دانشگاه علم و صنعت ایران
دانشکده مهندسی پیشرفت
رشته : مدیریت فن آوری اطلاعات – کسب و کار الکترونیک
مقطع کارشناسی ارشد
سمینار درس نظریه های مدیریت
عنوان مقاله:
انتخاب تکنولوژی آب شیرین کن با استفاده از ارزیابی چند معیاره :
تاپسیس و پرومیته-2
پژوهشگر: مهدی میرزائیان
زمستان 1395
مقدمه
طی سال های اخیر ، هزینه تولید آب بوسیله دستگاه های نمک زدایی تا حد قابل توجهی کاهش یافته ، اما هزینه تولید آب به کمک آنچه ما روش های سنتی می نامیم ، افزایش پیدا کرده است . این افزایش قیمت به واسطه بهره برداری بیش از حد از منابع زیر زمینی آب ، نفوذ نمک و افزایش آلودگی آنان بوجود آمده است .
منابع آب شیرین حاصل از رودخانه ها و منابع آب زیرزمینی محدود است و با سرعت فزاینده ای درحال تهی شدن است و زنگ خطر را در بسیاری از مناطق جهان به صدا در آورده است .ازاین رو از فرآیندهای شیرین سازی آب دریا، جهت تامین آب شیرین موردنیاز استفاده می شود.
فرآیند شیرین سازی آب دریا را به دوجزء تقسیم می کند.یکی جریان آب شیرین با ذرات نمک حل نشده کم و دیگری جریان آب شور.
آب شیرین کن ها به عنوان فرآیندهای هزینه بر مطرح بوده و بازده انرژی بسیارپایینی دارند.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
فناوری های شیرین کردن آب
فرآیندهای شیرین سازی فرآیندهایی به منظورخالص سازی آب دریا برای مصارف آشامیدنی است، یک سیستم آب شیرین کن به طورکلی آب شور را به دوجریان تقسیم می کند،یکی جریان آب خالص با درصد بسیارکمی از نمک و املاح و دیگری جریانی که حاوی نمک املاح باقیمانده میباشد.
جداسازی نمک ازمخلوط آب نمک،یک فرآیند ترمودینامیکی است که نیازبه انرژی دارد،یک فرآیند ایده آل آب شیرین کن به عنوان یک فرآیند جداسازی برگشت پذیر محسوب می شود.
کارآمدترین تکنولوژی آب شیرین کن دارای مصرف 4یا 5کیلووات به ازای تولید یک مترمکعب آب شیرین هستند.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
فناوری های شیرین کردن آب
فناوری های آب شیرین کن ازلحاظ تغییرفازبه دودسته تقسیم می شوند:
فرآیندهایی که درآنها تغییر فازصورت می گیرد:
Multi effect distillation (MED)
Multi stage flash distillation (MSF)
Vapor compression distillation (VCD)
فرآیندهایی که درآنها شیرین سازی آب بدون تغییر فاز انجام میپذیرد:
Reverse osmosis (RO)
Electro dialysis (ED)
کارایی هرکدام از این فرآیندها بستگی به غلظت نمک درآب تغذیه و همچنین ارزش هزینه آب دارد.
هریک ازفناوری های آب شیرین کن برای انجام فرآیند جداسازی به انرژی احتیاج دارندکه این انرژی میتواند ازطریق انرژی گرمایی ، مکانیکی یا الکتریکی تامین شود.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
1-کلیاتی در مورد روش ها
پنج فناوری عمده به منظور زدودن نمک ودیگرمواد جامد غیرقابل حل از آب وجود داردکه عبارتند از : تقطیر، اسمزمعکوس ، الکترودیالیز، تبادل یونی ، نمک زدایی انجمادی .
تقطیر و انجماد شامل خارج ساختن آب خالص ، به صورت بخار آب و یا یخ ، ازآب شور می باشد. درفناوری های ED,ROیک غشا بسیار ظریف باعث جداسازی نمک ها و املاح سبک تر و مطلوبتر در طی عبورآب از یک محفظه شیمیایی می باشد.
اکثر راههای معمول نمک زدایی آب، شامل فرآیندهای جوشش و تبخیر می باشد.در یک دستگاه تقطیر، آب میتواند به جوش آید و بخار تولید نمایدکه ازچگالش این بخار آب خالص تولید میگردد.بعضی از دستگاه های تقطیر را می توان به هم متصل نمود و دستگاهی باکارایی بالا ایجاد کرد.
