استفاده از روش سطح‌پاسخ (rsm) به‌منظور ارائه مدل بهینه‌سازی مشخصات خاک برای طراحی فیلتر طبیعی تصفیه‌ پساب (مطالعه‌ شرکت پتروشیمی شهید تندگویان)

در فرآیندهای تولید صنعت پتروشیمی مواد شیمیایی سمی و خطرناکی وجود دارد که امروزه باعث شده تصفیه‌ پساب صنایع پتروشیمی یکی از مهم ترین مسائل زیست‌محیطی جهان باشد. بنابراین در این تحقیق ، اقدام به ارائه مدل بهینه سازی مشخصات خاک به‌منظور طراحی فیلتر طبیعی تصفیه‌ پساب شرکت پتروشیمی شهید تندگویان با بکارگیری روش سطح پاسخ (rsm) شد. بدین منظور، پس از انتخاب خاک های مورد نظر در شهرستان بهمئی استان کهگیلویه و بویراحمد و نمونه برداری از آن‌ها، مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد تحقیق  شامل اسیدیته (ph)، هدایت الکتریکی (ec)، درصد ماده‌ آلی (om) و درصد رس (clay)  تعیین شد. در مرحله‌ بعد اقدام به طراحی 12 فیلتر طبیعی خاک در ابعاد کوچک در محیط آزمایشگاهی شد و پس از تهیه‌ پساب از شرکت پتروشیمی تندگویان اقدام به انجام آزمایش های فیلتراسیون پساب شد. چهار پارامتر اسیدیته (ph)، کل مواد جامد‌معلق (tss)، مقدار آهن (fe) و مقدار منگنز (mn) پساب خروجی از فیلترها به‌عنوان متغیرهای پاسخ تعیین شدند. سپس به روش سطح پاسخ هیستوریکال بین چهار پارامتر خاک (متغیرهای مستقل) و هرکدام از پارامترهای پساب (متغیرهای پاسخ) با استفاده از نرم‌افزار آماری design-expert مدل های رگرسیونی برازش داده شد. مدل های رگرسیونی به‌منظور رسیدن به‌مقدار بهینه پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک با هدف بهترین خروجی پساب با کمترین میزان آلودگی با الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (pso) بهینه شدند. نتایج نشان داد که، پارامترهای اسیدیته، هدایت الکتریکی، ماده‌  آلی و درصد رس زیاد خاک باعث افزایش اسیدیته و کاهش کل مواد جامد‌معلق، آهن و منگنز موجود در پساب خواهند شد و از این طریق در تصفیه‌ پساب پتروشیمی نقش موثری دارند. نتایج الگوریتم بهینه سازی نیز نشان داد که، هدایت الکتریکی 3 دسی‌زیمنس بر متر، اسیدیته 7/9، درصد ماده‌  آلی 2/95 و میزان رس 50 درصد بهینه ترین مقادیر پارامتر های خاک هستند که پارامتر های خروجی پساب آن ها شامل مقادیر اسیدیته خنثی بالای 7، کل مواد جامد‌معلق 90 ، آهن 1 و منگنز 2/3 میلی گرم بر لیتر است. نتایج این تحقیق می تواند به ساخت یک فیلتر طبیعی خاک در ابعاد بزرگ کمک کند.

using response surface method (rsm) to develop a soil optimization model for designing a natural wastewater treatment filter (case study: shahid tondgoyian petrochemical company)

petrochemical manufacturing processes incorporate toxic and dangerous chemicals, making petrochemical wastewater treatment one of the world’s most critical environmental issues today. as a result, this research presents an optimization model of soil characteristics for designing a natural filter for the wastewater treatment of shahid tondgoyan petrochemical company using the response surface method (rsm). after selecting and sampling soils in bahmaei city of kohgiluyeh and boyer-ahmad provinces, the physicochemical characteristics of the studied soils were determined, including their acidity (ph), electrical conductivity (ec), percentage of organic matter (om), and percentage of clay (clay). following that, 12 small natural soil filters were designed in the laboratory, and effluent filtration tests were conducted after preparing the effluent from tondgoyan petrochemical company. as response variables, four parameters were determined for the effluent from the filters: acidity (ph), total suspended solids (tss), iron content (fe), and manganese content (mn). we fitted regression models between the four soil parameters (independent variables) and each of the effluent parameters using design-expert statistical software (response variables). the pso algorithm was used to optimize regression models to obtain the optimal values for soil physicochemical parameters to produce the best effluent with the least amount of pollution. the results indicated that parameters such as acidity, electrical conductivity, organic matter, and a high percentage of soil clay would increase the acidity and decrease the total suspended solids, iron, and manganese in the effluent, thereby assisting in the treatment of petrochemical effluent. additionally, the optimization algorithm determined that an ec of approximately 0.03 ds/cm, an acidity of 7.9, an organic matter percentage of 2.95, and a clay content of 50% are the optimal values for soil parameters whose effluent output parameters included neutral acidity greater than 7, tss 90, iron 1, and manganese 2.3 mg / l. the findings may aid in the construction of a large-scale soil filter.