عنوان پایان‌نامه
بررسی اثر پارامتر های عملیاتی بر تشکیل غشای دینامیکی در بیو راکتورهای غشایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1355.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 60493
- تاریخ دفاع
- ۲۶ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- ندا فخیمی
- استاد راهنما
- محمدرضا مهرنیا
- چکیده
- تولید روز افزون انواع فاضلاب و ورود آن‌ها به منابع آب سطحی و زیر‌زمینی منجر به گسترش آلودگی‌ها و نابودی بسیاری از اکوسیستم‌هامی‌شود. از این رو تصفیه‌ی فاضلاب‌ها امری ضروری در جهت افزایش سلامت جامعه است. با این حال، هزینه‌های تصفیه‌ی فاضلاب باعث شده است که صنایع و جوامع مختلف جز به دلیل محدودیت‌های قانونی و زیست محیطی اعمال شده از سوی دولت‌ها، علاقه‌ای به سرمایه‌گذاری در این حوزه نداشته باشند. در سال‌های اخیر با توسعه‌ی کاربرد علم بیوتکنولوژی و‌ترکیب آن با فرایند‌های جداسازی فیزیکی مانند فرایند‌های غشایی سبب پیدایش بیوراکتور‌های غشایی به منظور کاربرد در فرآیندهای بیوتکنولوژی، محیط زیستی و مهندسی شیمی‌شدهاست. مزیتی که این راهکار جدید نسبت به فرآیندهای موجود در زمینه‌ی تصفیه‌ی فاضلاب دارد این است که با‌ترکیب فیلتراسیون غشایی همراه با یک فرآیند بیولوژیک می‌توان در یک واحد فرآیندی کوچک به آب تصفیه شده با کیفیت خروجی بالا دست یافت. علاوه بر مزایای بیوراکتور‌های غشایی در زمینه‌ی تصفیه‌ی فاضلاب این سیستم‌ها دارای معایبی نظیر هزینه‌ی بالای تعویض غشا، انرژی مصرفی، گرفتگی غشا و شار عملیاتی پایین نسبت به فرآیندهای متداول هستند که دلایلی بر عدم فراگیر شدن فرآیندهای بیوراکتور غشایی (MBR) شده‌اند. یک راهکار مناسب برای کاهش دادن هزینه‌ها استفاده از غشای دینامیکی به جای غشاهای مرسوم پلیمری است. تاکنون مطالعات زیادی درباره‌ی جنس بستر نگهدار، شکل و مواد تشکیل دهنده‌ی غشاهای دینامیکی، اثر پارامترهای عملیاتی بر عملکرد آن‌ها و نیز کاربرد‌های غشاهای دینامیکی انجام شده است. با این وجود هنوز درک عمیقی از ساختار و فرآیند تشکیل این غشا‌ها وجود ندارد. این امر محققان را بر آن داشته است تا مطالعات بیشتری در این حوزه انجام دهند. در پژوهش پیش رو، در مرحله‌ی اول اثر پارامترهای عملیاتی مختلف مانند MLSS، شار عملیاتی، میانگین اندازه ذرات لجن، نرخ هوادهی و دور همزن به صورت تک تک و در مرحله‌ی دوم اثرات همزمان MLSS، شار عملیاتی و دور همزن بر تشکیل غشای دینامیکی مورد بررسی قرار گرفت.نتایج نشان دادند که با افزایش MLSS و شار عملیاتی و میانگین اندازه ذرات لجن از یک سو کدورت خروجی در زمان تشکیل کاهش یافته و از سوی دیگر تمایل به گرفتگی غشا افزایش می‌یابد.میانگین اندازه‌ی ذرات یکی از مهم‌ترین پارامترهای موثر است به صورتی که میانگین اندازه ذره‌ی ?m 28/84 توانایی کاهش کدورت تا 100% را دارد. اختلاط ناشی از نرخ‌های هوادهی و دور همزن مختلف در تشکیل غشای دینامیکی دارای مقدار‌های بهینه‌یبه ترتیب L/min5 و rpm 300 است. با افزایش نرخ هوادهی و دور همزن تنش ناشی از رژیم جریان ایجاد شده افزایش یافته و سبب کاهش ضخامت و جرم خشک غشا می‌شود. نتایج حاصل از جداسازی رنگ آبی نشان می‌دهد که استفاده از دور همزن سبب تشکیل غشاهای دینامیکی با کیفیت خروجی بالا‌ترمی‌شود.
- Abstract
- Increasing production of wastewaters and sewage discharge into surface and ground water has resulted in spread of pollution and destruction of ecosystems. Hence, wastewaters treatment is essential for the improvement of public health. However, large costs of wastewater treatment cause fewer interest in common processes among the societies, except for the governmental environmental legislations. Membrane bioreactor (MBR) has attracted great attention in wastewater treatment in recent years. Compared with the conventional activated sludge processes, MBR is advantageous in high effluent quality, high sludge concentration and small plant footprint. However, the popularization and commercialization of MBR still encounters several problems such as high cost of membrane module, membrane fouling, high energy consumption and low flux. Dynamic membrane (DM) technology may be a promising approach to resolve these problems. So far, different support and dynamic membrane materials, membrane configurations, operation conditions and dynamic membrane applications have been investigated, but the formation mechanism and structure of a DM in MBRs have not been completely understood. There is still limited information on the effect of operation parameters on the cake layer formed on the supporting layers. In this study, the effects of MLSS, flux, mean particle size of sludge, aeration rate and rotation speed of stirrer on the formation of dynamic membrane were investigated. Results showed that effluent turbidity decreased and tendency of DM to get fouled increased with increasing MLSS, flux and mean particle size. There is an optimum point in the formation of DM with applying either aeration or stirring method. Blue color removal indicated that using stirrer resulted in better formation of DMs as compared to using aeration. Dry weight results demonstrated that DM dry weight reduced with increasing aeration intensity and rotation speed of stirrer. By applying design experiment, interaction and curvature effects of MLSS, flux and rpm of stirrer on the start point of fouling, effluent turbidity and percentage of turbidity removal at this time are discussed.