فرآیند تبخیر مولکولهای آب میتواند به وسیله گرم کردن آب شور تا دمای جوش آن و یا کم کردن فشاربخار بالای آب شور سرعت بیشتری یابد. به منظور بالابردن کارایی فرآیند تقطیر،گرمای ایجادشده ازمرحله چگالش را برای پیش گرم کردن آب تغذیه مورداستفاده قرار می دهند و یا برای دوباره گرم کردن آب شور تبخیرنشده استفاده می کنند.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
1-1شیرین کردن آب دریا به روش تقطیر
تقطیرآب هنوز بهترین و مرسوم ترین روش شیرین سازی آب دریا است.دراین فرآیند از تبخیرآب شور و چگالش آب به آب خالص می رسیم.
روش تقطیر موقعی به صرفه است که بخار با انرژی حرارتی پایین به عنوان منبع اصلی انرژی در دسترس باشد.
بزرگترین پلنت های آب شیرین درکشورهای شبه جزیره عرب و یا جاهایی که تولید همزمان توان وآب دارند، برپایه تقطیراست.
مزایای روش تقطیر برای شیرین سازی آب:
فرآیندهای تقطیرآب با کیفیت بالا تولید می کنند (با باقیمانده نمک PPM2-1 ) و به شوری آب دریا بستگی ندارند در صورتی که فرآیندهای غشایی کاملا به ذرات جامد حل شده و ترکیب آب دریا بستگی دارند و آب با کیفیت پایین تر تولید میکنند.
انرژی مصرفی در واحدهای تقطیر آب دریا ، حرارت ورودی به وسیله بخارسطح حرارتی پایین است که معمولاً به ارزانی درایستگاه های توان حرارت و در خروجی توربین های بخار قابل دسترس است.
شیرین سازی به روش تقطیر نسبت به نوع غشایی کمتر به کیفیت آب دریا حساسیت دارند درحالی که پیش تصفیه آب دریا درمورد نوع غشایی حتما باید صورت گیرد.
هزینه های عملیاتی و تعمیر و نگه داری با وجود یک نیروگاه حرارتی ، به طور عمومی برای تقطیر پایین تر از واحدهای غشایی است.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
فرآیندهای مختلف تقطیرآب دریابه شرح زیراست:
تقطیر به کمک چند مرحله انبساط ناگهانی (MSF)
تقطیر چند مرحلهای به همراه لوله افقی و فیلم نازک انبساط (MED)
MEDباگردش بخار به وسیله ترموکمپرسور (TVC_MED)
تقطیر یک یا چند مرحله ای به وسیله تراکم بخار مکانیکی (MVC)
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
1-2 انواع فرآیند های تقطیر
1-1-2 فرآیند MSF
این فرآیند در داخل محفظه ای به نام گرمکن، محلول آب شور دریا گرم میشود . این کار عمدتا از طریق چگالیده شدن بخار روی تعداد لوله موازی که در داخل محفظه عبور کرده ودر عین حال آب دریا را گرم میکنند، انجام میشود. آب گرم شده دریا سپس به داخل محفظه دیگری که مرحله اواپراتور (تبخیر کننده) نامیده میشود، جریان یافته و در آنجا غشاء درحدی تنظیم میگردد که آب بلافاصله به جوش میآید، تغذیه ناگهانی آب گرم به داخل اطاقک باعث به جوش آمدن سریع آن میگردد . درواقع آب به صورت انفجاری یا فلاشینگ به بخار تبدیل میگردد این تبدیل به فشار کنترل شده دراین مرحله بستگی دارد، زیرا فرآیند جوشش تا زمانی ادامه می یابدکه آبسرد شود.
معمولاً یک مجموعه آب شیرین کن MSF می تواند 4تا 40 مرحله داشته باشد
MSF معمولاً با حداکثر دمای تغذیه 90 تا 120 درجه سانتیگراد عمل می کند.
افزایش تعداد مراحل فرآیند MSF بازده کلی دربخش بازیافت حرارت را افزایش می دهد.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
2-1-2 فرآیند MED
اساس کار واحدهای MED بدین صورت است که بخار خروجی از نیروگاه های بخار و یا بخاری که به واسطه سوزاندن زغال سنگ وسوخت های فسیلی دیگرحاصل شده است وارد اولین مرحله میشود.
