Skip to main content
SUPERVISOR
Kayghobad Shams,Hamid Reza Safavi
کیقباد شمس اسحاقی (استاد مشاور) حمیدرضا صفوی (استاد راهنما)
 
STUDENT
Mohsen Saadat
محسن سعادت

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده مهندسی عمران
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1384
During the previous century, water in many areas of the world has become increasingly polluted by LNAPLs (Light Non Aqueous Phase Liquids). These materials form a serious threat to our drinking water supplies. To prevent health risks for humans and damage to nature, the contaminated waters should be remediated immediately. These liquids are affected by gravitational and capillary forces moving downward and prediction of their behaviors is based on these forces. Gone down enough to reach water surface, those will accumulate on the water surface and move as a thin layer. In the case of water level fluctuations, the mobile LNAPLs can be converted to residual LNAPLs. Residual LNAPLs are liquid droplets that are entrapped in soil by capillary forces. Regarding to considerable amount of capillary forces especially in fine soils, the remediation of residual LNAPLs is very difficult and impossible in some cases. New techniques are developed to clean up LNAPL contamination, where the soil is not excavated to clean it up. The most of them are based on pump of contaminated water. In this research, we have almost done a complete review on technologies and finally chose one, suitable for deep and permeable aquifers. The technology used, dual pump recovery, is an advanced method for remediation of oil contaminants. This method is based on using of two dynamic pumps (one for water and another for oil) simultaneously. In recent years, researchers have been looking for optimizing of this technology so that it is minimized to convert mobile LNAPLs to the residual LNAPLs. In a formula, developed recently, using a linear relationship between oil and water flow rate, we can use the benefits of dual pump recovery without forming of residual LNAPLs. To simulate of remediation process, we need a simulator. In this research we have used UTCHEM 9.3, developed in Texas University at Austin, as a comprehensive three dimensional model that works based on finite difference method. We have used only its main capabilities such as diffusion, advection and dispersion in this research and ignored adsorption, biodegradation, heat transfer, surfactants and chemical reactions. On the other hand, because the final aim of this research is optimization of remediation process, we have also chosen the
در خلال قرن گذشته در بسیاری از نقاط جهان به طور فزاینده ای منابع آب با مواد LNAPL (سیالات امتزاج ناپذیر سبکتر از آب) آلوده شده اند.این مواد در حرکت خود به سمت پایین تحت تاثیر نیروهای گرانش و مویینگی قرار گرفته و پیش بینی رفتار آنها بر اساس میزان این دو نیرو انجام می شود. همچنین در صورت نفوذ عمقی به زمین و رسیدن به سطح آبهای زیرزمینی به صورت یک لایه نازک روی آن قرار گرفته و حرکت می کنند. شایان توجه است در صورتی که سطح آب زیرزمینی نوسان داشته باشد، مواد نفتی متحرک در مناطقی که قبلاً آب زیرزمینی در آن جریان داشته به حالت پسماند در خواهند آمد. مواد نفتی پسماند قطراتی از سیال هستند که بر اثر نیروی موئینگی بین حفرات خاک در تله افتاده و امکان حرکت آزادانه از آنها گرفته شده است. با توجه به میزان قابل توجه نیروی موئینگی به ویژه در خاکهای با بافت ریزدانه، پاکسازی این مواد بسیار دشوار و در مواردی غیر ممکن خواهد بود. روشهای جدیدی برای پاکسازی آبهای آلوده به LNAPL ها بدون برداشت خاکهای آلوده ابداع شده اند که اکثر آنها مبتنی بر پمپاژ آبهای آلوده هستند. در تحقیق موجود، مروری بر روشهای پاکسازی آبخوانهای آلوده به این مواد انجام و در نهایت یک روش به عنوان روش مناسب برای آبخوانهای عمیق و نفوذ پذیر انتخاب شده است. روش انتخاب شده، تخلیه دوپمپه بوده که راندمان بالایی در پاکسازی مواد LNAPL از آبهای زیرزمینی دارد. این روش مبتنی بر استفاده همزمان از دو پمپ متحرک(یکی برای آب و دیگری برای نفت) است. در سالهای اخیر محققان همواره به دنبال بهینه سازی این روش بوده اند، به گونه ای که حتی الامکان از تبدیل مواد نفتی متحرک به مواد پسماند جلوگیری شود. در رابطه ای که اخیراً ارائه شده است با ایجاد یک رابطه خطی بین دبی آب و نفت، از به وجود آمدن مواد نفتی پسماند جلوگیری می شود در حالی که مزیت این روش که راندمان بالا در پاکسازی است، همچنان حفظ می گردد. برای شبیه سازی روند پاکسازی نیاز به یک مدل شبیه ساز بود. مدل شبیه ساز انتخاب شده در این تحقیق با نام UTCHEM، یک مدل سه بعدی بوده و بر اساس تفاضلات محدود کار می کند. این مدل به سفارش سازمان محیط زیست آمریکا توسعه داده شده و جزء جامع ترین مدلهای موجود برای پیش بینی رفتار جریانهای چند فازی می باشد. البته در این تحقیق تنها از قابلیتهای اصلی این مدل برای شبیه سازی فرآیندهای اصلی کیفی آب زیرزمینی نظیر انتقال، دیسپرژن و دیفیوژن استفاده و از فرآیندهایی چون جذب، تجزیه بیولوژیکی، انتقال دما، مواد فعال در سطح و واکنشهای شیمیایی صرف نظر گردیده است. از طرف دیگر با توجه به اینکه هدف نهایی این تحقیق بهینه سازی روند پاکسازی می باشد، فرم کلاسیک الگوریتم ژنتیک به عنوان یک روش مناسب بهینه سازی برای کمینه کردن تابع هدف(مقدار هزینه) انتخاب شده است. مزیت این الگوریتمسادگی برنامه نویسی با آن می باشد که البته در این تحقیق از روش باینری این الگوریتم به علت کارکرد ساده تر استفاده شده است. در نهایت برنامه توسعه داده شده در این تحقیق با نام LR OPTIMIZER برای بهینه سازی روند پاکسازی آبخوان اطراف پالایشگاه اصفهان به LNAPL ها به عنوان یک مطالعه موردی، مورد استفاده قرار گرفت. نتایج این بهینه سازی مکان و دبی چاههای پمپاژ آب و نفت را مشخص نموده است. الگوریتم استفاده شده در این تحقیق می تواند با پیشنهادات داده شده ارتقاء یافته و زمان اجرای کمتری را به خود اختصاص دهد.

تحت نظارت وف ایرانی