بهینه‌سازی کارآمدی فرآیند الکترولیز به منظور ارتقای عملکردی راکتور بافل‌دار بی‌هوازی تصفیه فاضلاب از طریق کنترل مقدار pH

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی/دانشگاه شهید بهشتی/ پردیس فنی و مهندسی شهید عباسپور

2 گروه آموزشی آب و فاضلاب-محیط زیست، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی/پردیس فنی و مهندسی شهید عباسپور، تهران، ایران

چکیده

در پی نتایج اولیه حاصل از امکان‌سنجی به‌کارگیری فرآیند الکترولیز جهت افزایش کارآمدی راکتور بافل‌دار بی‌هوازی تصفیه فاضلاب، در این تحقیق، فرآیند الکترولیز با هدف بهینه‌سازی و ارتقای عملکردی این راکتور، در مقیاس آزمایشگاهی موردبررسی قرار گرفت. در این راستا، عوامل مؤثر شامل جنس الکترودها (آهن، فولاد ضدزنگ، مس، آلومینیوم و برنج)، فاصله و سطح تماس الکترودها، مدت‌زمان الکترولیز، چگالی جریان الکتریکی، غلظت جامدات محلول و مقدار pH اولیه فاضلاب بررسی شدند. بر اساس نتایج حاصل، بهترین جنس الکترود ازنظر مدت‌زمان و انرژی الکتریکی لازم برای احیای یک واحد pH، آهن می‌باشد. همچنین مشخص گردید که افزایش حجم کنترل فاضلاب تحت تأثیر فرآیند الکترولیز، موجب افزایش کارآمدی سامانه می‌شود که این امر بیانگر نیاز به افزایش سطح تماس و فاصله الکترودها به‌منظور ارتقای عملکردی سامانه است. یافته‌ها نشان دادند که میزان احیای pH فاضلاب در مدت‌زمان 1.5 ساعت، حدود 3.5 واحد می‌باشد که پاسخ‌گوی افت pH در راکتور هنگام وقوع شوک‌های ناشی از بار آلی است. همچنین محدوده بهینه برای چگالی جریان ازنظر میزان احیای pH فاضلاب، mA/cm2 8-11 به دست آمد؛ بنابراین می‌توان نتیجه‌گیری نمود که به‌کارگیری فرآیند الکترولیز به‌منظور تنظیم مقدار pH تحت شرایط بهینه راهبری این سامانه موجب ارتقای کارآمدی راکتور و کاهش مصرف انرژی الکتریکی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


