مدل بهینه‌سازی بازطراحی شبکه سبز آب و فاضلاب با در نظر گرفتن کیفیت متفاوت پساب بازگشتی

الموضوعات :

زهرا ابراهیمی ¹ , محمدرضا غلامیان ² , مهسا عربی ³

1 - دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه علم ‏و صنعت ایران، تهران، ایران
2 - دانشیار دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه علم ‏و صنعت ایران، تهران، ایران
3 - دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی صنایع، دانشگاه علم ‏و صنعت ایران، تهران، ایران

تاريخ الإرسال : 18 الجمعة , ربيع الأول, 1441 تاريخ التأكيد : 27 الإثنين , رجب, 1443 تاريخ الإصدار : 05 الأحد , محرم, 1445

الکلمات المفتاحية: بهینه‌سازی چندهدفه, شبکه آب و فاضلاب, روش اپسیلون محدودیت, زنجیره تأمین سبز, کیفیت بازگشتی‌ها,

ملخص المقالة :

چکیده
مقدمه: گسترش شهرنشینی، افزایش جمعیت کره زمین، بهره‌برداری بی‌رویه از منابع آبی و رهاسازی فاضلاب در طبیعت تأثیرات منفی و جبران‌ناپذیری بر محیط‌زیست برجا گذاشته است. تحقیق حاضر به منظور  بهینه­ سازی مدل بازطراحی شبکه سبز آب و فاضلاب انجام گرفته است.
روش­: در این تحقیق یک مدل بهینه‌سازی دو هدفه جهت بازطراحی سبز شبکه آب و فاضلاب شامل مکان‌یابی حوضچه‌های ذخیره و نیز امکان تخصیص بهینه پساب تصفیه‌شده به مناطق کشاورزی و شهرک‌های صنعتی با رویکرد کاهش اثرات ویرانگر تخلیه فاضلاب‌های صنعتی واردشده به تصفیه‌خانه شهری و درنهایت ورود این‌گونه آلاینده‌ها به محیط‌زیست ارائه‌شده است. مدل ارائه شده به کمک روش به کمک روش اپسیلون محدودیت حل گردیده است.
یافته­ ها:  بر این اساس، هزینه کل سیستم حداقل گردیده، تقاضا پاسخ‌داده‌شده و هم‌زمان مسائل زیست‌محیطی در طول بازطراحی شبکه رعایت شده و  بار آلودگی زیست‌محیطی شبکه به حداقل میزان خود می‌رسد. هم­چنین، تحلیل حساسیت بر روی برخی پارامترهای مهم انجام‌شده است.
نتیجه­ گیری: نتایج نشان داد که مدل پیشنهادی می‌تواند به طراحان در این حوزه جهت طراحی شبکه توزیع کمک شایانی کند، چراکه علی‌رغم افزایش هزینه‌ها با نصب COD متر و انجام گندزدایی، آلودگی محیط‌زیست کاهش می‌یابد. ضمن آنکه در این مدل سعی شده بخشی از افزایش هزینه‌ها را با فروش لجن فعال جبران نمود.
 

المصادر:

 

Gupta, I., 1969. Linear programming analysis of a water supply system. AIIE Transactions, 1(1): p. 56-61. doi: 1080/05695556908974414

2.       Deininger, R., 1965.Water quality  management: the planning of economically optimal pollution control systems (PhD Thesis). Northwestern University. Evanston, IL.

3.       Smeers, Â.Y., Tyteca, D., 1982. Optimal location and design of wastewater treatment plants under river quality constraints. in: “Proceedings of I.F.I.P. Working Conference on Environmental Systems Analysis and Management”, S. Rinaldi, ed., North-Holland, Amsterdam.

