ترغب بنشر مسار تعليمي؟ اضغط هنا

نمذجة و محاكاة محطات معالجة مياه الصرف الصحي في التجمعات السكانية الصغيرة في المنطقة الساحلية

Modelling and Simulation of Wastewater Treatment Plant in Small Agglomeration in The Coastal Zone

3940   3   110   0 ( 0 )
 تاريخ النشر 2013
والبحث باللغة العربية
 تمت اﻹضافة من قبل Shamra Editor




اسأل ChatGPT حول البحث

نتيجة زيادة الوعي البيئي و الاهتمام الفعلي بحماية البيئة من التلوث، فقد زادت القيود المفروضة على التخلص من مياه الصرف الصحي، و نشأت الحاجة إلى محطات لمعالجة هذه المياه قبل التخلص منها في المسطحات المائية سواء المياه الناتجة من التجمعات السكانية الكبيرة أو الصغيرة. و نظراً لأهمية هذه المنشآت و تكلفتها المادية الهائلة في الإنشاء و التشغيل و الصيانة، و بهدف تسهيل عملية التصميم و حساب كلفتها الأولية تم إصدار بعض البرمجيات التي تساعد المهندس في تصميم مختلف أجزاء المحطة، و اختيار تجهيزاتها و المقارنة بين عدة بدائل بطرق موضوعية لاختيار الأنسب. كما أن بعض هذه البرامج ديناميكية لها القدرة على محاكاة عمل محطة المعالجة مع الزمن و التنبؤ بكفاءة عملها. من هذه البرمجيات برنامج STOAT)). و هو عبارة عن بيئة عمل متعددة تهدف إلى نمذجة محطات معالجة مياه الصرف المعاشية و الصناعية و محاكاتها و يعتبر من أحدث التقنيات التي تستخدم آخر التطورات في نمذجة عمليات المعالجة، تقنية المحاكاة و مجموعة كبيرة من الأدوات التي تبسط بناء النموذج و المحاكاة و إظهار النتائج على شكل مخططات و جداول، مما يسمح لنا بفحص التفاعلات المعقدة بين الوحدات المختلفة ضمن المحطة بشكل تفاعلي و ديناميكي. و هذا مهم من أجل التصميم الفعال و تشغيل محطات معالجة مياه الصرف و إدارتها. و من هنا تأتي حالة دراستنا في المنطقة الساحلية بسبب وجود عدد من محطات المعالجة الحديثة التابعة للتجمعات السكانية الصغيرة و هي قيد التشغيل، مثل محطة خربة المعزة في محافظة طرطوس، و قد تبين لنا من خلال دراستنا و باستخدام البرنامج، فعالية أداء هذه المحطة ضمن النماذج التي تم اعتمادها (ASAL1,ASM1)، مع إمكانية بناء سيناريوهات مختلفة مثل وصول تدفقات لحمولات تلوث عالية للتنبؤ بأداء هذه المحطة.


ملخص البحث
تتناول هذه الدراسة نمذجة ومحاكاة محطات معالجة مياه الصرف الصحي في التجمعات السكانية الصغيرة في المنطقة الساحلية باستخدام برنامج STOAT. يهدف البحث إلى تحسين تصميم وتشغيل محطات المعالجة من خلال استخدام نماذج ديناميكية مثل ASM1 وASAL1. تم اختيار محطة خربة المعزة في طرطوس كدراسة حالة، حيث أظهرت النتائج فعالية عالية في أداء المحطة باستخدام النماذج المذكورة. كما تم بناء سيناريوهات مختلفة للتنبؤ بأداء المحطة في حالات تدفقات عالية من الملوثات. تعتمد الدراسة على جمع عينات من مياه الصرف الصحي وإجراء تحاليل مخبرية لتحديد البارامترات المؤثرة في عملية المعالجة. توصلت الدراسة إلى أن استخدام النماذج الديناميكية يمكن أن يساعد في تحسين كفاءة المحطات وتقليل التكاليف التشغيلية والصيانة.
قراءة نقدية
دراسة نقدية: تقدم هذه الدراسة إسهاماً مهماً في مجال تحسين كفاءة محطات معالجة مياه الصرف الصحي من خلال استخدام نماذج ديناميكية. ومع ذلك، يمكن أن تكون هناك بعض النقاط التي تحتاج إلى مزيد من الاهتمام. أولاً، قد يكون من الأفضل توسيع نطاق الدراسة ليشمل محطات معالجة أخرى في مناطق مختلفة لضمان تعميم النتائج. ثانياً، يجب مراعاة تأثير التغيرات المناخية والطبوغرافية بشكل أكبر في النماذج المستخدمة. أخيراً، يمكن أن يكون هناك حاجة إلى تطوير برامج محلية تتناسب مع الظروف البيئية والاقتصادية في المنطقة.
أسئلة حول البحث
  1. ما هو الهدف الرئيسي من استخدام برنامج STOAT في هذه الدراسة؟

