بخشی از مقاله
چکیده
فنل یکی از مواد آلاینده موجود در پساب های صنعتی می باشد که به دلیل پایداری و سمیت مشکلات زیستی متعددی ایجاد می کند. روش های مختلفی برای حذف فنل به کار برده شده است که تصفیه بیولوژیکی از آن جمله می باشد. در این تحقیق برای حذف فنل از پساب پتروشیمی خوزستان به روش بیولوژیکی هوازی از لجن فعال تصفیه خانه پتروشیمی فجر در عملیات ناپیوسته مورداستفاده قرار گرفت. به منظور بهینه سازی شرایط انجام واکنش از روش سطح پاسخ استفاده شده است. بر اساس نتایج بالاترین درصد حذف برابر 100 درصد طی 19 ساعت در دمای 44 درجه سانتی گراد و pH=7/2 بدست آمد.
کلمات کلیدی
حذف بیولوژیکی، فرایند هوازی، فنل، روش سطح پاسخ
-1 مقدمه
بر مبنای گزارش جهانی بهداشت، ترکیبات آروماتیک برای انسان و محیط زیست بسیار خطرناک می باشند. در واقع انرژی بالای رزونانس بنزن و مشتقات آن باعث پایداری این ترکیبات شده و شکست حلقه را مشکل می سازد. فنل از جمله آروماتیک های تک حلقه ای مهم است. این ماده و مشتقات آن در صنایع متعددی چون پالایشگاه های نفت، پتروشیمی، معادن و سموم دفع آفات کاربرد دارد که از طریق دفع غیر بهداشتی پساب این صنایع منجر به آلودگی محیط زیست و بخصوص منابع آبی می شود. این ماده از نظر زیست محیطی دارای اهمیت می باشد بطوریکه در لیست مواد سمی اولویت دار سازمان حفاظت محیط زیست آمریکا ذکر شده است -1] .[6
نتایج بررسی ها نشان می دهد اگر چه برخی از روشها در حذف فنل موفق نشان داده اند ولی دارای معایبی نیز می باشند که از مهمترین آن می توان به هزینه بالای عملیات اشاره کرد.[9-7] در این تحقیق از پساب شرکت پتروشیمی خوزستان به علت دارا بودن مقادیر بالای فنل استفاده شده است. فرایند حذف بیولوژیکی فنل از پساب با استفاده از لجن فعال بدست آمده از شرکت پتروشیمی فجر در سیستم هوازی بررسی شده است
-2متن
همانطور که در قسمت قبل اشاره گردید در این تحقیق فرایند حذف بیولوژیکی حذف فنل از پساب پتروشیمی خوزستان توسط لجن فعال تهیه شده از تصفیه خانه پتروشیمی فجر مورد بررسی قرار گرفت. نمونه لجن فعال از تصفیه خانه پتروشیمی فجر مطابق جدول - 1 - تهیه شده است. مشخصات کیفی پساب اولیه پتروشیمی خوزستان در جدول - 2 - آورده شده است. برای اندازه گیری فنل از روش طیف سجی توسط دستگاه اسپکتروفتومتر - Uv Sepectro photometer DR6000, - HACH, Germany استفاده شده است. رسم منحنی کالیبراسیون در طول موج فنل nm 500 انجام شد. جهت تنظیم pH به عنوان یکی از پارامتر های کلیدی فرایند از دستگاه pHمتر pH/Ion Analyzer Model MA 235, Mettler Toledo, - - Switzerland استفاده شده است. به منظور جداسازی فاز مایع از مواد آلی معلق موجود در لجن جهت انجام آنالیز از دستگاه سانتریفیوژ - HERMLE, Z233 M- 2, Germany - استفاده شده است. جهت کشت و رشد دادن میکروارگانیسم ها ،کنترل دما و میزان اکسیژن از انکوباتور شیکردار مدل IN08 ساخت شرکت پارس آزما- ایران استفاده گردید.
-1-2فرایند ناپیوسته
آزمایشات در حالت ناپیوسته برای بررسی تجزیه و حذف بیولوژیکی فنل در فاز مایع انجام شد. از طریق نتایج آزمایشات ناپیوسته می توان محدوده ای از غلظت فنل که ارگانیسم ها در سیستم پیوسته قادر به حذف آن هستند پیش بینی نمود.
