بخشی از مقاله
چکیده
یکی از معضلاتی که همراه با رشد سریع جمیعت و صنعتی شدن در کشورهای جهان سوم بخصوص ایران شکل گرفته است، دفن نامناسب زباله و ایجاد آلودگی ناشی از آن میباشد. بزرگترین مشکل محل دفن مواد زائد شهری، شیرابه و بیوگاز تولید شده ناشی از آن بوده که عمدهترین اثرات زیست محیطی نامطلوب را در پی دارد و در صورت عدم تصفیه مناسب موجب آلودگی خاک، منابع آب زیرزمینی و سطحی میگردد. در این تحقیق بیوراکتور غشایی MBR که شامل یک سیستم ترکیبی تصفیه با استفاده از تکنولوژی غشاء و واحد بیولوژیکی میباشد، به عنوان یک روش جایگزین و موثر در درمان شیرابه زباله شناخته شده است. نتایج خروجی بیانگر راندمان حذف COD، نیتروژن آمونیاکی و فسفات به ترتیب %42 و % 99/5 و % 46 گردید.
.1 مقدمه
رشد سریع جمعیت، توسعه صنایع، افزایش مصرف گرایی و پیشرفت فناوری باعث ازدیاد پسماندهای شهری در جوامع بشری شده است.
دفن مناسب زبالههای شهری امروزه یکی از نیازهای اساسی جوامع بشری است. مواد زائد شهری بخصوص در شهرهای بزرگ یکی از معضلات زیست محیطی محسوب میشوند یکی از مسائل عمده ناشی از زبالههای شهری مدیریت شیرابههایی است که در مراحل مختلف جمعآوری، فرآوری و دفع نهایی مانند کمپوست یا دفن کردن تولید می-شود.شیرابه تولیدی از محلهای دفن زباله به عنوان یکی از منابع با بار آلودگی بسیار بالا از لحاظ فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی میباشد.
مقدار COD شیرابه در حد بسیار زیاد بوده و همچنین حاوی غلظت فلزات سنگین نظیر کروم، کادمیوم، مس، نیکل، روی و غیره میباشد.[4] لذا با توجه به اثرات نامطلوب این فلزات بر منابع خاک و آب اهمیت کاهش آنها درفرآیندهای تصفیه شیرابه معین میگردد. در شهرهای ساحلی جهان دفع فاضلاب مطابق با استانداردهای خروجی در اقیانوسها، دریاها، دریاچه ها ورودخانهها از نظر اقتصادی مقرون به صرفه است اما متاسفانه در استانهای شمالی کشورمان فاضلابهای شهری، صنعتی و کشاورزی و حتی در برخی موارد مواد زائد جامد شهری و شیرابه ناشی از آن بدون هیچ کنترل، ضوابط و معیاری وارد اکوسیستمهای آبی منطقه میگردند و این آبها را به مقدار قابل توجهی آلوده میکنند.
علاوه بر اینک پس از رها شدن باعث بیماری جوامع انسانی میشوند، تخریب محیط زیست را هم به دنبال دارند به گونهای که به تدریج وارد سایر منابع آب شده و آنها را غیر قابل استفاده مینمایند.[5] شیرابه جوان محل دفن به دلیل داشتن غلظت بالای ترکیبات آلی از جمله اسیدهای چرب فعال، منجر به افزایش نسبت BOD/COD میشود.[6] دمای بالای شیرابه و ترکیبات مختلف شیرابه در فصلهای خاص از سال، تصفیه این نوع خاص از فاضلاب را پیچیده میسازد. فرایندهایی که برای تصفیه شیرابه امروزه استفاده میگردد اغلب تکنیکهای ترکیبی هستند و عموماً از روشهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی بهره میگیرند.
