بررسی رابطه متقابل انرژی و آب در شبکه تولید انرژی زیستی از لجن فاضلاب شهری در شرایط اختلال: مطالعه موردی کشور ایران
محورهای موضوعی : مدیریت شهریمحدثه بیجارچیان 1 , هادی صاحبی 2
1 - دانشگاه علم و صنعت ایران
2 - دانشگاه علم و صنعت ایران
کلید واژه: رابطه متقابل آب و انرژی, طراحی زنجیره تأمین انرژی زیستی, توسعه پایدار, هضم بیهوازی لجن فاضلاب, زیستتوده, بیوگاز,
چکیده مقاله :
در عصر حاضر کمبود انرژی و نیز کاهش ذخایر آب و خطر خشکسالی، به دو چالش جدی در سراسر جهان تبدیل شده است. هدف از این پژوهش مطالعه تاثیر رابطه متقابل آب و انرژی در سیاست گذاری های کشوری و برنامه ریزی های هدفمند دولتی می باشد. در این راستا، یک مدل چندهدفه بمنظور طراحی زنجیره تأمین تولید انرژی زیستی از طریق هضم بی هوازی لجن فاضلاب تحت اختلال جزئی به دنبال وقوع خشکسالی ارایه شده است. تابع هدف اقتصادی به بررسی بیشینهسازی سود و تابع هدف زیست محیطی به بررسی بیشینه سازی بازدهی زیست محیطی فرآیند میپردازد. بهمنظور بررسی همه جانبه کارایی مدل پیشنهادشده، چند استان از مناطق خشک، نیمه خشک و مرطوب کشور بعنوان مطالعه موردی در نظر گرفتهشده اند. نتایج بهکارگیری مدل پیشنهادی نشان می دهد احداث نیروگاه در دو استان اصفهان و گیلان امکان پذیر است. نتایج حاصل به مدیران کلان کشوری در استفاده بهتر از تمام منابع اولیه در مدیریت بهتر مشکلات ناشی از خشک سالی و اثرات ناگوار زیست محیطی صنایع پیشرفته کمک شایانی خواهد داشت.
Nowadays, the lack of energy, as well as the reduction of water reserves and the dangers of drought, have become two serious challenges around the world. The purpose of this study is to study the effect of water-energy nexus on national policies and government outlooks documents. In this regard, a multi-objective model is proposed for designing a biogas supply chain through the digestion of sewage sludge under disruption because of drought. The economical objective function maximize the profit and the environmental objective function study the maximization of the environmental efficiency of the network process. In order to evaluate the efficiency of the proposed model, several provinces are considered as a case study in arid, semi-arid and humid regions of Iran. The results of the proposed model suggest that the construction of a power plant in Isfahan and Guilan is recommended. The results will help national managers to better use all primary sources of good management of drought-related problems and adverse environmental impacts of the advanced industries.
1. صالحی ف, عبدلی م. ضرورت توسعه نیروگاه های تولید همزمان برق و حرارت بیوگازسوز در کشور. نشریه انرژی ایران. 1388;30:13–24.
2. Yue D, You F, Snyder SW. Biomass-to-bioenergy and biofuel supply chain optimization: Overview, key issues and challenges. Comput Chem Eng [Internet]. 2014;66:36–56. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.compchemeng.2013.11.016
3. Davis R, Aden A, Pienkos PT. Techno-economic analysis of autotrophic microalgae for fuel production. Appl Energy [Internet]. 2011;88(10):3524–31. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2011.04.018
4. Mata TM, Martins AA, Caetano NS. Microalgae for biodiesel production and other applications: A review. Renew Sustain Energy Rev. 2010;14(1):217–32.
5. R.Wang; J.Zimmerman. Water-Energy Nexus: A Critical Review Paper. 2011.
6. A.E.Maragkaki; M.Fountoulakis; A.Kyriakou; A.Gypakis; K.Lasaridi; T.Manios. Pilot-scale anaerobic co-digestion of sewage sludge with agro-industrial by-products for increased biogas production of existing digesters at wastewater treatment plants. 2016; Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.wasman.2016.10.043
7. Gorjian S, Ghobadian B. Solar desalination: A sustainable solution to water crisis in Iran. Renew Sustain Energy Rev. 2015;48:571–84.
8. Ghosh SD. Biomass & Bio-waste Supply Chain Sustainability for Bio-energy and Bio-fuel Production. Procedia Environ Sci [Internet]. 2016;31:31–9. Available from: doi: 10.1016/j.proenv.2016.02.005
9. Marufuzzaman M, Li X, Yu F, Zhou F. Supply Chain Design and Management for Syngas Production. ACS Sustain Chem Eng [Internet]. 2016;4(3):890–900. Available from: http://dx.doi.org/10.1021/acssuschemeng.5b00944
10. Balaman ŞY, Selim H, ßebnem S, Balaman Y, Selim H, Balaman ŞY, et al. A network design model for biomass to energy supply chains with anaerobic digestion systems. Appl Energy [Internet]. 2014;130:289–304. Available from: 8http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S030626191400538
11. Yılmaz Balaman Ş, Selim H, Balaman Y, Selim H. A fuzzy multiobjective linear programming model for design and management of anaerobic digestion based bioenergy supply chains. Energy [Internet]. 2014;74:928–40. Available from: http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0360544214008950
12.Yilmaz Balaman Ş, Selim H, Seli̇m H. Sustainable design of renewable energy supply chains integrated with district heating systems: A fuzzy optimization approach Sustainable design of renewable energy supply chains integrated with district heating 1 systems: a fuzzy optimization approach 2 3. J Clean Prod. 2016;
13. Torabi SA, Namdar J, Hatefi SM, Jolai F. An enhanced possibilistic programming approach for reliable closed-loop supply chain network design [Internet]. International Journal of Production
Research. 2015. p. 1–30. Available from: http://dx.doi.org/10.1080/00207543.2015.1070215
14. Jabbarzadeh A, Fahimnia B, Sheu JB, Moghadam HS. Designing a supply chain resilient to major disruptions and supply/demand interruptions. Transp Res Part B Methodol [Internet]. 2016;94:121–49. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.trb.2016.09.004
15. Osmani A, Zhang J. Economic and environmental optimization of a large scale sustainable dual feedstock lignocellulosic-based bioethanol supply chain in a stochastic environment. Appl Energy [Internet]. 2014;114:572–87. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.apenergy.2013.10.024
16. Gonela V, Zhang J, Osmani A, Onyeaghala R. Stochastic optimization of sustainable hybrid generation bioethanol supply chains. Transp Res PART E [Internet]. 2015;77:1–28. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.tre.2015.02.008
17. قاسم زاده ر. بررسی عوامل تأثیر گذار بر فرآیند هضم بی هوازی و تولید بیوگاز. سومین همایش بین المللی مهندسی منابع آب و محیط زیستی. تهران; 94.