در این فصل در وهله اول نگاهی اجمالی به اهمیت تحقیق داریم و اشاره‌ای به نقش شبکه‌های جمعآوری در توسعه پایدار شده است. کلیات فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی که در شبکه‌های جمعآوری فاضلاب رخ می‌دهند و اهمیت آن‌ها بحث شده است. در نهایت ضرورت تحقیق، فرضیات و اهداف تحقیق بیان شده است.
- اهمیت تحقیق
امروزه شبکه‌های جمعآوری فاضلاب یکی از زیر ساخت‌های مهم جوامع بشری محسوب می‌شوند و در توسعه شهرها نقش مهمی دارند. عمده‌ترین نقش این سازه‌ها را می‌توان جمعآوری فاضلاب از سطح شهرها، جلوگیری از انتشار بیماری‌های اپیدمی و تامین شرایط بهداشت عموی برشمرد. هزینه‌ی اجرایی شبکه‌های جمعآوری فاضلاب بسیار بالا بوده و تقریبا 75 درصد از هزینه‌های مربوط به فرآیند کلی تصفیه‌ی فاضلاب را شامل می‌شوند. بنابراین حفظ و نگهداری این تاسیسات بسیار حائز اهمیت است.
طراحی بهینه و کارآمد شبکه‌های جمعآوری فاضلاب نقش مهمی در طرح‌های توسعه پایدار دارد. این تاسیسات بسیار پرهزینه بوده و در صورت بروز مشکلاتی مانند خوردگی در این شبکه‌ها، مدیریت اجرایی متحمل هزینه‌های سنگینی خواهد شد. انتشار گاز هیدروژن سولفید در شبکه‌های جمعآوری فاضلاب، باعث بروز مشکلاتی چون آزاد شدن گازهای خطرناک در جو و خوردگی لوله‌های فاضلاب و تاسیسات انتقال دهنده می‌شود]1[.
نقش شبکه جمعآوری فاضلاب امروزی که از اواسط قرن نوزدهم به منظور جمعآوری فاضلاب به کار گرفته شدند، از بدو بکارگیری تا به حال، صرفا انتقال فاضلاب از منابع تولید به تصفیه‌خانه بوده است. تحقیقات نشان داده ترکیبات فاضلاب هنگام انتقال دائما دستخوش تغییرات میباشد]2[. این تغییرات کیفی فاضلاب ناشی از فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و یا بیولوژیکی است که در شبکه رخ می‌دهند، اما امروزه تاثیر این فرآیندها هنگام طراحی و بهره‌برداری از شبکه‌ها لحاظ نمی‌شود.
در شرایط بارندگی، پدیده‌های هیدرولیکی و انتقال مواد جامد فاضلاب اهمیت زیادی دارند، در حالی که در این شرایط فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی معمولا اهمیت کمتری دارند. با این حال، در شرایط بدون بارندگی که تقریبا در 95 درصد اوقات در خیلی از کشورها حاکم است، فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی ممکن است روی عملکرد فاضلاب‌رو و تعامل بین فاضلاب‌رو و فرآیندهای تصفیه پس از آن در تصفیه‌خانه تاثیر داشته باشند.
احتمالا به این دلیل که فعالیت محققان و عوامل اجرایی بیشتر به شرایط بارندگی اختصاص داده شده، عملکرد بیولوژیکی و شیمیایی شبکه جمعآوری کمتر مورد توجه بوده است. با این حال واضح است که نمی‌توان از فرآیندهای بیولوژیکی و شیمیایی فاضلاب هنگام انتقال چشم پوشی کرد. این فرآیندها ممکن است در ابتدا روی عملکرد خود شبکه جمعآوری و در پی آن روی تاسیسات تصفیه‌خانه، محیط زیست و انسان‌هایی که به صورت مستقیم یا غیر مستقیم با فاضلاب تماس دارند اثراتی داشته باشد.
