تصفیه آب و فاضلاب

مکانیزم های بسیار پیچیده تری برای انتقال گاز از طریق غشای متخلخل درلوله کاروگیت وجود دارد. اگر فشار گاز کل زیر نقطه حباب غشای متخلخل حفظ شود ، اساساً نباید اختلاف فشار کلی در ازن ژنراتور در غشا and وجود داشته باشد و حمل و نقل باید از طریق انتشار از طریق منافذ غشا انجام شود - به ویژه برای گازهای کم حلالیت مانند اکسیژن ، نیتروژن و دی اکسید کربن (یانگ و کاسلر ، 1986). اگر غشا از ماده آبگریز ساخته شده باشد ، منافذ گاز پر می شوند و انتقال اکسیژن از طریق انتشار گاز-گاز یا مکانیسم جریان Knudsen ، بسته به پارامترهایی مانند مورفولوژی غشا ، ماهیت مخلوط گاز و کل ، انجام می شود. فشار گاز مقاومت انتقال جرم غشا ((1 / KM) در این شرایط به طور معمول بسیار ناچیز در مقایسه با مقاومت فیلم مایع (1 / KL) در نظر گرفته می شود ، همانطور که برای اولین بار توسط Yasuda & Lamaze (1972) پیشنهاد شد. 2.3.3. نحوه عملکرد ادبیات حاوی جزئیات است از دو حالت مختلف عملکرد غشایی - یا به صورت یک صفحه صاف یا لوله الیاف توخالی. غشای لوله ای از نظر میزان مساحتی که می توانند برای انتقال جرم فراهم کنند ، خصوصاً در صورت ترکیب دارای مزیت هستند
36 با دیگران به صورت بسته نرم افزاری الیاف. علاوه بر این ، غشاهای الیاف توخالی را می توان در حالت بن بست درسختی گیر ، جایی که هر فیبر جداگانه مهر و موم شده است ، و یا در جریان از طریق حالت کار می کند (Fanget al. ، 2004). عملکرد جریان از طریق دو معایب عمده ای در بر دارد: بازده انتقال اکسیژن 100٪ می تواند هرگز حاصل نشود و ترکیبات آلی در سپتیک تانک فرار (VOC) به جو منتقل شوند. عملیات بن بست می تواند از این موارد جلوگیری کند ، اما Côté و همکاران (1989) توصیه می کنند که از استفاده از آن اجتناب کنید زیرا با تراکم آب در سمت گاز فیبر غشا به خطر می افتد. این با حالت جریان یافت نشد ، زیرا بخار آب وارد الیاف به جای اجازه تجمع ، از بین می رود.کار جدیدتر توسط Fang و همکاران (2004) ، گزارش داد که تراکم بدون در نظر گرفتن استفاده از عملیات عبور جریان یا بن بست اجتناب ناپذیر است. با توجه به ضرایب انتقال جرم بالاتر برای آب در مقایسه با گاز ، جریان گاز به سرعت با بخار آب اشباع می شود و متراکم اتفاق می افتد. چندین راه حل برای غلبه بر این مشکل پیشنهاد شده است ، از جمله اختلاط بخشهایی از ماده ریز متخلخل آب دوست در پساب الیاف. این اجازه می دهد تا میعانات به محلول خارجی برگردد ، به شرط آنکه فشار گاز داخلی بیش از فشار آب خارجی باشد. 2.3.4 ارزیابی ضریب انتقال جرم اکسیژن یک روش پذیرفته شده برای تعیین ضریب کلی انتقال اکسیژن توسط انجمن مهندسان عمران آمریکا ارائه شده است (ASCE ، 1992) این روش شامل حذف اکسیژن محلول (DO) از حجم شناخته شده آب و تولید مجدد اکسیژن به مقداری نزدیک به اشباع است. اندازه گیری غلظت DO در زمانهای مختلف ، t ، در طول دوره تکرار اجازه می دهد تا ضریب انتقال اکسیژن را با استفاده از معادله 2-12 پیدا کنید ، که می تواند برای پیدا کردن مقدار KLat هر نقطه تعیین خطی شود

هوادهی بدون حباب یا حباب با قرار دادن یک فیلم نازک از غشا مصنوعی بین فازهای گاز و مایع حاصل می شود. اکسیژن از طریق انتقال می یابد
