مدلینگ جریان پساب صنعتی در رودخانه با استفاده از cfd به منظور مدیریت منابع آب و محیط زیست(مطالعه موردی پتروشیمی بجنورد)

ورود آلایندهها به یک محیط که باعث ناپایداری، اختلال و یا آسیب در آن محیط برای موجودات زنده شوند را آلودگی میگویند. یکی از متداولترین انواع آلودگی های محیط زیست، آلودگی آب می باشد که به تغییر و تحولات کیفی آب، ناشی از فعالیت های مستقر در مجاورت منابع آب(حوضه آبریز) اطلاق می شود. برنامه هایcfd تجاری گوناگونی نیز جهت مدل سازی جریان سیال، تعیین غلظت مواد حل شده در آب و توزیع آلودگی وجود دارد که یکی از مهمترین نقایص این برنامه ها، عدم دسترسی به کد برنامه های آنها جهت انجام تحقیقات بیشتر می باشد. لذا بررسی و نگارش کد برنامه ای که بتوان با استفاده از آن جریان رودخانه و انتقال و پخش مواد حل شده در آب را مدل سازی نمود، در بومی سازی این علم و بهبود روند تحقیقات در این زمینه نقش عمده ای ایفا می کند. تاثیر نامطلوب آلودگی برکیفیت منابع آبی(سطحی و زیر زمینی) باعث شد که این موضوع جزء دغدغه های اصلی مسئولین محترم شرکت آب منطقه ای خراسان شمالی قرار گیرد لذا با طرح موضوعی با عنوان بررسی آلودگی و انتقال پساب خروجی از مجتمع پتروشیمی خراسان در شرکت آب منطقه ای خراسان شمالی و موافقت این شرکت پس از جلسه دفاعیه ای که با حضور چهار نفر از اساتید دانشگاه های مختلف کشور و همچنین مدیر عامل محترم به همراه چند تن از مسئولین آب منطقه ای در محل شرکت برگزار گردید، مقرر شدکه موضوع این پایان نامه به صورت پروپوزال دانشجویی تصویب و پس از انعقاد قرارداد پژوهشی، مطالعات بر روی محدوده مورد مطالعه از رودخانه اترک با هدف تدوین برنامه ای جامع جهت بررسی روند تغییر غلظت آلاینده های خروجی از مجتمع پتروشیمی خراسان آغاز گردد. در این مطالعات سعی بر آن بود تا با مدل سازی دوبعدی پارامترهای هیدرودینامیکی، توزیع جریان و غلظت پارامترهای مختلف از جمله نیترات و نیتریت در رودخانه اترک و همچنین صحت سنجی آن با انجام آزمایشات موردی بتوان به مدلی دست یافت که با بسط و گسترش آن در آینده، میزان غلظت پارامترهای مختلف در آب رودخانه ها را محاسبه نمود. الگوی دو بعدی مذکور با زبان برنامه نویسیfortran نوشته شده است. فرمول بندی معادلات حاکم در مدل فوق در دستگاه مختصات کارتزین بوده و معادلات دوبعدی جابجایی/ انتشار حاکم با استفاده از روش تفاضل محدود حل می شوند. در نگارش پایان نامه سعی بر این بوده تا با طرح زمینه های تئوری دینامیک سیالات و روش های عددی حاکم بر حل معادلات و سپس با بیان مدل کیفی آب و حدود مجاز و مطلوب پارامترهای فیزیکی و شیمیایی محلول در آب، خواننده با مشکلی مواجه نگردد ضمن اینکه نمایش وضعیت اکولوژیکی حوضه و اراضی حاشیه رودخانه اترک همراه با تصاویری از محدوده مورد مطالعه و مجتمع پتروشیمی خراسان در درک بهتر موضوع کمک شایانی می نماید. به طور کلی نمی توان عملکرد یک برنامه cfd را بدون اندازه گیری و انجام آزمایشات مورد ارزیابی دقیق قرار داد لذا با توجه به مطالب بیان شده به منظور صحت سنجی مدل، نتایج خروجی از کد برنامه نوشته شده و داده های آزمایشگاهی بایستی مورد ارزیابی قرار می گرفتند. متاسفانه به دلیل قرق بودن منطقه هیچگونه اطلاعاتی درباره میزان آلایندگی مجتمع بر روی محیط زیست اطراف به خصوص رودخانه اترک که پساب کارخانه نیز به آن می ریزد در دسترس نبود. لذا با جمع آوری اطلاعات مورد نیاز، نقشه برداری و بسیمتری محدوده مورد مطالعه و همچنین نمونه برداری و انجام آزمایشات کنترل کیفی(که تمامی آنها با هزینه شخصی انجام پذیرفت)، نگارش مدل به پایان رسید. با مطالعه نتایج حاصل از کد برنامه و بررسی داده های آزمایشگاهی مشخص شد که غلظت نیترات پساب خروجی از مجتمع پتروشیمی خراسان فراتر از حد مجاز بوده اما طی فرآیندهای پخش و انتشار توسط جریان رودخانه غلظت این پارامتر در محدوده مورد مطالعه از حد مجاز کمتر می باشد. غلظت پارامتر نیتریت نیز در نقاط مختلف رودخانه اگر چه بیشتر از حد مطلوب است اما مقادیر آن مجاز می باشند همچنین می توان بیان کرد که روش تفاضل محدود در حل معادلات جریان و هیدرودینامیک و انتقال مواد حل شده بسیار کارا بوده و می توان از آن در زمینه هایی همچون تعیین میزان غلظت مواد و انتشار آلودگی استفاده نمود.