بخار چگالش یافته ازمرحله دوم به بعد به عنوان آب شیرین جمع آوری شده و تصفیه نهایی(برای رساندن PH به سطح قابل قبول) بر روی آن صورت می پذیرد.
حداقل تعداد مراحل طراحی شده برای انجام یک فرآیند MEDبه دمای آب تغذیه وابسته است.
افزایش تعداد مراحل سبب میشود که نسبت آب شیرین تولیدی به بخار مصرفی آن بازده حرارتی طرح نیز افزایش یابد
درصورت افزایش تعداد مراحل ،هزینه سرمایه گذاری اولیه نیز افزایش می یابد.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
1-3 روش اسمز معکوس
درحال حاضر این فرآیند یکی از شیوه های اصلی شیرین سازی آب محسوب میشود.
در یک فرآیند غشایی به طور معمول دو فاز بوسیله فاز سوم که غشا میباشد از یکدیگرجدا گردیدهاند
فرآیندهای غشایی براساس اندازه کوچکترین ذره که تحت تاثیر نیروی فشاری ازغشا عبورمی کند به نامهای زیر نامیده میشوند :
میکروفیلتراسیون (Micro filtration)
اولترافیلتراسیون (Ultra filtration )
نانوفیلتراسیون (Nano filtration )
اسمزمعکوس (Reverse osmosis )
فرآیند غشایی دارای مزایای متنوع زیر میباشد:
صرفه جویی درمصرف انرژی به دلیل عدم تغییرفاز
کاهش فضای مورد نیاز به علت کم حجم بودن مدولهای غشایی
سریع تر بودن فرآیند به دلیل نازک بودن غشاء وبالا بودن سرعت انتقال جرم درآن
توانایی انجام دردمای پایین که مزیت بالایی برای محلولهای حساس به گرماست
پایین بودن هزینه سرمایه گذاری درمقایسه با سایر روشها درسطح جهانی
سهولت درگسترش دادن سیستم
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
1-4 الکترودیالیز
فرآیند الکترودیالیز بصورت تجاری از اوایل دهه 60 یعنی حدود 10 سال قبل از Roبه بازار عرضه شد.
روش موثری برای کاهش هزینه در فرآیند نمک زدایی آب های کم نمک ابداع کرد و در این زمینه موفقیت قابل ملاحظه ای بدست آورد .
الکترودها به یک منبع جریان مستقیم مثل باطری متصل میگردند ، در داخل یک ظرف حاوی محلول آب نمک قرار گرفته ، جریان الکتریکی از میان محلول( الکترولیت ) عبور میکند.در این حالت یون هاسعی میکنند به سمت الکترود با بار مخالفحرکت کنند.
فرآیند الکترودیالیز به اصول کلی زیر بستگی دارد:
اکثر نمک های محلول در آب ، به شکل یون بوده و بصورت مثبت ( کاتیون ) یامنفی ( آنیون ) باردار میگردند.
آنیون ها بوسیله بار الکتریکی مخالف الکترود، جذب آنان میشود.
غشاءها را می توان طوری ساخت که بصورت انتخاب شده عبور آنیونها یا کاتیونها را امکانپذیر کنند .
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
1-5 آب شیرین کن های ترکیبی
یک روش مناسب دیگر برای پیش تصفیه آب دریا استفاده از نانو فیلترها NFاست. مزایای این روش کاهش و خارج کردن سختی های یونی از آب تغذیه است که رسوب زدگی درسطوح انتقال حرارت آب شیرین کن را کاهش میدهد.
امروزه ترکیب آب شیرین کن های حرارتی و مکانیکی خصوصا در سیستمهای تولید همزمان توان و حرارت بسیار مورد توجه قرار گرفته است .بعض از انواع آنها عبارتند از :
آب شیرین کن ترکیبی MSF_RO
آب شیرین کن ترکیبی NF-MSF
آب شیرین کن ترکیبی NF-RO-MSF
سهم انواع آب شیرین کن ها درتولید آب شیرین جهان براساس آمار منتشر
شده توسط اتحادیه بین المللی آب شیرین کن ها درسال 2006 میلادی در
شکل روبرو نشان داده شده است.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
2- بیان مسئله
فرآیند انتخاب بهترین فن آوری آب شیرین کن برای یک کاربرد خاص کاری بسیار دشوار است زیرا تعداد فن آوری ها در دسترس بسار زیاد است و هر روش برای چندین مصرف کننده نهایی کاربرد دارد. بنابراین، به منظور ارزیابی پیچیدگی های موجود در انتخاب یک فن آوری آب شیرین کن برای یک کاربرد خاص ، مطالعه ای بر روی یک جامعه به همراه تجزیه و تحلیل نیاز آن به آب شیرین کن انجام شد.
