عنوان پایان‌نامه
بهبود عملکرد خصوصیات آبکیری لجن با استفاده از تکنولوژی امواج اولتراسونیک
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -آب وفاضلاب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1584;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79828;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1584;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 79828
- تاریخ دفاع
- ۳۱ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- فرشاد گلبابایی کوتنایی
- استاد راهنما
- غلامرضا نبی بیدهندی, ناصر مهردادی
- چکیده
- آبگیری لجن تصفیه‌خانه‌های فاضلاب یکی از مشکل‌ترین فرآیندهای تصفیه و چالشی اساسی برای متخصصین و مسئولان می‌باشد. هدف این تحقیق تعیین اثر سامانه انتشار امواج اولتراسونیک جهت بهبود خاصیت آبگیری لجن (لجن هضم شده تصفیه‌خانه تهران جنوب) و تعیین محدوده مناسب پارامترهای راهبری آن می‌باشد. همچنین، اثر سیستم انتشار امواج اولتراسونیک جهت حذف کلیفرم کل و اشرشیاکلی از لجن بررسی و محدوده مناسب پارامترهای راهبری در این زمینه تعیین شده است. این رساله یک مطالعه تجربی می‌باشد که به صورت ناپیوسته و در مقیاس آزمایشگاهی انجام شده است. متغیرهای مستقل این تحقیق چگالی اولتراسوند بر حسب وات بر میلی‌لیتر، زمان بر حسب دقیقه و میزان لجن قرار گرفته در معرض سونیفیکاسیون بر حسب درصد می‌باشند. در این مطالعه، تاثیر این متغیرها بر میزان زمان مکش موئینه (CST) و قابلیت آبگیری لجن، میزان کلیفرم کل و اشرشیا کلی، TSS، SCOD و میزان جامدات در کیک لجن سنجیده شده است. با افزایش چگالی اولتراسوند و زمان سونیفیکاسیون، میزان SCOD، پروتئین و گندزدایی همواره افزایش یافته اما میزان TSS کاهش یافت. با افزایش زمان از 1 تا 5 دقیقه، میزان CST کاهش یافته ولی جامدات کیک لجن افزایش می‌یابد و پس از زمان 5 دقیقه، تغییرات CST روند صعودی ولی جامدات کیک لجن روندی نزولی داشته است. نتایج این تحقیق میزان مناسب زمان سونیفیکاسیون را برابر 5 دقیقه و چگالی اولتراسوند را برابر 1 وات بر میلی‌لیتر نشان داد. همچنین میزان لجن قرار گرفته در معرض سونیفیکاسیون 15 درصد بوده است. میزان CST در این شرایط برابر 86 ثانیه بدست آمد. نتایج نشان‌داد که با افزایش زمان از 1 تا 30 دقیقه و چگالی اولتراسوند از 375/0 تا 5/2 وات بر میلی‌لیتر، میزان حذف کلیفرم کل و اشرشیاکلی افزایش می‌یابد. زمان سونیفیکاسیون و چگالی اولتراسوند مناسب به ترتیب برابر 30 دقیقه و 5/2 وات بر میلی‌لیتر بدست آمد. میزان حذف کلیفرم کل و اشرشیاکلی در این شرایط بیش از 99 درصد و معادل log 2 بود. نتایج مدلسازی هوشمند پارامترهای کیفی لجن با استفاده از شبکه عصبی نشان داد که شبکه عصبی با R بسیار بالا (98/0) و خطای کم (کمتر از 1/0) قابلیت مدل کردن پارامترها را دارا می‌باشد. با توجه به نتایج بدست آمده از این تحقیق، امواج اولتراسوند قابلیت بهبود فرآیند آبگیری لجن را داشته و می‌توانند سبب افزایش میزان تصفیه گردند. همچنین این امواج تاثیر قابل توجهی بر قابلیت حذف کلیفرم کل و اشرشیاکلی داشته و افزایش گندزدایی لجن داشته‌اند.
- Abstract
- Sludge dewatering is one of the most difficult wastewater treatment processes and is a major challenge for experts and officials. The aim of this study is to determine the effect of ultrasonic waves on improving sludge dewatering properties and determining the proper range of operating parameters. Also, the effect of ultrasonic waves on removal of total coliform and E.coli of sludge was investigated and proper operating parameters were achieved. This study is a cross-sectional study that was conducted in a laboratory-scale batch. In this research independent variables include ultrasound density in watts on ml, time in minutes and amount of sonificated sludge in percent. In this research the effect of variables are on the capillary suction time (CST) and sludge dewatering capacity, TSS, SCOD, total coliform and E-coli is measured. With the increasing density and ultrasound sonification time, SCOD, protein and disinfection has been increasing, but TSS was decreased. With increase of time from 1 to 5 minutes, CST decreased but amount of solids in sludge cake decreased. With increase of time from 5 minutes, decreased value of CST increased but amount of solids in sludge cake decreased. The experiments determined that the proper operating parameters are sonification time of 5 minutes, ultrasound density of 1 W/ml, amount of sonificated sludge equal to 15%. The amount of CST in this situation equals to 86 seconds. The results showed that with increase of time from 1 to 30 minutes and ultrasound density from 0.375 to 2.5 w/ml, removal rate of total coliform and E. coli were increased. Removal rate of total coliform and E.coli in proper conditions were more than 99 percent that is equal to removal of 2 logs. The experiments determined that the proper operating parameters are sonification time of 30 minutes and ultrasound density of 2.5 W/ml. Results of intelligent simulation of quality parameters of sludge by using neural network showed that neural network is capable to model the parameters with a very high R (0.98) and low error (less than 0.1). Based on the results of this research, ultrasound waves could improve sludge dewatering process and can increase the treatment rate. Ultrasound waves could remove total coliform and E.coli and could increase disinfection of the sludge. Keywords: Dewatering, Sludge, Ultrasonic Waves, Capillary Suction Time.
