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