عمدهترین روشهای فیزیکی که برای تصفیه شیرابه بکار میرود جذب سطحی و فیلترهای غشایی هستند. امروزه استفاده از ترکیب ممبرانها با تصفیه فاضلاب بیولوژیکی- غشاء بیولوژیکی - MBR - به عنوان یکی از ابزارهای عمده مطرح شده است
در این تحقیق امکان پذیری تصفیه بیولوژیکی شیرابه خاکچال در یک بیوراکتورغشایی مستغرق مورد بررسی قرار میگیرد. راکتورهای زیستی غشای MBRs ترکیبی از فرآیندهای لجن فعال و جداسازی غشایی برای جدا کردن توده های بیولوژیکی میباشد. از این سامانه برای جداسازی لجن از فاضلاب خروجی استفاده شده و با به کارگیری آنها نیاز به فرآیندهای ته نشینی و گندزدایی که در شیوههای مرسوم لجن فعال مورد نیاز است، از بین میرودMBR .[9] یکی از روشهایی است که بدلیل کیفیت مناسب پساب خروجی همواره مورد استقبال صنعت تصفیه فاضلاب بوده است.
در فرایند بیوراکتور غشایی، واحد بیوراکتور هوازی، با تامین اکسیژن منجر به نیتریفیکاسیون و اکسیداسیون مواد آلی میشود. سیستم MBR با زمان ماند لجن بالایی که دارد منجر به رشد باکتریهای نیتریفایر میشود. به همین دلیل اثر قابل توجهی در فرایند نیتریفیکاسیون خواهد داشت.
بیوراکتور غشایی به عنوان سیستمهای با نیاز به انرژی بالا در محدوده 10-20 کیلووات ساعت بر متر مکعب شناخته شده است اما علیرغم هزینههای عملیاتی بالایی که دارند به عنوان روش جایگزین موثر و قوی در تصفیه شیرابه میباشند.از این فرآیند در تصفیه شیرابه خاکچالهای شهری، به دلیل عملکرد بالای آن در حذف آمونیاک، به طور گسترده استفاده میشود.
از مزایای دیگر استفاده بیوراکتورهای غشایی MBR میتوان به بالا بودن سن لجن - SRT - و در نتیجه تولید لجن کمتر، کیفیت مناسب پساب خروجی و نیاز به فضای کمتر، حذف نیتروژن - TKN - ، نصب سریع و آسان، بالا بودن غلظت بیوماس و در نتیجه کاهش حجم راکتور میباشد.
در تحقیق حاضر تصفیه پذیری شیرابه جوان حاصل از سیستم جمعآوری پسماند شهری توسط سیستم بیوراکتورغشایی - اولترافیلتراسیون - از لحاظ پارامترهای اصلی فیزیکی و شیمیایی مورد بررسی قرار گرفته است.
.3 مواد و روشها
تهیه شیرابه: شیرابه استفاده شده در این تحقیق از شیرابه تازه در محل دفن پسماند شهری شهرستان بابلسر میباشد که مشخصات مربوطه در جدول یک ارائه شده است.
راکتور بیولوژیکی: سیستم بیولوژیکی استفاده شده در این تحقیق از دو مخزن با حجم مفید 4 لیتر و بصورت منقطع متوالی مورد بهره برداری قرار گرفت - شکل . - 1-3 مشخصات راهبری سیستم در جدول 1 نشان داده شده است.
شکل:1-3 ساختار شماتیک پایلوت بیوراکتور غشایی
جدول :1 پارامترهای راهبری
سیستم غشایی: غشای استفاده شده در این تحقیق از نوع اولترافیلتر بوده که قطر متوسط منافذ آن 100 نانومتر میباشد.
روش انجام آزمایشات: پارامترهای مورد سنجش اعم از اکسیژن خواهی شیمیایی - COD - ، جامدات معلق مخلوط مایع - MLSS - ، فسفات و نیترات بر اساس کتاب استاندارد متد مورد ارزیابی قرار گرفتند. غلظت آمونیاک توسط دستگاه HANNA HI83200 اندازه گیری شد.
