ارائة الگوریتم مبتنی بر ریسک برای انتخاب گزینة برتر بازیافت پساب

نوع مقاله: مقاله علمی

نویسندگان

تهران، دانشگاه تهران، پردیس دانشکده های فنی، دانشکدة مهندسی عمران

چکیده

بازیافت پساب از اقدامات ضروری در مدیریت منابع آب است، اما گزینه های بازیافت پساب مخاطراتی دارند. مدیریت مخاطرات به کمی سازی و ارزیابی ریسک مصارف بازیافت پساب نیازمند است. هدف این مطالعه، توسعة الگوریتمی برای تحلیل ریسک گزینه های بازیافت پساب است. از این رو، با تجمیع نظرهای کارشناسان و خبرگان، مدل محاسبه و ارزیابی ریسک به کمک سیستم استنتاج فازی تدوین می شود و ریسک گزینه ها از منظر مخاطرات زیست محیطی، بهداشتی اجتماعی و اقتصادی بررسی می شود. در این مدل، ریسک ترکیبی از مؤلفه های احتمال وقوع، شدت مخاطره و آسیب پذیری سیستم است. با استفاده از مقادیر ریسک محاسباتی گزینه ها و به کمک روش ویکور فازی، گزینه های بازیافت پساب اولویت بندی و سپس گزینة برتر مشخص می شود. در این تحقیق، سیستم بازیافت پساب اکباتان با سه مصرف «آبیاری فضای سبز تصفیه خانه»، «آبیاری فضای سبز شهرک اکباتان» و «تخلیة مازاد پساب بازیافتی به نهر فیروزآباد» ارزیابی و گزینة اول به عنوان گزینة برتر انتخاب شد. همچنین، گزینة دوم نیز به دلیل ریسک های حداقلی، انتخاب و حفظ شد، اما می توان گزینة سوم را به دلیل ریسک بیشتر حذف کرد و با گزینه های بالقوة سیستم اکباتان مانند «مصارف تفریحی» جایگزین کرد. رویکرد حاضر درک و بهره گیری ساده تری را برای کاربران فراهم می آورد و نتایج آن، اهمیت زیادی در مدیریت ریسک بازیافت پساب دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Development of a Risk-based Algorithm for Selection of the Best Wastewater Reuse Alternative

نویسندگان [English]

  • Hossein Shakeri
  • Sara Nazif
School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran, P.O. Box 11155-4563, Tehran, Iran
چکیده [English]

Wastewater reuse is an essential issue in water resources management. Wastewater reuse alternatives application results in hazards that should be investigated for alternatives' risk analysis. The purpose of this study is to develop an algorithm for risk analysis of wastewater reuse alternatives. Therefore, by integrating experts’ comments, risk evaluation and assessment model is developed, and alternatives are evaluated from three aspects of environment, health-society and economic risks. In this model, risk is a combination of likelihood, severity of hazard and vulnerability of the system. Based on the calculated risks and using fuzzy Vikor, wastewater reuse alternatives are prioritized and the best alternative is selected. In this study, Shahrak-Ekbatan wastewater reuse system is evaluated with three alternatives of “irrigation of green space in treatment plant”, “irrigation of green space in Shahrak-Ekbatan” and “discharging excess reused wastewater to Firoozabad stream”. Then first alternative is selected as the best alternative. Also, the second alternative is selected, because of its acceptable risk. But third alternative is rejected because of its high risk, and that can be replaced with potential alternatives such as “recreational purposes”. Developed approach in this study provides better understanding for users. Results of this approach are very important in risk management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • wastewater reuse
  • Risk analysis
  • Fuzzy inference
  • Multi Criteria Decision Making
  • Urban Wastewater
  • Fuzzy Vikor
[1]. Fawell, J., Fewtrell, L., Hydes, O., Wyn-Jones, P. and Watkins, J. (2004). “Framework for Developing Water Reuse Criteria with Reference to Drinking Water Supplies”, UK Water Industry Research Limited, London.

[2]. Jiménez, B., and Asano,T. (2008). “Water Reuse: An International Survey of Current Practice, Issues and Needs”, IWA Publishing, London.

