بخشی از مقاله
بهینه سازی شرایط عملیاتی سیستم لجن فعال در تصفیه پساب کارخانجات لبنیات
چکیده استفاده از روش افزایش بیولوژیکی یک روش مناسب و اقتصادی جهت بالا بردن راندمان سیستم های تصفیه بیولوژیکی پسابهای صنعتی می باشد. در این تحقیق شرایط بهینه جهت عملکرد میکروارگانیسم های خو گرفته با پساب صنایع لبنیاتی که در تحقیق قبلی [1] بدست آمده اند تعیین گشته و نتایج زیر حاصل شدند: دمای مناسب برای سیستم ۳۰ - ۳۵°C می باشد و کاهش آن تا۲۰°C و افزایش آن تا ۴۰°C بترتیب کاهش ۲۰٪ و ۱۳٪ در عملکرد سیستم دارد. pH مناسب برای پساب ورودی ۱۱-۱۰ می باشد و کاهش آن تا ۷ باعث تأخیر و افزایش زمان ماند هیدرولیکی سیستم می شود. میزان COD اولیه پساب تأثیر بسزایی بر عملکرد سیستم دارد و بطور مثال افزایش COD از "mgl ۳۰۰۰ به ۶۰۰۰mgr باعث ۲۸٪ افت در عملکرد سیستم می شود. فاکتور مهم دیگر هوادهی می باشد که مقدار بهینه آن ۱۵۰rpm تعیین شد و افزایش آن تا rpm ۲۰۰ تأثیر خیلی کمی بر فعالیت میکروبی دارد که به صرفه نیست. شیمیایی و قیمت رو به تزاید آنها، مجددا استفاده از کودهای بیولوژیک در کشاورزی مطرح شده است. در این مقاله سعی شده است ضمن مرور اثرات احتمالی نامطلوب مصرف کودهای شیمیایی، مزایای مصرف کودهای بیولوژیک بیان شود.
کلمات کلیدی: پساب لبنیات، بهینه سازی، لجن فعال، تصفیه
مقدمه
سیستم لجن فعال به علت تکنولوژی ساده ای که دارد به طور رایجی در تصفیه پساب های صنعتی بکار گرفته می شود. در مورد صنایع لبنیات نیز سیستم لجن فعال به تنهایی یا به همراه یک سیستم بی هوازی )مثل( UASBمورد استفاده قرار می گیرد. پساب های صنایع لبينات حاوی مقادیر بالای BOD و COD و نیز مقادیر قابل توجهی از چربی ها، پروتئین ها و مواد قندی می باشند که بسته به تولیدات کارخانه محدوده وسیعی را شامل می شود و درصد این عوامل نیز متفاوت است که در جدول (1) آورده شده است. با توجه به اینکه قابلیت سیستم لجن فعال در تصفیه این پساب لبنیات خیلی خوب و با صرفه اقتصادی نیست، میزان هزینه و سرمایه گذاری لازم برای این کار تا به امروز در کشورمان باچالشی جدی مواجه نشده است. در این پروژه برای بهینه سازی سیستم لجن فعال، ابتدا پارامتر های اساسی تعیین و سپس تأثیر هر یک از این پارامتر ها بر عملکرد سیستم تصفیه مورد بررسی قرار گرفت. برای این کار از لجن سنتزی که توسط همین گروه در یک پروژه دیگر تهیه شده بود (1) استفاده گردید . همانطور که گفته شد فاکتورهای مختلفی بر عملکرد سیستم لجن فعال تأثیر می گذارند. لذا بررسی نحوه تأثیر این پارامتر ها بر روی سیستم تصفیه و تعیین شرایط بهینه برای هر کدام از آنها مسئله مهمی است که عملکرد سیستم را بشدت تحت تأثیر قرار می دهد. تعداد این پارامتر ها زیاد است. مهم ترین این پارامتر ها عبارتند از:
۲-دما ۳-میزان باردهی پساب ۴- هوادهی
بعد از اینکه در یک پروژه دیگر (1) توانستیم با روش افزایش بیولوژیکی، سلکتیویته لجن را بالا برده و کیفیت الجن را افزایش دهیم اینک برای اینکه باز هم بتوانیم به درصدهای بالایی از حذف مواد آلی برسیم در مورد الجن سنتزی تهیه شده از میکروب های انتخاب شده ، بهترین شرایط حذف COD را با تغییر هر یک از پارامتر های فوق مورد بررسی قرار داده و بدین ترتیب شرایط بهینه را برای هر کدام از عوامل فوق تعیین می کنیم. البته در ابتدای برای شروع کار چون نمی توان این پارامتر ها را یکجا بررسی کرد لذا به غیر از یک مورد، بقیه پارامتر ها را در یک شرایط معقول و متداول تثبیت کرده و یا در مورد هر کدام اگر کاری قبلا انجام گرفته، از نتایج حاصله ایشان استفاده شده و بعد از تعیین بقیه پارامترها دوباره شرایط بهینه سازی روی پارامتر های مذکور نیز انجام گرفته تا از صحت کار های انجام شده و داده های گزارش شده اطمینان حاصل شود.
