بخشی از مقاله
چکیده
این تحقیق با هدف بهبود کیفیت پساب با استفاده از ریزجلبک ها، بر روی تصفیه خانه بهداشتی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد انجام گرفت. بدین منظور ابتدا یک پایلوت رآکتور ناپیوسته متوالی - SBR - طراحی، نصب و راه اندازی گردید و در مرحله بعد سیستم با متغیر هایی چون pH، دما، غلظت COD در فاضلاب ورودی و دبی هوا مورد بررسی قرار گرفت.
با تجزیه و تحلیل مجموعه مقادیر بدست آمده از سیستم پایلوت، مقادیر بهینه این پارامترها جهت دستیابی به مقدار بهینه شاخص COD مشخص گردید. نتایج نشان داد که در pH برابر 8، دمای 30 oC، COD فاضلاب ورودی 600 mg/l و دبی هوای 50 l/min سیستم دارای بهترین عملکرد است. تحت شرایط بهینه مقدار COD باقیمانده در پساب به 34 mg/l رسید که نشان دهنده افزایش کارایی سیستم مورد نظر است.
مقدمه
آب یکی از مهمترین منابع مورد استفاده بشر است. با توجه به افزایش فعالیت های صنعتی و شهرنشینی، در دسترس بودن آب با کیفیت روز به روز کاهش می یابد. همراه با کاهش کمیت منابع آب، انتشار پساب های صنعتی، کشاورزی و شهری در محیط های پذیرنده آبی نیز از دیگر عوامل تهدیدکننده منابع محدود آب کشور محسوب می شود. لذا تصفیه فاضلاب و استفاده مجدد از فاضلاب تصفیه شده، امری ضروری می باشد .روش های مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای تصفیه فاضلاب وجود دارد. فرآیندهای بیولوژیکی به منظور حذف مواد آلی هزینه و مصرف انرژی کمتری نسبت به روش های فیزیکی و شیمیایی دارند .
تصفیه فاضلاب به روش رآکتور ناپیوسته متوالی - SBR - یک فرآیند بیولوژیکی تصفیه فاضلاب است که برای تصفیه طیف گسترده ای از فاضلاب های خانگی و صنعتی طراحی شده است .این روش به دلیل امکان تأثیرگذاری بر جمعیت میکروبی و نیز سادگی و بهره برداری آسان، توانایی بالایی در حذف آلاینده ها دارد . علاوه بر این انعطاف پذیری، راندمان و ظرفیت بالا، مقرون به صرفه بودن و عدم نیاز به سیستم های الکتریکی پیچیده باعث اهمیت استفاده از این روش تصفیه بیولوژیکی در تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی شده است
در تمام سیستم های SBR عمل تصفیه در قالب 5 مرحله به صورت متوالی انجام می شود که شامل پر شدن فاضلاب، هوادهی و انجام واکنش، ته نشینی، تخلیه فاضلاب خروجی و مرحله سکون است در مرحله پر شدن، فاضلاب خام به رآکتور وارد می شود و با میگروارگانیسم های موجود در رآکتور مخلوط می گردد. در مرحله هوادهی واکنش های مختلف بیولوژیکی از جمله نیتریفیکاسیون، دنتریفیکاسیون و جداسازی فسفر انجام می شود. پس از آن، میکروارگانیسم ها از فاضلاب تصفیه شده جدا شده - مرحله ته نشینی - و پساب تصفیه شده از رآکتور تخلیه می گردد
در کنار روش های موجود در امر تصفیه، سیستم کشت ریزجلبک ها نیز می توانند نقش ارزنده ای را در تصفیه فاضلاب ایفا نمایند، زیرا ریزجلبک ها قادرند برداشت و حذف مواد مغذی، فلزات سنگین، مواد آلی و پاتوژن ها را از پساب افزایش دهند. نکته قابل توجه در تصفیه فاضلاب با استفاده از ریزجلبک ها، همزیستی و همکاری آن ها با میکروارگانیسم ها، در فرآیند تصفیه است
در این ارتباط، ریزجلبک ها گاز دی اکسیدکربن تولیدی در نتیجه فعالیت های متابولیسمی میکروارگانیسم ها را جذب کرده و در فرآیند فتوسنتز برای تولید ترکیبات مختلف مورد استفاده قرار می دهند و از طرف دیگر اکسیژن تولیدی ریزجلبک ها، در فرآیند های متابولیسمی میکروارگانیسم ها مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین در صورتی که از ریزجلبک ها در کنار سایر میکروارگانیسم ها جهت انجام عمل تصفیه استفاده شود، منجر به بهبود کیفیت پساب و در نتیجه افزایش راندمان سیستم تصفیه خواهد شد
هدف از این تحقیق ارائه راهکاری مناسب جهت بهبود تصفیه فاضلاب بهداشتی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد به دلیل عملکرد نامناسب تصفیه خانه آن می باشد. بدین منظور ابتدا یک سیستم پایلوت SBR توسط میکروارگانیسم ها و ریزجلبک کلرلا ولگاریس راه اندازی می گردد. در مرحله بعد سیستم با متغیر هایی چون pH، دما، غلظت COD در فاضلاب ورودی و دبی هوا مورد بررسی قرارمی گیرد و نهایتاً مقادیر بهینه این پارامترها جهت دستیابی به مقدار بهینه شاخص COD مشخص می شود.
