بخشی از مقاله
چکیده
در این پژوهش، تصفیه پساب الکلی با استفاده از روش بیولوژیکی رشدچسبیده هوازی برای تصفیه پساب الکلی مورد مطالعه قرار گرفت. از اتانول به عنوان منبع کربن و از کلریدآمونیوم به عنوان منبع نیتروژن استفاده شد. بدین منظور از یک راکتور، با حجم 16لیتر که حاوی مواد بستر از جنس پلیپروپیلن بود، استفاده گردید.
بارگذاری آلی بدین صورت انجام گردیدکه به دلیل اینکه بارآلی کلی پساب واقعی الکلسازی حدود 2500mg/L میباشد ولی مقدار اتانول موجود در پساب حدود 2000mg/L میباشد، مقدار بار آلی پساب سنتزی را با در 2000mg/L ثابت نگهداشتیم. دبی خوراک ورودی متغییر 1، 2، 3، 4 و 5L/h و میزان هوای ورودی 2، 4، 6، 8 و 10L/min در نظر گرفته شد.
این تعداد تغییر در ورودی، مستلزم انجام 13 مرحله آزمایش بود که مدت زمان طراحی مرحله اول بیولوژیکی 15روز و برای 12 مرحله باقیمانده از آزمایشات 5 روز در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد با کاهش زمان ماند در داخل راکتور - افزایش دبی خوراک - ، راندمان راکتور از %83 به %32 کاهش یافت. همچنین بیشترین راندمان حذف اتانول %97/87 به دست آمد که در شرایط عملیاتی دبی هوای ورودی 6 L/min و دبی خوراک 1 L/h به دست آمد.
-1 مقدمه
اتانول یا اتیل الکل به اختصار الکل سفید برای انسان از دوران باستان شناخته شده بود، .[7] پساب عبارت است از جریان آب زائد ناشی از مصرف آب. پسابهای الکلی بیشتر در واحدهای تولید الکل و سایر صنایع تولید می شوند.[11]پساب های واحدهای تولید الکل به دلیل دارابودن درصدبالای مواد آلی و معدنی به عنوان یکی از مشکل سازترین پساب های صنعتی مطرح شده است.
به علت حساسیت مخمرهای تولید کننده الکل به غلظت بیش از 9 الی 11 درصد الکل,حجم زیادی آب برای رقیق کردن الکل استفاده می شودکه این امر به تولید پساب زیادی منجر خواهد شد.[4]در حالت متعارف به ازای هر لیتر الکل تولید شده,بین 15-10 لیتر پساب تولید می شود.[3]از اوایل قرن بیستم,فرایندهای تصفیه بیولوژیکی بطور وسیعی به منظور کنترل آلاینده ها مورد استفاده قرار گرفته و استفاده از این فرایند در تصفیه پساب های صنعتی در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است.
در راکتورهایی با بستر بیو فیلم ثابت آلاینده های موجود در پساب با عبور از روی لایه بیولوژیکی چسبیده به مواد بستر در طول راکتور مورد تجزیه بیولوژیکی قرار می گیرند.فیلترهای چکنده، انواع بیوفیلترهاٌ و بیوفیلترهای چکندهٍ، بسترهای شناور را میتوان در این گروه قرار داد. و در راکتورهایی با بستر بیوفیلم متحرک با عبور این بسترها از میان پساب و تماس آلاینده های موجود در پساب با میکروارگانیسم های ×چسبیده به بستر,امکان تجزیه بیولوژیکی آلاینده ها فراهم می شود.
هدف از انجام این تحقیق، ارزیابی فرآیند بیولوژیکی از لحاظ میزان حذف با استفاده از طراحی آزمایش بود. مزایای تصفیه پساب الکلی با استفاده از این فرآیند، عبارتند از:
- حذف بار آلی بهینهسازی زمان ماند در راکتور
- بهینه سازی میزان هوای ورودی هزینه اقتصادی کمتر برای تصفیه
- افزایش قابلیت تخریب مواد آلی پساب
-2 مواد و مراحل آزمایش
این بخش متشکل از دو قسمت است: -1 پساب ورودی - خوراک - -2 مواد اولیه مورد نیاز پساب مورد استفاده دراین پروژه، یک پساب سنتزی حاصل از انحلال اتانول صنعتی96 درجه در آب میباشد.برای تهیه محلول2000 میلی گرم بر لیترحدود 20 میلی لیتر از اتانول برداشته و در ظرف 1 لیتری با آب شهری به حجم رسانده شد.
