عنوان پایان‌نامه
مطالعه انواع غشاءوعملکرد جداسازی انهادر محیطهای ابی به منظوراستفاده درپسابهای صنعتی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 844.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 41581
- تاریخ دفاع
- ۳۰ بهمن ۱۳۸۷
- دانشجو
- سارا مافی راد
- استاد راهنما
- محمدرضا مهرنیا, محمدحسین صراف زاده
- چکیده
- هدف از این تحقیق بررسی تاثیر جنس و ساختار غشاء بر عملکرد بیوراکتور غشائی غوطه ور (sMBR) به منظور تصفیه پساب نفتی بوده است. از یک پساب سنتزی حاوی هیدروکربن های نفتی با غلظت کل mg/l 1000 به عنوان جریان عبوری به تانک MBR استفاده شد. 6نوع غشاء پلیمری سلولز استات، سلولز نیترات، پلی آمید، پلی اتیلن، پلی وینیلیدن فلوراید (میکروفیلتراسیون) و پلی اتر سولفون (اولترافیلتراسیون) مورد استفاده قرار گرفتند. سیستم به گونه ای طراحی شد که در طول آزمایش ها تمامی ماژول های غشائی از شرایط یکسان هیدرودینامیکی برخوردار باشند و به منظور برقراری جریان، اختلاف فشار ثابت و یکسان bar 4/0 توسط پمپ خلا در دو طرف غشاءها، اعمال شد. آزمایش های اصلی انجام شده شامل، مرحله سازگارسازی لجن با نوع آلاینده ها، ارزیابی بازدهی تصفیه پساب مورد نظر توسط سیستم و بررسی عملکرد غشاءها در طی دو سری آزمایش (که در هر بار 4 غشاء مورد مقایسه قرار گرفتند) بوده است. علاوه بر این آزمایش های جداگانه ای مانند اندازه گیری زاویه تماس (به منظور تشخیص آبگریزی/آبدوستی غشاء)، طیف سنجی سطح غشاء، تهیه تصاویر میکروسکوپ الکترونی و تعیین توزیع اندازه منافذ غشاء، به منظور مشخصه سازی غشاء های مورد استفاده، انجام گرفته است. به منظور ارزیابی عملکرد غشاءها دو عامل عبورپذیری و کیفیت پساب تصفیه شده خروجی از هر یک از غشاءها مورد اندازه گیری قرار گرفتند. نتایج نشان دهنده بازدهی بالاتر از 93% سیستم sMBR در تصفیه پساب نفتی و سهم بیش از 45% فرآیند غشائی در عملکرد sMBR برای حذف آلاینده ها می باشد. بررسی ها نشان داد گرفتگی منافذ غشاء و تشکیل لایه بیوفیلم روی سطح آن تاثیر بسزایی بر عملکرد غشاء دارد به طوریکه عبورپذیری غشاءهای میکروفیلتراسیون با اندازه منافذ بزرگتر، با گذشت زمان و پس از گرفتگی با غشاء اولترافیلتراسیون مشابه شده است. علاوه بر این، کیفیت پساب تصفیه شده خروجی با گذشت زمان تغییر کرد به طوریکه بازدهی حذف آلاینده ها توسط غشاءها، در اثر پدیده گرفتگی و نقش لایه بیوفیلم به عنوان یک فیلتر دینامیکی، تا 30% افزایش یافت. در زمانهای اولیه که محصول خروجی از غشاء اولترافیلترسیون پلی اترسولفون و غشاء میکرو پلی وینیلیدن فلوراید (با اندازه منافذ 1/0میکرومتر) به علت اندازه منافذ کوچکتر نسبت به دیگر غشاءها (با اندازه منافذ 45/0 میکرومتر) از COD کمتر و کیفیت بهتر برخوردار بود. با گذشت زمان در اثر نفوذ ذرات به منافذ و تشکیل لایه بیوفیلم و باریک شدن منافذ غشاءهای میکرو، تمام غشاءها عملکرد مشابهی از لحاظ کیفیت پساب تصفیه شده خروجی، داشتند. همچنین در زمانهای اولیه آزمایش، خصوصیات سطحی غشاء مانند آبدوستی در عملکرد آن از لحاظ گرفتگی، موثر بود. از طرفی نتایج طیف سنجی از سطح غشاءهای گرفته، بیان کننده کاهش تاثیر خصوصیات سطحی غشاء بعد از تشکیل لایه بیوفیلم بوده است.
- Abstract
- In this study, effects of membrane material and structure on the performance of a submerged membrane bioreactor (sMBR) for oily wastewater treatment were investigated. A synthetic oily wastewater include oily hydrocarbons with overall concentration of 1000 mg/l was used as the entrance flow. Six types of polymeric membrane, cellulose acetate (CA), cellulose nitrate (CN), polyamide (PA), polyethylene (PE), polyvinylidene flouride (PVDF) (microfiltration membrane) and polyethersulfone (PES) (ultrafiltration membrane), were used and their filtration performance as permeability, permeate quality and fouling intensity were evaluated. For characterization of the membranes, pore size distribution, contact angle, Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR) and scanning electronic microscopy (SEM) were measured before and after using in the process. The quality of each membrane permeate was identified by measuring of chemical oxygen demand (COD) and oil contents. Designing of the system was in a way that all the membrane modules had the same hydrodynamic conditions and a vacuum pump supplied a constant transmembrane pressure of 0.4 bar for all the membranes to have permeate. The main tests which were done in this project are active sludge adaptation with oily pollutants, treatment efficiency evaluation of mentioned wastewater by the system and investigation of membranes performances. The sMBR efficiency of 93% was obtained for oily wastewater treatment. The results showed more irreversible fouling intensity for membrane with larger pore size due to more permeation of bioparticles and colloids inside the pores. Membrane characteristics have major role in preliminary time of the filtration before cake layer formation so that the PA with highest hydrophilicity had the lowest permeability decline by fouling in this period. Also, the employed PVDF and PES had better performance among the used membranes for oily wastewater treatment according to better permeate quality in preliminary time of the filtration related to smaller pore size, and also their better fouling resistance and chemical stability properties. However, all the membrane resulted in the same permeability and permeates quality after cake layer formation. Permeates quality had 20% increase by the time because of dynamic membrane role of biofilm formation due to fouling. The main components of organic matters in the membrane foulants were identified as proteins, polysaccharide materials and lipids by the FTIR. So effect of membrane surface characteristics on its performance will be decreased due to cake layer formation on the membrane surfaces
