ارتقای عملکردی سامانۀ ترکیبی فنتون و الکتروشیمیایی (فرد- فنتون) برای تثبیت بهینۀ لجن مازاد بیولوژیکی و مصرف بهینۀ انرژی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار مهندسی محیط‌زیست، آب و فاضلاب، دانشگاه شهید بهشتی، پردیس فنی- مهندسی شهید عباسپور

2 کارشناس ارشد مهندسی عمران، آب و فاضلاب، دانشگاه شهید بهشتی، پردیس فنی- مهندسی شهید عباسپور،

چکیده

در این تحقیق به ‌منظور بهینه‌سازی و ارتقای عملکردی سامانۀ فرد- فنتون برای تثبیت لجن مازاد بیولوژیکی (بررسی موردی: لجن تصفیه‌خانۀ فاضلاب شهید محلاتی)، عوامل مؤثر شامل جنس الکترودهای قابل استفاده در سامانه (استیل، گرافیت و آهن)، غلظت بار آلی ورودی، فاصلۀ بین الکترودها، تزریق مرحله‌ای مواد شیمیایی، غلظت سولفات سدیم و نسبت سطح الکترودها به حجم سامانه بررسی شد. همچنین، با توجه به اهمیت مصرف انرژی الکتریکی در سامانه‌های الکتروشیمیایی و تلاش برای کمینه‌کردن آن، تحلیل و تخمین انرژی الکتریکی مصرفی در سامانۀ مذکور انجام شد. مطابق نتایج بررسی‌ها، بهترین جنس الکترود گرافیت، فاصلۀ بهینۀ بین الکترودها 5/1 سانتی‌متر، تعداد مراحل بهینۀ معرف فنتون برابر 5 مرحله، غلظت بهینۀ سولفات سدیم برای ایجاد هدایت الکتریکی برابر 111/0 مول بر لیتر و نسبت بهینۀ سطح الکترودها به حجم رآکتور برابر 100 سانتی‌متر مربع بر لیتر است. تحت شرایط بهینۀ تعیین‌شده، بازده حذف مواد جامد معلق فرار (VSS) برابر 86 درصد با مصرف انرژی الکتریکی برابر با 6/1 کیلووات ساعت به ازای حذف هر کیلوگرم VSS است که در مقایسه با فرایند هضم هوازی لجن (یکی از فرایندهای متعارف تثبیت لجن) از بازدهی تقریباً دو برابر و مصرف انرژی الکتریکی تقریباً نصف برخوردار است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


بدلیانس قلی‌کندی، گ، مسیحی، ح.ر. و میرابی، م. 1393. «استفادۀ همزمان فرایندهای فنتون و الکتروشیمیایی برای کاهش بار آلی لجن مازاد بیولوژیکی»، محیط‌‌‌شناسی، دورۀ 40، شمارۀ 1، صص 177-188.
نیلی، م، بدلیانس قلی‌کندی، گ. 1393. «بهینه‌سازی و ارتقای عملکردی رآکتور ترکیبی فنتون و الکتروشیمیایی جهت تثبیت لجن مازاد بیولوژیکی در مقیاس آزمایشگاهی»، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد مهندسی عمران- آب و فاضلاب دانشگاه شهید بهشتی پردیس فنی- مهندسی شهید عباسپور، تهران.
APHA. 2012. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 22th edition, American Public Health Association /Water Environment Federation, Washington, DC, USA
 
Brillas, E., Sires, I. and Oturan, M. A. 2009. Electro-Fenton process and related electrochemical technologies based on Fenton’s reaction chemistry. Chemical Reviews. 109:pp. 6570-6631
 
Daneshvar, N., Khataee, A., Amani Ghadim, A. and Rasoulifard, M. 2007. Decolorization of CI Acid Yellow 23 solution by electrocoagulation process: Investigation of operational parameters and evaluation of specific electrical energy consumption (SEEC). Journal of hazardous materials. 148: pp. 566-572
 
Ghazy, M., Dockhorn, T. and Dichtl, N. 2011. Economic and environmental assessment of sewage sludge treatment processes application in Egypt. International Water Technology Journal. 1: pp. 1-19
 
Gholikandi, G. B. and Ardakani, M. N. 2015a. Advanced oxidation processes (AOPs): an overview. In Enhanced Electrochemical Advanced Oxidation Processes for Wastewater Sludge Stabilization and Reuse; Gholikandi, G. B., Ed.; Nova Science Publishers: New York; pp. 31-56
 
Gholikandi, G. B. and Masihi, H. 2015b. Electrochemical advanced oxidation processes based on Fenton's reaction. In Enhanced Electrochemical Advanced Oxidation Processes for Wastewater Sludge Stabilization and Reuse; Gholikandi, G. B., Ed.; Nova Science Publishers: New York; pp. 57-94
 
Gholikandi, G. B., Masihi, H., Azimipour, M., Abrishami, A. and Mirabi, M. 2014. Optimizing stabilization of waste-activated sludge using Fered-Fenton process and artificial neural network modeling (KSOFM, MLP). Environmental Science and Pollution Research. 21:pp. 7177-7186
 
Ghosh, P., Samanta, A. N. and Ray, S. 2011. Reduction of COD and removal of Zn2+ from rayon industry wastewater by combined electro-Fenton treatment and chemical precipitation. Desalination. 266: pp. 213-217
 
Jiang, C.C. and Zhang, J.F. 2007. Progress and prospect in electro-Fenton process for wastewater treatment. Journal of Zhejiang University Science A. 8: pp. 1118-1125
 
Metcalf, E. 2003. Inc., Wastewater Engineering, Treatment and Reuse. New York: McGraw-Hill
 
Modirshahla, N., Behnazhadi, M. and Mohammadi-Aghdam, S. 2008. Investigation of the effect of different electrodes and their connections on the removal efficiency of 4-nitrophenol from aqueous solution by electrocoagulation. Journal of hazardous materials. 154: pp.778-786
 
Muruganandham, M. and Swaminathan, M. 2004. Decolourisation of Reactive Orange 4 by Fenton and photo-Fenton oxidation technology. Dyes and Pigments. 63: pp. 315-321
 
Nidheesh, P. and Gandhimathi, R. 2014. Removal of Rhodamine B from aqueous solution using graphite–graphite electro-Fenton system. Desalination and Water Treatment. 52: pp.1872-1877
 
Nidheesh, P. V., Gandhimathi, R. and Ramesh, S. T. 2013. Degradation of dyes from aqueous solution by Fenton processes: a review. Environmental Science and Pollution Research. 20: pp. 2099-2132
 
Oturan, M. A. and Aaron, J. J. 2014. Advanced oxidation processes in water/wastewater treatment: principles and applications. A review. Critical Reviews in Environmental Science and Technology. 44: pp.2577-2641
 
Sirés, I., Brillas, E., Oturan, M. A., Rodrigo, M. A. and Panizza, M. 2014. Electrochemical advanced oxidation processes: today and tomorrow. A review. Environmental Science and Pollution Research. 21: pp. 8336-8367
 
Wang, F., Rudolph, V. and Zhu, Z. 2008. Sewage Sludge Technologies. In Ecological Engineering; Elsevier B. V.: Australia; pp. 3227-3242
 
Zhou, M., Yu, Q., Lei, L. and Barton, G. 2007. Electro-Fenton method for the removal of methyl red in an efficient electrochemical system. Separation and Purification Technology. 57: pp.380-387