مواد غشایی 33 به دلیل یک شیب غلظت ، و مستقیماً از سطح غشا در فاز مایع حل می شود (Côté و همکاران ، 1989) .2.3.1 زمینه تاریخی یکی از اولین نمونه های تحقیقات منتشر شده مربوطه ، تحقیق توسط راب است (1968) ) ، که در آن انتقال اکسیژن به آب ، از طریق غشاهای مختلف پلیمری ، مورد بررسی قرار گرفت. در مطالعه 27 ماده پلیمری از جمله پلی استایرن ، پلی اتیلن ، پلی وینیل کلراید و پلی آمید -6 ، لاستیک سیلیکون بهترین عملکرد را داشت. این مطالعه همچنین استفاده های احتمالی از غشای لاستیکی سیلیکون را بر اساس نفوذ پذیری پیشنهاد می کند: به عنوان غنی سازی اکسیژن غشا membrane ، به عنوان بازسازی کننده هوا برای استفاده احتمالی در شرایط ریزش هسته ای و استخراج اکسیژن از آب تازه. اما استفاده از غشاهای سیلیکونی در ازن ژنراتور که معمولاً مورد استفاده قرار گرفته اند را پیشنهاد نکرده است. مطالعه بعدی توسط Yasuda & Lamaze (1972) نشان داد که با غشاهای متخلخل آبگریز ، میزان انتقال اکسیژن به آب توسط لایه مرزی مایع کنترل می شود - مقاومت آن در سختی گیر می تواند با استفاده از رژیم آشفته بسیار کاهش یابد. کارهای اخیر از انواع مواد برای انتقال گاز به محلول ها / مخلوط های پایه آب ، برای اهداف مختلف استفاده کرده است. به طور معمول ، این مواد از پلی اتیلن (PE) (Brindleet al. ، 1998) ، پلی پروپیلن (PP) (Ahmedet al. ، 1996) و پلی تترا فلورواتیلن (PTFE) (Schneideret al. ، 1995) بوده اند ، اما مواد کمتر شایع مانند سیلیکون لاستیک (Cotéet al.، 1989) و Gore-Tex® (Timberlakeet al.، 1988) نیز استفاده شده است. در برخی مطالعات ، از غشاهای کامپوزیتی استفاده شده است (به عنوان مثال Ahmedet al. ، 2004) - ترکیبی از ویژگی های انتقال گاز یک ماده با مقاومت ماده دیگر - اجازه می دهد فشارهای بیشتری برای استفاده وجود داشته باشد و بنابراین شارهای گاز بیشتری حاصل می شود. با غشاهای ریز متخلخل ، یعنی آنهایی که از موادی مانند PP و PE ساخته شده اند ، تشکیل حباب ها درسپتیک تانک عملکرد را به فشارهای پایین محدود می کند. به عنوان غشایی
اختلاف 34 غلظت (تابعی از فشار غشایی) نیروی محرکه انتقال جرم از طریق غشا است ، بنابراین سرعت انتقال جرم محدود است. غشاهای متراکم ، ساخته شده از موادی مانند لاستیک سیلیکون ، می توانند در فشارهای بالاتر بدون ایجاد حباب کار کنند ، که منجر به شار اکسیژن بیشتر می شود.مواد غشایی بر اساس مکانیسم انتقال گاز به غشاهای ریز متخلخل و متراکم دسته بندی می شوند. در غشاهای متراکم ، اکسیژن از طریق گاز به طرف آب از طریق یک مکانیزم انتشار محلول منتقل می شود ؛ اکسیژن به داخل پلیمر موجود در گاز جذب شده و با انتشار از طریق دیواره غشا به سطح مشترک با مایع منتقل می شود. سپس در آنجا به فاز مایع حل می شود و از طریق انتشار از سطح غشا دور می شود در ارتباط با لوله کاروگیت

