بررسی اثر پارامترهای عملیاتی بر تصفیة فاضلاب توسط راکتور ناپیوستة متوالی

نوع مقاله : مقاله علمی

نویسندگان

1 مشهد، دانشگاه فردوسی، دانشکدة مهندسی

2 مشهد، دانشگاه فنی وحرفه ای، دانشکدة ثامن الحجج

چکیده

به دلیل رشد جمعیت و فعالیت های انسانی در بخش های کشاورزی و صنعت، آب سالم و بهداشتی دچار کمبود شده است. صنعت تولید نشاسته یکی از صنایع آلایندة منابع آبی است که با توجه به زیاد بودن بار آلودگی، مضرات زیست محیطی و استاندارد های خروجی پساب، تصفیه و بازیابی آنها اهمیت دارد. در این تحقیق، پس از ساخت راکتور ناپیوستة متوالی (اس بی آر)، اثر متغیرهای دما، عمق هوادهی، تفاوت در میزان سازگاری لجن به مادة آلی (نشاسته) و سرعت بارگذاری مادة آلی (او ال آر) بر بازده راکتور بررسی شد. آزمایش ها با نرم افزار دیزاین اکسپرت طراحی شدند و در راکتورهای 1 SBR و 2 SBR که به ترتیب با 500 و 1500 میلیگرم در لیتر مادة آلی تطابق یافته بودند، انجام گرفتند. میزان حذف اکسیژن مورد نیازشیمیایی (سی او دی) به عنوان پاسخ فرایند اندازه گیری شد. براساس نتایج، پاسخ آزمایش ها با مدل پیش بینی شده در تطابق بود. در دمای C 25 راندمان حذف بالا و به طور متوسط 85/6 درصد بود. متوسط راندمان حذف سی او دی در SBR 2، 12 درصد بیشتر از SBR 1 بود. بازده راکتورها در هوادهی عمقی نسبت به هوادهی میانی و سطحی بیشتر بود. در شرایط بهینه، راندمان حذف سی او دی به 96/36 درصد رسید. براساس نتایج، راکتور ناپیوستة متوالی گزینة مناسبی برای تصفیة فاضلاب حاوی نشاسته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Investigation of Operating Parameters on Wastewater Treatment Using Sequencing Batch Reactor

نویسندگان [English]

  • Seyed Mohammad Ali Masoudi 1
  • Javad Sargolzaei 1
  • Abolfazl Darrodi 2
1 School of Chemical Engineering, College of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, P.O. Box 91779-48944 , Mashhad, Iran
2 School of Chemistry, Samen-Alhojaj Faculty of Mashhad, Technical and Vocational University, P. O. Box 91864-59433, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Due to the population growth and human activities in the agricultural and industrial fields, healthy and sanitary water has become scarce. Due to its high contamination load, environmental harms and water discharge standards, starch producing industry is regarded as one of the industries polluting water sources which its treatment and recovery remains important. In the present study, after fabrication of sequencing batch reactor (SBR), the effects of temperature, respiration depth, difference between sludge acclimation to organic matter (starch) and organic loading rate on reactor efficiency have been investigated. The experiments were designed using Design Expert Software and carried out in reactors named and which were acclimatized with 500 mg/l and 1500 mg/l organic substrates, respectively. Chemical oxygen demand (COD) removal percentage was measured as process response. According to the results, the experimental responses were in agreement with predicted models. In 25℃, the removal performance was high and it was 85.6% in average. In comparison with , the average COD removal efficiency was 12% higher in . The reactors performances in deep respiration were higher than middle and surface respiration. In optimal conditions, the COD removal efficiency was as high as 96.36%. Consequently, it is safe to note that sequencing batch reactor is an appropriate option for treating “starch-containing wastewater”.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sequencing batch reactor
  • Wastewater treatment
  • Analysis of Variance
  • Response Surface Methodology
  • starch