-2-2راکتور ناپیوسته
در این تحقیق از یک راکتور به شکل مکعب مستطیل و از جنس فولاد ضد زنگ استفاده شد. برای دستیابی به هوادهی یکنواخت از یک توزیع کننده هوا که دارای سوراخ های بسیار ریزی می باشد در کف راکتور استفاده شد که به منبع هوا متصل گردید که علاوه بر هوادهی سیستم، موجب حرکت مداوم لجن و پساب گردد و همچنین این راکتور مجهز به یک هیتر می باشد. مشخصات فیزیکی راکتور در جدول - 3 - نشان داده شده است.
-3-2روش اندازه گیری فنل
همانطور که در مطالب قبل گفته شد از محلول بافر با pH=10 و معرف -4آمینو آنتی پیرین و پتاسیم هگزاسیانوفرات جهت اندازه گیری غلظت فنل در محلول استفاده می شود که معرف -4آمینوآنتی پیرین و پتاسیم هگزاسیانوفرات به عنوان تولیدکننده رنگ استفاده می شود. این ترکیبات با فنل ترکیب شده و محلول را قرمز رنگ می کند که میزان تولید رنگ تنها با مقدار فنل موجود در نمونه متناسب است.
پارامترهایی که در آزمایش مورد بررسی قرار می گیرند شامل دما، pH، می باشد. میزان کارایی لجن فعال یا درصد حذف فنل - R% - از رابطه - 1 - بدست می آید. مدل هایمورد استفاده از روش سطح پاسخ عموماً رابطه چندجمله ای درجه دوم می باشد. در روش سطح پاسخ برای هر متغیر وابسته مدلی تعریف می شود که آثار اصلی و متقابل فاکتورها را بر روی هر متغیر جداگانه بیان می نماید. مهمترین نکته قابل توجه در تحلیل نتایج آماری درجه اطمینان از نتایج بدست آمده است که آن را در نتایج تجزیه و تحلیل واریانس با P-Value نشان می دهند.
به طور عمومی اگر مقدار این فاکتور از 0/05 کمتر باشد حاکی از تأثیر قابل توجه فاکتور موجود در تابع پیش بینی شده خواهد بود. با توجه به کم بودن این مقدار در حالت برازش خطی، تحلیل اطلاعات به صورت تابع درجه دوم کامل فرض شده و برازش با معادله درجه دوم صورت می گیرد. در ادامه درصد حذف فنل توسط لجن فعال مورد بررسی قرار گرفته است. ازمایش ها بر اساس طراحی ازمایش توسط نرم افزار انجام شده است که به همراه پاسخ به دست امده در جدول 4 مشاهده می کنید. یکی از پارامترهای مؤثر و مهم در فرآیندهای بیولوژیکی pHاست. بیشترین حذف فنل در pH برابر 7/2 وجود دارد و با افزایش و کاهش pH، درصد حذف فنل شروع به کاهش می کند. وقتی غلظتH+ تغییر کند، ساختار پروتئین ها نیز تغییر می کند.
غلظت یون هیدروژن بر فعالیت آنزیم و در نتیجه سرعت رشد میکروبی تأثیر می گذارد. که در این معادله C0 و Ce به ترتیب غلظت اولیه و غلظت نهایی فنل در محلول بر حسب mg/L یا - ppm - می باشد. در سالهای اخیر استفاده از روش های آماری برای طراحی آزمایش ها در رشته های مختلف علوم و مهندسی مورد توجه محققین قرار گرفته است. روش های کلاسیک برای دست یافتن به مقدار بهینه در آزمایشها دارای معایب مختلفی است که مهمترین آنها تعداد زیاد آزمایشها میباشد. استفاده از انواع روش های طراحی آزمایش از جمله روش های تاگوجی، باکس بنکن، شاینین و رویه پاسخ می تواند این معایب را برطرف کرد.[10] روش سطح پاسخ یا - RSM - بسیار کاراتر از روش های قدیمی بهینه سازی تک پارامتری است. زیرا از صرف زمان، فضا و مواد اضافی جلوگیری می کند. این روش مجموعه ای از تکنیک های آماری و ریاضی می باشد که برای مدل سازی و تحلیل مسایل بکار می رود که چندین متغیر خواسته شده تأثیر می گذارند و هدف بهینه سازی این پاسخ است.[12-11]
