مهندسین مشاور طرح و تحقیقات آب و فاضلاب اصفهان مجله آب و فاضلاب 1024-5936 36 2 2025 07 21 Optimum Design of Placement and Hydraulic Dimensions of Domestic Wastewater Collection Network with the Approach of Removing the Highest Amount of COD and Increasing DO Along the Route طراحی بهینه جانمایی و ابعاد هیدرولیکی شبکه جمع‌آ‌وری فاضلاب خانگی با رویکرد حذف بیشترین مقدار COD و افزایش DO در طول مسیر 1 22 235804 10.22093/wwj.2025.503059.3477 FA مسعود تابش استاد، دانشکده مهندسی عمران، دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران 0000-0002-8982-8941 امید پورعسکری دهنوی دانش‌آموخته کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران 0009-0000-3575-410X رضا حیدرزاده دکترای مهندسی عمران- محیط‌زیست، دانشکده مهندسی عمران، دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، تهران، ایران و مسئول دفتر فنی شرکت آب و فاضلاب استان خراسان رضوی، مشهد، ایران 0009-0001-2706-1909 Journal Article 2025 01 22 <span style="font-size: 18.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: Yas; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">T</span><span style="font-size: 9.0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: Yas; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">oday, the design and implementation of wastewater collection, disposal and treatment networks is considered as one of the vital factors in preserving and protecting the environment and ensuring the public health of people in cities and villages. By reviewing past studies as well as the lack of optimized layout design, qualitative analysis of the sewerage network along with the design of the dimensions of the sewerage network becomes obvious. In this research, a method for the simultaneous design of layout and dimensions of the domestic sewage network has been used; with an optimal design, in addition to satisfying the required hydraulic conditions, can improve the quality of incoming wastewater treatment</span><span style="font-size: 9.0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: Yas; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-BH;"> via COD and DO modeling</span><span style="font-size: 9.0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: Yas; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">. For this purpose, using the Loop-by-Loop cutting algorithm to generate network layout, the algorithm to determine the hydraulic dimensions of the sewer network, and the WATS model for qualitative modeling of wastewater in the network, employing the gray wolf algorithm for optimization, the desired network is established. </span><span lang="EN-GB" style="font-size: 9.0pt; mso-bidi-font-size: 12.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: Yas; mso-ansi-language: EN-GB; mso-fareast-language: EN-GB; mso-bidi-language: AR-SA;">To evaluate the presented method, a sample wastewater collection network was investigated. Based on the results obtained, the cost of scenarios 2 and 3 increased by 9 and 14 percent, respectively, compared to scenario 1, which is mainly due to the increase in the slope of the pipes and, as a result, the increase in the depth of the pipes. The COD objective function in scenarios 2 and 3 improved by 164 and 132 percent, respectively. For example, in scenario 2, a 4.5 percent decrease in the COD value was observed along the studied network. The DO objective function is also zero in all three scenarios due to the depletion of DO along the wastewater transport path. However, in each scenario, the DO values in the pipes show a higher value than the previous scenario, which makes it necessary for that scenario to have less aeration than the previous one.</span> <strong><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">امروزه طرح و اجرای شبکه‌های جمع‌آوری، دفع و تصفیه فاضلاب به‌عنوان یکی از فاکتورهای حیاتی در حفظ و حراست محیط‌زیست و تضمین سلامت و بهداشت عمومی مردم در سطح شهرها و روستاها محسوب می‌شود. با بررسی مطالعات انجام شده در گذشته، خلأ تحلیل کیفی شبکه فاضلاب در کنار طراحی جانمایی و ابعاد شبکه فاضلاب احساس می‌شود. به‌این منظور در این پژوهش روشی برای طراحی ابعاد شبکه فاضلاب خانگی به‌کار گرفته شد که با طراحی بهینه، علاوه بر جانمایی مناسب شبکه و ارضای شرایط هیدرولیکی موردنیاز شبکه فاضلاب، به دنبال ارتقای کیفیت فاضلاب ورودی به تصفیه‌خانه از طریق مدل کردن </span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">COD</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> و </span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">DO</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> نیز است. برای این کار از الگوریتم برش حلقه به حلقه برای بهینه</span><span lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">‎<span dir="RTL">سازی جانمایی شبکه، به‌منظور تعیین ابعاد هیدرولیکی شبکه فاضلاب، از مدل </span></span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">WATS</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> برای مدل‌سازی کیفی فاضلاب موجود در شبکه و از الگوریتم گرگ خاکستری برای بهینه‌سازی شبکه جمع‌آوری فاضلاب استفاده شد. سه سناریوی کمینه کردن هزینه اجرای شبکه، بیشینه کردن مقدار </span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">COD</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> حذف شده و بیشینه کردن میزان </span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">DO</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> در طول مسیر انتقال فاضلاب به تصفیه‌خانه در نظر گرفته شد. در ادامه به‌منظور ارزیابی روش ارائه شده، یک شبکه نمونه جمع‌آوری فاضلاب بررسی شد. بر اساس نتایج به دست آمده هزینه سناریو 2 و 3 نسبت به سناریو 1 به ترتیب 9 و 14 درصد افزایش یافته که عمدتاً به علت افزایش شیب لوله‌ها و درنتیجه افزایش عمق کارگذاری لوله‌ها بود. میزان تابع هدف </span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">COD</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> در سناریو 2 و 3 به‌ترتیب 164 و 132 درصد بهبود یافت. به‌عنوان‌ مثال در سناریو 2 مقدار 5/4 درصد کاهش در مقدار </span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">COD</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> در طول شبکه موردمطالعه مشاهده شد. مقدار تابع هدف </span><span style="font-size: 8.0pt; mso-bidi-font-size: 9.0pt; font-family: 'Times New Roman','serif'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-bidi-font-family: 'B Mitra'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;">DO</span><span dir="RTL" lang="AR-SA" style="font-size: 9.0pt; mso-ansi-font-size: 8.0pt; font-family: 'B Mitra'; mso-ascii-font-family: 'Times New Roman'; mso-fareast-font-family: 'Times New Roman'; mso-hansi-font-family: 'Times New Roman'; mso-ansi-language: EN-US; mso-fareast-language: EN-US; mso-bidi-language: AR-SA;"> نیز به علت اتمام اکسیژن محلول در طول مسیر انتقال فاضلاب در هر سه سناریو صفر بود، ولی در هر سناریو نسبت به سناریو قبلی، مقدار اکسیژن محلول در لوله‌ها مقدار بیشتری را نسبت به سناریوها نشان داد که باعث ‌شد برای آن سناریو هوادهی کمتری نسبت به سناریوی قبلی لازم باشد.</span></strong> https://www.wwjournal.ir/article_235804_d15332a91ab1c6cc5221c0a004ace60d.pdf