جامعه منتخب جهت مطالعه ، موسسه علم و فن آوری بیرلا , پردیس پیلانی حیدر آباد (BPHC) ، که یک موسسه آموزشی گسترده با بیش از 200 جریب مساحت در حیدر آباد ، هند است که تعداد 3500 نفر دانشجو ، کارکنان آموزشی و غیر آموزشی و خانواده های آنان می باشد. بر اساس بررسی های انجام شده میزان تقاضا برای آب شیرین بین 20 تا 22 مترمکعب در روز و میزان نمک محلول در آب قابل قبول 1340 پی پی ام تعیین شد.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
3- مسئله انتخاب فن آوری نمک زدایی در محیط ارزیابی چند منظوره
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
مراحل انتخاب بهترین فن آوری نمک زدایی مناسب از گزینه های موجود در دسترس
در محیط ارزیابی چند معیاره در شکل زیر نشان داده شده است.
نیاز به فرآیند آب شیرین کن از طریق مطالعه موردی بررسی شد و
"انتخاب یک فن آوری نمک زدایی مناسب " به عنوان
زمینه تصمیم گیری شناسایی گردید.
گزینه های زیر به عنوان روش های پیشنهادی انتخاب شدند
MSF ، MED ، VC، RO و ED
و در تجزیه و تحلیل به عنوان A1 ، A2، A3، A4 وA5
به ترتیب نشان داده شد.
اگر V1، V2، V3. . . معیارهای مختلف باشند که انتخاب یک تکنولوژی آب شیرین کن را تحت تاثیر قرار میدهند ، پس "زیست پذیری" V ، از مسئله انتخاب فن آوری نمک زدایی به صورت زیر تعریف می گردد .
𝑉𝑖𝑎𝑏𝑖𝑙𝑖𝑡𝑦 ,𝑣 = 𝑓 𝑉 1 , 𝑉 2 , 𝑉 3 … 𝑉 𝑛 (1)
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
یک تکنولوژی نمک زدایی زمانی بهینه است که همه معیار های بررسی شده به صورت همزمان بهینه باشند. در ابتدا یک لیست جامع از 25 معیار آماده شد . بعضی از این معیار ها کیفیت آب تصفیه شده ، طول عمر تکنولوژی ، بیشترین ظرفیت ورودی، حداقل ظرفیت ورودی، هزینه عملیات، هزینه مواد ، هزینه نصب ، مصرف انرژی گرمایی و الکتریکی و غیره … بودند .
یازده معیار اصلی (C1–C11) به دست آمد و با کارشناسان مورد بررسی قرار گرفت.(جدول یک)
معیار ها از انواع مشابه با هم گروه بندی شدند. فنی (G1)، اقتصادی (G2)، اجتماعی (G3)و رفتاری و انرژی (G4).
مسئله انتخاب فن آوری آب شیرین کن
1-3 زمینه تصمیم گیری، شناسایی گزینه ها و معیارها
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
تعریف معیارها همراه با ماهیت و واحد
2-3 برآورد وزن معیارها
اولویت معیار ها توسط مقیاس نه نقطه ای اهمیت نسبی ساتی ترکیب شدند که در جدول روبرو به آنها اشاره شده است.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
برای محاسبه اولویت معیار ها و بدست آوردن ارزش اهمیت نسبی آنها از روش پاور متد استفاده گردید . این ارزشها با استفاده از معادله زیر نرمال شد.
v j (a) = f j (a) fj (a) , j=1,2,…,11
در آن v j (a) نشان دهنده ارزش معیار j ام و f j (a) نشان دهنده وزن معیار jام قبلا از نرمال شدن می باشد که در جدول روبرو نشان داده شده اند.
3-3 انتخاب یک روش تجمعی جهت ارزیابی
پس از بررسی گسترده و عمیق ، مشاهده گردید پرومته ، ای اچ پی و تاپسیس به دلیل مقبولیت ، فهم و توانایی پرداختن به معیارهای کیفی تکنیک های محبوب تری برای مسئله انتخاب تکنولوژی بودند.
روش تاپسیس و پرومته-2 برای محاسبه "زیست پذیری" فناوری های آب شیرین کن استفاده شد.
