عنوان پایان‌نامه
حذف فنول ازپسابهای صنعتی ازطریق بکارگیری بیوراکتورغشایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 861.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 42438
- تاریخ دفاع
- ۲۹ مهر ۱۳۸۸
- دانشجو
- شقایق نوروزی منش
- استاد راهنما
- محمدرضا مهرنیا, محمدحسین صراف زاده
- چکیده
- حضور ترکیبات آلی حلقوی از جمله فنل در پساب بسیاری از صنایع، باعث اهمیت روش های حذف آن گردیده است. روش های زیستی حذف فنل، به عنوان یکی از آلاینده های محیط زیست، در سال های اخیر مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. در این تحقیق ابتدا تجزیه زیستی فنل توسط باکتری خالصATCC (8750) Alcaligenes faecalis در کشت لرزان و به حالت آزاد و تثبیت شده بر روی فوم پلی اورتان بررسی شده است. نتایج نشان داد که تثبیت باکتری در کشت لرزان باعث کاهش 5/37 و 7/28 درصدی زمان تجزیه زیستی کامل فنل با غلظت های اولیه 700 و 1000 میلی گرم بر لیتر می شود. با توجه به بازدارندگی فنل، معادله خطی هالدن در کشت لرزان به خوبی رفتار سینتیکی باکتری را پیش بینی می کند. در این معادله نرخ رشد ویژه ماکزیمم (max?) و ضریب بازدارندگی (Ki) به ترتیب h-1 12/0 و mg/lit 08/268 محاسبه شدند. همچنین در تحلیل آماری نتایج، اثر غلظت و شرایط سلول (آزاد و یا تثبیت شده) بر زمان تجزیه بررسی شد. در این بررسی این نتیجه به دست آمد که زمان تجزیه تابع هر دو متغیر و تداخل این دو متغیر می باشد. از طرفی مدلی توسط نرم افزار Minitab 15 برای پیش بینی تابع هدف (زمان تجزیه) در نقاطی که آزمایش نشده اند، ارائه شد. سپس تجزیه زیستی فنل در بیوراکتور غشایی )با حجم اسمی 26/2 لیتر و دارای غشایی از جنس پلی اتر سولفون و قطر منافذ m? 038 /0 که به صورت خارجی نسبت به سیستم قرار داده شده( بررسی شد. از آن جایی که در بیوراکتور غشایی، غشا به عنوان مانعی فیزیکی در برابر خروج سلول های معلق از سیستم می باشد، غلظت سلولی درون سیستم بالا رفته و باعث افزایش سرعت تجزیه زیستی فنل در بیوراکتور غشایی شد. همچنین جریان پساب تصفیه شده در خروجی از این سیستم عاری از هرگونه باکتری، جامدات معلق و دارای کیفیت بالا مشاهده شد. به علاوه به منظور بررسی گرفتگی غشا مقادیر تغییر شار خروجی نسبت به زمان تحت فشار ثابت 8/0 بار در دو سمت غشا و به ازای هر یک از غلظت های اولیه فنل اندازه گیری شده و میزان مقاومت های هیدرولیکی غشا، کیک و انسداد منافذ محاسبه شد. نتایج نشان داد که افزایش غلظت اولیه فنل باعث تاخیر در گرفتگی غشا و کاهش شار می شود. این مطلب می تواند به دلیل افزایش فاز تاخیر و کاهش سرعت رشد سلولی در غلظت های بالاتر فنل باشد. ولی از طرفی با افزایش غلظت اولیه فنل، توده سلولی نهایی بیشتر و در نتیجه گرفتگی نهایی بیشتر می شود. در نتیجه شار نهایی در غلظت های بالاتر فنل اولیه، کمتر از شار نهایی در غلظت های پایین تر فنل اولیه می باشد.
- Abstract
- Phenols are distributed either as mono-aromatic compounds in various environmental sites as major pollutants. Phenol biodegradation was considered by most of researchers. In this project phenol biodegradation was studied in shaking flasks by free and immobillized Alcaligenes faecalis ATCC 8750 in polyurethane foams. Required time for phenol biodegradation was considerably decreased by immobilized cells due to improvement of cells resistance against high phenol concentration compared to free cells. Required time for completely degrade initial phenol of 700 and 1000 mg/lit by immobilized cells was 37.5%, 28.7% less than free cells. The kinetic behavior of A. faecalis in shaking flasks was also investigated by using Haldane model. linearized Haldane kinetic model was solved to obtain maximum specific growth rates (?max = 0.12 1/h) and substrate inhibition constant (Ki = 268.08 mg/lit). In addition, experimental results was studied statistically. It was observed that initial phenol concentration, cell condition (immobilized or free cells) and interaction of them as parameters had significant effect on completely degradation time as response function and a model was calculated to predict response function for different parameters. In addition, the performance of the MBR on the Phenol removal was investigated in a 2 lit Plexiglas external membrane bioreactor at different initial phenol concentration. The membranes used in the system was flat type made of Poly Ether Sulphone (PES) (Huber, Germany) with a pore size of 0.038 ?m and it was installed externally. In MBR, membrane performance is such a barrier against out let of suspended cells. Therefore degradation rate increase with increase of cell concentration. High quality permeates without any bacteria and suspended solid was observed. The flux was used as the indicator of membrane fouling rate and constant trans-membrane pressure (TMP) of 0.8 bar was maintained by the suction pump. So permeation flux versus time for ultra filtration of the suspensions at different initial phenol concentrations was examined. Hydraulic resistances of membrane, cake and pore blocking was also calculated. The higher is the concentration of the compound, the more lag time it takes to grow exponentially. Biomass concentration increased with increasing initial phenol concentration as substrate. An increase in biomass concentration increased the convective flow of solids towards the membrane surface and decrease the permeate flux. In addition the steady flux values decrease with increasing biomass concentration
