• شماره ركورد
    34083
  • پديد آورنده

    سمانه جعفري

  • عنوان
    مطالعه تأثير انتخاب پارامتر سن لجن (SRT ) در طراحي تصفيه‌خانه فاضلاب بر هزينه و انرژي بهره برداري
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران گرايش محيط زيست
  • سال تحصيل
    1400
  • تاريخ دفاع
    1403/12/1
  • استاد راهنما
    مريم حسني زنوزي
  • استاد مشاور
    ندارم
  • دانشكده
    مهندسي عمران
  • چكيده
    با افزايش مشكلات كيفيت و كميت منابع آب و همچنين رشد هزينه‌هاي عملياتي، طراحي بهينه تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب براي كاهش هزينه‌ها و بهبود كارايي از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. يكي از پارامترهاي كليدي در اين زمينه، سن لجن (SRT) است كه تأثير مستقيم بر مصرف انرژي و هزينه‌هاي عملياتي دارد. با افزايش سن لجن، مقدار كمتري از بيومس جديد در حوضچه بيولوژيكي توليد و نهايتاً از سيستم خارج مي‌شود كه منجر به كاهش هزينه‌ها در مديريت لجن مي‌گردد؛ اما اين افزايش سن، باعث افزايش مصرف انرژي در حوض هوادهي مي‌شود. هدف اصلي اين پژوهش، بررسي توأم هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري اوليه و بهره‌برداري در خطوط آب و لجن تحت‌تأثير سن لجن است و ارزش فعلي هزينه‌ها براي طول عمر تصفيه‌خانه به كمك روش‌هاي اقتصاد مهندسي محاسبه مي‌شود تا به انتخاب بهينه سن لجن از منظر اقتصادي كمك نمايد. در اين تحقيق به‌منظور انجام محاسبات و فرموله‌كردن مسئله، از اطلاعات تصفيه‌خانه فاضلاب جنوب تهران استفاده شد و در مجموع 17 دسته هزينه و درآمد (شامل 16 هزينه و يك درآمد) مورد بررسي قرار گرفت كه شامل هزينه‌هاي ساخت (حوض هوادهي، هاضم، مخازن ذخيره بيوگاز)، تأمين انرژي الكتريكي (مورد استفاده در حوض هوادهي، تغليظ‌كننده، آبگير و همزن‌هاي هاضم)، خريد تجهيزات و قطعات (ديفيوزرها، دستگاه‌هاي تغليظ‌كننده و آبگير و تسمه‌هاي آن‌ها)، و همچنين تأمين مواد مصرفي و آب (پليمر و آب به‌منظور رقيق‌سازي پليمر) و درآمد در خط لجن است. نتايج اين تحقيق نشان مي‌دهد كه با افزايش سن لجن در تصفيه‌خانه، مجموع هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري و بهره‌برداري 30 درصد كاهش مي‌يابند. به‌طوركلي با افزايش سن لجن، هزينه‌هاي مربوط به قسمت‌هاي مورد بررسي در خط آب، بين 2 تا 5 برابر افزايش مي‌يابند. درعين‌حال، مقدار لجني كه وارد واحدهاي مديريت لجن مي‌شود، كاهش پيدا كرده و در نتيجه هزينه‌هاي اين واحدها بين 30 تا 50 درصد كاهش مي‌يابند. در عوض، توليد بيوگاز در هاضم‌ها نيز با كاهش لجن ورودي به هاضم‌هاي بي‌هوازي، كاهش يافته و بنابراين درآمد حاصل از فروش برق توليد‌ شده در تصفيه‌خانه نيز كاهش مي‌يابد. هزينه خريد پليمر مورد نياز جهت تغليظ و آبگيري لجن، بار مالي بيشتري نسبت به ساير بخش‌ها به تصفيه‌خانه تحميل مي‌كند. علاوه بر اين، با افزايش سن لجن از 2 به 20 روز در مجموع خط آب و لجن، هزينه‌هاي سرمايه‌گذاري حدود 18 درصد افزايش و هزينه‌هاي بهره‌برداري تقريباً 35 درصد كاهش مي‌يابند. در اروپا، هزينه تأمين انرژي الكتريكي به‌مراتب بالاتر از ايران است، درحالي‌كه هزينه خريد پليمر در آنجا كمتر است. اين تفاوت قيمت‌ها به اين معناست كه اگر تصفيه‌خانه مورد مطالعه در يك كشور اروپايي واقع شده بود، وضعيت هزينه‌ها ممكن بود به‌طوركلي متفاوت باشد؛ بنابراين توجه به شرايط بومي و امكانات موجود در طراحي تصفيه‌خانه‌ها ضروري است. طبق نتايج اين مطالعه، در نگاه اول به نظر مي‌رسد SRT ‌هاي بالاتر، شرايط اقتصادي بهينه‌تري را در ساخت و بهره‌برداري از تصفيه‌خانه ايجاد مي‌كند؛ اما بايد به اين مسئله دقت كرد كه باتوجه‌به اينكه قيمت برق در ايران واقعي نيست و يارانة قابل‌توجهي به آن وارد مي‌شود، الزاماً نمي‌توان گفت كه بالاترين سن لجن در محدوده مورد بررسي از نظر اقتصادي، بهترين SRT براي طراحي تصفيه‌خانه است. باتوجه‌به شرايط فعلي كشور با درنظرگرفتن قيمت واقعي برق و قيمت پليمر، به نظر مي‌رسد طراحي تصفيه‌خانه جنوب تهران در زمان انجام از نظر اقتصادي به‌صورت بهينه صورت‌گرفته است. انتظار مي‌رود باتوجه‌به قيمت‌هاي واقعي برق و پيش‌بيني اينكه كشور به خودكفايي در توليد پليمر مناسب براي آبگيري و تغليظ لجن دست يابد، انتخاب يك SRT مياني در محدوده مشخص‌شده، بهترين راهكار براي كاهش هزينه‌هاي عملياتي و بهينه‌سازي فرايند باشد.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/09/09
  • عنوان به انگليسي
    Study of the effect of SRT as a design parameter of wastewater treatment plant on the cost an‎d energy of operation
  • تاريخ بهره برداري
    2/20/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    سمانه جعفري

