بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با توجه به محدودیتهاي منابع آب، نیاز روزافزون به این ماده حیاتی و همچنین رشد بی رویه جمعیت، ضرورت استفاده از آبهاي بازیافتی اهمیت دو چندانی پیداکرده است. یکی از راههاي بازیافت آب، ایده استفاده از بتن متخلخل جاذب است که نسبت به روشهاي تصفیه دیگر، داراي مزایاي بیسشتري میباشد. از سوي دیگر از آنجاکه بتن متخلخل یک تولید بومی است، بنابراین خطر استهلاك سیستم و عدم توانایی بازیابی آن نیز وجود ندارد.
در این پژوهش، با استفاده از روش تصمیم گیري سلسله مراتبی - AHP - و نرمافزار Expert choice، امکان بازیابی پساب شهري و کاهش مواد آلاینده از آن با استفاده از بتن متخلخل جاذب مورد بررسی وتحلیل قرار گرفتهاست. در این راستا جاذبهایی بهعنوان گزینه پیشنهاد گردید. نتیجه بررسی حاکی از آن بود که پوکه معدنی بهعنوان اولویت اول و زئولیت، نانواکسید آهن، پرلیت و خاکستر خاكاره در اولویتهاي بعدي قرار دارند.
-1 مقدمه
با توجه به رشد جمعیت، ارتقاي سطح زندگی و قدیمی بودن اکثرفنّاوريهاي وابسته به آب در کشوراز یکسوو از سوي دیگر محدود بودن منابع آب قابل شرب، دسترسی به منابع آبی جدید ضروري به نظر میرسد.[1] ازآنجاییکه تصفیه پساب داراي هزینههایی بهمراتب کمتر از روشهاي دیگر تهیه منابع آب است، گرایش به این روشها بهصورت روزافزون افزایش پیدا کرده است. از سوي دیگر براي حفظ محیطزیست نیز ملزم به تصفیه فاضلاب براي تخلیه به آن هستیم.بهمنظور استفاده بهتر از این منابع پیشنهاد میشود که این پساب، مورد مصرف مجدد قرارگرفته و هدر نرود.[1]
بعضی از پژوهشگران نیز استفاده از پساب شهري براي تخلیه در بخش کشاورزي و همچنین فضاي سبزراراهحلی مناسب و قابل تاّمل میبینند[2]، که باتوجه به نیاز روزافزون جامعه به محیط زیست و همچنین پتانسیل بالاي فاضلاب خانگی تولیدي در سطح کشور - به تفکیک شهري، روستایی و کل به ترتیب 3670، 727 و 4397 میلیون مترمکعب در سال - سناریوي معقول به نظر میرسد.[3] اعداد ذکرشده نشاندهنده یک منبع آب پایدار جهت استفاده است و میدانیم که مشخصه اصلی فاضلابهاي انسانی میزان BOD و COD بالا، عناصر مغذي و میکروارگانیسمهاي بیماريزا - باکتریایی و انگلی - است.[1]
در استفاده از پساب شهري ملزم به این هستیم که شاخصهاي کیفیت پساب بیش از استانداردها باشد. ازجمله مهمترین شاخصها، میزان کلیفرمها میباشدکه معمولاً بسیار بیشتر از حد مجاز است و پارامترهاي BOD و CODمولاًمع در آستانه مرز خطرناکی میباشند. در کشورهاي درحالتوسعه براي از بین بردن کلیفرمها، از کلرزنی استفاده میشود اما به دلیل ایجاد مخاطرات زیستمحیطی کلراین، روش تقریباً منسوخشده است.
راهحل دیگر آن است که تصفیهخانههاي فاضلاب مجهز به سامانههاي مدرن همچون گندزدایی به کمک گاز ازن و یا پرتو UV مجهز شوند که لازمه آن صرف هزینههاي بسیار زیاد جهت خرید، نصب و بهرهبرداري از این تجهیزات است. همچنین با توجه به غیربومی بودن این فناوريالزاماًها این راهکارها مناسب نبوده، زیرا تجربه نشان داده است معمولاً این تجهیزات پس از مدتی مستهلکشده، نیاز به تعویض قطعات دارند و با توجه به بعد مکانی شرکت سازنده، مدتزمانی نهچندان کوتاه این تجهیزات کارایی خود را از دست میدهندو تمامی برنامهریزيها را با مشکل روبرو میسازند.[4]
اما راهکاري کارآمد اما ارزان، استفاده از بتن متخلخل جاذب است. بتن متخلخل بهعنوان نوعی صافی عمل میکند. این بدان معناست که میکروارگانیسمها تهنشین نمیشوند و کیفیت پساب خروجی را تا حد مطلوبی بهبود میبخشد. مزیت دیگر بتن متخلخل ماهیت انسجام سیستم آن است که این امکان را به کاربر میدهد تا تصفیه گر را به هر قالب و شکلی که میخواهد اجرا کند و همچنین به علت سهولت اجرا، هم امکان پیش ساختگی و هم امکان ساخت در محل را به مصرفکنندهمیدهد.
