بخشی از مقاله
چکیده
در این تحقیق تاثیر آمونیاک بر فرآیند گرانولاسیون لجن بی هوازی و عملکرد راکتورهای نSطU بررسی شده است. برای انجام آزمایشات از چهار راکتور ۶۳ لیتری بصورت موازی استفاده شده است. در تهیه فاضلاب ورودی از ملاس چغندر قند بعنوان منبع کربن، از کلرید آمونیوم بعنوان منبع نیتروﮊن آمونیاکی و از بیکربنات سدیم و سود برای ایجاد قلیائیت و جp مورد نظر استفاده شد. در طول آزمایشات غلظت آمونیاک در فاضلاب ورودی به راکتورهای یک تا چهار به ترتیب برابر با ۰۵، ۰۵۳، ۰۵۶ و lبNزصجmgN ۰۰۰۱ بودند. سایر شرایط از قبیل دبی و غلظت فاضلاب ورودی، قلیائیت و دما در هر چهار راکتور کاملاﹰ یکسان اعمال می شدند.
اولین ذرات گرانول در روز ۶۱ام در راکتور شماره ۱ - lبNزصجmgN ۰۵ - مشاهده شدند. گرانولهای راکتور دوم - lبNزصجmgN ۰۵۳ - در روز ۸۱ام و راکتورهای سوم - lبNزصجmgN ۰۵۶ - و چهارم l - بNزصجmgN ش۰۰۰۱ - در روز ۳۲ام تشکیل شدند. مقایسه عملکرد راکتورها نشان میدهد که غلظت آمونیاک در این آزمایشات در محدوده غلظت مفید آمونیاک بوده و هیچ بازدارندگی در این غلظتها مشاهده نمیشود.
در نهایت، راندمان حذف حOلا راکتور شماره۱ به ۵۸% و راکتورهای دوم تا چهارم به حدود ۰۹% رسید. در روزهای اولیه راه اندازی و قبل از رسیدن به لجن گرانوله، جp راکتورها بویژه راکتورهای ۳ و ۴ حساسیت بیشتری را در برابر افزایش بار نشان دادند. مقایسه گرانولهای بدست آمده نشان داد که اندازه متوسط گرانولها با افزایش غلظت آمونیاک کاهش مییابد. در غلظت lبNزصجmgN ۰۰۰۱ در چند مورد حالت خفیفی از لخته شدن و شناور شدن لجن مشاهده شد.
مقدمه
در سالهای اخیر استفاده از راکتورهای BحAس۱ در تصفیه بی هوازی انواع فاضلابها مرسوم شده است. توسعه لجن گرانوله فاکتور کلیدی در موفقیت یک راکتور BحAس می باشد. گرانول در واقع توده ای از باکتریهای مختلف می باشد که در مقابل تنشهای هیدرولیکی و شوکهای شیمیایی و فیزیکی مقاومت بسیار زیادی از خود نشان می دهد. در گرانول با توجه به ماهیت فاضلاب، توازن گونه های متفاوت باکتریایی که برای مراحل هضم آلاینده ها تا مرحله نهایی لازم است، برقرار می باشد. لجن گرانوله به علت دانسیته و سرعت ته نشینی بالا، موجب انباشت بیشتر لجن در راکتور می گردد و در نتیجه سرعت هضم مواد و کارایی راکتور افزایش مییابد. همچنین بعلت وجود درصد قابل توجهی از باکتریهای متانزا، محدودیت مراحل هضم که عمدتاﹰ مرحله تخمیر متانی است از بین می رود. از دیگر مزیتهای لجن گرانوله مقاوم بودن در برابر شوکها و عوامل بازدارنده می باشد]۱.[
با وجود اینکه راکتورهای BحAس، در بعضی موارد بدون تشکیل لجن گرانوله نیز عملیات تصفیه را در حد مطلوب انجام میدهند، لیکن مزایای منحصربفرد لجن گرانوله باعث شده است که رسیدن به گرانول معیاری برای راه اندازی مطلوب و کامل راکتورهای BحAس باشد. یکی از مشکلات راکتورهای BحAس، طولانی بودن مدت راهاندازی آنها میباشد. معمولاﹰ توسعه لجن گرانوله در این راکتورها حدود دو تا هشت ماه طول میس کشد]۷.[ در صورتیکه استراتژی مناسبی برای راهاندازی راکتور بکار نرود، این مدت طولانیتر شده و یا حتی رسیدن به لجن گرانوله غیرممکن خواهد بود.
