بخشی از مقاله
چکیده
در تحقیق حاضر اتیلبنزن به عنوان نماینده ترکیبات آلی فرار برگزیده شد و با ساخت یک نمونه آزمایشگاهی حوضچه هوادهی به روش حبابی در یک شرکت پتروشیمی، آزمایشات بررسی تاثیر غلظت اتیل بنزن بر حذف بیولوﮊیکی آن مورد تحقیق و بررسی قرار گرفت. برای نمونه گیری از روش استاندارد پیشنهادی آﮊانس حفاظت از محیط زیست - طPم - شاستفاده گردید. برای آنالیز نمونهها نیز از روش کروماتوگرافی گازی - لاچ - استفاده گردید. آزمایشات در سه مرحله وبا اندازه گیری مقدار اتیلبنزن حذف شده در هر یک از سه روش انتقال به هوا، اکسیداسیون بیولوﮊیکی و جذب سطحی به لجن غیر فعال iomass - ن - انجام گرفت. نتایج نشان میداد، مقدار اکسیداسیون بیولوﮊیکی حوضچه در صورت ثابت بودن شرایط عملیاتی مانند دما، غلظت میکروارگانیزمها در حوضچه و نیز زمان اقامت میکروارگانیزمها، مستقل از غلظت ورودی است. به عبارت دیگر ظرفیت واکنش اکسیداسیون بیولوﮊیکی حوضچه ثابت و برابر ppm ٢٢/ ١٩ اندازه گیری شده است ش
کلمات کلیدی: تصفیه بیولوﮊیک، ترکیبات آلی فرار، اتیل بنزن، حوضچه هوادهی، هوادهی حبابی
مقدمه
انتشار ترکیبات آلی فرار که از معمولترین آلایندههای موجود در واحدهای تصفیه فاضلاب میباشند، به دلیل آثار مخرب زیست محیطی و خطراتی که برای کارکنان شاغل در این واحدها دارند، مورد توجه بسیاری از سازمانهای محیط زیست و مراکز پژوهشی قرار گرفته است. روشهای تصفیه فاضلاب در ابتدا به منزله پاسخی به نگرانی در مورد بهداشت عمومی و شرایط نامساعد ناشی از دفع فاضلاب در محیط زیست به وجود آمدند ١ . اهداف تصفیه فاضلاب در نیمه اول قرن بیستم مشتمل بر جداسازی مواد معلق و شناور، تصفیه مواد آلی قابل تجزیه بیولوﮊیکی و حذف میکروارگانیزمهای بیماریزا بود ٢ .
با این حال بسیاری از اهداف تصفیه طی دوره فوق برآورده نشد و فاضلابها با تصفیه ناقص به محیط دفع میشدند. فرایندهای احتراقی مانند اکسیداسیون حرارتی و اکسیداسیون کاتالیستی از معمولترین فرایندهای کنترل انتشار ترکیبات آلی فرار میباشند. علاوه بر فرایندهای احتراقی، استفاده از فرایندهای دیگری مانند چگالش، جذب سطحی و اکسیداسیون بیولوﮊیکی نیز متداول می باشد. تعداد ترکیبات آلی ساخته شده طی قرن اخیر در حدود نیم میلیون میباشد و هرساله در حدود ١٠٠٠٠ ترکیب جدید به آنها اضافه میشود ٤ . در نتیجه این تولید فوق العاده، میزان این ترکیبات در فاضلاب شهری و صنعتی رو به افزایش میباشد و حضور ترکیبات آلی فرار - ک2غأپژعپه ططغه؟طق کئطصهئپب - و نیز ترکیبات آلی فرار سمی - ک2غأپژعپه ططغه؟طق ططxپ1 کئطصهئپب
- در فاضلابها نگرانی فراوانی برای سازمانهای محیط زیست فراهم کرده است ٤ .
در تصفیه اولیه فاضلاب از عملیات فیزیکی تصفیه نظیر آشغالگیری و ته نشینی برای جداسازی مواد شناور ﻭ قابل ته نشینی موجود در فاضلاب استفاده میشود. در تصفیه ثانویه از فرآیندهای شیمیایی و بیولوﮊیکی برای جداسازی قسمت اعظم مواد آلی از فاضلاب استفاده میشود. در تصفیه نهایی نیز از واحدهای اضافی عملیات و فرآوری نظیر ستونهای جذب سطحی و غیره برای کاهش مقدار آلایندههایی نظیر نیتروﮊن و فسفراستفاده میشود ٥ . تقریبا همه انواع فاضلاب را میتوان با تحلیل مناسب و کنترل زیست محیطی به روش بیولوﮊیکی تصفیه نمود. بدین منظور درک مشخصههای هر یک از فرآیندهای بیولوﮊیکی برای حصول اطمینان از تامین محیطی مناسب با کنترلی موثر ضروری میباشد. از اهداف مهم تصفیه بیولوﮊیکی میتوان به لختهسازی و جداسازی مواد جامد کلوئیدی غیر قابل ته نشینی و تثبیت مواد آلی اشاره نمود. تصفیه بیولوﮊیکی عموما با استفاده از انواع میکروارگانیزمهای مختلف، عمدتا باکتریها صورت میگیرد.
