دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

“M.Sc” پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – محیط زیست

عنوان:

مدل سازی راکتور اختلاط کامل لجن فعال (CMAS) در تصفیه پساب شهری

چکیده:

مدل سازی تصفیه خانه های شهری و صنعتی نیاز به اصول اولیه ای دارد که بر طبق آن باید بر اساس استانداردهای جهانی به صورت یکپارچه و هماهنگ در سراسر جهان انجام شود. به همین منظور از مدل های ACTIVATED SLUDGE MODELS) ASM) می توان استفاده کرد.

در این پایان نامه از مدل شماره یک ASM برای مدل سازی تصفیه خانه شهری استفاده شده است و سعی شده الگوریتم ارایه شده در آن بتواند پاسخگوی حالات مختلف باشد. همچنین راکتوری که جهت حذف BOD و نیتریفیکاسیون به کار رفته است راکتور اختلاط کامل لجن فعال (CMAS) می باشد که مناسب ترین راکتور تصفیه فاضلاب می باشد.

مقدمه:

امروزه استفاده مجدد از آب های آلوده شده در فرایندهای گوناگون اهمیت زیادی پیدا کرده است. به همین دلیل انواع مختلف فرایندهای تصفیه پساب مطرح شده است و به کار برده می شود.

در بین این فرایندها تصفیه بیولوژیکی لجن فعال می توان گفت که مناسب ترین فرایند تصفیه فاضلاب در تصفیه خانه های شهری می باشد زیرا هم عملکرد خوبی دارد و هم دارای کمترین آلودگی زیست محیطی می باشد و در میان انواع راکتورهایی که برای این فرایند به کار می روند راکتور اختلاط کامل لجن فعال (Complete Mix Activated Sludge) با نام اختصاری CMAS به دلیل مزایای فراوان آن و توانایی آن در گذر خوب برابر شوک های ورودی محبوب ترین نوع راکتور می باشد.

برای مدل سازی فرایند لجن فعال مدلی توسط IWA ارایه شده است که مدل ASM1 می باشد و دارای دقتی کافی است این مدل اساسا پایه ای برای مدل سازی راکتور های گوناگون می باشد. در این پایان نامه از مدل ASM1 استفاده شده است که معادلات موازنه جرم بدست آمده از نوع ODE غیر خطی می باشد واز روش رانگ – کاتای درجه پنجم حل شده است.

فصل نخست: کلیات

(1-1) تعریف و اهمیت تصفیه فاضلاب

به طور کلی هر اجتماعی دور ریزهایی به صورت مایع، جامد و یا گازهای قابل انتشار در جو در پس فعالیت های صنعتی، خانگی و یا کشاورزی خود تولید می کند.

به طور ویژه در بخش مایعات دور ریز – فاضلاب و یا پساب – آب تامین کننده آن بخش بوده که بعد از استفاده در بخش های گوناگون و آمیخته شدن با مواد اضافی به صورت دور ریز در آمده است.

از دیدگاه منابع تولید، فاضلاب به عنوان آمیخته ای از آب که حمل کننده دور ریز های دفع شده از مناطق مسکونی، موسسات و بنگاه های تجاری و صنعتی که می تواند همراه با آب های زیر زمینی، سطحی یا بارش های جوی باشد.

هنگامی که پساب تصفیه نشده در نقطه ای جمع شود به سبب در هم ریختگی ترکیبات آلی در آن منجر به آزاد شدن گاز های بسیار بد بو خواهد شد و محیط مناسبی برای رشد بسیاری از میکرو ارگانیسم های پاتوژنیک می شود که از روده انسان و یا حیوانات و نواحی مختلف به درون آن راه یافته می شود.

پساب ها همچنین شامل نیترات ها هستند که باعث تحریک رشد گیاهان آبزی می شوند و ممکن است شامل ترکیبات سمی و یا ترکیباتی که به طور بالقوه ممکن است بیماری زا و یا سرطان زا باشد هستند.

به دلایل ذکر شده حذف سریع و آسان فاضلاب از منابع تولید توسط تصفیه آن و استفاده مجدد و یا رها سازی آن در طبیعت ضروری می باشد.

– مهندسی فاضلاب

مهندسی فاضلاب شاخه ای از مهندسی محیط زیست است که مفاهیم علوم پایه و مهندسی را برای راه گشایی موارد درگیر با فاضلاب و استفاده مجدد از آن را به کار می گیرد.

هدف نهایی مهندسی فاضلاب محافظت از سلامت عمومی با شیوه ای متناسب با دیدگاه زیست محیطی، اقتصادی، اجتماعی و نگرانی های سیاسی است.

برای این کار لازم است دانش:

1- اجزا موجود در پساب.

2- اثرات این اجزا هنگامی که پساب در طبیعت رها می شود.

3- دگرگونی و سرنوشت طولانی مدت این اجزا در فرایندهای تصفیه.

4- روش های تصفیه ای که برای حذف یا اصلاح اجزاء موجود در فاضلاب استفاده می شود.

5- روش هایی برای استفاده مفید یا مصرف جامدات تولید شده اضافی توسط سیستم های تصفیه

را داشته باشیم.

(2-1) تقسیم بندی فاضلاب

از دیدگاهی می توان فاضلاب های خام را به دو گروه بزرگ: 1- فاضلاب های شهری 2- فاضلاب های صنعتی دسته بندی کرد.

– فاضلاب های شهری

فاضلاب های شهری که هدف این پژوهش هم می باشد حاصل از مصرف آب در منازل، ادارات، مراکز تجاری، آب های سطحی حاصل از بارش های جوی و شستشوی معابر و کلیه خدمات شهری می باشد، در این نوع فاضلاب کمتر از مواد سمی خطرناک، فلزات سنگین و یا رادیواکتیو یافت می شود و عمدتا دارای مواد آلی و نیتروژن دار و فسفر دار حاصل از مواد دفعی انسانی و پاک کننده ها است.

– فاضلاب های صنعتی

در فاضلاب های صنعتی که حاصل کارهای فرآیندی کارخانه جات و مراکز تولیدی می باشد می توان گونه های زیادی از مواد شیمیایی، نفتی و غیره که برای انسان و محیط پیرامونی او خطر آفرین است را مشاهده کرد، که حذف آنها گاهی بسیار مشکل و دردسر ساز می باشد و رهاسازی آنها هم در طبیعت حتی می تواند گاهی باعث نابودی کامل آن منطقه شود که پاک سازی آن بسیار هزینه بر و شاید غیر ممکن باشد از این قبیل مواد می توان به فلزات سنگین، ترکیبات نفتی و یا مواد رادیو اکتیو اشاره کرد. بهترین راه حذف این نوع مواد تصفیه آنها در خود کارخانه با روش های تخصصی تر برای آن ماده خاص می باشد تا جمع آوری در یک مرکز تصفیه و عملیات حذف روی آنها.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.