مراجع

[1]       منزوی، م. ت. (1382). "فاضلاب شهری: تصفیه­ ی فاضلاب"، چاپ نهم، انتشارات دانشگاه تهران، تهران.
[2]       Dapena-Mora A., Campos J.L., Mosquera-Corral, A., Jetten, M.S.M., Mendez, R. (2004). "Stability of the Anammox process in a gas-lift reactor and a SBR", Journal of Biotechnology, 110 (2), 159–170.
[3]       Annachhatre, Ajit P., Amatya Prasanna, L. (2000). "UASB treatment of Tapioca Starch wastewater", Journal of Environmental Engineering, 126 (12), 1149-1152.
[4]       Ferraz Fernanda, M., Bruni Aline, T., Bianchi Vanildo, L. (2009). "Performance of an Anaerobic Baffled Reactor (ABR) in treatment of cassava wastewater", Brazilian Journal of Microbiology, 40 (1), 48-53.
[5]       Rajasimman, M., Karthikeyan, C. (2007). "Aerobic digestion of starch wastewater in a fluidized bed bioreactor with low density biomass support", Journal of Hazardous Materials, 143 (1-2), 82–86.
[6]       Chen J. Paul, Kim, S.L., Ting, Y.P. (2004). "Anaerobic Ponds Treatment of Starch Wastewater: Case Study in Thailand", Bioresource Technology, 95 (2), 135-143.
[7]       Singh, Mohini, Srivastava, R. K. (2011). "Sequencing batch reactor technology for biological wastewater treatment: a review", Asia-pacific Journal of chemical Engineering, 6 (1), 3–13.
[8]       Ganesh, R., Balaji, G., Ramanujam, R.A. (2005). "Biodegradation of tannery wastewater using sequencing batch reactor-Respirometric assessment", Bioresource Technology, 97 (15), 1815-1821.
[9]       Douglas C., Montgomery, (1991). "Design and Analysis of Experiments", 3th. Edition, John Wiley and Sons Co., New York.
[10]    Myers R.H., Montgomery D.C. (2002). "Response Surface Methodology, process and product Optimization using designed experiments",  Edition, John Wiley and Sons Co. New York.
[11]    Chen M.J., Chen K.N., Lin C.W. (2005). "Optimization on response surface models for the optimal manufacturing conditions of dairy tofu", Journal Food Engineering, 68 (4), 471–480.
[12]    Karacan F., Ozden U., Karacan S. (2007). "Optimization of manufacturing conditions for activated carbon from Turkish lignite by chemical activation using response surface methodology", Applied Thermal Engineering, 27 (7), 1212–1218.
[13]    Sharma S., Malik A., Satya S. (2009). "Application of response surface methodology (RSM) for optimization of nutrient supplementation for Cr (VI) removal by Aspergillus lentulus AML05", Journal of Hazardous Materials, 164 (2-3), 1198–1204.
[14]    Ravikumar K., Pakshirajan K., Swaminathan T., Balu K. (2005). "Optimization of batch process parameters using response surface methodology for dye removal by a novel adsorbent", Chemical Engineering Journal, 105 (3), 131–138.
[15]    گوهری احسان آباد، ج.، مسعودی، س. م. ع.، سرگلزایی، ج. (1393). "بهینه سازی حذف نشاسته به روش آماری سطح پاسخ: بررسی تأثیر سی او دی ورودی، نوع لجن و تعداد دفعات خوراک دهی بر راندمان سیستم اس بی آر"، پانزدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران، تهران.
[16]    زینلی، و.، سرگلزایی، ج.، مسعودی، س. م. ع. (1393). "تصفیه پساب حاوی نشاسته با استفاده از راکتور ناپیوسته متوالی (اس بی آر): بهینه سازی به روش سطح پاسخ"، سومین همایش ملی فن­آوری­ های نوین شیمی و مهندسی شیمی، قوچان.
[17]    Hedayati Moghaddam A., Shayegan J., Sargolzaei J., Bahadori T. (2013). "Response surface methodology for modeling and optimizing the treatment of synthetic starchy wastewater using hydrophilic PES membrane", Desalination and Water Treatment, 51 (37-39), 7036–7047.
[18]    Hu Linlin, Wang Jianlong, Wen Xianghua, Qian Yi. (2005). "Study on performance characteristics of SBR under limited dissolved oxygen", Process Biochemistry, 40 (1), 293–296.
[19]    Daverey Achlesh, SuSin-Han, Huang Yu-Tzu, Lin Jih-Gaw. (2012). "Nitrogen removal from opto-electronic wastewater using the simultaneous partial nitrification, anaerobic ammonium oxidation and denitrification (SNAD) process in sequencing batch reactor", Bioresource Technology, 113, 225–231.