اکثر پژوهش‌های موجود در زمینه شبکه جمعآوری، به برنامه‌ریزی، طراحی، بهره‌برداری و نگهداری از این شبکه‌ها اختصاص داده شده‌اند و در فعالیت‌های علمی توجه به واکنش‌های مذکور کمتر بوده است.
فرآیندهایی که در شبکه جمعآوری رخ می‌دهند، دارای فازهای مختلفی هستند که عموما سیستم پیچیده‌ای دارند. این فرآیندها ممکن است در فازهای مختلف شامل فاز سیال، فاز بایوفیلم تشکیل شده، فاز رسوبات فاضلاب، هوای موجود در شبکه و نهایتا فاز دیواره فاضلاب‌روها رخ دهند]3[. این فرآیندها بر فضای شهری تاثیر بسزایی دارند، به عنوان مثال ممکن است ترکیبات بودار در جو شهری پراکنده شوند. همچنین تصفیه‌خانه‌های فاضلاب و سیستم‌های محلی دریافت کننده فاضلاب، متاثر از واکنش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی واقع در شبکه‌ها هستند. این تاسیسات علاوه بر دریافت مواد تخلیه شده به شبکه، محصولات ناشی از فرآیندهای شبکه را مانند لجن و آب تصفیه شده نیز دریافت می‌کنند.
نمونه‌های متعددی که نشان دهنده اهمیت این فرآیندهاست وجود دارد، به عنوان مثال تاثیر سولفید تحت شرایط بی‌هوازی شناخته شده است. سولفید یک خطر جدی برای انسان است که‌‌‌ترکیبی بدبو و سمی بوده و همچنین ممکن است مشکلات خوردگی در شبکه ایجاد کند ]4[. علاوه بر این شرایط بی‌هوازی ممکن است باعث تولید آن دسته از سوبسترای راحت تجزیه‌پذیر شوند که حذف فسفر و دینیتریفیکاسیون را در تصفیه‌خانه با اختلال مواجه می‌کند و نیاز به تاسیسات تصفیه‌خانه را افزایش می‌دهد. درصورتی که شبکه جمعآوری تحت شرایط هوازی باشد، این مواد آلی راحت تجزیه‌پذیر حذف شده و ذراتی تولید می‌شود که تجزیه‌پذیری آسانی دارند]8[. بنابراین با طراحی صحیح و کارآمد ممکن است شرایط حاکم بر فاضلاب حین انتقال در شبکه جمعآوری بهبود یابد و از این پتانسیل شبکه‌های جمعآوری در حذف مواد آلی فاضلاب استفاده شود و از طرفی یک تعامل مثبت با فرآیندهای تصفیه پس از آن در تصفیه‌خانه ایجاد شود.
موارد فوق نشان می‌دهد که نقش این شبکه‌ها صرفا جمعآوری و انتقال فاضلاب نیست و باید به عنوان یک بخش جدایی ناپذیر در سیستم فاضلاب شهری در نظر گرفته شوند، اما در طراحی‌های متعارف و مدیریت اجرایی، فرض بر این است که تصفیه فاضلاب به صورت کامل در تصفیه‌خانه انجام می‌شود و نقش شبکه‌های جمعآوری فقط جمعآوری و انتقال فاضلاب از منابع تولید به تصفیه‌خانه است]5[.
- ضرورت تحقیق
رشد جمعیت جهانی باعث ایجاد یک فضای رقابتی بین مهندسین طراح در زمینه اجرا و نگهداری شبکه جمعآوری فاضلاب و مدیریت این نوع سیستم‌ها شده است، زیرا با رشد جمعیت و افزایش سرانه مصرف آب، فاضلاب تولید شده در شهرها نیز افزایش چشم گیری داشت و طراحان همواره به دنبال روشهای نوین طراحی شبکه‌های نوین هستند.
