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