    الهدف الرئيسي هو تحسين تصميم وتشغيل محطات معالجة مياه الصرف الصحي من خلال استخدام نماذج ديناميكية للتنبؤ بأداء المحطات وتقليل التكاليف التشغيلية والصيانة.

  2. ما هي النماذج المستخدمة في الدراسة لتحليل أداء محطة خربة المعزة؟

    تم استخدام نماذج ASM1 وASAL1 لتحليل أداء محطة خربة المعزة.

  3. ما هي الفوائد المتوقعة من استخدام النماذج الديناميكية في محطات معالجة مياه الصرف الصحي؟

    الفوائد تشمل تحسين كفاءة المحطات، تقليل التكاليف التشغيلية والصيانة، والتنبؤ بأداء المحطات في حالات تدفقات عالية من الملوثات.

  4. ما هي التوصيات التي قدمتها الدراسة لتحسين كفاءة محطات معالجة مياه الصرف الصحي؟

    التوصيات تشمل ضرورة المراقبة والتشغيل المبرمجة، تصميم برامج محلية ملائمة، وتطبيق النماذج الديناميكية على محطات أخرى لتحسين الأداء.


المراجع المستخدمة
Hulsbeek, J.J.W; Kruit, J; Roeleveld, P.J; Van Loosdrecht, M.C.M." A practical protocol for dynamic modelling of activated sludge systems." Water Sci. Technol. 45 (6), (2002),127–136
Henze M; Gujer, W; Mino, T; Vanloosdrecht,M." Activated Sludge Models ASM1, ASM2, ASM2d and ASM3." IWA Scientific and Technical Reports. No. 9. IWA London, (2000),121
Zawilski , M; Brzezińska A."Variability of COD and TKN Fractions of Combined Wastewater". J. of Environ. Stud. Vol. 18, No. 3, (2009), 501-505
قيم البحث