از میکروارگانیزمها برای تبدیل مواد آلیکربن دار محلول و کلوئیدی به گازهای مختلف و بافت سلولی استفاده میشود و چون وزن مخصوص بافت سلولی کمیبیش از آب میباشد، این سلولها را میتوان در یک ته نشین کننده از آب جدا نمود ٥ . تصفیه بیولوﮊیکی که شامل مجموعه پیچیده ای از واکنشهای بیولوﮊیکی میباشد، در صورت بهینه سازی فرآیند، میتواند نقش موثرتری در حذف این ترکیبات داشته باشد. نامکونگ و ریتمن - ،نکذ,غغهعصصطل 2غه ؟غأفعهش - در یک تحقیق موردی بر روی دو تصفیه خانه در ایالات متحده با در نظر گرفتن مکانیزمهای تبخیر، جذب سطحی و هضم بیولوﮊیکی، و نیز توجه به این موضوع که ترکیبات آلی فرارﻭ از جمله اتیل بنزن قابلیت خوبی برای هضم بیولوﮊیک از خود نشان میدهند، در اندازه گیریهای خود نشان دادند، فرایند اکسیداسیون بیولوﮊیکی از اهمیت زیادتری نسبت به فرایندهای دیگر نظیر جذب سطحی و تبخیر برخوردار است.
اهمیت مکانیزم تبخیر نیز بیشتر از جذب سطحی گزارش شده است. با اینحال نتایجتخمینی کمتر از مقادیر واقعی گزارش گردیده که به خاطر در نظر نگرفتن تبخیر در آبریزها و آشغالگیرها که اختلاط زیاد است، میباشد. نتایج مدلسازی نشان میدهد که انتشار ترکیبات آلی فرار مانند اتیل بنزن به قابلیت هضم بیولوﮊیکی آنها بستگی زیادی دارد و در صورت بالا بودن قابلیت هضم بیولوﮊیک، میزان انتشار کاهش مییابد. در این تحقیق استفاده از خقB به عنوان مبنای تخمین میزان انتشار ترکیبات آلی فرار مورد بررسی و تایید قرار گرفته است ٦ .ملسر و بدفورد - خککذ,2طپس2ک2 Bغه طکطئکق - در تحقیقی دیگر رفتار یک ترکیب آلی در سیستم لجن فعال با استفاده از ردیاب رادیواکتیو مورد بررسی قرار داده و میزان هضم بیولوﮊیکی ترکیب آلی،متناسب با غلظت لجن فعال گزارش شده است و درستی مدل سینیتیکی مونود 2 - پغپق - مورد تایید قرار گرفته است ٧ .
در یک تحقیق مشترک بین شرکت یونیون کارباید - ک2طتطهه غپطغس - و آﮊانس حفاظت از محیط زیست آمریکا A - بغحس - که توسط برگلوندو ویپل - ،نکذ, 2غأئ؟طک,B کئژژطلاح - در سال ١٩٨٧ انجام یافته است، روشهای نمونه گیری، آنالیزو تخمین میزان انتشار ترکیبات آلی فرار از جمله اتیل بنزن مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج تحقیق نشان میدهد، ١٦ درصد وزنی اتیل بنزن در مرحله جداسازی اولیه شامل آشغالگیرها و جداکنندههای آب و روغن حذف میشود. همچنین ٢٩ درصد اتیل بنزن نیز در حوضچه یکنواخت سازی حذف شده و در حوضچه هوادهی نیز ٤٠ درصد اتیل بنزن از فاضلاب جدا میشود. اما با توجه به موردی بودن تحقیق فوق و استفاده از مقادیر اندازه گیری شده، احتمال تغییر درصدهای فوق با توجه به رئولوﮊی جریان و سایر پارامترهای عملیاتی وجود دارد ٨ .
تامسون و همکاران - کککذ ,ئه صک غپکژعألا - 1 در تحقیقی میزان انتشار ترکیبات آلی در حوضچه هوادهی را با استفاده از مدلهای نرم افزاری کطکصهحو یعکلاطxپ1 تخمین زده اند. به دلیل استفاده از مدل سینیتیکی مونود - لخکذ,2پغپق - در نرم افزار کطکصهح نتایج تخمین این نرم افزار دقیقتر از نرم افزار یعکلاطxپ1 میباشد. اختلاف نتایج مقادیر واکنش بیولوﮊیکی محاسبه شده با نتایج تجربی برای نرمافزار کطکصهح در حدود ١٨ درصد و برای مدل یعکلاطxپ1 در حدود ٣٢ درصد میباشد. زیرا نرم افزار یعکلاطxپ1 برای محاسبه واکنش بیولوﮊیکی حوضچه هوادهی از رابطه سرعت درجه اول پیروی میکند ١ .
ابومایزر و همکاران - ،ککذ ,حئه صک طهzطهعأت - A در تحقیقات خود در زمینه حذف بیولوﮊیکی اتیل بنزن و دیگر ترکیبات آلی فرار، نشان دادند تخمین مقادیر با استفاده از مدل سینیتیکی مونود، در غلظتهای متوسط ترکیبات آلی فرار اختلاف کمتری نسبت به مقادیر عملی دارد. برای غلظتهای کم - عژژ ٥٠ ش - مدل سینیتیکی درجه اول و برای مقادیر بالا - عژژ٢٥٠-٤٤٠ - مدل سینیتیکی درجه صفر پاسخ مناسبتری میدهد ٩ .بهینه سازی، نظارت و کنترل یک فرآیند بیولوﮊیکی از فعالیتهای مهم در عرصه صنعتی و تحقیقاتی است و بر اهمیت آن روزبه روز افزوده میشود. روش سنتی تحقیق در زمینه مدلهای فرآیند بیولوﮊیکی، استفاده از مدلهای ریاضی مختلف برای مکانیزمهای فرآیندی مختلف میباشد. از نقطه نظر مهندسی دو سیستم کلی زیر باید مد نظر قرار گیرد ٥ :
مدلهای سینتیکی
الف- سیستم راکتور بیولوﮊیکی