ماتریس بازده از منابع فوق توسعه داده شد و پس از نرمال سازی در جدول زیر نشان داده شده است.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
1-4 ارزیابی با استفاده از تاپسیس
تاپسیس بر این اصل استوار است که گزینه انتخاب شده باید در کمترین فاصله از راه حل ایده آل و بیشترین فاصله از بدترین راه حل باشد.
ماتریس بازده وزن دهی شده و نرمال سازی شده که به وسیله ضرب ماتریس نرمال تصمیم گیری محاسبه گردید.
ماهیت هر معیار باید حداکثر می گردید.
راه حل ایده آل مثبت ( 𝑓 𝑗 ∗ ) برای مثال ایده آل ترین فن آوری آب شیرین کن با توجه به معیار j ام و راه حل ایده آل منفی ( 𝑓 𝑗 ∗∗ ) نا مناسب ترین گزینه با توجه به معیار j ام است که در بین تمام یازده معیار تعیین می شود.
فاصله هر گزینه از راه حل ایده آل مثبت (𝐷 𝑎 + ) و از راه حل منفی (𝐷 𝑎 − ) با استفاده از معادلات زیر محاسبه می گردد :
ضریب نزدیکی هر گزینه (Ca) نسبت فاصله آن از راه حل ایده آل مثبت و راه حل ایده آل منفی است و با استفاده از معادله زیر محاسبه می شود:
گزینه های مختلف بر اساس مقادیر 𝐶 𝑎 رتبه بندی شد . هرچه مقدار 𝐶 𝑎 بیشتر باشد ، گزینه بهتر و در نتیجه مناسب ترین فن آوری نمک زدایی می باشد.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
𝑗=1 𝐽 ( f j (a ) −𝑓 𝑗 ∗ ) 2
𝑗=1 𝐽 ( f j (a ) −𝑓 𝑗 ∗ ) 2
𝐶 𝑎 = (𝐷 𝑎 + ) (𝐷 𝑎 + )+ (𝐷 𝑎 − )
2-4 نتایج ارزیابی تاپسیس
از جدول روبرو می توان برداشت کرد که الگوی رتبه بندی گزینه ها از A1 تا A5 به ترتیب 2،3،4،5 و1 است . بنابر این گزینه 5 با عدد 0.837 که بالاترین مقدار 𝐶 𝑎 می باشد به عنوان بهترین روش انتخاب می گردد. بدیهی است با توجه به روش تاپسیس فرآیند ED برای جامعه مورد مطالعه به عنوان مناسب ترین روش از بین سایر روش ها انتخاب می گردد.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
جدول مقادیر 𝐷 𝑎 + و 𝐶 𝑎 و 𝐷 𝑎 + بر اساس روش تاپسیس
3-4 ارزیابی با استفاده از پرومته-2
روش پرومته جزء روشهایMADM و به عنوان یک روش کارا و با استفاده از دو واژه ترجیح و بی تفاوتی به دنبال انتخاب بهترین گزینه می باشد.
پرومته-2 ، گزینه های گسسته را بصورت کامل رتبه بندی می کند.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
در این روش :
این روش در زمره روشهای جبرانی قرار می گیرد
شاخص های کیفی به کمی تبدیل می شوند.
نیازی نیست که شاخص ها حتما مستقل از هم باشند.
تصمیم گیرنده با n گزینه متناهی مواجه است.
A={Ai І i=1,2,…,n}
تصمیم گیرنده شاخص هایی را جهت تصمیم گیری معرفی می نماید.
C={Cj І j=1,2,…,k}
در نظر گرفتن وزن (W) برای شاخص ها به طوری که:
رتبه بندی گزینه ها با مقایسه زوجی گزینه ها در هر شاخص انجام می شود. مقایسه بر پایه یک تابع برتری از پیش تعریف شده با دامنه [ 0 , +1] اندازه گیری می شود. تابع برتری (ترجیح) P، برای مقایسه ی دو گزینه ی a و b از نظر شاخص j به صورت زیر است:
Pj (a , b) = P[dj (a , b)]
گام اول: dj (a , b) = fj (a) – fj (b) بیانگر تفاوت اندازه ها در شاخص j است. این تفاوت برای شاخص های Max زمانی معنادار خواهد بود که fj (a) > fj (b) باشد. و برای شاخص Minاین رابطه برعکس است.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
گام دوم: پس از محاسبه میزان تفاوت گزینه ها با یکدیگر، مقدار Pj (a,b) و با توجه به توابع یاد شده بدست خواهد آمد.