اقرأ أيضاً

إن عملية المعالجة بالحمأة المنشطة واحدة من عمليات معالجة مياه الصرف الصحي المنزلية و الصناعية الأكثر شيوعاً. و تعد فعالية ترسيب الحمأة في المرسبات مقياساً لمدى كفاءة عمل المحطة ككل. و في هذا البحث تم دراسة العلاقة بين خصائص ترسيب الحمأة و أداء وحدات التهوية في عملية المعالجة بالحمأة المنشطة, و ذلك عن طريق إجراء تجارب الترسيب على محطة تجريبية تعمل بنظام الحمأة المنشطة المهواة بمعدل عالي. و كذلك تم إجراء مجموعة من التجارب على مياه محطة معالجة مرج معيربان التي تعمل بالتهوية المديدة لدراسة العوامل المؤثرة في ترسيب الحمأة المنشطة و ذلك بالاعتماد على مؤشر حجم الحمأة SVI و سرعة الترسيب الأعظمية UMAX و الزمن الموافق لسرعة الترسيب الأعظمية TUMAX. عند المعالجة بنظام الحمأة المنشطة المهواة بمعدل عالي وجد أن بارامترات الترسيب التجريبية (Vo, n) حساسة جداً و تتغير إلى حد كبير بتغير قيم المواد الصلبة المعلقة MLSS في حوض التهوية, و باستخدام العلاقات الرياضية يمكن التنبؤ بقيمة (Vo, n) و استخدامها لتصميم و اختيار نظام تشغيل الحمأة دون اللجوء لإجراء اختبارات الترسيب التقليدية. أما عند المعالجة بالتهوية المديدة فوجدنا أن سرعة الترسيب الأعظمية UMAX هي المؤشر الأكثر أهمية في عملية الترسيب و نحصل على معاملات ارتباط (R2) جيدة بين UMAX و كل من (SVI , MLSS, TUMAX) فكانت عند درجة حرارة (20OC) كانت على التوالي (%98,96,98) و عند درجة الحرارة(17OC) على التوالي (%97,96,97) و هي تقريباً نفس القيم. و وجدنا أيضاً أن مؤشر حجم الحمأة SVI يرتبط ارتباطاً وثيقاً ببارامترات الترسيب (TUMAX,UMAX) عند درجة الحرارة(OC20) كانت معاملات الارتباط (%99,98) على التوالي, و عند درجة الحرارة(OC17) بمعاملات ارتباط (%9798,), سرع الترسيب UMAX كانت أكبر و زمن الترسيب TUMAX كان أصغر عند درجة الحرارة (20OC) مما يدل على تحسن الترسيب بارتفاع درجة الحرارة. و كانت النتيجة أن درجة الحرارة عامل مؤثر على الترسيب و من الضروري أخذها في الحسبان في عمليات تصميم و تشغيل محطات المعالجة بالحمأة المنشطة.
تعد مشكلة تآكل أنابيب نقل الغاز الحيوي و التجهيزات التي تستخدم هذا الغاز مثل مجموعات التوليد الكهربائية و الحراقات و الضواغط في محطة معالجة مياه الصرف الصحي لمدينة دمشق (الكائنة في عدرا) من المشاكل المهمة التي تعاني منها المحطة على صعيد الواقع، لما ي لحقه من أضرار اقتصادية و مادية بذلك المرفق الحيوي مما استدعى الدراسة و البحث. و الغاز الحيوي هو ناتج عملية الهضم والتخمير اللا هوائي لمخلفات المعالجة (الحمأة)، ويحوي هذا الغاز نسبة جيدة ( 50-70%) من الميتان ذي الطاقة الحرارية الفعالة بالغاز، و تعد تلك الطاقة شبه مجانية نظراً إلى انطلاق الغاز الحيوي بشكل تلقائي من عمليات المعالجة. إذ درِس خلال البحث الغاز الحيوي الناتج عن عمليات المعالجة بالمحطة و أُجرِيت التحاليل المخبرية عليه لفحص مكوناته، فضلاً عن اختبار مادة الأنابيب و الترسبات المتراكمة داخلها جراء مرور الغاز بها.
أجريت الدراسة على ثلاث محطات لمعالجة مياه الصرف الصحي في الساحل السوري منفذة لقرى: الحارة, مرج معيربان, حبيت. جمعت عينات الحمأة الجافة من أحواض تجفيف الحمأة النهائية ، شهرياً، خلال الفترة الممتدة من تشرين الأول 2011 و لغاية أيلول 2012 . اتبعت طرق عال مية مختلفة في عزل بيوض الديدان الطفيلية من الحمأة (التعويم, الترسيب, الترشيح عبر مناخل خاصة). أظهرت نتائج الدراسة المجهرية للرسابة الناتجة وجود 5 أنواع مختلفة شكلياً من بيوض الديدان الطفيلية، انتمت تصنيفياً إلى خمسة أنواع مختلفة من الديدان الطفيلية، نوعان من الممسودات Nematoda هما: الإسكاريس (الصفر الخراطيني)Ascaris