مواد و روش ها
این مطالعه تجربی در مقیاس پایلوت در تصفیه خانه بهداشتی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد انجام گرفت. رآکتور SBR مورد استفاده شامل یک مخزن ذخیره فاضلاب، مخزن هوازی و مخزن ته نشینی بود. مخزن ذخیره فاضلاب از جنس پلی اتیلن به قطر 52 cm، ارتفاع 102 cm و حجم 220 لیتر بود. فاضلاب خام اولیه پس از پمپاژ، وارد بخش هوازی شده و در تماس نزدیک با ریزجلبک ها، میکروارگانیسم ها و لجن فعال موجود در این ناحیه قرار میگرفت. ناحیه هوازی متشکل از یک مخزن مکعب مستطیلی از جنس پلاکسی گلاس به طول و عرض 42 cm ، ارتفاع 70 cm و حجم 120 لیتر بود.
همچنین یک دیفیوزر، عملیات هوادهی را در این قسمت انجام میداد. با توجه به مشخصات دیفیوزر بکار رفته در پایلوت و فشار موردنیاز، برای هوادهی از یک کمپرسور هوا استفاده گردید. فاضلاب پس از تصفیه در این ناحیه، از ناحیه هوازی سر ریز شده و وارد ناحیه ته نشینی یا زلال ساز می شد . مخزن ناحیه ته نشینی یک مخزن مکعب مستطیل به طول 38 cm، ارتفاع 70 cm، عرض 38 cm و حجم 100 لیتر از جنس پلاکسی گلاس بود. در ناحیه زلال ساز، پس از تهنشین شدن لجنها و مواد معلق موجود در فاضلاب، پساب خروجی وارد حوضچه ای که بدین منظور تعبیه شده بود، می گردید. همچنین پس از چند سیکل کاری، لجن ته نشین شده در این ناحیه از پایین مخزن خارج می شد. هر سیکل جریان در این راکتور 8 ساعت شامل 5 دقیقه پر شدن، 450 دقیقه هوادهی، 20 دقیقه ته نشینی و 5 دقیقه تخلیه بود. شکل 1 نمایی از پایلوت رآکتور SBR مورد استفاده را نشان می دهد.
شکل -1 نمایی از پایلوت SBR
فاضلاب مورد استفاده در این پژوهش، فاضلاب بهداشتی نیروگاه سیکل ترکیبی یزد بود . این فاضلاب مدتاًع شامل فضولات انسانی، آب دور ریز ناشی از شستشوی سرویس ها و دور ریز آشپزخانه بود. با بررسی بار آلودگی فاضلاب ورودی به صورت هفتگی مشخص گردید که مقدار COD آن در ابتدای هفته که با افزایش تعداد کارکنان شرکت مصادف می گشت، حداکثر 1100 mg/l و در انتهای هفته که از تعداد کارکنان شرکت کاسته می شد حداقل 300 mg/l بود.
به منظور تأمین میکروارگانیسم های مورد نیاز جهت راه اندازی رآکتور، لجن فعال از خط برگشت لجن تصفیه خانه فاضلاب نیروگاه سیکل ترکیبی یزد تهیه شد. همچنین با توجه به کیفیت ریزجلبک کلرلا ولگاریس و قابلیت دسترسی به آن، این ریزجلبک به مقدار مورد نیاز از برکه تثبیت فاضلاب شهر یزد تهیه گردید و توامان به درون رآکتور انتقال یافتند. اولین و مهمترین مرحله در تصفیه بیولوژیکی یک فاضلاب، تطابق و سازگاری میکروارگانیسم های موجود، با فاضلاب مورد تصفیه میباشد.
بدین منظور در ابتدای راهاندازی که فعالیت لجن کم است، باید بار آلی کمی را به رآکتور اعمال نمود. وقتی راندمان حذف به حداکثر مقدار خود رسید، میتوان بار آلی را افزایش داد. در ابتدای راه اندازی، COD ورودی با مقدار 300 mg/l - حداقل بار آلی - وارد سیستم شد. به مدت 20 روز پس از راه اندازی اولیه رآکتور، راندمان حذف به حداکثر مقدار خود رسید و میکروارگانیسم ها و ریزجلبک ها با شرایط موجود سازگار شدند. پس از آن در سیکل های 8 ساعت و در مقادیر مختلف pH، دما، COD فاضلاب ورودی و دبی هوا مقادیر COD باقیمانده در پساب به دست آمد. جهت انجام آزمایشات مورد نظر، نمونه گیری از سیستم در فواصل زمانی یک ساعت صورت گرفت. جدول 1 شرایط عملیاتی رآکتور مورد مطالعه را نشان می دهد.