[3]. Ganoulis, J. (2005). “Integrated Risk Analysis for Sustainable Water Resources Management”, Comparative Risk Assessment and Environmental Decision Making, Springer, 275-286.

[4]. Bayramov, A. (2007). “Risk Assessment on Population Health”. Wastewater Reuse–Risk Assessment, Decision-Making and Environmental Security, Chapter 9, Springer, Dordrecht, 339-346.

[5]. Jiménez, B. (2013). “Improving the air quality in Mexico City through reusing wastewater for environmental restoration”, In: Lazarova V, Asano T, Bahri A, Anderson J (eds Milestones in water reuse: the best success stories), IWA Publishing, London, 283-291.

[6]. Drechsel, P., Mahjoub, O., Keraita, B. (2015). “Social and Cultural Dimensions in Wastewater Use”, Wastewater, Springer, 75-92.

[7]. Ganoulis, J. (2012). “Risk analysis of wastewater reuse in agriculture”, International Journal of Recycling of Organic Waste in Agriculture, 1(1), 1-9.

[8]. Torres, J., Brumbelow, K., and Guikema, S. (2009). “Risk classification and uncertainty propagation for virtual water distribution systems”, Journal of Reliability Engineering and System Safety, 94, 1259-1273.

[9]. ASME. (2006). “RAMCAP: Risk analysis and management for critical asset protection-version 2.0”, Innovative Technologies Institute, LLC, Washington DC, USA.

[10]. Federal Emergency Management America (FEMA). (2003). “Primer for design of commercial buildings to mitigate terrorist attacks”, Risk Management Series, USA.

[11]. Tchórzewska-Cieślak, B. (2011). “Fuzzy failure risk analysis in drinking water technical system”, Reliability: Theory and Applications, 2, 138-148.

[12]. Ganoulis, J. (2009). “Risk Analysis of Water Pollution”, 2th. Ed., Chapter 4, John Wiley & Sons, Weinheim, 113–150.

[13]. Chowdhury, S. (2012). “Decision making with uncertainty: an example of water treatment approach selection”, Water Quality Research Journal of Canada, 47(2), 153-165.

[14]. Chu, J., Chen, J., Wang, C., Fu, P. (2004). “Wastewater reuse potential analysis: implications for China's water resources management”, Water Research, 38(11), 2746-2756.

[15]. Fares, H., Zayed, T. (2009). “Risk assessment for water mains using fuzzy approach”, Building a sustainable future proceedings of the 2009 construction research congress, ASCE, Washington, USA, 1125-1134.

[16]. Fares, H., and Zayed, T. (2010). “Hierarchical fuzzy expert system for risk of failure of water mains”, Journal of Pipeline Systems Engineering and Practice, 1(1), 53-62.

[17]. Miao, S., Hammell II, R. J., Hanratty, T., Tang, Z. (2014). “Comparison of Fuzzy Membership Functions for Value of Information Determination”, Proceedings of the 25th Modern Artificial Intelligence and Cognitive Science Conference, Washington, USA.

[18]. Liang, G.-S. (1999). “Fuzzy MCDM based on ideal and anti-ideal concepts”, European Journal of Operational Research, 112(3), 682-691.

[19]. Roozbahani, A., Zahraie, B., Tabesh, M. (2013). “Integrated risk assessment of urban water supply systems from source to tap”, Stochastic Environmental Research and Risk Assessment, 27(4), 923-944.

[20]. Nozaki, K., Ishibuchi, H., Tanaka, H. (1997). “A simple but powerful heuristic method for generating fuzzy rules from numerical data”, Fuzzy sets and systems, 86(3), 251-270.

[21]. Chen, S.-M. (1996). “New methods for subjective mental workload assessment and fuzzy risk analysis”, Cybernetics & Systems, 27(5), 449-472.

[22]. Liu, H.-C., Liu, L., Liu, N., Mao, L.-X. (2012). “Risk evaluation in failure mode and effects analysis with extended VIKOR method under fuzzy environment”, Expert Systems with Applications, 39(17), 12926-12934.

[23]. Buckley, J. J. (1985). “Fuzzy hierarchical analysis”, Fuzzy sets and systems, 17(3), 233-247.