گام سوم: مجموع موزون برتری گزینه a نسبت به b که آن را با (a,b) π نشان می دهند.
گام چهارم:
جریان خروجی: بیان می کند یک گزینه مانند aچه قدر از گزینه های دیگر برتر است. هرچه این مقدار بیشتر باشد این گزینه برتر خواهد بود. 𝜙 + (a)
جریان ورودی: بیان می کند که گزینه های دیگر چه قدر برگزینه aبرتر می باشند. هرچه این مقدار کمتر باشد این گزینه بهتر خواهد بود 𝜙 − (a).
3-4 ارزیابی با استفاده از پرومته-2 (الگوریتم)
𝜙 + (a)= 𝐴 𝜋(𝑎,𝑏) 𝑁−1
𝜙 − (a)= 𝐴 𝜋(𝑏,𝑎) 𝑁−1
𝜙 (a)= 𝜙 − (a)- 𝜙 − (a)
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
3-4 ارزیابی با استفاده از پرومته-2 (توابع برتری)
H ( 𝑑 𝑗 ) = 0 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 =0 1 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 >0
1
𝑑 𝑗
H ( 𝑑 𝑗 )
نوع یک
نوع دو
نوع سه
نوع چهار
نوع پنج
نوع شش
𝑑 𝑗
H ( 𝑑 𝑗 )
1
H ( 𝑑 𝑗 ) = 0 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 ≤ 𝑞 𝑗 1 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 > 𝑞 𝑗
H ( 𝑑 𝑗 ) = 𝑑 𝑗 𝑝 𝑗 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 ≤ 𝑝 𝑗 1 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 > 𝑝 𝑗
H ( 𝑑 𝑗 )
1
1
0.5
H ( 𝑑 𝑗 )
𝑑 𝑗
H ( 𝑑 𝑗 ) = 0 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 ≤ 𝑞 𝑗 0.5 𝑖𝑓 𝑞 𝑗 < 𝑑 𝑗 ≤ 𝑝 𝑗 1 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 > 𝑝 𝑗
H ( 𝑑 𝑗 ) = 0 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 ≤ 𝑞 𝑗 𝑑 𝑗 −𝑞 𝑗 𝑝 𝑗 −𝑞 𝑗 𝑖𝑓 𝑞 𝑗 < 𝑑 𝑗 ≤ 𝑝 𝑗 1 𝑖𝑓 𝑑 𝑗 > 𝑝 𝑗
1
𝑑 𝑗
𝑑 𝑗
H ( 𝑑 𝑗 )
H ( 𝑑 𝑗 )
1
H ( 𝑑 𝑗 ) =1- 𝑒 − 𝑑 𝑗 2 2 𝜎 𝑗 2
4-4نتایج ارزیابی با استفاده از روش پرومته-2
تمام معیار ها با ماهیت ماکزیمم مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند، بنا براین ، ماتریس بازده در جدول 1 نشان داده شد ، که در آن تمامی معیار ها ماکزیمم گردیده است معیار هایی که ماهیت مینیمم داشتند با ضرب یک علامت منفی تبدیل به ماکزیمم شدند.
پارامتر های مورد نیاز برای روش پرومته-2 مانند نوع تابع برتری برای هر معیار ، محدوده هر معیار که در اسلاید قبل تعریف گردید، در جدول 2 نشان داده شده است.
جدول 1
جدول 2
شاخص فرا رتبه خروجی a در مجموعه گزینه های N ، 𝜙 + (a) و شاخص فرا رتبه ورودی a در مجموعه گزینه های N ، 𝜙 − (a) و رتبه بندی کامل a در مجموعه گزینه های N، 𝜙(a) محاسبه و نتایج در جدول 3 نشان داده شده است.
با توجه به مشاهدات جدول 4 الگوی رتبه بندی جهت جایگزین های A1-A5 به ترتیب 5 ،4،3، 2 و 1 است.گزینه A5 به عنوان بهترین گزینه دارای بالاترین 𝜙 با مقدار 0.526 است. بنابراین با توجه به روش پرومیته-2 فرآیند ED برای کاربرد جامعه مورد نظر نسبت به سایر فن آوری های در دسترس مناسب تر است.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
4-4نتایج ارزیابی با استفاده از روش پرومته-2
جدول 3
جدول 4
5-4 مقایسه نتایج
محاسبه ارزش زیست پذیری از طریق دو تکنیک تاپسیس و پرومیته-2 انجام شد . نتایج نشان دادند که روش ED مناسب ترین روش برای جامعه انتخاب شده است.