دنیتریفیکاسیون توسط طیف وسیعی از میکروارگانیسم ها از جمله اشرشیا کلیاند Pseudomonas sp انجام می شود. این میکروارگانیسم ها درمخازن پروپیلن هوازهای اختیاری هستند. آنها وقتی اکسیژن به عنوان اهدا کننده الکترون وجود دارد ، تنفس هوازی را انجام می دهند و در صورت نبودن از سایر گونه های شیمیایی (مانند نیترات) استفاده می کنند. استفاده از اکسیژن به عنوان دهنده الکترون ترجیح داده می شود ، زیرا در این روش میکروارگانیسم ها بیشترین انرژی را کسب می کنند (Madigan & Martinko، 2006). پتانسیل کاهش سختی گیر (پتانسیل اکسایش اکسیداسیون) پارامتر مفیدی برای پیش بینی گونه های شیمیایی به عنوان اهدا کننده الکترون در فرآیندهای بیولوژیکی است. بیشترین پتانسیل های کاهش اکسیداسیون
31 متناسب با فرآیندهای مختلف بیولوژیکی در شکل 2-9 نشان داده شده است. فرآیندهای آنوکسیک ، مانند denitrification ، در یک پتانسیل اکسایش تقریباً 400+ میلی ولت انجام می شود. فرآیندهای هوازی در سپتیک تانک در پتانسیل های اکسیداسیون ردوکس بالاتر انجام می شوند ، با فرآیندهای بی هوازی در پتانسیل های کاهش اکسیداسیون منفی. شکل 2-9: نمونه هایی از تنفس میکروبی و پتانسیل های کاهش اکسایش مرتبط (اقتباس شده از Madigan & Martinko ، 2006) این روش شامل ترکیبی از سه واکنش نیمه است: یکی برای اکسیداسیون دهنده الکترون (Rd). یکی برای کاهش گیرنده الکترون (Ra) ؛ یکی برای جذب سلولهای جدید باکتریایی (Rc). مقدار R كلی به شرح توضیحات 2-7 بدست می آید.این روش همچنین معادلات نیمه متنوعی را برای انواع مختلف نیتروژن ، گیرنده های الکترون و دهنده های الکترون ارائه می دهد که می تواند در صورت نیاز ترکیب شود. مقادیر aefor برای انتخاب یک جفت مشترک دهنده دهنده / گیرنده الکترون نیز گزارش شده است. ساخت چنین معادلات استوکیومتری برای واکنشهای مختلف میکروبی که در فاضلاب اتفاق می افتد بسیار مفید است زیرا امکان ایجاد تعادل جرمی از ورودیهای مختلف به سیستم را فراهم می کند. به همین ترتیب ، این روش در بسیاری از مطالعات مدل سازی ازن ژنراتور ، از جمله مواردی که حذف آلاینده ها را با بیوفیلم های متصل به غشا بررسی کرده اند ، مورد استفاده قرار گرفته است.

سیستم های استخر تصفیه فاضلاب به طور کلی از برق کمتری استفاده می کنند و پیچیدگی کمتری نسبت به سیستم های تصفیه مکانیکی فاضلاب رایج مانند لجن فعال دارند (داونینگ و همکاران ، 2002 ؛ میدل بروکس و همکاران ، 1981). لوله کاروگیت مصرف کم برق تا حدی از طریق تولید فتوسنتز اکسیژن توسط جلبک ها حاصل می شود که می تواند نیاز به هوادهی مکانیکی را جبران کند. با این حال ، مقداری از این مزیت در صرفه جویی در مصرف انرژی برای سیستم های استخر فاضلاب که باید از فرایندهای انعقاد و جداسازی برای حذف ریز جلبک های معلق از پساب خود استفاده کنند تا مطابق با مقررات مربوط به مواد جامد معلق (TSS) و اکسیژن بیولوژیکی پنج روزه باشد ، از بین می رود. تقاضا (BOD5). به عنوان مثال ، حد تخلیه تعیین شده توسط آژانس حفاظت از محیط زیست ایالات متحده (USEPA) برای استخرهای تصفیه 45 میلی گرم در لیتر برای هر دو BOD5 و TSS ، به طور متوسط 30 روز است (EPA ، 2007). پس از جداسازی ، دوغاب زیست توده جلبکی برداشت شده معمولاً برای دفع به حوضچه های تصفیه برگردانده می شود (شکل 1). این عمل منجر به نیاز به مكرر لایروبی استخرهای احتمالی می شود. سختی