  • چكيده به لاتين
    With the increasing challenges in both the quality an‎d quantity of water resources, as well as rising operational costs, the optimal design of wastewater treatment plants (WWTPs) aimed at cost reduction an‎d efficiency improvement has gained critical importance. One of the key parameters in this context is the Sludge Retention Time (SRT), which directly impacts energy consumption an‎d operational expenses. As SRT increases, a smaller amount of new biomass is produced an‎d eventually removed from the biological reactor, resulting in reduced sludge management costs; however, this increase also leads to higher energy deman‎d in the aeration basin. The primary objective of this study is to simultaneously eva‎luate capital investment an‎d operational costs associated with water an‎d sludge treatment lines influenced by SRT. The net present value (NPV) of costs over the WWTP’s lifetime is calculated using engineering economic methods to assist in economically optimal SRT selec‎tion. For the purpose of modeling an‎d formulating this problem, data from the South Tehran Wastewater Treatment Plant were utilized. A total of seventeen cost an‎d revenue categories (including sixteen cost an‎d one revenue category) were examined. These encompassed construction costs (aeration basin, digester, biogas storage tanks), electrical energy supply (used in the aeration basin, thickener, dewatering units, an‎d digester mixers), purchase of equipment an‎d parts (diffusers, thickening an‎d dewatering devices an‎d their belts), as well as procurement of consumable materials an‎d water (polymer an‎d dilution water for polymer) an‎d revenue from the sludge line. The results indicate that increasing SRT leads to a 30% reduction in total capital an‎d operational costs of the treatment plant. Generally, with increasing SRT, costs related to the water treatment line increase between 2 to 5 times. Meanwhile, the volume of sludge transferred to sludge management units decreases, resulting in a 30% to 50% reduction in costs associated with these units. Conversely, biogas production in anaerobic digesters decreases due to reduced sludge input, leading to a decline in revenue from electricity generated at the plant. The cost burden of polymer procurement required for sludge thickening an‎d dewatering imposes a higher financial load compared to other components. Furthermore, increasing SRT from 2 to 20 days in the overall water an‎d sludge treatment line results in approximately an 18% increase in capital costs an‎d nearly a 35% reduction in operational costs. In Europe, the cost of electrical energy is significantly higher than in Iran, while polymer procurement costs are lower. This price discrepancy suggests that if the wastewater treatment plant under study were located in a European country, the overall cost structure might differ considerably; thus, local conditions an‎d available resources must be carefully considered in WWTP design. According to the findings of this study, higher SRT values seem to offer economically optimal conditions for WWTP construction an‎d operation. However, it must be noted that given the subsidized an‎d unrealistic electricity prices in Iran, the highest SRT within the examined range cannot necessarily be regarded as the best design choice from an economic stan‎dpoint. Considering the current national context, including realistic electricity an‎d polymer prices, the design of the South Tehran wastewater treatment plant at the time of implementation appears to have been economically optimized. It is expected that, given realistic electricity costs an‎d anticipated self-sufficiency in producing suitable polymers for sludge dewatering an‎d thickening, selec‎ting an intermediate SRT within the defined range represents the best strategy for reducing operational costs an‎d optimizing the treatment process.
  • كليدواژه هاي فارسي
    سن لجن (SRT) , طراحي تصفيه‌خانه فاضلاب , تابع هزينه , هزينه سرمايه‌گذاري اوليه , هزينه بهره‌برداري
  • كليدواژه هاي لاتين
    Sludge retention time , Wastewater treatment plant , Cost function , Initial investment an‎d operation cost , Consumed electrical energy
  • Author
    Samane Jafari
  • SuperVisor
    Dr. Maryam Hasani Zonoozi