بهینه‌سازی شرایط عملیاتی جهت کاهش تاثیر پلاریزاسیون غلظت بر عملکرد فرایند اسمز مستقیم

با افزایش جمعیت و گسترش شهرها، دسترسی به آب شیرین کمتر شده است و منابع آب شیرین نمی‌توانند تمامی نیازهای بشر را تامین کنند. با توجه به رشد جمعیت جهان و محدودیت ذخائر آب شیرین، نمک‌زدایی از آب دریا، اهمیت روز افزونی پیدا کرده است. در واقع انتخاب و توسعه یک فرایند نمک‌زدایی کارآمدتر و کم هزینه‌تر از روش‌های موجود، نیاز ضروری است. در پژوهش حاضر بهینه‌سازی شرایط عملیاتی جهت کاهش تاثیر پلاریزاسیون غلظت خارجی بر عملکرد فرایند اسمز مستقیم به‌صورت آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به تعداد و تنوع پارامترهای تاثیرگذار بر میزان شار آب عبوری از غشاهای اسمز مستقیم و همچنین با هدف کاهش تعداد آزمایش‌ها و هزینه‌ها از روش طراحی آزمایش تاگوچی استفاده شد. ساختار غشاها با استفاده از آزمون میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem) مورد بررسی قرار گرفت. بهترین عملکرد غشای اسمز مستقیم مربوط به غشای شماره 1 بود که در آن غلظت محلول نمک 1 مولار، اختلاف فشار psi  2 و ph برابر 9 بود. در شرایط ذکر شده میزان شار آب عبوری از غشای اسمز مستقیم برابر باl/m2.h 42.36 بود. همچنین بیشترین مقدار شار نمک عبوری از غشاهای اسمز مستقیم معادل gr/m2.hr 11.26 مربوط به غلظت محلول نمک 1مولار، اختلاف فشار psi  2 و ph برابر 9 مقدار بود. نتایج نشان داد که با انجام بهینه‌سازی شرایط عملیاتی، شار آب عبوری از غشای اسمز مستقیم 55.51 درصد نسبت به حالت بدون بهینه‌سازی، افزایش می‌یابد.

Optimization of Operating Conditions to Reduce the Effect of Concentration Polarization on the Performance of Direct Osmosis Process

Wastewater Treatment Plants that constructed in the coastal regions need more attention since the flood occurrence may cause excessive loads on the infrastructures. These excessive loads may result in the system’s failure and innumerable damages on the infrastructure. In this study, in order to reduce WWTPs’ vulnerability in time of flood, an index called Resiliency was developed to quantify system’s characteristics. Later, two main approaches were considered to enhance the infrastructure performance; the “Resource allocation” and the “Cooperative behavior” method. The former method was applied employing those factors which were improvable with the investment of funds and financial allocations. They were utilized to make the system more robust. In addition, for this part, implementing some new agents with potential impacts on funding were described in order to have a more realistic vision. As for the latter method, the cooperative behavior approach, the cooperation was utilized to demonstrate joint operation among WWTPs and the way they interact. For this purpose, WWTPs’ placement was analyzed to check if they could operate jointly. Thereafter, effectiveness of these two approaches was compared in order to make the best decision regarding different cases. The results showed that in three collaborations among; Bowery Bay, Tallman Island, Newtown Creek, and Red Hook WWTPs, cooperation has had a significant effect on the resiliency index.