گیر آزاد سازی مواد و عناصر غذایی خواستار اکسیژن از زیست توده در حال تجزیه. به طور بالقوه افزایش انتشار گاز متان گاز گلخانه ای. و از بین رفتن زیست توده جلبکی ، ماده اولیه بالقوه سوخت های زیستی. این روش مرسوم می تواند شامل هضم بی هوازی جلبک ها باشد (شکل 2) ، به تصفیه خانه های فاضلاب اجازه می دهد تولید سوخت تجدیدپذیر را افزایش دهند (Oswald & Golueke، 1960). انرژی خورشیدی ذخیره شده در سلولهای جلبکی در نتیجه فتوسنتز می تواند از طریق هضم بی هوازی به سوخت متان تبدیل شود (Golueke و همکاران ، 1957). سپس می توان متان را برای تولید الکتریسیته ، با گرمای ضایعاتی که برای گرم کردن هضم کننده های بی هوازی استفاده می شود ، سوزاند. ازن ژنراتور به عنوان نمونه ای از کاربردهای مقیاس کامل این مفهوم ، کارخانه کنترل آلودگی آب (WPCP) شهر سانیوال ، کالیفرنیا در حال بررسی هضم زیست توده میکرو جلبکی است که در حال حاضر از پساب 440 جریب استخرهای احتمالی برداشت می شود. مخازن پروپیلن با استفاده از انعقاد پلیمر و شناور سازی هوا محلول. دوغاب یا شناور برداشت شده در حوضچه ها دفع می شود. تلاش های قبلی برای هضم این زیست توده جلبکی در مقیاس کامل در Sunnyvale پس از مدت کوتاهی به دلیل تشکیل یک لایه شناور جلبکی ضخیم و پایدار در هضم کننده آزمایش و کاهش احتمالی pH متوقف شده است (EAO، Inc & Bracewell Engineering، Inc.) ، 1988 ؛ De Sa ، pers. comm. ، 2009)). برای بهبود اختلاط هضم کننده و به حداقل رساندن تشکیل لایه شناور در طی آزمایشات هضم جلبک های آینده ، مخلوط کردن گاز هضم کننده ها با مخلوط کردن پمپ خارجی موثرتر جایگزین می شود

یک بررسی جامع از برنامه های یادگیری عمیق در هیدرولوژی و منابع آب:

انتظار می رود حجم جهانی داده های دیجیتالی تا سال 2025 به 175 زتابایت برسد. در فاضلاب صنعتی حجم ، تنوع و سرعت داده های مربوط به آب به دلیل شبکه های حسگر در مقیاس بزرگ و توجه بیشتر به موضوعاتی مانند واکنش به بلایا ، مدیریت منابع آب در قبال اسمزمعکوس ، و تغییرات اقلیمی. این داده ها با در دسترس بودن روزافزون منابع محاسباتی و محبوبیت یادگیری عمیق ، به دانش عملی و عملی تبدیل می شوند و انقلابی در صنعت آب ایجاد می کنند. در این مقاله ، یک بررسی سیستماتیک از ادبیات برای شناسایی تحقیقات موجود که شامل روش های یادگیری عمیق در بخش آب در لوله کاروگیت است ، با توجه به نظارت ، مدیریت ، حاکمیت و ارتباط منابع آبی انجام شده است. این مطالعه مروری جامع بر رویکردهای پیشرفته یادگیری عمیق مورد استفاده در صنعت آب برای تولید ، پیش بینی ، تقویت و طبقه بندی وظایف را ارائه می دهد و به عنوان راهنما برای چگونگی استفاده از روش های یادگیری عمیق موجود برای منابع آب آینده استفاده می شود چالش ها. موضوعات و چالش های اساسی در استفاده از این تکنیک ها در حوزه آب در مخازن اسید مورد بحث قرار گرفته است ، از جمله اخلاق این فن آوری ها برای تصمیم گیری در مدیریت منابع آب و حاکمیت. در آخر ، ما توصیه ها و دستورالعمل های آینده را برای استفاده از مدل های یادگیری عمیق در هیدرولوژی و منابع آب ارائه می دهیم

