انجمن آب و فاضلاب ایران علوم و مهندسی آب و فاضلاب 2588-3941 11 1 2026 03 21 Optimization of Bioremediation Alternatives in Petroleum-Contaminated Aquifers: A Case Study of Shiraz Oil Refinery بهینه‌سازی گزینه های زیست‌‌پالایی در آبخوان‌های آلوده نفتی: مطالعه موردی پالایشگاه نفت شیراز 17 32 236913 10.22112/jwwse.2025.485324.1416 FA سروش امیراکبری دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‎زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. 0009-0007-1350-520X سعید علیمحمدی دانشیار دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‎زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران. 0000-0002-4421-3353 Journal Article 2024 11 03 In this study, a simulation-optimization model was developed to minimize the cost of bioremediation in a petroleum-contaminated aquifer. Groundwater flow and contaminant transport were simulated using MODFLOW6 and MT3D-USGS, while bioremediation optimization was performed using the differential evolution algorithm. The accuracy of the modeling approach was verified through a benchmark test. Subsequently, the Shiraz Oil Refinery was selected as a case study, and the remediation of BTEX (benzene, toluene, ethylbenzene, and xylene) contamination resulting from a potential spill was evaluated under four scenarios. The results of Scenario 1 indicated that natural bioremediation alone could not reduce benzene concentrations to the regulatory limit. The other three scenarios were defined based on the location, number of bioremediation wells, and remediation duration. In all three cases, the contaminant concentration was reduced below the regulatory standard by the end of the ten-year period. Optimization results showed that Scenario 2 (with two injection wells and two extraction wells over four years) had the lowest total cost of $157,634, making it 12.1% cheaper than Scenario 3 and 9.5% cheaper than Scenario 4. In contrast, Scenario 3 exhibited the fastest remediation rate. In summary, Scenario 2 was the most cost-effective option due to its lower bioremediation cost and lower pumping and injection rates over a longer duration, whereas Scenario 3 was more effective in achieving rapid remediation. در این پژوهش، یک مدل شبیه‌سازی-بهینهسازی با هدف حداقل‌سازی هزینه زیست‌پالایی در یک آبخوان آلوده نفتی، ارائه شده است. شبیهسازی جریان و آلودگی با مدل‌های MODFLOW6، MT3D-USGS و بهینه‌سازی زیست‌پالایی با الگوریتم تکامل تفاضلی انجام شد و صحت مدل‌سازی با یک مسئله آزمون کنترل شد. در ادامه پالایشگاه شیراز به‎عنوان مطالعه موردی انتخاب و پاکسازی آلودگی BTEX (بنزن، تولوئن، اتیل‌بنزن و زایلن)، حاصل از نشت محتمل در چهار گزینه بررسی شد. نتایج گزینه 1 نشان داد که زیست‌پالایی طبیعی قادر به کاهش غلظت آلاینده بنزن تا مقدار مجاز نیست. سه گزینه دیگر براساس موقعیت، تعداد چاههای زیست‌پالایی و مدت زمان اجرا تعریف شدند و در هر سه گزینه، غلظت آلاینده در انتهای دوره ده ساله، به کمتر غلظت استاندارد رسید. نتایج بهینه‌سازی نشان‎داد که سناریوی دوم (با ۲ چاه تزریق و ۲ چاه پمپاژ، طی 4 سال) با هزینه کل 157634 دلار، 1/%12 ارزان‌تر از گزینه سوم و 5/9 درصد ارزان‌تر از گزینه چهارم است. در مقابل، گزینه سوم سریع‌ترین نرخ پاک‌سازی را داشت. به‎طور خلاصه، گزینه دوم هزینه پاکسازی کمتری داشته و به‎علت طولانی‌تر بودن اجرا، نرخ پمپاژ و تغذیه کمتری نیز دارد، و گزینه‌ سوم دارای اثربخشی پاک‌سازی سریع‌تری است.

https://www.jwwse.ir/article_236913_71623f649e28cf55f7f1e5326311c458.pdf