• شماره مدرك
    21087
  • شماره راهنما
    2487 دكتري
  • پديد آورنده

    الخفاجي، كرار

  • عنوان

    مطالعه تجربي جداسازي روغن و گريس از فاضلاب از طريق هوادهي ساده با كنترل شرايط جريان توسط بافل‌ها

  • مقطع تحصيلي
    دكتري
  • گرايش تحصيلي
    مهندسي شيمي
  • محل تحصيل
    اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
  • سال دفاع
    1405
  • صفحه شمار
    هجده، 120 ص.
  • توصيفگر ها

    حذف روغن و گريس , تصفيه پساب پالايشگاه , هوادهي ساده , بافل ها , سرعت جريان هوا , جداسازي آب- روغن

  • تاريخ ورود اطلاعات
    1405/03/12
  • كتابنامه
    كتابنامه
  • رشته تحصيلي
    مهندسي شيمي
  • دانشكده
    مهندسي شيمي
  • تاريخ ويرايش اطلاعات
    1405/03/13
  • كد ايرانداك
    23226384
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش، يك سيستم هوادهي اوليه ساده‌سازي‌ و اصلاح‌شده به‌منظور جداسازي روغن و گريس از فاضلاب صنعتي توليدشده در واحد تصفيه پالايشگاه توسعه يافته و مورد ارزيابي قرار گرفت. به‌منظور شبيه‌سازي شرايط عملياتي واقعي موجود در تأسيسات صنعتي، يك سامانه آزمايشگاهي در مقياس آزمايشگاهي طراحي و ساخته شد. اين سيستم شامل يك حوضچه هوادهي مستطيلي با ابعاد 60 سانتي‌متر طول، 20 سانتي‌متر عرض و 60 سانتي‌متر عمق بود كه به بافل‌هاي هدايت‌كننده جريان مجهز شده بود تا كارايي جداسازي فيزيكي آلاينده‌هاي روغني افزايش يابد. دو نوع بافل در اين سامانه به‌كار گرفته شد: بافل‌هاي طولي نيمه‌مستغرق و بافل‌هاي عرضي مستغرق. هوادهي ساده از طريق لوله‌هاي پخش‌كننده هوا اعمال گرديد و پارامترهاي عملياتي اصلي به‌صورت سيستماتيك كنترل شدند كه شامل دبي كل جريان هوا (05/0، 1/0، 2/0، 4/0 و 8/0 ليتر بر ثانيه)، عمق غوطه‌وري بافل طولي (1، 5 و 10 سانتي‌متر)، آرايش بافل عرضي (يك بافل در يك‌سوم ابتدايي حوضچه هوادهي، يك بافل در يك‌سوم مياني و استفاده هم‌زمان از هر دو موقعيت) و قطر منافذ پخش‌كننده هوا (5/1، 2 و 5/2 ميلي‌متر) بود. نمونه‌هاي فاضلاب از خروجي واحد تصفيه مقدماتي يك پالايشگاه نفت محلي در استان نجف عراق جمع‌آوري و مطابق روش‌هاي استاندارد مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند. اين آزمايش‌ها شامل اندازه‌گيري pH، دما و غلظت روغن و گريس با استفاده از روش وزني (EPA Method 1664A) بود. علاوه بر اين، يك مدل شبكه عصبي مصنوعي (ANN) مبتني بر معماري پرسپترون چندلايه (MLP) توسعه داده شده و با استفاده از نرم‌افزار IBM SPSS Statistics به ‌منظور پيش‌بيني راندمان حذف روغن و گريس تحت شرايط عملياتي مختلف پياده‌سازي گرديد. اين مدل با استفاده از چندين آرايش شبكه آموزش و آزمون شد و دقت پيش‌بيني بالا و پايداري قابل‌توجهي را نشان داد، به‌گونه‌اي كه ميزان خطا براي داده‌هاي آموزشي 6/0٪ و براي داده‌هاي آزمون 7/1٪ به‌دست آمد. اين نتايج بيانگر قابليت تعميم‌پذيري بالاي مدل و عدم وقوع بيش‌برازش (Overfitting) مي‌باشد. تحليل حساسيت نشان داد كه دبي جريان هوا مهم‌ترين پارامتر مؤثر بر راندمان حذف بوده و پس از آن عمق آب و موقعيت بافل قرار دارند؛ در حالي‌كه قطر منافذ و عمق غوطه‌وري بافل تأثير نسبتاً كمتري از خود نشان دادند. همچنين تحليل باقيمانده‌ها تطابق بالايي بين مقادير پيش‌بيني‌شده و داده‌هاي تجربي را نشان داد، به‌طوري‌كه خطاها به‌صورت تصادفي پيرامون صفر توزيع شده بودند كه اين امر بيانگر استحكام و قابليت اعتماد مدل مي‌باشد. نتايج حاصل نشان مي‌دهد كه مدل ANN به‌عنوان ابزاري مؤثر و قابل اعتماد براي پيش‌بيني و بهينه‌سازي سيستم‌هاي جداسازي مبتني بر هوادهي عمل مي‌كند و قادر است روابط غيرخطي ميان متغيرهاي عملياتي و عملكرد حذف را با موفقيت شبيه‌سازي نمايد. سيستم پيشنهادي، راهكاري ساده و كم‌هزينه براي پيش‌تصفيه فاضلاب‌هاي روغني ارائه مي‌دهد. بيشترين راندمان حذف روغن و گريس برابر با 5/69٪ تحت شرايط بهينه حاصل شد كه شامل استفاده از دو بافل عرضي در هر دو موقعيت، عمق غوطه‌وري 5 سانتي‌متري براي بافل طولي، دبي هواي 4/0 ليتر بر ثانيه و قطر منفذ 2 ميلي‌متر بود. اين بهبود عملكرد به افزايش زمان ماند هيدروليكي، بهبود تماس هوا–روغن و كاهش گردش مجدد جريان در داخل حوضچه هوادهي نسبت داده مي‌شود.