برای دهه ها تأمین بهداشت از آب آشامیدنی سالم عقب مانده است. فقط 37٪ بودجه کمک برای آب و فاضلاب بهداشتی و فاضلاب صنعتی در سال 2008 به منابع دومی اختصاص یافته بود. سیاست های ملی بهداشت به ندرت وجود دارد. و جوامع محلی این تعصب را دارند (WHO2004 ، UNDP2006 ، WHO و UN-Water2010). در سال 2002 ، در نتیجه فشار متخصصان بخش بهداشت ، بهداشت به اهداف توسعه هزاره (MDGs) منتقل شد (انجمن بین المللی آب بهداشت و درمان 21 گروه ویژه 2007). امروزه سرویس های بهداشتی بهبود یافته به عنوان یکی از م componentلفه های مهم جامعه و بهداشت محیط شناخته شده است. مداخلات بهداشتی به تنهایی امکان کاهش بیماریهای مربوط به اسهال را تا 37٪ دارد (Maraet al. 2010) ، سهم قابل توجهی از 7٪ بیماری جهانی ناشی از آب ، بهداشت و بهداشت کافی نیست (Pruss-Ustun Boset al.2008 ). با وجود این ، پیشرفت حتی در جهت رسیدن به اهداف توسعه هزاره محافظه کار "کاهش نصف افراد بدون دسترسی به سرویس های بهداشتی بهبود یافته تا سال 2015 (از شکل پایه 1990)" به وجود آمده است. تا سال 2006 ، این نسبت تنها هشت درصد کاهش یافته است و با سرعت فعلی ، آفریقا تا سال 2108 از MDG بهداشت برخوردار نیست.در اکثر کشورهای با درآمد کم و متوسط در آسیا و آفریقا ، فاضلاب در لوله کاروگیت و FS تحت حداقل یا حداقل تحت تصفیه قرار نمی گیرند - حتی اگر برای بهبود وضعیت بهداشت در نظر گرفته شود. با این حال ، تغییر در سیاست ها و چارچوب های نظارتی ، افزایش کمبود منابع آب شیرین ، توسعه اقتصادی و تمایل به جذب سرمایه گذاری داخلی و خارجی و فشار از سوی سازمان های اهدا کننده ، ممکن است در افزایش سرمایه گذاری و
توجه به فاضلاب و تصفیه FS فراتر از دسترسی به توالت فرنگی. در این زمینه ، ما بهداشت کافی را از دیدگاه نهادهای محلی در نظر می گیریم. به طور خاص ، ما سه مطالعه موردی مانند اسمزمعکوس را از کشورهای کم درآمد و متوسط - هند ، چین و غنا - ارائه می دهیم که جزئیات تلاش ها و تعاملات دولتی ، خصوصی ، چالش ها و مشوق های اصلی برای گسترش فاضلاب و تصفیه FS را شرح می دهد.

از مدل سازی ریاضی گیاهان فاضلاب صنعتی تصفیه پساب بیولوژیکی می توان 
در مرحله طراحی و مرحله سو mis استفاده استفاده کرد. 
WEST یک محیط مدل سازی و شبیه سازی کلی است و می تواند
 همراه با مدل پیشرفته برای این کار استفاده شود. پایه
 مدل در MSL-USER نوشته شده است که در آن می توان 
اطلاعات نمادین را در کد گنجاند. در محیط مدل سازی گرافیکی ،
 طرح فیزیکی گیاه می تواند دوباره ساخته شود و هر بلوک
 ساختمانی می تواند از مدل فاضلاب بهداشتی مدل به یک مدل خاص پیوند یابد.
 سپس اطلاعات گرافیکی برای تولید کد MSL-EXEC ، که می تواند
با کامپایلر C + + برای تولید کدی سریع و اجرایی تولید شود ، 
با اطلاعات موجود در مدل ترکیب می شود.در محیط تقلید از تجربه ،
 کاربر می تواند آزمایش های مختلفی مانند شبیه سازی یا بهینه 
سازی را طراحی کند. مزایای اصلی استفاده از این نرم افزار
 موارد زیر است. اول لوله کاروگیت، محیط مدل سازی و شبیه سازی کاملاً 
از هم جدا شده اند زیرا اهداف مختلفی دارند (به عنوان مثال 
انعطاف پذیری و استفاده مجدد از مدل در مقابل دقت و عملکرد).