طبق گزارشهاي محققین انواع مختلفی از جاذبها وجود دارد، مانند: کربن فعال، خاكاره درخت افرا، خاك پوست درخت اکالیپتوس، تفاله نیشکر و خاکستر که براي پاكسازي آبهاي آلوده مورداستفاده قرارگرفتهاند. استفاده از مواد طبیعی که قابلیت جذب فلزات سنگین را دارند در دهه اخیر بسیار موردتوجه قرارگرفته است. ازجمله این مواد میتوان به رسها، زئولیت هاي طبیعی، خاکستر، خاكاره، پوست شلتوك، پوست درختان کاج و گردو، زردآلو، خرما و دانههاي انگور، پوست خرچنگ و زائدات برگ چاي اشاره کرد.[5]
زارع در سال 1383 اعلام کرد وجود یک سازه متخلخل در کنار رودخانهها و بهموازات آنها باعث میشود دانههاي بزرگ فاضلاب به درون تأسیسات تصفیهخانه وارد نشود. همچنین با تولید لجن در بین بتن شرایط تصفیه هوازي فاضلاب فراهم میشود و بهترین سنگ بهدستآمده براي ریزدانههاي درون بتن، پوکههاي معدنی میباشد، که باوجود کم بودن جذب شیره بتن به علت متخلخل بودن، شیره بتن در ریزدانهها نفوذ میکند و ریزدانهها درهم قفل میشود.[1]
عابدي کوپائی و همکاران 1391، در تحقیقی کاهش میزان کدورت روانابهاي شهري را با استفاده از بتن متخلخل جاذب بررسی نمودند، نتایج این تحقیق نشان داد که بتن متخلخل جاذب به همراه فیلتر بهکاربرده شده در کاهش کدورت آبهاي نامتعارف و روانابهاي شهري تأثیر قابلملاحظهاي داشته است.[6] همچنین ویلسن و همکاران بیان کردند زمان ماند فیلترها با افزایش سرعت تخلیه تغییر میکند. فیلترهاي شنی تنها اصلاحکنندههاي فیزیکی نیستند بلکه میتوانند بهطور اساسی از نظر بیولوژیکی هم عمل کنند . طول فیلترها و سرعت تخلیه تأثیر چندانی در زمانماند هیدرولیکی فیلترها ندارد درحالیکه توده زیستی نقش مهمی در عملکرد فیلترها دارد.[7]
در طی سالهاي گذشته براي انتخاب بین گزینههاي تصفیه فاضلاب مدلهایی مانند مدل برنامهریزي خطی، مدلهاي برنامهریزي پویا و مدلهاي برنامهریزي غیرخطی ارائه دادهشدهاند. بااینحال تعداد کمی از این مدلها با توجه به هدف، بهغیراز شاخصهاي اقتصادي، شاخصهاي دیگر را هم در نظر گرفتهاند.[8] در علم تصمیمگیري که در آن انتخاب یک راهکار از بین راهکارهاي موجود و یا اولویتبندي راهکارها مطرح است، چند سالی است که روشهاي تصمیمگیري با شاخصهاي چند شاخصه - MADM - موردتوجه قرارگرفته است.
دراینبین از روش تحلیل سلسله مراتبی بیش از سایر روشها استفادهشده است.[9]در این راستا، زنگ و همکاران در سال 2007 بهمنظور انتخاب بهترین گزینه براي تصفیه فاضلاب از روش تحلیل سلسله مراتبی و تجزیهوتحلیل روابط خاکستري استفاده کردهاند . [10] دباغیان و همکاران نیز در سال 1388 به روشAHP ارزیابی فنی و اقتصادي و محیطزیستی روشهاي تصفیه فاضلاب در صنایع آبکاري را انجام دادهاند.[11] همچنین پوفالی و همکاران، تلفیقی از روشهاي AHP وGRA را بهمنظور دستیابی به گزینه بهینه تصفیه فاضلاب صنعت دباغی مورداستفاده قراردادند.[12]
در این پژوهش بررسی بهترین جاذب بتن متخلخل، براي کاهش آلایندههاي پساب شهري با استفاده از روش سلسله مراتبی - AHP - که یک روش بر مبناي تجربه خبرگان است انجام شد. از مزایاي روش AHP سنجش گزینهها بر مبناي شاخصهاي متفاوت و همچنین عدم نیاز به فرآیندهاي درون آزمایشگاهی و صرف هزینههاي سنگین آن و تشخیص اولویتبندي گزینهها است.
-2 مواد و روشها
-2-1 روش تصمیم گیري سلسله مراتبی - AHP -
فرایند تحلیل سلسله مراتبی یکی از معروفترین فنون تصمیمگیري چندمنظوره است که اولین بار توسط ال ساعتی در دهه 1970 ابداع گردید.[13] اساس این روش تصمیمگیري، مقایسات زوجی است. تصمیمگیرنده با فراهم آوردن درخت سلسله مراتبی، تصمیم را آغاز میکند. درخت سلسلهمراتب تصمیم، عوامل مورد مقایسه و گزینههاي رقیب مورد ارزیابی در تصمیم را نشان میدهد.
سپس یک سري مقایسات زوجی انجام میگیرد. این مقایسهها وزن هر یک از فاکتورها را در راستاي گزینههاي رقیب مورد ارزیابی در تصمیم را تعیین میکند. درنهایت منطق فرایند تحلیل سلسله مراتبی بهگونهاي ماتریسهاي حاصل از مقایسههاي زوجی را با یکدیگر تلفیق میسازد که تصمیم بهینه حاصل آید.مقایسههايزوجیو وزنهاينسبی با مقادیرمّکی مطابق جدول1 بین 1 تا 9بیا نمیشوند.[14]