  • چكيده انگليسي
    In this study, a simplified an‎d modified primary aeration system was developed an‎d eva‎luated for the separation of oil an‎d grease from industrial wastewater generated by a refinery treatment unit. A laboratory-scale experimental setup was constructed to simulate realistic operational conditions encountered in industrial facilities. The system consisted of a rectangular aeration basin with dimensions of 60 cm length, 20 cm width, an‎d 60 cm depth, equipped with flow-directing baffles to enhance the physical separation efficiency of oily contaminants. Two types of baffles were implemented: longitudinal partially submerged baffles an‎d transversal submerged baffles. Plain aeration was applied using air-diffusing pipes, while the main operational parameters were systematically controlled, including total airflow rate (0.05, 0.1, 0.2, 0.4, 0.8 L/s), longitudinal baffle submergence depth (1, 5, an‎d 10 cm), transversal baffle configuration (single baffle placed in the first third of the aeration basin, single baffle in the second third, an‎d both positions), an‎d diffusing air pore diameters (1.5, 2, an‎d 2.5 mm). Wastewater samples were collected from the outlet of a preliminary treatment unit at a local oil refinery in Najaf Province, Iraq, an‎d analyzed according to stan‎dard methods, including pH, temperature, an‎d oil an‎d grease concentration using the gravimetric method (EPA Method 1664A). In addition, an Artificial Neural Network (ANN) model based on a Multilayer Perceptron (MLP) architecture was developed an‎d implemented using IBM SPSS Statistics to predict oil an‎d grease removal efficiency under varying operational conditions. The model was trained an‎d tested using multiple network configurations an‎d demonstrated high predictive accuracy an‎d strong stability, achieving a low error of 0.6% for training data an‎d 1.7% for testing data. This indicates strong generalization capability an‎d confirms the absence of overfitting. Sensitivity analysis revealed that airflow rate was the most influential parameter affecting removal efficiency, followed by water depth an‎d baffle location, whereas pore diameter an‎d baffle submergence depth exhibited comparatively lower influence. Furthermore, residual analysis demonstrated a strong agreement between predicted an‎d experimental values, with ran‎domly distributed errors around zero, confirming the robustness an‎d reliability of the model. The results indicate that the ANN model serves as an effective an‎d reliable predictive an‎d optimization tool for aeration-based separation systems, successfully capturing the nonlinear relationships between operational variables an‎d removal performance. The proposed system provides a simple an‎d cost-effective pre-treatment solution for oily wastewater. The highest oil an‎d grease removal efficiency achieved was 69.5% under optimal conditions, which included two transversal baffles at both positions, a longitudinal baffle submergence depth of 5 cm, an airflow rate of 0.4 L/s, an‎d a pore diameter of 2 mm. This enhanced performance is attributed to increased hydraulic retention time, improved air–oil contact, an‎d reduced flow recirculation within the aeration basin.
  • استاد راهنما
    احمد محب , حسن الخطيب
  • استاد داور
    حميد زيلوئي , هستي هاشمي نژاد , مهرداد فرهاديان