بدلیانس قلی‌کندی، گ. 1385. شیمی آب، چاپ دوم،انتشارات نو پردازان، تهران.
بدلیانس قلی‌کندی، گ. 1395. میکروبیولوژی جامع آب و فاضلاب، چاپ اول، انتشارات آییژ، تهران.
بدلیانس قلی‌کندی، گ.، جمشیدی، ش. و ولی پور، ع. 1391. استفاده از الکترولیز در ارتقای راهبری راکتورهای بی‌هوازی،محیط‌شناسی،4(38):9-16.
بدلیانس قلی کندی، گ.، اینانلو بکلر، ب. و عموعموها، م. 1399. بررسی عوامل مؤثر بر بازده حذف مواد آلی در راکتور بافل‌دار بی‌هوازی مجهز به سامانه الکترولیز، علوم و تکنولوژی محیط‌زیست، 4(22):15-27.
Alaadin, B.A. 2008. Investigation of the electro-coagulation treatment process for the removal of total suspended solids and turbidity from municipal waste water. Journal of Bioresource Technology, 99(5): 914–921.
Al Smadi, B. M., Al-Hayek, W. and Abu Hajar. 2019. Treatment of amman slaughterhouse wastewater by anaerobic baffled Reactor. International Journal of Civil Engineering, 17: 1445-1454.
Public Health Association APHA. 2005. Standard methods for the examination of water and wastewater, 21th edition, Water Environment Federation, Washington DC, USA.  
Aqaneghad, M. and Moussavi, G. 2016. Electrochemically enhancement of the anaerobic baffled reactor performance as an appropriate technology for treatment of municipal wastewater in developing countries. Journal of Sustainable Environment Research, 26(5): 203-208.
Badalians Gholikandi, G., Jamshidi, S. and Hazrati, H. 2014. Optimization of anaerobic baffled reactor (ABR) using artificial neural network in municipal wastewater treatment. Journal of Environmental Engineering and Management, 13(1): 95-104.
Bajpa, P. 2017. Anaerobic reactors used for Wastewater Treatment. In: Anaerobic Technology in Pulp and Paper IndustrySpringer Briefs in Applied Sciences and Technology book series, 1st edition, 37-53, Springer.
Barber, W. P. and Stuckey, D.C. 1999. The use of the anaerobic baffled reactor (ABR) for wastewater treatment: A review. Journal of Water Research, 33(7): 1559-1578.
Bitton, G. 2005. Wastewater Microbiology, 3rd edition, Wiley & Sons, Inc.
Chen, X., Chen, G. and Yue, P.L. 2003. Separation of pollutants from restaurant wastewater by electrocoagulation. Journal of Separation and Purification Technology, 19(1-2): 65–76.
Gerardi, M.H. 2003. The Microbiology of Anaerobic Digesters, Wiley & Sons, Inc.
Gerardi, M.H. 2006. Wastewater Bacteria, Wiley & Sons, Inc.
Henze, M. and Harremoes, P. 1983. Anaerobic treatment of wastewater in fixed film reactors: A litreture review. Journal of Water Science and Technology, 15: 1-101.
Hubbe, M.A. Metts, J.R., Hermosilla, D., Blanco, M.A., Yerushalmi, L., Haghighat, F., Lindholm-Lehto, P., Khodaparast, Z., Kamali, M. and Elliott, A. 2016. Wastewater treatment and reclamation: a review of pulp and paper industry practices and opportunities. Journal of Bioresources Technology, 11(3): 7953–8091.
Kobya, M., Hiza, H., Senturka, E., Aydinera, C. and Demirbasb, E. 2006. Treatment of potato chips manufacturing wastewater by electrocoagulation. Journal of Desalination, 190(1-3): 201–211.
Koparal, A. S. and Ogutveren, U. B. 2009. Electrocoagulation of vegetable oil refinery wastewater using aluminum electrodes. Journal of Environmental Management, 90(1): 428-433.
Liu, R., Tian, Q. and Chen, J. 2010. The developments of anaerobic baffled reactor for wastewater treatment: A review. African Journal of Biotechnology, 9(11): 1535-1542.
Mahmoud, A., Oliver, J., Vaxelaire, J. and Hoadley, A.F.A. 2010. Electrical Field: A historical review of its application in wastewater sludge dewatering. Journal of Water Research, 44(8): 2381-2407.
Martinez-Huitle, C.A., Rodrigo, M. A. and Scialdone, O. 2018. Electrochemical Water and Wastewater treatment, Elsevier Publication.
Moges, M. E., Todt, D., Janka, E., Heistad, A. and Bakke, R. 2018. Sludge blanket anaerobic baffled reactor for source separated black water treatment. Journal of Water Science & Technology, 78(6): 1249-1259.
Mikko, V. 2012. Electrocoagulation in the treatment of industrial waters and Wastewaters, Espoo, VTT Science 19.
Mouedhen, G., Feki, M., Wery, M.D.P. and Ayedi, H.F. 2008. Behavior of aluminum electrodes in electrocoagulation process. Journal of Hazardous Materials, 150(1): 124–135.
Putra, A.A., Watari, T., Maki, Sh., Hatamoto, M. and Yamaguchi, T. 2020. Anaerobic baffled reactor to treat fishmeal wastewater with high organic content. Journal of Environmental Technology & Innovation, 17, 100586.
Radjenovic, J. and Sedlak, D.L. 2015. Challenges and opportunities for electrochemical processes as next-generation technologies for the treatment of contaminated water. Journal of Environmental Science and Technology, 49(19): 11292–11302.
Sahu, O., Rao, D.G., Gopal, R., Tiwari, A. and Pal, D. 2017. Treatment of wastewater from sugarcane process industry by electrochemical and chemical process: Aluminum (metal and salt). Journal of Water process Engineering, 17: 50-62.
Sarathai, Y., Koottatep, T. and Morel, A. 2010. Hydraulic characteristics of an anaerobic baffled reactor as onsite wastewater treatment system. Journal of Environmental Sciences, 22(9): 1319-1326.
Sarkar, M.S.K.A., Evans, G. M. and Donne, S.W. 2010. Bubble size measurement in electro-flotation. Journal of Minerals Engineering, 23(11-13): 1058–1065.
Sasson, M.B., Calmano, W. and Adin, A. 2009. Iron-oxidation processes in an electro-flocculation (electrocoagulation) cell. Journal of Hazardous Materials, 171(1-3): 704–709.
Sevki, Y.Y., Savas, K.A., Sahset, I. and Bulent, K. 2007. Electrocoagulation of synthetically prepared waters containing high concentration of NOM using iron cast electrodes. Journal of Hazardous Materials, 139(2): 373–380.
Tahreen, A., Jami, M.S. and Ali, F. 2020. Role of electrocoagulation in wastewater treatment: A developmental review. Journal of Water Process Engineering, 37:101440.
Tchobanoglous, G., Stensel, H.D., Tsuchihashi, R. and Burton, F. 2014. Wastewater engineering treatment and reuse, 5th edition, Metcalf & Eddy Inc. McGraw-Hill Companies, Inc.