عنوان پایان‌نامه
استفاده از زئولیت برای کاهش گرفتگی غشا در بیو راکتور غشایی
- رشته تحصیلی
- مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1584.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 68460
- تاریخ دفاع
- ۰۹ بهمن ۱۳۹۳
- دانشجو
- حسین شاه بیک
- 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 اکوسیستم‌ها می‌شود. 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 شیمی شده است. مزیتی که این راهکار جدید نسبت به فرآیندهای موجود در زمینه‌ی تصفیه‌ی فاضلاب دارد این است که با ترکیب 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 شده‌اند. یکی از راهکار های مناسب برای کاهش گرفتگی غشا در بیوراکتور غشایی استفاده از جاذب ها می باشد و از میان جاذب های مختلف زئولیت بدلیل کم بودن هزینه، پایداری بالا، ایجاد سطح بالای جذب و... قابلیت استفاده به عنوان جاذب در بیوراکتور غشایی را دارد. برای این منظور مقادیر مختلفی از زئولیت (4، 8، 12 گرم بر لیتر) در بیوراکتور غشایی مورد آزمایش قرار گرفت. بیوراکتور های حاوی زئولیت در مقایسه با بیوراکتور بدون زئولیت گرفتگی غشا را کاهش دادند و به علاوه میزان حذف آلاینده ها نظیر آمونیوم، فسفات و نیترات را نیز بهبود دادند. اضافه کردن کلینوپتیلولیت باعث کاهش SMPc (که به نوعی مهمترین عامل گرفتگی در بیوراکتور غشایی می باشد) شد. میزان حذف این ماده در Z4-MBR، Z8-MBR، Z12-MBR به ترتیب 96/18%، 11/42%، 44/19% نسبت به راکتور شاهد بوده است. میزان پتانسیل زتا درCMBR ،Z4-MBR ، Z8-MBR، Z12-MBRبه ترتیب 46/14- ، 8/7- ، 35/5- و 89/3- میلی ولت بدست آمد که نشان دهنده کاهش گرفتگی با افزایش زئولیت می باشد. میزان متوسط اندازه ذرات در CMBR ،Z4-MBR، Z8-MBR، Z12-MBR به ترتیب 44/43، 27/91 ، 24/108، 43/100میکرومتر می باشد که نشان دهنده جذب مواد موجود در بیوراکتور بر روی زئولیت می باشد.
- Abstract
- Increasing production of sewage and entering them to the surface and groundwater resources in the spread of pollution and destruction of many ecosystems. So, the wastewater treatment is necessary in order to improve community health. However, the costs of wastewater treatment have caused industries and communities, but due to legal restrictions imposed by the government and environmental, are not interested in investing in this field. In recent years, with the development of using biotechnology science and its compounds by physical separation processes such as membrane processes leading to the formation of membrane bioreactors for application in biotechnological processes, environmental and chemical engineering. Advantage of this new approach to the existing processes in the field of wastewater treatment is that by combining membrane filtration with a biological process unit can process in a little place and high output quality achieved. In addition to the advantages of membrane bioreactors in the field of wastewater treatment it has some disadvantages such as high cost of replacement membrane wastewater treatment systems, energy consumption, low operating pressure membrane fouling processes are common to the reasons for the lack of a membrane bioreactor processes are becoming pervasive. One of the best ways to reducing membrane fouling in membrane bioreactor is using zeolite as an adsorbents due to low cost, high stability, create a high level of absorption and etc., in membrane bioreactor. For this purpose, different amounts of zeolite (4, 8, 12 grams per liter) were tested in a membrane bioreactor. In comparison to CMBR, ZMBRs reduce membrane fouling and in addition to the elimination of pollutants such as ammonium, phosphate and nitrate, also improved. Adding zeolite (clinoptilolite) caused SMPC reduction that which the most important factor in membrane fouling. The removal of SMPC in Z4-MBR, Z8-MBR, Z12-MBR is 18.96%, 42.11%, 19.44% in comparison to CMBR, respectively. The zeta potential of the CMBR, Z4-MBR, Z8-MBR, Z12-MBR is -14.46, -7.8, -5.35 and -3.89 mV, respectively, which represents a decreasing membrane fouling by increasing zeolite. The average particle size of the CMBR, Z4-MBR, Z8-MBR, Z12-MBR is respectively, 43.44, 91.27, 108.24, 100.43 µm, which represents the adsorption of the zeolite, is in the ZMBRs.