[24]. Zheng, G., Zhu, N., Tian, Z., Chen, Y., Sun, B. (2012). “Application of a trapezoidal fuzzy AHP method for work safety evaluation and early warning rating of hot and humid environments”, Safety Science, 50(2), 228-239.

[25]. Lee, H.-M. (1996). “Applying fuzzy set theory to evaluate the rate of aggregative risk in software development”, Fuzzy sets and Systems, 79(3), 323-336.

[26]. Saaty, T. L. (1990). “How to make a decision: the analytic hierarchy process”, European journal of operational research, 48(1), 9-26.

[27]. Vermont. (2012). “Guide to Risk Assessment & Response”, Enterprise Risk Management, University of vermont. Burlington, United States, Available: http://www.uvm.edu/~erm/RiskAssessmentGuide.pdf, Accessed Date: 4/4/2015.

[28]. Li, H. (2007). “Hierarchical risk assessment of water supply systems”, Submitted for the Degree of Doctor of Philosophy, Loughborough University, Loughborough, UK.

[29]. Willis, H. H., Morral, A. R ,.Kelly, T. K., Medby, J. J. (2005). “Estimating Terrorism Risk”, Center for Terrorism Risk Management Policy, RAND, Santa Monica, USA, Retrieved April 10, 2006.Available at http://www.rand.org/multi/ctrmp./.

[30]. Proper, E., Ssebuggwawo, D., Hoppenbrouwers, S. (2009). “Group decision making in collaborative modeling: Aggregating individual preferences with AHP”, Proceedings of the 4th SIKS conference in Enterprise Information Systems (EIS 2009), Ravenstein, Netherlands.

[31]. Dong, Y., Zhang, G., Hong, W.-C., Xu, Y. (2010). “Consensus models for AHP group decision making under row geometric mean prioritization method”, Decision Support Systems, 49(3), 281-289.

[32]. Opricovic, S. (2011). “Fuzzy VIKOR with an application to water resources planning”, Expert Systems with Applications, 38(10), 12983-12990.

[33]. Kumar, A., Singh, P., Kaur, A., Kaur, P. (2010). “Ranking of generalized trapezoidal fuzzy numbers based on rank, mode, divergence and spread”, Turkish Journal of Fuzzy Systems, 1(2), 141-152.

[34]. مدیریت امور تصفیه خانه های شهر تهران. (1393). "مشخصات عمومی تصفیه خانه شهرک اکباتان".

[35]. معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور. (1387). "راهنمای طبقه بندی کیفیت آب خام، پساب ها و آب های برگشتی برای مصارف صنعتی و تفرجی"، دفتر نظام فنی اجرایی، وزارت نیرو. دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا،
. نشریه شماره 462

[36]. معاونت برنامه ریزی و نظارت راهبردی رییس جمهور. (1389). "ضوابط زیست محیطی استفاده مجدد از آب های برگشتی و پساب ها"، وزارت نیرو - معاونت امور آب و آبفا، نشریه شماره 345 – الف.

[37]. ERM Application Guide. (2011). “Standards of sound business and financial practices”, Enterprise risk managemnt, Application Guide, toronto, Ontario, Canada.

[38]. [Metcalf, Eddy, Tchobanoglous, G., Burton, F. L., Stensel, H. D. (2003). “Wastewater Engineering: Treatment and Reuse”, 4th. Ed., Chapter 1-13, McGraw-Hill Education, New York, USA.

[39]. EPA. (2009). “Guidelines for risk assessment of wastewater discharges to waterways”, EPA publication, 1287, 1-16.

[40]. Ivarsson, O., Olander, A. (2011). “Risk Assessment for South Africa’s first direct wastewater reclamation system for drinking water production”, Master of Science Thesis, Chalmers university of technology, Göteborg, Sweden.

[41]. Peavy, H. S., Rowe, D. R., Tchobanoglous, G. (1985). “Environmental engineering”, Chapter 1, McGraw Hill International Editions, New York.

 [42].بابایی، ل. (1391). "استفاده از میکروفیلتراسیون و اولترافیلتراسیون برای استفاده مجدد پساب تصفیه شده شهر تهران مطالعه موردی تصفیه خانه اکباتان"، پایان نامه کارشناسی ارشد مهندسی عمران محیط زیست، دانشگاه تهران. تهران