دکتر سید احمد میرباقری
 

تابستان 92
 

 
 
تکه هایی از متن به عنوان نمونه :

چکیده
در تحقیق صورت گرفته عملکرد بیوراکتور غشایی مستغرق با غشاء هالو فایبر در تصفیه فاضلاب شهری، فاضلاب صنعتی و اختلاط فاضلاب شهری و صنعتی مورد بررسی قرار گرفت. برای بررسی کارایی تصفیه فاضلاب شهری از فاضلاب موجود در تصفیه خانه اکباتان تهران استفاده شد. همچنین فاضلاب صنعتی یا مقاومت بالا با افزایش پارامترهای BOD، COD و TSS به ترتیب به حدود 1000، 2000 و 5000 میلی گرم در لیتر شبیه سازی گردید. فاضلاب اختلاط شهری و صنعتی نیز با ترکیب این دو به دست آمده که خصوصیاتی بین فاضلاب شهری و صنعتی را داشت. برای هر سه نوع فاضلاب مورد استفاده در تحقیق بهینه کردن زمان ماند هیدرولیکی مورد نظر قرار گرفت. با توجه به نتایج بدست آمده زمان ماند هیدرولیکی بهینه برای فاضلاب شهری 5 ساعت، فاضلاب صنعتی 17 ساعت و اختلاط فاضلاب شهری و صنعتی برابر 7 ساعت حاصل گردید. بر اساس نتایج درصد حذف برای BOD، COD، NH4 و TP در اختلاط فاضلاب شهری و صنعتی برابر 83/96%، 21/96%، 71/95% و 14/90% بدست آمد. نتایج بدست آمده نشان داد که بیوراکتورهای غشایی مستغرق با غشاء هالو فایبر برای فاضلاب شهری به طور غیر اقتصادی عمل کرده و همچنین در فاضلاب صنعتی نیز زمان ماند به مقدار قابل ملاحظه ای افزایش می‌یابد. در مقایسه با فاضلاب شهری و صنعتی، فاضلاب مختلط دارای خصوصیاتی بوده که باعث افزایش کارایی حذف و کاهش زمان ماند هیدرولیکی توسط بیوراکتور غشایی مستغرق و ایجاد شرایط اقتصادی برای تصفیه فاضلاب می‌شود. همچنین با بهره گرفتن از شبکه های عصبی مصنوعی و توابع پایه شعاعی برای اختلاط فاضلاب شهری و صنعتی مدل سازی صورت گرفت. نتایج حاصل از مدل ارائه شده مربوط به داده های آموزش و تست برای BOD، COD، NH4 و TP بسیار موفق بوده و تطبیق داده های مدل شبکه عصبی با مدل آزمایشگاهی صورت گرفت.
کلید واژه: بیوراکتور غشایی مستغرق، تصفیه فاضلاب، زمان ماند بهینه، فاضلاب مختلط.
 
 