4.       Zhang, C., 2005. A study on urban water reuse management modeling. Master's thesis, University of Waterloo.

5.       Dandy, G., Duncker, A., Wilson, J. and Pedeux, X., 2009. An approach for integrated optimization of wastewater, recycled, and potable water networks. In World Environmental and Water Resources Congress 2009: Great Rivers (pp. 1-11). doi: 10.1061/41036(342)35

6.       Chung, G., Lansey, K., Bayraksan G., 2009. Reliable water supply system design under uncertainty. Environmental Modelling & Software, 24(4): p. 449-462. doi: 10.1016/j.envsoft.2008.08.007

7.       Ray, P.A., Kirshen, P.H., Vogel, R.M., 2009. Integrated optimization of a dual quality water and wastewater system. Journal of water resources planning and management, 136(1): p. 37-47.doi: 10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000004

8.       Liu, S., Konstantopoulou, F., Gikas, P., Papageorgiou, G., 2011. A mixed integer optimisation approach for integrated water resources management. Computers & Chemical Engineering, 35(5): p. 858-875. doi: 10.1016/j.compchemeng.2011.01.032.

9.       Guo, P., Huang, GH., Zhu, H., Wang, X., 2010. A two-stage programming approach for water resources management under randomness and fuzziness. Environmental Modelling & Software, 25(12): p. 1573-1581. doi: 10.1016/j.envsoft.2010.04.018.

10.   Zhou, X.-c., Zhao, Z., Zhou, K., He, C., 2012. Remanufacturing closed-loop supply chain network design based on genetic particle swarm optimization algorithm. Journal of Central South University, 19(2): p. 482-487. doi: 10.1007/s11771-012-1029-y.

11.   Mortazavi-Naeini, M., Kuczera, G., Kiem, AS., Henley, B., Berghout ,B. , Turner, E., 2015. Robust optimization to secure urban bulk water supply against extreme drought and uncertain climate change. Environmental Modelling & Software, 69: p. 437-451. doi: 10.1016/j.envsoft.2015.02.021.

12.   Al-Zahrani, M., Musa, A., Chowdhury, S., 2016. Multi-objective optimization model for water resource management: a case study for Riyadh, Saudi Arabia. Environment, development and sustainability, 18(3): p. 777-798. doi: 10.1007/s10668-015-9677-3.

13.   Ghelichi, Z., Tajik  ,J., Pishvaee, M.S., 2018. A novel robust optimization approach for an integrated municipal water distribution system design under uncertainty: A case study of Mashhad. Computers & Chemical Engineering, 110: p. 13-34.  doi: 10.1016/j.compchemeng.2017.11.017.

14.   Abdulbaki, D., Alhinidi, M., Yasinie, A., Abu najm, M., 2017. An optimization model for the allocation of water resources. Journal of Cleaner Production, 164: p. 994-1006. doi:10.1016/j.jclepro.2017.07.024.

15.   Rezaei, N., Sierra-Altamiranda, A., Diaz-Elsayed, N., Charkhgard, H., Zhang, Q., 2019. A multi-objective optimization model for decision support in water reclamation system planning. Journal of Cleaner Production, 240: p. 118227. doi:10.1016/j.jclepro.2019.118227.

16.   Ghassemi, A., Hu, M., Zhou, Z., 2017. Robust planning decision model for an integrated water system. Journal of Water Resources Planning and Management, 143(5): p. 05017002. doi:10.1061/(ASCE)WR.1943-5452.0000757.

17.   Hao, R., Li, M., Li, J B., Zhang, QK., Liu, F., 2013. Water Quality Assessment for Wastewater Reclamation Using Principal Component Analysis. Journal of Environmental Informatics, 21. (1). doi:10.3808/jei.201300231.

18.   Kurian, M., Reddy, VR., Dietz, T., Brdjanovic, D., 2013. Wastewater re-use for peri-urban agriculture: a viable option for adaptive water management? Sustainability science, 8(1): p. 47-59 doi:10.1007/s11625-012-0178-0.

19.   Asghari Moghadam, A., Shokri, S., Vaezi Heer, A., Kazemian, N., 2013. Feasibility of Reusing Tabriz Refinery Wastewater for Agricultural and Industrial Uses, First International Specialized Congress of Earth Sciences. [In Persian].

20.   Karimi E., Khoshalhan F., Hejazi R., 2011. Designing a New Mathematical Model for Dynamic Cell Formation Problem. International journal of industrial engineering and production management, 22 (2) :145-159
URL: http://ijiepm.iust.ac.ir/article-1-651-fa.html. [In Persian].

Metkaf, 1389. Wastewater Engineering - Volume 1 - Translated by Abrisham Chi, A., Afshar, A., Jamshid, B. [In Persian].