باتوجه به فرمول عمومی باکتری جهت رشد میکروارگانیسم ها و پیشرفت واکنش های بیوشیمیایی نیاز به نیتروژن و فسفرمی باشد لذا,در این پژوهش به منظور تامین منبع ازت و فسفر مورد نیاز به ترتیب از آمونیوم کلراید و دی هیدروژن پتاسیم فسفات استفاده گردید.
بر اساس مطالعات انجام شده و به منظور ایجاد شرایط مناسب برای فعالیت بیولوژیکی و کارکرد موثر سیستم، نسبت COD:N:P به صورت 100:5:1در نظر گرفته شد.همچنین به منظورتامین قلیاییت مورد نیاز سیستم بیولوژیکی,از ترکیب بیکربنات سدیم استفاده گردید. لجن تلقیح جهت راهاندازی راکتور از سیستم لجنفعال تصفیه خانه تبریز فراهم شد. 8 لیتر از لجن تهیه شده در مرحله راهاندازی راکتور به آن اضافه شد. پس از تهیه محلول، این پساب به منظور انجام فرآیند بیولوژیکی و کاهش میزان - 2& - ,در راکتورغوطه ور رشد چسبیده تحت فرایند قرار گرفت و به منظوراندازه گیری میزان راندمان حذف هر روز نمونه برداری انجام گرفت.
جدول -1 مواد اولیه به کار رفته در انجام این پروژه.
دستگاههایی که در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفتهاند، عبارتند از:
ترازوی دیجیتالی با دقت ,0/001 آون فندار , اسپکتروفتومتر، فشارسنج , فلومتر , پمپ تزریق خوراک
-3 طراحی پایلوت راهاندازی شده در آزمایشگاه
شکل -1 شمای کلی از راکتور بیولوژیکی
برای تصفیه پساب سنتزی تهیه شده، ابتدا پساب حاصل، وارد مخزن ذخیره راکتور، که راکتور - - - - 6$ طراحی و راهاندازی شده بود، وارد میشد. به منظور تامین هوای مورد نیاز، از خط هوای مرکزی، که مجهز یه یک مخزن با ظرفیت ذخیرهP3 10 بود، استفاده گردید. از مخزن پلیاتیلنی با ظرفیت /20 جهت ذخیره پساب ورودی به سیستم و تامین آن در طول شبانهروز استفاده گردید
در مراحل آزمون تصفیه بیولوژیکی، به منظور فراهم نمودن بستر رشد میکروبی در داخل راکتور، از مواد پرکننده ویژهای استفاده گردید. به منظور تزریق پساب به داخل راکتور در مراحل مختلف آزمون تصفیه بیولوژیکی، از یک پمپ دیافراگمی استفاده شدهاست. دبی پمپ مورد استفاده با فلومتری که در این آزمایشات استفاده شده بود، تنظیم شد. در این تحقیق از یک پایلوت بیولوژیکی به منظور انجام آزمونهای تصفیه بیولوژیکی استفاده شد. جریان پساب و هوای ورودی به راکتور به صورت همجهت و از پایین به بالا انتخاب شده است. عمل هوادهی توسط دیفیوزرهای تعبیه شده در کف و جریان ×پساب ورودی توسط پمپ گزارش شده وارد میشود.
-4 طراحی آزمایش
اساس در طراحی آزمایشات بر اساس تغییر فاکتور دبی خوراک ورودی به راکتور بیولوژیکی بر روی میزان حذف آلاینده از پساب ورودی بود. برای این منظور از روش طراحی آزمایش رویه پاسخ با یک بار تکرار - بخاطر طولانی بودن هر دوره آزمایش - و سطح اطمینان 0/1 استفاده گردید
بر اساس پارامتر عملیاتی بررسی شده میزان غلظت اولیه پساب، با اندازهی 2& ثابت 2000JP//، دبی خوراک ورودی متغییر 1، 2، 3، 4 و //K 5 و میزان هوای ورودی 2، 4، 6، 8 و //QLP10 در نظر گرفته شد. این تعداد تغییر در ورودی، مستلزم انجام 13 مرحله آزمایش بود که مدت زمان طراحی مرحله اول بیولوژیکی 15 روز و برای 12 مرحله باقیمانده از آزمایشات 5 روز در نظر گرفته شد. در این پروژه از روش طراحی ترکیب مرکزی که به طور وسیع در روش رویه پاسخ مورد استفاده قرار می گیرد