فهرست مطالب
عنوان                                            صفحه
فهرست جدول‌ها ه
فهرست شکل‌‌ها ‌و
فصل 1-   کلیات 1
1-1- مقدمه.           1
1-2- روش‌های نوین تصفیه فاضلاب 3
1-2-1-   بیوراکتور غشایی MBR 3
1-2-2-   رآکتورهای بیولوژیکی با بستر متحرک MBBR 4
1-2-3-   سیستم رآکتورهای منفرد متوالی SBR 4
1-2-4-   سیستم UASB 5
1-2-5-   سیستم USBF 5
1-2-6-   سیستم بیولاک 6
1-2-7-   فرآیند صافی چکنده 7
فصل 2-    سیستم بیوراکتور غشایی (MBR) و مروری بر منابع 8
2-1- مقدمه. . 8
2-2- معرفی و بررسی سیستم 9
2-2-1-   انواع بیوراکتورهای غشایی از لحاظ چیدمان مدول غشایی 11
2-2-2-   انواع سیستم‌های MBR از لحاظ فرآیند کلی 13
2-2-3-   پارامترهای مهم در سیستم غشایی MBR 15
2-2-4-   مزایای سیستم بیوراکتور غشایی    MBR 16
2-2-5-   معایب سیستم MBR 17
2-3- معرفی غشا و بررسی انواع غشاها 18
2-3-1-   تقسیم بندی غشاها بر اساس دامنه جداسازی 18
2-3-2-   انواع غشاء از حیث شکل 20
2-3-2-1-  غشاهای مسطح (Flat) 20
2-3-2-2-  غشاهای لوله ای (Tubular) 20
2-3-2-3-  اسپیرال (Spiral-wound) 21
2-3-2-4-  مقایسه و ویژگی انواع غشاء ها 22
2-3-3-   انواع غشا از لحاظ جنس 23
2-3-4-   انواع غشا از حیث کاربری فیلتراسیون 23
2-3-5-   انتخاب غشا 24
2-3-6-   گرفتگی غشا 24
2-3-6-1-  مکانیزم‌های گرفتگی 25
2-3-6-2-  راهکارهای کاهش گرفتگی غشا: 27
2-4- نمونه ای از تحقیقات انجام گرفته در دنیا (MBR) 27
2-5- جمع بندی 35
فصل 3-    مواد و روش های مورد استفاده در تحقیق 36
3-1- مقدمه       36
3-2- هدف تحقیق 37
3-3- پایلوت بیوراکتور غشایی (MBR) 37
3-3-1-   مخزن بیوراکتور 38
3-3-1-1-  مدول غشایی 39
3-3-1-2-  پمپ مکش    41
3-3-1-3-  فشارسنج    41
3-3-1-4-  پمپ بکواش 42
3-3-1-5-  سیستم هوا دهی 43
3-3-2-   مخزن یا حوضچه آنوکسیک 44
3-3-3-   مخزن یا حوضچه بی هوازی 45
3-3-4-   مخزن تغذیه پایلوت 46
3-4- محل استقرار پایلوت 47
3-5- راه اندازی و بهره برداری از پایلوت 48
3-6- آزمایشات انجام شده 49
3-6-1-   اندازه گیری BOD 49
3-6-2-   اندازه گیری COD 50
3-6-3-   اندازه گیری TP، NH4، NO3 50
3-6-4-   اندازه‌گیری PH 50
3-6-5-   اندازه‌گیری MLSS و MLVSS 51
فصل 4- تئوری مدل سازی با شبکه عصبی 52
4-1- مقدمه. . 52
4-2- ایده شبکه های عصبی مصنوعی 53
4-3- نحوه عملکرد شبکه های عصبی مصنوعی 55
4-4- شبکه عصبی مصنوعی 58
4-4-1-   شبکه‎های تک لایه 58
4-4-2-   شبکه‎های چند لایه 59
4-5- توابع تحریک شبکه‎های عصبی 61
4-5-1-   تابع تحریک پله‌‌ای 61
4-5-2-   تابع تحریک خطی 61
4-5-3-   توابع تحریک سیگموید 61
4-6- بایاس. . 62
4-7- آموزش شبکه عصبی 63
4-8- مدهای عملکردی شبکه عصبی 63
4-9- شبکه عصبی تابع بنیادی شعاعی (RBF) 64
4-9-1-   نکات قابل توجه در خصوص شبکه‎ تابع بنیادی شعاعی 65
4-9-1-1-  نرمال سازی بردارهای ورودی 67
4-9-2-   آموزش شبکه RBF 68
فصل 5-    تحلیل و تفسیر نتایج 69
5-1- نتایج آزمایشات 69
5-2- نتایج فاضلاب شهری 70
5-2-1-   نتایج آزمایشات BOD 70
5-2-2-   نتایج آزمایشات COD 73
5-2-3-   نتایج آزمایشات NH4 76
5-2-4-   نتایج آزمایشات TP 78
5-2-5-   نتایج آزمایشات TSS 79
5-2-6-   نتایج آزمایشات PH 80
5-3- نتایج فاضلاب صنعتی 81
5-3-1-   نتایج آزمایشات BOD 81
5-3-2-   نتایج آزمایشات COD 84
5-3-3-   نتایج آزمایشات NH4 87
5-3-4-   نتایج آزمایشات TP 89
5-3-5-   نتایج آزمایشات TSS 90
5-4- نتایج اختلاط فاضلاب شهری و صنعتی 91
5-4-1-   نتایج آزمایشات BOD 91
5-4-2-   نتایج آزمایشات COD 95
5-4-3-   نتایج آزمایشات NH4 97
5-4-4-   نتایج آزمایشات TP 100
5-4-5-   نتایج آزمایشات TSS 101
5-5- نتایج مدل سازی برای فاضلاب مختلط 102
5-5-1-   مدل سازی BOD خروجی 103
5-5-2-   مدل سازی COD خروجی 107
5-5-3-   مدل سازی NH4 خروجی 111
5-5-4-   مدل سازی TP خروجی 115
فصل 6-    نتیجه گیری و پیشنهادات 120
6-1- نتیجه گیری 120
6-2- پیشنهادات 122
فهرست مراجع 123
پیوست   127
فهرست جدول‌ها
عنوان                                            صفحه
جدول( ‏2‑1) مزایا و معایب چیدمان مدول غشایی در حالت غوطه‌ور و خارج از بیوراکتور 13
جدول( ‏2‑2) مقایسه اشکال مختلف غشاهای مورد استفاده در MBR از جنبه های گوناگون 22
جدول( ‏2‑3) مزایا و معایب هر یک از اشکال غشاهای مورد استفاده در MBR 22
جدول( ‏3‑1) مشخصات غشاء هالو فایبر مورد استفاده در پایلوت 40
جدول( ‏3‑2) ویژگی‌های فاضلاب ورودی تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان (مقادیر بحرانی) 49
جدول( ‏5‑1) مشخصات متغییر های ورودی و خروجی در شبکه عصبی مصنوعی 102
جدول( ‏5‑2) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت جداگانه 105
جدول( ‏5‑3) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه دو تایی 106
جدول( ‏5‑4) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه سه تایی 106
جدول( ‏5‑5) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه چهار تایی 107
جدول( ‏5‑6) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت جداگانه 109
جدول( ‏5‑7) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه دو تایی 110
جدول( ‏5‑8) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه سه تایی 110
جدول( ‏5‑9) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه چهار تایی 111
جدول( ‏5‑10) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت جداگانه 113
جدول( ‏5‑11) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه دو تایی 114
جدول( ‏5‑12) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه سه تایی 114
جدول( ‏5‑13) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه چهار تایی 115
جدول( ‏5‑14) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت جداگانه 117
جدول( ‏5‑15) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه دو تایی 118
جدول( ‏5‑16) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه سه تایی 118
جدول( ‏5‑17) مشخصات مربوط به مدل حاصل از متغییر های ورودی به صورت گروه چهار تایی 119
 
