کاربرد الگوریتم وراثتی در طراحی تصفیه خانه های آب

تصفیه خانه آب بخشی از سیستم آبرسانی شهری می باشد که 15 الی 20 درصد هزینه صرف شده برای تأمین آب شهر را شامل می شود. فرآیندهای اصلی در سیستم متعارف تصفیه آب شامل اختلاط و انعقاد، لخته سازی، ته نشینی، فیلتراسیون و ضدعفونی می باشند. شیوه عمومی در طراحی تصفیه خانه آب، طراحی مستقل واحدها بر اساس استانداردهای مشخص و قابل قبول می باشد. از آنجا که عملکرد هر واحد تصفیه بر بازده واحدهای دیگر تأثیر می گذارد، لازم است برهم کنش بین عملکرد واحدهای مختلف را در طراحی مدنظر قرار داد؛ به عنوان مثال افزایش زمان ماند در واحد فلوکولاسیون منجر به شکل گیری فلوکهای درشتری می گردد که در واحد ته نشینی بهتر ته نشین می شوند و عملکرد فیلتراسیون را افزایش می دهد. هزینه های مورد نیاز برای ساخت، نگهداری و بهره برداری از تصفیه خانه آب ایجاب می کند که در طراحی هم جنبه فنی و هم جنبه اقتصادی لحاظ شود و یک حد واسط بین این دو جنبه مدنظر قرار گیرد. اخیراً کاربرد الگوریتم ژنتیک در مهندسی محیط زیست و مهندسی منابع آب افزایش یافته است. الگوریتم ژنتیک یک روش جستجوی تصادفی می باشد که در آن از قوانین احتمال نسبت به قوانین جستجوی قطعی بیشتر استفاده می شود. در این تحقیق کاربرد الگوریتم ژنتیک در طراحی تصفیه خانه آب بررسی شده است. لذا با بررسی مبانی طراحی هیدرولیکی تصفیه خانه های آب چهار پارامتر زمان ماند در واحد اختلاط سریع، زمان ماند در واحد انعقاد، بار سطحی در واحد ته نشینی و نرخ فیلتراسیون در واحد فیلتراسیون به عنوان متغیرهای اصلی طراحی در نظر گرفته شده است. برای اجرای مدل از جعبه ابزار الگوریتم ژنتیک نرم افزار matlab استفاده گردیده که در آن تعداد جمعیت، 50 و ماکزیمم تولید نسل، 100 درنظر گرفته شده است. انتخاب به روش چرخ گردان صورت گرفته و از عملگرهای ترکیب دو نقطه ای و جهش ساده یک نقطه ای استفاده شده است. مقایسه نتایج این تحقیق و نتایج روش طراحی متداول نشان دهنده توانایی الگوریتم ژنتیک در طراحی بهینه تصفیه خانه آب می باشد. بطوریکه در مطالعه موردی انجام شده ( تصفیه خانه آب شهرهای سراوان) استفاده از روش الگوریتم ژنتیک موجب کاهش 10 درصدی هزینه ها در مقایسه با روش طراحی متداول تصفیه خانه های آب می شود.