الگوی رتبه بندی به دست آمده از روش های فوق ترتیب اولویت استفاده از این روش ها به ترتیب از زیاد به کم ED ، RO ، VC ، MEو MSF می باشد.
زمانی که اکثریت داده ها برای محاسبه زیست پذیری در متون و منابع موجود می باشد روش تاپسییس نسبت به پرومیته-2 بیشتر مورد استفاده قرار می گیرد.
با استفاده از مقدار واقعی برای معیارهای مختلف ، هر فرد علاقه مند با استفاده از نتایج و الگوریتم این مقاله می تواند مناسب ترین فن آوری نمک زدایی برای هر نوع کاربرد آب شیرین کن واقع در هر نقطه را محاسبه نماید.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
5 نتیجه گیری
انتخاب یک فرآیند آب شیرین کن مناسب برای یک کاربرد کار پیچیده ای است که این به دلیل وابستگی آن به فن آوری ، عوامل اقتصادی ، اجتماعی و فرهنگی می باشد .
. پیچیدگی های انتخاب یک فرآیند نمک زدایی مشخص و از طریق تجزیه و تحلیل ابتدایی ، ED به عنوان فن آوری مناسب برای جامعه BPHC انتخاب گردید.
به ضرورت های داشتن یک رویکرد ریاضی/ علمی اشاره شد و روند دست یابی به یک فن آوری مناسب در محیط MCE توضیح داده شد.
از تاپسیس و پرومیته-2 برای تعیین قابلیت زیست پذیری مورد استفاده قرار گرفت و نتایج مهم زیر حاصل شد :
یازده معیار موثر بر انتخاب فن آوری نمک زدایی شناسایی شده و روش های مختلف بدست آوردن راه حل مطلوب در محیط MCE ذکرشده است.
تاپسیس و پرومیته-2 به عنوان روش های مناسب برای انتخاب تکنولوژی آب شیرین کن انتخاب و ارزیابی انجام شد.
تاپسیس و پرومیته-2 نشان داد که ED مناسب ترین روش برای جامعه مورد نظر می باشد .
تغییرات جزیی در ماتریس بازده برای سایر کاربرد ها می تواند راه حل مناسبی برای هر نیاز از این دست فراهم نماید.
دانشگاه علم و صنعت ایران
مهدی میرزائیان
منابع
[1] Population Reference Bureau. World Population Highlights: key Findings from PRB‘S 2010.World Population Data Sheet, 2010;65.
[2] World Health Organization, Geneva. Guidelines for Drinking-Water Quality, Health Criteria and Other Supporting Information. 1996;2.
[3] Ghaffour N, Missimer TM, Amy GL. Technical review and of economics of water desalination: challenges for supply sustainability. 2013;309:197–207.
[4] Al-Karaghouli AA, Kazmerski LL. Renewable Energy Opportunities in Water Desalination,. National Renewable Energy Laboratory, 2011;149–84.
[5] Khawajia AD, Kutubkhanaha IK, Wieb J-M. Advances in seawater desalination technologies. Desalination 2008;221:47–69.
[6] Ayoub GM, Malaebb L. Economic feasibility of a solar still desalination system with enhanced productivity. Desalination 2014;335:27–32.
[7] Arjunan TV, Aybar HS, Nedunchezhian N. Status of solar desalination in India. Renew Sustain Energy Rev 2009;13:2408–18.
[8] Al-Hayek I, Badran OO. The effect of using different designs of solar stills on water distillation. Desalination 2004;169:121–7.
[9] Li C, Goswami Y, Stefanakos E. Solar assisted sea water desalination: areview. Renew Sustain Energy Rev 2013;19:136–63.
[10] Sembitsky T. The Use of Renewable Energy for Sea-Water Desalination; A Brief Assessment Technical Information. Services W16e,Germany, 2000.
[11] Mezher T, Fath H, Abbas Z, et al. Techno-economic assessment and environmental impacts of desalination technologies. 2011;266:263–73.
[12] Afify A. Prioritizing desalination strategies using multi-criteria decision analysis. Desalination 2010;250:928–35.
[13] http://www.eetcorp.com/heepm/heepmmore.htm (15th October 2014, datelast accessed).