فهرست شکل‌‌ها
عنوان                                            صفحه
شکل( ‏2‑1) طرح شماتیک دو بعدی از یک سیستم بیوراکتور غشایی 9
شکل( ‏2‑2) نحوه تجزیه بیولوژیکی و جداسازی فیزیکی در سیستم بیوراکتور غشایی 11
شکل( ‏2‑3) بیوراکتور غشایی در دو حالت غوطه‌ور و خارج از بیوراکتور 12
شکل( ‏2‑4) انواع بیوراکتورهای غشایی از حیث فرآیند کلی 14
شکل( ‏2‑5) تقسیم بندی انواع غشاء ها بر اساس دامنه جداسازی 18
شکل( ‏2‑6) غشا مسطح مورد استفاده در بیوراکتورهای غشایی 20
شکل( ‏2‑7) غشا هالو فایبر یا رشته ای مورد استفاده در بیوراکتورهای غشایی 21
شکل( ‏2‑8) غشای اسپیرال 22
شکل( ‏2‑9) انواع غشا از حیث کاربری فیلتراسیون 24
شکل( ‏2‑10) شکل شماتیک انواع مکانیزم‌های گرفتگی 25
شکل( ‏3‑1) مخزن بیوراکتور غشایی به همراه متعلقات مربوط به آن 38
شکل( ‏3‑2) غشاء هالو فایبر و متعلقات آن در مخزن بیوراکتور غشایی 39
شکل( ‏3‑3) غشاء هالو فایبر و لوله های متصل به آن 41
شکل( ‏3‑4) پمپ مکش مورد استفاده در پایلوت 41
شکل( ‏3‑5) فشار سنج 42
شکل( ‏3‑6) پمپ بکواش 42
شکل( ‏3‑7) غشاء هالو فایبر و لوله های متصل به آن 43