مدل سازی آماری و بهینه سازی فرایند تصفیة فاضلاب صنعتی مجتمع فولاد مبارکه به روش سطح پاسخ

نوع مقاله: مقاله علمی

نویسندگان

1 اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان، دانشکدة مهندسی عمران

2 تهران، دانشگاه خوارزمی، دانشکدة فنی مهندسی، گروه مهندسی عمران

3 تهران، دانشگاه تهران، دانشکدة محیط زیست

چکیده

در تحقیق حاضر، فرایند انعقاد و لخته سازی فاضلاب تصفیه خانة گالوانیزة مجتمع فولاد مبارکه به منظور حذف سی او دی از فاضلاب این واحد مدلسازی و بهینه سازی می شود. آزمایش های طراحی شده در این تحقیق با استفاده از مدل سطح پاسخ صورت گرفته است که از کارآمدترین روش های طراحی آزمایش است. متغیرهای مورد بررسی در این تحقیق چهار عامل پی اچ، کدورت ورودی، غلظت منعقدکننده و غلظت کمک منعقدکننده است که هریک در پنج سطح بررسی شده است. در مرحلة مدل سازی، با ساخت مدل رگرسیونی مرتبة دوم امکان پیشبینی میزان درصد حذف سی او دی در مقادیر مختلف متغیرهای مورد بررسی، بدون انجام دادن آزمایش فراهم می شود. در مرحلة بهینه سازی نیز مقدار بهینة متغیرهای مورد بررسی با هدف حداکثرکردن میزان حذف سی او دی و حداقل کردن میزان مواد مصرفی به دست آمد که بیانگر مصرف 350 میلی گرم بر لیتر کلرورفریک به عنوان منعقدکننده، 0/14 میلی گرم بر لیتر پلی الکترولیت به عنوان کمک منعقدکننده در پی اچ برابر 11 و کدورت ورودی 79 ان تی یو است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Statistical Modeling and Process Optimization of Industrial Wastewater Treatment of Mobarekeh Steel Complex Using Response Surface Methodology

نویسندگان [English]

  • Masoud Taheriyoun 1
  • Alireza Memaripour 2
  • Ali Torabian 3
1 Department of Civil Engineering, Isfahan University of Technology, P.O.Box: 84156-83111, Isfahan, Iran
2 Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Kharazmi University, P.O.Box: 15719-14911, Tehran, Iran
3 Department of Environmental Engineering, Faculty of Environment, University of Tehran, P.O. Box 11155-4563, Tehran, Iran
چکیده [English]

In this study, modeling and optimization of coagulation and flocculation processes in COD removal of galvanized wastewater treatment plant of Mobarakeh Steel Complex (MSC) were studied. Experiments of this study were designed using response surface method which is one of the most efficient methods in experimental design. The variables assessed in this study, are four factors including pH, input turbidity, coagulant and coagulant aid concentrations that each of them has been studied in five levels. In the modeling stage, by developing a second order regression model, predicting COD percentage removal at different values of assessed variables becomes possible without experiment. In the optimization phase, the optimal values of variables, with the goal of maximizing COD removal and minimizing material consumption, indicates the use of 350 mg/L ferric chloride as coagulant, 0.14 mg/L polyelectrolyte as coagulant aid in pH of 11 and input turbidity of 79 NTU.Keywords: coagulation-flocculation, COD, optimization, galvanized wastewater, response surface

کلیدواژه‌ها [English]