[14] Report on: Ground water scenario in major cities of India. Central Ground Water Board, Ministry ofWater Resources, Government of India, 2011.
[15] Prados JC, Gutierrez-Cervello GL. Water Purification and Management. NATO Science for Peace and Security Series—C: Environmental Security.Springer, 2009.
[16] Srinivas M, Vivekh P, Vishwanth Kumar V, et al. Desalination technology selection: two possible approaches, the conventional : Proceedings of ICP 2015—International Conference on Polygeneration, 2015; Abstract CP-158, pp. 47–8.
[17] Vincke P. Multicriteria Decision-aid.Wiley, 1992.
[18] Duckstein L, Tecle A, Nachnebel HP, et al. Multicriterion analysis of hydropower operation. J Energy Eng 1989;115:132–5.
[19] Munda G. Multi-Criteria Evaluation in a Fuzzy Environment. Physica Verlag Heidelberg, 1995.
[20] Raju KS. Studies on multicriterion decision making methods and management of irrigation systems. PhD thesis. Indian Institute of Technology.
[21] Ghassemi SA, Danesh S. A hybrid fuzzy multi-criteria decision making approach for desalination process selection. Desalination 2013;313:44–50.
[22] Grubert EA, Stillwell AS, Webber ME. Where does solar-aided seawater desalination makes sense? A method for identifying. Desalination 2014;339:10–7.
[23] Salim MG. Selection of groundwater sites in Egypt, using geographic, for desalination by solar energy in order to reduce greenhouse gases. J Adv Res 2012;3:11–9.
[24] Kaya T, Kahraman C. Multi criteria renewable energy planning using an integrated fuzzy VIKOR & AHP methodology: the case of Istanbul. Energy 2010;35:2517–27.
[25] Saaty TL. How to make a decision: the analytic hierarchy process. Eur J Oper Res 1990;48:181–96.
[26] Pohekar SD, Ramachandran M. Application of MCDM to sustainable energy planning—a review. Renew Sustain Energy Rev 2004;8:365–81.
[27] Kolli S, Parsaei HR.Multi-criteria analysis in the evaluation of advanced manufacturing technology using PROMETHEE. Comput Ind Eng 1992;23:455–8.
[28] Anand G, Kodali R. Selection of lean manufacturing systems using the PROMETHEE. J Model Manage 2008;3:40–70.
[29] Madlener R, Stagl S. Sustainability-guided promotion of renewable electricity generation. Ecol Econ 2005;53:147–67.
[30] Hwang CL, Yoon K. Multiple Attribute Decision Making: Methods and Applications. Springer-Verlag, 1981.
[31] Indriyati BS, Sarwoko EA. Sensitivity analysis of the AHP and TOPSIs methods for the selection of the best lecturer base on the academic achievement. Proceeding of the ISNPINSA Seminar International Diponegoro University. ISSN 978-602-097-331-9, pp. 38–50.
[32] Kaya T, Kahraman C. Multicriteria decision making in energy planning using a modified fuzzy TOPSIS methodology. Exp Syst Appl 2011;38:6577–85.
[33] I˙c¸ YT. An experimental design approach using TOPSIS method for the selection of computer-integrated. Robot Comput Integr Manuf 2012;28:245–56.
[34] Mezher T, Fath H, Abbas Z, et al. Techno-economic assessment and environmental impacts of desalination technologies. Desalination 2011;266:263–73.
[35] Abraham T, Luthra A. Socio-economic & technical assessment of photovoltaic powered membrane desalination processes for India. Desalination 2011;268:238–48.
[36] Chen SJ, Hwang CL. Fuzzy Multiattribute Decision Making: Methods and Applications. Springer-Verlag, 1992.
[37] Opricovic S, Tzeng GH. Compromise Solution by MCDM methods: a comparative analysis of VIKOR and TOPSIS. Eur J Oper Res 2004;156:445–55.
[38] Taleb MFA, Mareschal B. Water resources planning in the Middle East: application of the PROMETHEE V multicriteria method. Eur J Oper Res 1995;81:500–11.
[39] Pomerol J, Ch, Romero SB. Multicriterion Decision in Management:Principles and Practice. Kluwer Academic, 2000.
[40] Tomic´ V, Marinkovic´ Z, Janosˇevic´ D. PROMETHEE method implementationwith multi-criteria decisions. FU Mech Eng 2011;9:193–202.
منابع