مواد و روش های به کار رفته
تهیه لجن
برای انجام آزمایشات از لجن سنتزی که کیفیت بسیار بالایی نسبت به لجن فعال متداول در کارخانجات دارد و توسط همین گروه در یک پروژه دیگر کار شده بود استفاده گردید. که در آن یکسری میکروب هایی شناسایی شدند که که هضم پساب را با کیفیت بالایی انجام می دهند. و کار بهینه سازی روی همین لجن انجام گرفت. که مشخصات این میکروب ها در جدول (۲) آورده شده است .
تهيه پساب سنتزی برای تهیه پساب سنتزی از مخلوط آب و شیر خشک استفاده گردید که نسبتی آب به شیر خشک تعیین کننده COD پساب می باشد و plI آن نیز توسط سود تنظیم شد.
نتایج و بحث
بررسی تأثیر pH بر سیستم تصفیه
یکی از عوامل مؤثر در نحوه عملکرد سیستم تصفیه لجن فعال pH فاضلاب ورودی به سیستم می باشد. پساب صنایع لبنی به علت ترکیب شدن با آب شستشوی کارخانه که آکنده از مواد شوینده قلیایی هست همیشه دارای pH قلیایی11.5 - ۱۱ می باشد. که مطابق بررسی های انجام گرفته برای فعالیت میکروارگانیسم های تصفیه کننده پساب لبنیات مناسب است. البته این pH در طول زمان تصفیه دست خوش تغییرات زیادی می شود و در نهایت در مقدار ۹-۸ ثابت می شود و این قلیایی بودن اولیه پساب تأثیر مثبت ولی کمی در تسریع عملکرد سیستم تصفیه دارد (5) البته F . Carta در بررسی های خود به این نتیجه رسید که فرایند نیتریفیکیشن، در pHهای پایین تر، بالاترین میزان را داراست. و میزان نیترات تولید شده در این شرایط بیشترین است. همچنین pH بر روی حلالیت کلسیم و فسفات رسوب شده و نیز تعادل مونوفسفات و مونواسيدفسفات تأثیر می گذارد. وی هم چنین در بررسی های خود نتیجه می گیرد که pH معادل 11.5 بهترین pH برای فاضلاب ورودی می باشد. زیرا در این شرایط بدون استفاده از اسید برای خنثی سازی، راندمان خوبی از کاهش مواد آلی مشاهده شد. هم چنین در این pH ماگزیموم فرایند آمین زدایی مواد آلی طبق رابطه (1) بوسیله هیدرولیز قلیایی پروتئین ها اتفاق می افتد. (5)
برای انجام آزمایشات بهینه سازی pH نمونه های مربوط با شرایط اولیه COD برابر و pHهای قلیایی مختلف تهیه گردید. و بعد از تلقیح میکرب های انتخاب شده در شیکر انکوباتور با دمای ۳۰ درجه و هوادهی 150rpm قرار داده شد تا در زمان های مختلف از آنها تست COD و pH بعمل آید.
از اشکال (۱) تا (۳) پیداست که در میکروب های ۷و ۱۰، pH در ۳-۲ روز اول بشدت افت کرده و بمقدار 7-۶ در نمونه ها میرسد که علت این انر ظهور یکسری اسیدهای آلی حاصل از تجزیه مواد آلی می باشد. ولی در ادامه فرایند به علت تجزیه اسیدهای آلی تشکیل شده pH افزایش یافته و در مقدار 8.5-9.5 تثبیت می شود. البته همین مکانیزم در مورد میکروب ۱ با کمی تأخیر انجام می شود و pH تا روز ۴ کاهش یافته و به مقدار ۶ میرسد و سپس افزایش یافته و در روز ۹ به مقدار ثابت میرسد.