[20]    تکدستان، ا.، خانی، م. ر.، پور امینی، ن.، پازوکی، م. (1386). "بررسی کارایی راکتور ناپیوسته متوالی در تصفیه فاضلاب در شرایط مختلف بهره برداری"، دهمین همایش ملی بهداشت محیط، همدان.
[21]    اسدی وایقان، ا.، علوی مقدم، س. م.، هاشمی، س. ح. (1388). "بررسی کارایی سیستم SBR-GAC در تصفیه با بار آلودگی بالا"، هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، شیراز.
[22]    [Ganjidoust, H., Ayati, B. (2004). "Use of sequencing batch reactors (SBRs) in treatment of wood fiber wastewater", Iranian Journal of Environmental Health Science Engineering, 1 (2), 91-96.
[23]    Mohd Nordin A., Puganeshwary P., Hamidi A. A. (2011). "Optimization of coagulation and dissolved air flotation (DAF) treatment of semi-aerobic landfill leachate using response surface methodology (RSM)", Desalination, 277 (1-3), 74–82.
[24]    Baogang, Z., Jing, Z., Qi Yang, Chuanping, F., Yuling, Z., Zhengfang, Y., Jinren, N. (2012). "Investigation and optimization of the novel UASB–MFC integrated system for sulfate removal and bioelectricity generation using the response surface methodology (RSM)", Bioresource Technology, 124, 1–7.
[25]    Kewu Pi, Min Xia, Xiong Yang, Pan Wu, Shuyu Chen, Meichen Yang, Andrea R. Gerson, (2014), "Optimization of COD decrease from tobacco wastewater by Ca/Mg/Al coagulant using", Journal of Water Process Engineering, 5, 166-171.
[26]    Ghafari, S., Aziz, H.A., Isa, M.H., Zinatizadeh, A.A. (2009). "Application of response surface methodology (RSM) to optimize coagulation-flocculation treatment of leachate using poly-aluminum chloride (PAC) and alum", Journal of Hazardous Materials, 163 (2-3), 650–656.
[27]    American Public Health Association (APHA), American Water Works Association, Water Environment Federation. (2005). "Standards methods for the examination of water and wastewater", 21st Edition, Washington, D.C.
[28]    Olmez T. (2009). "The optimization of Cr (VI) reduction and removal by electrocoagulation using response surface methodology", Journal of Hazardous Materials, 162 (2-3), 1371–1378.
[29]    Joglekar, A.M., May, A.T. (1987). "Product excellence through design of experiments", Cereal Foods World 32, 857–868.
[30]    Suntud Sirianuntapiboon, Suriyakit Yommee. (2006). "Application of a new type of moving bio-film in aerobic sequencing batch reactor (aerobic-SBR)", Journal of Environmental Management, 78 (2), 149–156.
[31]    Kargi Fikret, Uygur Ahmet, (2003). "Nutrient loading rate effects on nutrient removal in a five-step sequencing batch reactor", Process Biochemistry, 39 (4), 507-512.
[32]    Rajasimman, M., Karthikeyan, C. (2007). "Aerobic digestion of starch wastewater in a fluidized bed bioreactor with low density biomass support", Journal of Hazardous Materials, 143 (1-2), 82–86.
[33]    Zhu XJ, Gao TY, Zhou ZY. (1997). "Full scale study of nitrogen and phosphorus removal by low DO activated sludge processes", China Water Wastewater, 1997(13), 12–15.
[34]    Karkman, A., Mattila, K., Tamminen, M., Virta, M. (2011). "Cold temperature decreases bacterial species richness in nitrogen-removing bioreactors treating inorganic mine waters", Biotechnology Bioengineering, 108 (12), 2876–2883.
[35]    Kayranli, B., Ugurlu, A. (2011). "Effects of temperature and biomass concentration on the performance of anaerobic sequencing batch reactor treating low strength wastewater", Desalination, 278 (1-3), 77–83.
[36]    Yanping Jia, Chao Gao, Lanhe Zhang, Guiquan Jiang, (2012). "Effects of Pre-fermentation and Influent Temperature on the Removal Efficiency of COD,  and  in Slaughterhouse Wastewater by Using SBR", Energy procedia, 16, 1964-1971.
نشریه بازیافت آب
دوره 2، شماره 2
شهریور 1394
صفحه 173-185

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار