشکیل شده بود: UF-dsMBR جریان جانبی و به دنبال آن NF و RO. در طول مطالعه، سیستم تصفیه UF-dsMBR و مرحله پولیش RO میانگین حذف COD کلی 75 و 90.1 درصد و حذف رنگ به ترتیب 28.6 و 97.2 درصد را نشان دادند. آنها نتایج مشابهی در مطالعه انجام شده در سال 2014 داشتند [27]. تیانت آل. [28] مطالعه ای در مورد عملکرد هیبریدی آنوکسیک/اکسیک MBR در حذف همزمان کربن آلی و نیتروژن از فاضلاب فیبر انجام داد. نتایج نشان داد که میانگین راندمان حذف COD، NH4+–N و TN در هیبریدی A/O MBR زمانی که HRT از 37 ساعت گذشت به 56.5، 86.6 و 45.9 درصد رسید. پس از تکمیل قلیاییت، راندمان حذف NH4+-N و TN به میرسد. لوله کاروگیت در این بحث استفاده میشود.