  • Coagulation-flocculation
  • COD
  • Optimization
  • Galvanized Wastewater
  • Response surface
[1]. Xu. J. C, Chen. G, Huang. X. F. (2009). “Iron and manganese removal by using manganese ore constructed wetlands in the reclamation of steel wastewater”, Journal of Hazardous Materials, 169, 309–317
[2]. Gao. C. (2011). “Optimization and evaluation of steel industry’s water-use system”, Journal of Cleaner Production , 19(1), 64–69
[3]. ترابیان .ع، حسنی ا ح، اوشک سرایی ل. (1384) . "بررسی روش های تصفیة پساب صنایع تولید ورق قلع اندود و گالوانیزه"، مجله علوم و تکنولوژی محیط زیست، 26 (3)، 2-10.
[4]. Huan. X.F, Ling .J. (2011). “Advanced treatment of wastewater from an iron and steel enterprise by a constructed wetland/ultrafiltration/reverse osmosis process”, Desalination, 269(1–3), 41–49
[5]. Kim.Y.H, Hwang. E.D,Shim.W.S. (2007). “Treatments of stainless steel wastewater containing a high concentration of nitrate using reverse osmosis and nanomembranes”, Desalination, 202(1–3), 286–292
[6]. Zhao. L, Xia. W, ( 2009). “Stainless steel membrane UF coupled with NF process for the recovery of sodium hydroxide from alkaline wastewater in chitin processing”, Desalination, 249(2), 774–780
[7]. Zhang. Y. (2011). “Treatment of Reused Comprehensive Wastewater in Iron and Steel Industry With Electrosorption Technology”, Journal of Iron and Steel Research, International., 18(6), 37–42
[8]. Nandy.T, Shastry.S, Pathe.P.P, Kaul S. N. (2003). “Pretreatment of Currency Printing Ink Wastewater through Coagulation-Flocculation Process”, National Environmental Engineering Research Institute; 148(1), 15-30.
[9]. Desjardins.C, Koudjonou.B, Desjardins.R, (2002). “Laboratory study of ballasted flocculation”, Water Research Feb;36 (3), 744-54.
[10]. Syu. M , Chen .B.J , Chou. S.T ,(2003). “. A study on the sedimentation model and neural network online adaptive control of a benzoic acid imitated wastewater oxidation process”, Industrial & Engineering Chemistry Research, 42(26), 6862-6871.
[11]. Dominguez. J. R,de Heredia. J. B,Gonzalez. T,Sanchez-Lavado. F, (2005).“Evaluation of Ferric Chloride as a Coagulant for Cork Processing Wastewaters. Influence of the Operating Conditions on the Removal of Organic Matter and Settleability Parameters”, Industrial and Engineering Chemistry Research, 44 , 6539-6545.
[12]. Gurse. A, Yalcin.M, Dogar. C, (2003) “Removal of Remazol Red Rb by Using Al (III) as Coagulant-Flocculant: Effect of Some Variables on Settling Velocity”, Water, Air, and Soil Pollution, 146 , 297.
[13]. Zhu. K, El-Din. MG, Moawad. AK, Bromley. D,(2004). “Physical and Chemical Processes for Removing Suspended Solids and Phosphorus from Liquid Swine Manure”, Environmental Technology, 25,10
[14]. Franceschi,M., Girou. A, Carro-Diaz,(2002). "Optimisation of the coagulation–flocculation process of raw water by optimal design method," Water research, 36(14), 3561-3572.
[15]. Wang,.J. P, Chen. Y.Z, Ge. X. W. (2007). "Optimization of coagulation–flocculation process for a paper-recycling wastewater treatment using response surface methodology," Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 302(1), 204-210.
[16]. عبادسی، ت. بهلکه، ا. ادریسی، ا. (1391)، " به گزینی استاتیکی پارامتر های مؤثر بر راندمان حذف  TOC پساب صنعتی با استفاده از روش انعقاد لخته سازی". اولین همایش ملی تصفیه آب و پساب های صنعتی. ماهشهر. دانشگاه آزاد اسلامی.
[17]. محمدنژاد باریکی، ا، ع. رشیدی مهرآبادی، ع. سالاری، س. (1390) ،" بهینه سازی عملیات انعقاد و لخته سازی در واحد تصفیه پساب پتروشیمی مبین با استفاده از روش تاگوچی". دومین همایش ملی مدیریت پساب و پسماند در صنایع نفت و انرژی. تهران. شرکت هم اندیشان انرژی کیمیا.
[18]. Wang. Y, Chen. K, Ge X W., Yu H. Q. (2014). “Optimization of coagulation–flocculation process for papermaking-reconstituted tobacco slice wastewater treatment using response surface methodology”, Journal of Industrial and Engineering Chemistry, 391–396
[19]. Patel.H and Vashi R.T.( 2012). “Removal of Congo Red dye from its aqueous solution using natural coagulants”Journal of Saudi Chemical Society, 16, 131–136
[20]. Liu.x, Li.x.M , Yang.Q,(2012). “Landfill leachate pretreatment by coagulation–flocculation process using iron-based coagulants: Optimization by response surface methodology”, Chemical Engineering Journal, 200–202 , 39–51
[21]. Montgomery Douglas. (2001). “Design and Analysis of Experiments”, 5th Ed. Chapter 11, John Wiley & Sons Inc., 427-445 [22]. ASTM D 2035, (2008). Standard practice for coagulation-flocculation jar test of water, 11.02.
[23]. APHA (American Public Health Association), (1998). Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 20th Ed. APHA, AWWA, WEF.
[24]. Guida M., Matteia M, Roccab C. D., Mellusoc G., Meriçb S., (2007). Optimization of alum-coagulation/flocculation for COD and TSS removal from five municipal wastewater, Desalination, 211 (113–127).