در حالیکه با شناخت همه جانبه فرآیند گرانوله شدن و عوامل موثر بر این فرآیند، میتوان طول مدت راهاندازی را به حداقل کاهش داده و به لجن گرانوله مناسبی دست یافت. مواد زیادی بصورت آلی و یا معدنی وجود دارند که ممکن است برای رشد و فعالیت میکروارگانیسمها در یک سیستم تصفیه بیهوازی مفید و یا مضر واقع گردند. این امر بر اساس افزایش و یا کاهش در فعالیت بیولوﮊیکی سیستم مشخص می شود. البته در سیستمهایی که رسیدن به لجن گرانوله مد نظر می باشد، این مواد ممکن است با تاثیر بر فرآیند گرانوله شدن و تاثیر بر خصوصیات لجن گرانوله، عملیات تصفیه بی هوازی را بیشتر تحت تاثیر قرار دهند
آمونیاک یکی از این مواد میباشد که سیستمهای تصفیه بیهوازی را تحت تاثیر قرار میدهد. تحقیقات نشان میدهد که غلظتهای پایین از آمونیاک عملکرد سیستمهای بیهوازی را بهبود میبخشد ولی رفته رفته با افزایش غلظت آن، آثار سمیت مشاهده میشود]۱۱ , ۰۱ , ۳.[ بسیاری از محققان نوع غیر یونیزه آمونیاک یا همان آمونیاک آزاد را عامل اصلی و فعال در بازدارندگی عنوان کردهاند]۹ , ۸ , ۴ , ۳.[ آمونیاک معمولاﹰ در واحدهای تصفیه بیهوازی از تجزیه و تخمیر مواد پروتئینی و اوره تولید میس شود]۹.[
این مسئله در فرآیندهای هضم بیهوازی بعنوان یک مشکل جدی مطرح است و در غلظتهای بالای مواد پروتئینی، عملیات هضم متوقف خواهد شد]۸ , ۴ , ۳.[ در بحث گرانوله شدن لجن، آمونیاک علاوه بر تاثیر بر فعالیت لجن، در گزینش و کیفیت فیزیکی لجن نیز تاثیر خواهد گذاشتح تحقیقات زیادی در زمینه بررسی تاثیر آمونیاک بر سیستمهای بیهوازی انجام شده است؛ اما اکثر این تحقیقات به سیستمهای هضم لجن معطوف گردیده و مطالعات کمی در مورد تاثیر آمونیاک بر گرانوله شدن لجن و عملکرد راکتورهای BحAس انجام گرفته است.
آزمایشات سسپلاکئأد و همکارانش نشان میدهد که امکان تشکیل لجن گرانوله در غلظت ئَ؟ع ۰۰۰۱ از نیتروﮊن آمونیاکی، میسر نمیباشد. همچنین در غلظتهای ۰۴ و ئَ؟ع ۰۰۴ از نیتروﮊن آمونیاکی، تفاوت قابل ملاحظهای در فرآیند تشکیل گرانول مشاهده نمیشود. گزارش این تحقیق بصورت خلاصه بوده و در آن به اطلاعات جامعی از قبیل شرایط اعمالی و مقایسه گرانولهای بدست آمده اشارهای نشده است.
در این تحقیق با راهاندازی چهار راکتور BحAس موازی در چهار غلظت مختلف از آمونیاک، سعی شده است تا تاثیر غلظتهای مختلف از آمونیاک بر روند راهاندازی، فرآیند گرانوله شدن لجن و عملکرد راکتورها بررسی شود.
مواد و روشها
برای بررسی اثر غلظتهای مختلف آمونیاک در فرآیند گرانولاسیون، عملیات راهاندازی باید در چندین غلظت از آمونیاک انجام میگرفت. بنابراین تکرار مرحله راهاندازی و یا راهاندازی چند راکتور بشکل موازی ضروری بود. برای انجام آزمایشات از پایلوتی استفاده شد که نمای کلی آن در شکل - ۱ - آمده است.
بدلیل متفاوت بودن ترکیب خوراک ورودی به راکتورها، چهار مخزن ۰۰۲ لیتری برای تهیه خوراک در نظر گرفته شد. برای تنظیم دمای فاضلاب ورودی به راکتورها نیز از چهار دستگاه مبدل حرارتی الکتریکی استفاده شد. چهار راکتور BحAس استوانهای در این پایلوت مورد استفاده قرار گرفت. قطر این راکتورها برابر ۵/۸۱ و ارتفاع مفید آنها برابر ۵۳۱ سانتی متر میباشد. حجم مفید راکتورها حدود ۶۳ لیتر بوده که حدود ۴ لیتر از آن مربوط به بخش تهنشینی است. برای هر راکتور یک محل ورود خوراک، پنج شیر نمونه برداری، جداکننده سه فازی، سیستم جمع آوری جریان خروجی و سیستم هدایت کننده بیوگاز در نظر گرفته شد. جنس راکتورها از پلکسی گلاس انتخاب شد تا امکان مشاهده داخل راکتورها وجود داشته باشد.
