تدوین الگوریتمی برای تحلیل و مدیریت ریسک تصفیه‌خانه‌های فاضلاب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد / دانشکده مهندسی عمران، قطب علمی مهندسی و مدیریت زیرساخت های عمرانی، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد عمران/ محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد عمران/ محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران.

4 دانش آموخته دکترای مهندسی عمران/ آب، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده های فنی و استادیار پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران.

چکیده

تصفیه‌ خانه‌ های فاضلاب به‌ عنوان یکی از مهم‌ترین زیرساخت‌های شهری، وظیفه بازیافت آب و مواد مغذی را از فاضلاب جمع‌آوری شده از منازل و واحدهای صنعتی بر عهده دارند. وقوع شکست در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، اغلب پیامدهای نامطلوبی همچون خروج پساب‌‌های کاملاً تصفیه نشده حاوی انواع آلودگی‌های شیمیایی و بیولوژیکی از تصفیه ‌خانه و ورود آنها به محیط‌های شهری و زمین‌های کشاورزی را به‌ دنبال خواهد داشت که می‌تواند در سطح جامعه بحران‌های جدی همچون شیوع بیماری‌های واگیردار را ایجاد نماید. از این رو شناسایی نقاط آسیب پذیر، تخمین احتمال وقوع  حوادث نامطلوب و شدت اثرات ناشی از وقوع این حوادث در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب به‌ منظور تدوین و اجرای برنامه‌های مدیریت ریسک برای مدیران و تصمیم‌گیرندگان این زیرساخت‌ها از اهمیّت بالایی برخوردار است. در تحقیق حاضر، الگوریتمی  به‌منظور ارزیابی و مدیریت ریسک تصفیه‌خانه‌های فاضلاب معرفی شده است. پس از مرحله تشخیص خطر، محاسبه ریسک خطرات از سه جزء تشکیل می‌شود که عبارتند از: احتمال رخداد، شدت رخداد، و تشخیص رخداد. برآیند ریسک‌های اجزای یک واحد، ریسک کلّی آن واحد از تصفیه‌خانه فاضلاب را مشخص می‌نماید. بر اساس نتایج ارزیابی ریسک، راهکارهای مدیریت ریسک متناسب نیز پیشنهاد شده است. برای محاسبه اجزای مختلف ریسک (مقادیر تهدید، شدت خسارت و آسیب پذیری) از تلفیق ‌روش‌های پرسشنامه تخصصی (اخذ نظرات کارشناسی از خبرگان) و تصمیم‌گیری چند‌شاخصه استفاده شده است. همچنین با انتخاب تصفیه‌خانه فاضلاب جنوب تهران به عنوان یک مطالعه موردی، الگوریتم پیشنهادی ارزیابی شده و مدیریت ریسک سامانه تصفیه‌خانه در مورد آن پیاده سازی شده است. نتایج حاصل از مطالعه موردی مبیّن آن است که الگوریتم پیشنهادی به عنوان یک ابزار مدیریتی کارآ، قابل استفاده برای مدیران تصفیه‌ خانه‌ های فاضلاب خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Algorithm for Risk Analysis and Management of Wastewater Treatment Plants

نویسندگان [English]

  • M. Tabesh 1
  • E. Badali Bavani 2
  • M. Asgarian 3
  • A. Roozbahani 4
1 Professor, School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran
2 MSc Graduate, School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran
3 MSc Graduate, School of Civil Engineering, College of Engineering, University of Tehran.
4 PhD Graduate, School of Civil Engineering, College of Engineering and Assistant Professor in College of Aburaihan, University of Tehran
چکیده [English]

Wastewater Treatment Plants (WWTPs) are vital infrastructures for ensuring the human and environmental health. Environmental protection, preventing contamination of underground water resources and promoting public health, are the reasons that the WWTPs systems are one of the most important elements in the civilized societies. Failures in WWTPs operation may lead to adverse outcomes such as untreated wastes exclusion from WWTPs containing various chemical and biological pollutants and their entry into the urban environments and agricultural lands. That can lead to serious crises such as outbreaks of contagious diseases in the community. Hence, assessing the potential risks in WWTPs and designing the prevention and mitigation plans are necessary. In this paper, an algorithm has been proposed for risk assessment and management of WWTPs. In the proposed algorithm, the risk of a specific element of a WWTP is calculated by multiplying three parameters comprising probability of failure, intensity of probable damages, and vulnerability of element. The aforementioned parameters is quantified by means of experts and policy-makers’ viewpoints which are elicited from questionnaires. Based on the values of operational risk elements (probability, intensity, and vulnerability), different mitigation or prevention plans could be proposed to reduce risks. The proposed algorithm has been implemented on the Tehran South WWTP as a case study and earthquake risk in "biogas tanks" and the explosion risk in "disinfection units" gained first and second rank in the results, respectively. Result of this study shows that the proposed algorithm can be employed by managers and policy-makers of WWTPs as a robust and practical decision-making tool.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Risk Assessment and Management
  • Wastewater Treatment Plants (WWTPs)
  • Multiple Criteria Decision Making Methods
  • Vulnerability Assessment

اصغرپور م ج (1388) تصمیم‌گیری چندمعیاره، چاپ دوم، انتشارات دانشگاه تهران، تهران، ایران.

ASCE and AWWA (2004) Guidelines for the physical security of wastewater/storm water utilities. American Society of Civil Engineering (ASCE), Water Environment Federation (WEF) Press, New York, US.

Bailey K C (2001) The biological and toxin weapons threat to the United States. National Institute for Public Policy, Fairfax, VA.

Escer E, Perrodin Y, Keck G, Blonchard J, Vermande P (2010) Ecotoxicological risk assessment of hospital wastewater: a proposed framework for raw effluents discharging into urban sewer network. Journal of Hazardous Materials, A117(1):1011.

FEMA (2005) A how to guide to mitigate potential terrorist attacks against buildings. Risk Management Series, FEMA 452, USA, WWW.FEMA.GOV.

Grigg N S (2003) Water security: Multiple hazards and multiple barriers, Journal of Infrastructure Systems, ASCE, 9(2): 81-88.

Haimes YY (2009) Risk modeling, assessment, and management. Wiley, Third Edition, New York, US.

Kaplan S and Garrick B J (1981) On the quantitative definition of risk, Risk Analysis, 1(1): 11-27.

Mays L W (2004) Water Supply Systems Security.McGraw-Hill, New York, US.

Metcalf and Eddy Inc. (2003) Wastewater engineering. 4th ed., McGraw Hill, New York.

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

Saaty T L (1980) Decision making with the Analytic Hierarchy Process, International Journal of Services Sciences, 1(1): 83-98.

Sadiq R, Kleiner Y and Rajani B (2004) Aggregative risk analysis for water quality failure in distribution networks. Journal of Water Supply Research and Technology: AQUA, 53(4): 241-261.

SANDIA Corporation (2004) A risk assessment methodology (RAM) for physical security.Lockheed Martin Company, US.

Tidwell V C, Cooper JA and  Silva C J  (2005) Threat assessment of  water supply systems using markov effects modeling, Journal of Water Resource Planning and Management, 131(3): 218-227.

Zio E (2007) An introduction to the basic of reliability and risk Analysis. World Scientific Publishing Co, Singapore.