تصفیه آب و فاضلاب

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.

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.