روشهای مختلفی برای تصفیه فاضلاب خانگی شامل رشد الحاقی و رشد معلق وجود دارد. اما از نقطه نظر تکنیکی و اقتصادی هنوز موضوع تصفیه فاضلاب به عنوان یک مسئله پیچیده و پرهزینه در نظر گرفته می‌شود. اگرچه تکنولوژی در زمینه تجهیزات تصفیه‌خانه‌های بزرگ پیشرفت چشم‌گیری داشته، اما در بعضی شهرهای کوچک هنوز مشکل تصفیه فاضلاب وجود دارد. در میان پژوهش‌های انجام شده برای رسیدن به یک تکنولوژی قابل اجرا، استفاده از شبکه جمعآوری به عنوان رآکتور بیولوژیکی راهکار مناسبی است.
بهینه‌سازی توام شبکه‌های جمعآوری و تصفیه‌خانه‌های فاضلاب قدیمی در شهرهایی که جمعیت آن‌ها رشد بی‌رویه‌ای داشته، می‌تواند به عنوان راهکاری مناسب در برنامه‌ریزی‌های شهری در نظر گرفته شود.
استفاده از شبکه جمعآوری به عنوان تاسیسات پیش تصفیه با کاهش بار آلی فاضلاب، نیاز به تجهیزات تصفیه‌خانه را کاهش می‌دهد. همچنین در مناطقی که به دلیل هزینه‌های بالا، امکان احداث تصفیه‌خانه وجود ندارد و فاضلاب بدون هیچ‌گونه تصفیه وارد محیط پذیرنده می‌شود، با این راهکار می‌توان ضمن کاهش بار آلی، از ورود آلودگی بیشتر به محیط زیست جلوگیری کرد و از آن به عنوان راه حلی موقتی برای تصفیه استفاده کرد.
امروزه مهندسین تاثیر ظرفیت خودپالایی شبکه‌های جمعآوری را روی تاسیسات تصفیه‌خانه در نظر نمی‌گیرند که احتمالا به دلیل پیچیده بودن نحوه انجام این فرآیندها میباشد]6[. اغلب روابطی که به منظور توصیف این فرآیندها ارایه شده، به صورت تجربی میباشد. بنابراین تعداد مدل‌هایی که این فرآیندها را توصیف کرده و برهم‌کنش این فرآیندها را بیان می‌کند، محدود است.
با در نظر گرفتن این موضوع که فرآیندهای تصفیه از همان ابتدای ورود فاضلاب به شبکه جمعآوری شروع می‌شوند، طراحی بسیار کارآمدتر خواهد بود. علاوه براین باید رویکردهای کلی‌تری تحت عنوان توسعه پایدار، بهداشت عمومی، حفاظت از محیط زیست و بالا بردن استاندارد زندگی برای مجامع عمومی در نظر گرفته شود.
موارد فوق موید آن است که فرآیندهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی که در شبکه‌های جمعآوری فاضلاب رخ می‌دهند، اهمیت زیادی داشته و بایستی به این بخش از عملکرد شبکه‌های جمعآوری بیشتر توجه شود. با افزایش قابلیت شبکه‌ها در حذف مواد آلی، ممکن است بتوان از شبکه‌ها به عنوان تاسیسات پیش تصفیه در مناطق محروم و روستایی استفاده نمود. همچنین در مناطق سردسیر و کوهستانی که امکان تصفیه‌ی فاضلاب در فصل‌های سرد سال عملا در تصفیه‌خانه‌ها امکان‌پذیر نیست، ممکن است بتوان از شبکه‌های جمعآوری به دلیل پایین بودن دمای فاضلاب در زیر زمین، جهت تصفیه‌ی فاضلاب استفاده نمود.