lumbricoides و شعرية الرأس Trichuris trichura، و ثلاثة أنواع من الديدان المسطحة (المنبسطة) Platyhelminthes: نوعٌ واحد من صف المثقوبات Trematoda هو منشقة الجسم المانسونية Schistosoma mansoni، و النوعان الآخران من صف الشريطيات Cestoda هما: الشريطية العزلاء Taenia saginata، و العوساء العريضة Diphyllobothrium latum . سجل متوسط تعداد بيوض الديدان المعزولة من الحمأة الجافة الناتجة من معالجة مياه الصرف الصحي في محطات المعالجة الثلاث المدروسة قيماَ متقاربة نسبياً، أكثرها تعداداً في الحمأة الجافة الناتجة من محطة المعالجة في حبيت بمتوسط تعداد 97.16 بيضة/50غ حمأة جافة، يليها محطة مرج معيربان 84.83 بيضة/ 50 غ، ثم محطة الحارة بمتوسط تعداد 75.08 بيضة/50غ حمأة. كذلك فقد أظهرت النتائج أن البيوض المعزولة كانت أكثر تنوعاً في الحمأة الجافة الناتجة من محطة المعالجة في حبيت، الذي بدوره يعد مؤشراً للحالة الصحية للتجمعات السكانية المخدمة من تلك المحطات. كما أظهرت الدراسة أن بيوض الديدان الطفيلية كانت أكثر تعداداً و تنوعاً في فصلي الصيف و الخريف من فصلي الشتاء و الربيع.
يعتبر اختيار الموقع الأفضل من العمليات المعقدة التي تواجه صناع القرار, وتتجلى هذه المشكلة في سوريا عامة وفي محافظة طرطوس خاصة في عملية اختيار أفضل المواقع من أجل إنشاء محطات معالجة مياه الصرف الصحي, حيث تتداخل مجموعة كبيرة من المعايير في عملية اختيار الموقع كما أن أراء الخبراء في هذا المجال تحمل مجالاً واسعاً من الشك والضبابية, وللتغلب على هذه المشكلة يقوم البحث على تصميم موديل model يتضمن الدمج بين طريقة التدرج التحليلية الضبابية FAHP كوسيلة لصناعة القرار متعدد المعايير وللتعامل مع حالة الشك , وبرنامج نظام المعلومات الجغرافية GIS من أجل تحديد المواقع المناسبة لإقامة محطات معالجة مياه الصرف الصحي . في هذا البحث تم تطوير فكرة FAHP من أجل الحصول على أوزان المعايير, وتم استخدام برنامجGIS من أجل مقاطعة وتوليد خرائط المعايير وإنتاج الخرائط المناسبة. انتهت الدراسة بالحصول على خارطة تضم المواقع المناسبة لإقامة محطات معالجة مياه الصرف الصحي بطريقة التهوية المطولة في منطقة طرطوس في سوريا
تضمّن البحث إجراء تحاليل فصلية دورية فيزيائية وكيميائية لمياه الصرف الصحي المعالجة في ريف اللاذقية على مدى عام 2011 , باختبار ثلاث محطات معالجة متشابهة في آلية العمل متوزعة في ثلاث قرى هي (حبيت – الحارة – مرج معيربان). شملت الدراسة قياس درجة الح رارة ، والرقم الهيدروجيني، والأوكسجين المذاب والعكارة, وأيضاً تحديد كلٍّ من أيونات النترات ، والفوسفات ، والكبريتات , والكلوريد. استخدمت في هذه الدراسة الطريقة الكمونية باستخدام المساري الانتقائية للأيونات ISEs ، والتحليل الطيفيّ المرئي والتحليل التوربيدي متري. أظهرت النتائج وجود فروقات كبيرة في تراكيز الأيونات المدروسة عند الانتقال من محطة إلى أخرى ,إذ سجلت أعلى التراكيز لأيون النترات في محطة حبيت , وبخاصة في فصل الصيف حيث بلغ (228.33mg/L). أما بالنسبة إلى تراكيز أيون الفوسفات فسجل أعلاها في محطة حبيت في فصل الصيف (41.81mg/L). بينما سجلت أعلى التراكيز لأيون الكبريتات في محطة الحارة في جميع الفصول, وتراوحت بين mg/L(508.67-1157.33)، في حين سجل أعلى تركيز (310.33mg/L) بالنسبة لأيون الكلوريد في محطة حبيت صيفاً. درست النتائج إحصائياً فأعطت قيماً لمعاملات الارتباط قوية أحياناً وضعيفة أحياناً أخرى, مما يعطي مؤشرات واضحة عن مصادر التلوث.
التعليقات
جاري جلب التعليقات جاري جلب التعليقات
سجل دخول لتتمكن من متابعة معايير البحث التي قمت باختيارها
mircosoft-partner

هل ترغب بارسال اشعارات عن اخر التحديثات في شمرا-اكاديميا