عنوان پایان‌نامه
تشکیل غشاهای دینامیکی خود ساخته به وسیله زیست جاذب ها در بیو راکتور غشایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی-انرژی و محیط زیست
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1595.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68699
- تاریخ دفاع
- ۲۹ دی ۱۳۹۳
- دانشجو
- فاطمه بهرامی
- استاد راهنما
- محمدرضا مهرنیا
- چکیده
- تولید روز افزون انواع فاضلاب و ورود آنها به منابع آب طبیعی از یک سو و خشکی و کمبود آب ایران از سوی دیگر لزوم انجام تحقیقات فراوان برای حل این مشکلات را ایجاد می¬کند. امروزه فاضلاب-های شهری به روش مرسوم استفاده از سیستم¬های لجن فعال مورد تصفیه و بازیابی قرار می¬گیرند و از فاضلاب تصفیه شده در مصارف کشاورزی و آبیاری استفاده می¬گردد. سیستم¬های لجن فعال به دلایل اشغال فضای زیاد در تصفیه، آثار جانبی فراوان و کیفیت خروجی نامناسب چندان مؤثر عمل نمی¬کنند، لذا ارائه یک راه¬حل مناسب و مقرون به¬صرفه می¬تواند جایگزین این سیستم¬ها شده و با در نظر گرفتن شرایط مناطق بومی¬سازی شود. یکی از راه¬حل¬هایی که اخیرا بسیار مورد توجه محققان قرار گرفته است، استفاده از بیوراکتورهای غشایی در تصفیه فاضلاب می¬باشد. سیستم بیوراکتور غشایی دو فرآیند حذف بیولوژیکی آلاینده¬ها و فیلتراسیون غشایی را به طور هم زمان به کار می¬گیرد و خروجی با کیفیت بسیار بالاتر از فرایند لجن فعال حاصل می¬کند. سیستم¬های بیوراکتور غشایی علاوه بر مزایای فراوان، معایبی از قبیل هزینه بالای غشاهای مورد استفاده، شار عملیاتی پایین و گرفتگی را در خود نهفته دارند. تشکیل غشای دینامیکی و استفاده از آن در بیوراکتور غشایی به طور هم زمان مشکلات مربوط به هزینه بالای غشاهای مرسوم و پایین بودن شار عملیاتی را رفع می¬کند و در نهایت خروجی با کیفیت مناسب تولید می¬کند. استفاده از جاذب مناسب در این فرآیند و ترکیب سیستم بیوراکتور غشایی دینامیکی با سیستم جذب فیزیکی، فوایدی از قبیل بهبود خواص و ساختار لایه دینامیکی تشکیل شده، بالا رفتن هر چه بیشتر شار عملیاتی و کیفیت خروجی را به دنبال دارد. در این پژوهش از جاذب پودر کربن فعال در سیستم بیوراکتور غشایی دینامیکی خود ساخته استفاده شده است. در مرحله اول، غشای دینامیکی با غلظت بهینه از لجن فعال در حضور غلظت های متفاوت از پودر کربن فعال تشکیل شده و غلظت بهینه پودر کربن فعال، با توجه به توانایی لایه خود ساخته¬ی تشکیل شده در متعادل¬سازی فشار میانی غشا و بهبود کیفیت خروجی از سیستم، با در نظر گرفتن هزینه¬های عملیاتی معادل با g/L 4 به دست آمد. در این مرحله تأثیر حضور غلظت¬های مختلف پودر کربن فعال بر متغیرهایی همچون کدورت، غلظت اکسیژن مورد نیاز شیمیایی، شاخص تراکم¬پذیری لایه دینامیکی، اندازه ذرات و میزان EPS و SMP بررسی و تحلیل شد. در مرحله بعد پس از تعیین شار بحرانی در غلظت¬های متفاوت از پودر کربن فعال، PAC طی دوره¬های طولانی مدت 12 روزه مورد بررسی قرار گرفت و با توجه به کدورت جریان خروجی، مجددا غلظت g/L 4 به عنوان غلظت بهینه گزارش شد. نتایج نشان داد که این میزان بهینه، شار عملیاتی بیوراکتور غشایی را تا میزان 50 درصد نسبت به شرایط مشابه در عدم حضور PAC افزایش داده و قادر است کدورت، COD، TDS، فسفر و نیتروژن کل را به میزان بسیار عالی حذف کند.
- Abstract
- Growing wastewater production made humankind investigate novel methods for wastewater treatment. Activated sludge process is a conventional wastewater treatment system which is utilized for treatment of sewage wastewaters in urban areas. However, high required space in setting up the treatment plant, higher side effects and lower effluent quality have limited the application of This system. Membrane bioreactor (MBR) utilization is one of the most promising solutions in solving these bottlenecks. MBR combines two separate processes of biological removal and membrane filtration simultaneously and produces high quality of effluent. However, low operative flux, high costs of membranes and fouling are obvious illustrations of MBRs’ limitations in their worldwide functionalization. Dynamic membrane formation in the MBR is able to solve these problems and produce high effluent quality. The dynamic layer forms on the surface of a cheap material (which can be used as a supporting media for dynamic membrane formation) by precipitation of available particulate matters in the MBR. Addition of some adsorbents in dynamic membrane bioreactor can promote characteristics of the dynamic layer, increase operative flux and enhance effluent quality by their adsorption capacity. In this research, powdered activated carbon (PAC) is used in two distinct stages of dynamic membrane formations and its performance. In the first stage, the dynamic layer was formed on the surface of mesh filter media in the optimum sludge concentration containing different PAC dosages. The best PAC concentration was selected on the basis of its ability to reduce trans-membrane pressure (TMP) and enhance effluent quality with cost consideration in PAC usage. In this stage, effect of PAC concentration on different parameters of dynamic layer formation such as turbidity and COD of effluent, size of particulate matters in the MBR, compressibility index of dynamic layer and concentration of extra-celluloses polymeric substances and soluble microbial products was investigated. After obtaining critical flux, in the performance stage of using dynamic membrane bioreactor, different concentrations of PAC was added to the MBR system and effluent quality and TMP was recorded in a twelve days operation. Results showed that in the optimum concentration of PAC (which was 4 g/L) operative flux increased up to 50 % compared to the similar condition of MBR without PAC addition. Using hybrid dynamic membrane bioreactor combined with 4 g/L of PAC concentration was able to reduce turbidity, COD, phosphorous and nitrogen content of effluent very efficiently.