به منظور حرکت به سمت مدیریت پایداردر برنامه‌ریزی شهری، نیاز است طراحی و بهره‌برداری شبکه‌های جمعآوری و تصفیه‌خانه‌ها به صورت یکپارچه انجام شود. درک و شناسایی واکنش‌های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی شبکه‌ها، امکان ترکیب جنبه‌های کیفی فاضلاب را با طراحی و بهره‌برداری از این تأسیسات را فراهم می‌سازد. در این صورت شبکه‌های جمعآوری در مدیریت فاضلاب شهری پایدار، علاوه بر سیستم‌های انتقال دهنده فاضلاب، تأسیساتی هستند که به منظور انجام واکنش‌های تصفیه نیز طراحی می‌شوند.
- فرضیات تحقیق
1- شرایط استفاده از شبکه‌های جمعآوری به عنوان تاسیسات پیش تصفیه مهیا است.
2- فاضلاب حین انتقال در شبکه‌های جمعآوری فاضلاب تحت شرایط هوازی قرار دارد.
3- رشد الحاقی میکروارگانیسم‌ها در جداره‌ی داخلی فاضلاب‌روها صورت می‌گیرد.
4- با افزایش زبری میزان الحاق باکتری‌ها به جداره‌ی داخلی افزایش می‌یابد.
5- بازچرخانی جریان فاضلاب مانند جریان فاضلاب در لوله‌های شبکه‌ی جمعآوری است.
6- حذف مواد آلی کربن‌دار موجود در فاضلاب، هنگام انتقال صورت می‌گیرد.
7- از فاضلاب مصنوعی می‌توان به عنوان فاضلاب خانگی استفاده کرد.
- اهداف تحقیق
با برنامه‌ریزی و مدیریت صحیح می‌توان از شبکه‌ها در جهت کاهش بار آلی استفاده کرد که در این صورت از مشکلات خوردگی نیز کاسته می‌شود. با درک بهتر واکنش‌هایی که در شبکه جمعآوری فاضلاب رخ می‌دهند می‌توان شبکه‌ها را به نحوی طراحی کرد که میزان حذف مواد آلی هنگام انتقال افزایش یابد و مهندسین قادر خواهند بود که ابعاد تأسیسات تصفیه‌خانه را کاهش دهند. کاهش ابعاد تصفیه‌خانه به خصوص در شهرهای بزرگ که زمین در دسترس جهت ساخت تصفیه‌خانه محدود است، بسیار کارآمد خواهد بود. با کاهش ابعاد تصفیه‌خانه همچنین نیاز به سرمایه اولیه و هزینه‌های بهره‌برداری تصفیه‌خانه به مراتب کاهش می‌یابد. بنابراین علاوه بر صرفه جویی در هزینه‌های تصفیه‌خانه، امکان کاهش هزینه‌های اجرایی و نگهداری(هزینه‌هایی مانند مبارزه با خوردگی) شبکه‌های جمعآوری نیز وجود دارد. در کشور ما معمولا BOD5 فاضلاب بین 200 تا 400 میلی گرم در لیتر است، در صورتی که بتوان این بار آلی را قبل از ورود به تصفیه‌خانه تا حدودی کاهش داد، کاهش هزینه‌ها قابل توجه خواهد بود.
در این تحقیق با ساخت یک مدل از بخشی از یک شبکه فاضلاب، سعی بر این است که در مسیر انتقال فاضلاب، با افزایش میزان اکسیژن محلول، شرایط هوازی فراهم شود تا امکان استفاده از مسیر انتقال فاضلاب به منظور انجام پیش تصفیه فراهم گردد و مشکل بوی بد فاضلاب و خوردگی لوله‌ها نیز تا حد ممکن مرتفع گردد. در نهایت هدف بررسی امکان استفاده از شبکه‌های ثقلی قطر کوچک، جهت تصفیه فاضلاب مناطق محروم، روستاها، مناطق توریستی و مناطق سردسیر است.
***ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل و با فرمت ورد موجود است***
متن کامل را می توانید دانلود نمائید
چون فقط تکه هایی از متن پایان نامه در این صفحه درج شده (به طور نمونه)
ولی در فایل دانلودی متن کامل پایان نامه
با فرمت ورد word که قابل ویرایش و کپی کردن می باشند
موجود است