 زبان MSL-USER یک زبان سطح بالا است که یادگیری و استفاده
 از آن آسان است ، در حالی که اطلاعات مربوط به مرزها
 و واحدهای پارامترها و متغیرها راسپتیک تانک می توان پیاده سازی کرد.
 علاوه بر این ، مدل گسترده ای برای مدل سازی شبکه های WWTP
 موجود است. تجزیه و تحلیل دستکاری سمبولیک برای ایجاد کد 
کارآمد عددی. سرانجام ، از محیط آزمایش می توان برای انجام
 انواع مختلف آزمایشات با مدل ها به راحتی استفاده کرد.
 کاربر می تواند این آزمایشات را با نوشتن متن کامل گسترش دهد

این مدل در GAMS پیاده سازی شده و با استفاده از حل کننده BARON ، نسخه 9.0.6 ، بهینه شده است. نتایج نشان می دهد که حداقل هزینه ویژه برایفاضلاب صنعتی و فاضلاب بهداشتی زمانی حاصل می شود که از هر دو فناوری نمک زدایی (RO و FO) با هم استفاده شود (شکل 3). در مقرون به صرفه ترین پیکربندی شبکه ، میزان کل جریان آب دریا تصفیه شده در نیروگاه به دو جریان تقسیم می شود. تقریباً 70٪ در واحد RO و مابقی در واحد FO درمان می شود.
شکل 3. پیکربندی بهینه شبکه. این سیستم همچنین با استفاده از برخی متغیرهای ساختاری شبکه ثابت حل شد تا نیروگاه فقط با استفاده از RO یا فقط FO کار کند. در شکل 4 عملکرد اقتصادی و زیست محیطی این سه پیکربندی مقایسه شده است. هنگامی که کارخانه با استفاده از سیستم غشای ترکیبی کار می کند ، هزینه 16٪ نسبت به هزینه کارخانه RO و 45٪ نسبت به گیاه FO کاهش می یابد. با توجه به شاخص زیست محیطی ، سیستم ترکیبی عملکرد بدتری نسبت به نیروگاه FO نشان می دهد ، اما با توجه به گیاه RO بیش از 30 درصد افزایش یافته است. در این مورد اخیر ، انتشار گازهای گلخانه ای به دلیل مقدار زیادی برق مورد نیاز RO بسیار قابل توجه است.تصفیه آب بسیار اهمیت دارد. برعکس ، هنگامی که FO تنها فناوری نمک زدایی مورد استفاده است ، این انتشار به دلیل کاهش مصرف برق بسیار کاهش می یابد ، در حالی که هزینه کل به دلیل سرمایه گذاری بالا و هزینه نگهداری غشا افزایش می یابد. توجه داشته باشید که این محاسبات فقط قسمت نمک زدایی گیاه را در نظر می گیرد. ما فرض می کنیم که سایر فرآیندهای مربوط به درمان های قبل و بعد ، بدون در نظر گرفتن فناوری نمک زدایی استفاده شده ، یکسان هستند.یک سیستم نمکزدایی غشایی ترکیبی مبتنی بر روبرو با استفاده از اسمز معکوس و رو به جلو برای سنتز گیاه کارآمد و اقتصادی ارائه شده است. فرآیندهای غشا در لوله کاروگیت با استفاده از مدل های میانبر شرح داده شده است. مشکل طراحی از طریق مطالعه موردی یک دستگاه آب شیرین کن آب دریا با تولید مشخص نشان داده شده است. نتایج نشان می دهد که ، در شرایط کنونی توسعه فن آوری FO ، به دلیل هزینه بالای سرمایه گذاری آن ، نمی تواند کاملا جایگزین فناوری RO شود. یک راه حل بهتر برای بهبود همزمان عملکرد زیست محیطی و اقتصادی کارخانه های آب شیرین کن آب دریا ، ادغام هر دو فناوری در فرآیند نمک زدایی است.