مقاله بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه فاضلاب

توجه : به همراه فایل word این محصول فایل پاورپوینت (PowerPoint) و اسلاید های آن به صورت هدیه ارائه خواهد شد

 مقاله بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه فاضلاب دارای ۲۵ صفحه می باشد و دارای تنظیمات در microsoft word می باشد و آماده پرینت یا چاپ است

فایل ورد مقاله بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه فاضلاب  کاملا فرمت بندی و تنظیم شده در استاندارد دانشگاه  و مراکز دولتی می باشد.

توجه : در صورت  مشاهده  بهم ریختگی احتمالی در متون زیر ،دلیل ان کپی کردن این مطالب از داخل فایل ورد می باشد و در فایل اصلی مقاله بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه فاضلاب،به هیچ وجه بهم ریختگی وجود ندارد

بخشی از متن مقاله بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه فاضلاب :

بهینه سازی فعالیت میکروارگانیسمها در تصفیه فاضلاب

نگاه کلی

فاضلاب یا پالایشگاه نفت دارای زیادی روغن و چربی به صورت ذرات معلق ، هیدروکربن‌های سبک و سنگین ، فنل و مواد آلی حل شده دیگر است که اگر بدون تصفیه در محیط تخلیه شود، خطر آلودگی محیط زیست را در پی خواهد داشت. برای تصفیه این فاضلابها ، ابتدا از یک بخش جدا کننده روغن و به دنبال آن ، از یک فرایند تصفیه بیولوژیکی برای حذف کامل مواد آلی باقیمانده ، استفاده می‌کنند که شامل دو بخش است:
مخزن هوادهی: که در این مخزن ، فاضلاب ورودی با هوا و توده‌ای از میکروارگانیسم‌های هوازی برای مدتی که می‌تواند از ۴ تا بیش از ۲۴ ساعت متغیر باشد، در تماس قرار می‌گیرد. عمل هوادهی برای تامین اکسیژن کافی مورد نیاز فعالیت توده میکروبی (لجن فعال) توسط هم‌زن دائم انجام می‌گیرد.

مخزن ته نشینی: که مایع و ذرات جامد لجن فعال را از هم جدا می‌کند.

عوامل بازدارنده

اصولا هر عاملی که حالت سمی برای میکروارگانیسم‌ها داشته باشد یا به هر دلیل عملکرد آنها را دچار توقف نماید، « عامل بازدارنده » نام دارد. مسمومیت باکتریها ممکن است بدلیل یکی از عوامل زیر باشد:
وجود مواد آلی نظیر فنل ، فورفورال ، هیدروکربنها ، H2S و مواد آروماتیک

حضور ترکیبات فلزات سنگین مثل یونهای سرب ، نیکل و کروم.

غلظت خیلی زیاد مواد معدنی محلول
بعضی از این مواد خاصیت تسریع کنندگی روی عملکرد لجن فعال دارند و بازدهی آن را بالا می‌برند. در نتیجه سرعت تصفیه فاضلاب ، افزایش یافته ، زمان ماند فاضلاب در حوضچه هوادهی کاهش می‌یابد.

مواد و روشها

ابتدا برای مطالعه اثر عامل بازدارنده فنل ، آزمایشها به ترتیب زیر صورت گرفت:
در شش ارلن ، هر کدام ۱۰۰ میلی‌لیتر از لجن فعال گرفته شده از تصفیه‌خانه پالایشگاه و ۱۵۰ml از فاضلاب ورودی به سیستم بیولوژیکی همان تصفیه‌خانه ، ریخته شد. به ارلن‌ها به‌ترتیب ۰ ، ۱۰ ، ۲۰ ، ۵۰ ، ۱۰۰ ، ۲۰۰ پی‌پی‌ام (ppm) فنل اضافه کردند و عمل هوادهی توسط همزدن در شٍیکر (shaker) با ۲۷۰ دور در دقیقه به مدت ۶.۵ ساعت انجام شد و دمای آزمایشگاه در حدود ۱۸ تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد بود. سپس فاضلاب به مدت ۱۹ ساعت در حالت سکون باقی ماند و پس از ته‌نشینی میزان COD و کدورت طبق روشهای استاندارد تعیین گردید. مقدار COD فاضلاب همراه با غلظت مشخص فنل ، قبل و بعد از تصفیه ، اندازه‌گیری و با هم مقایسه گردید.

در قسمت دوم ، اثر گلیسیرین ، به‌عنوان یک ماده تسریع کننده ، مورد آزمایش قرار گرفت. در شش ارلن ۱۰۰ میلی‌لیتر از لجن فعال و ۱۵۰ میلی‌لیتر از فاضلاب ورودی به سیستم هوازی بیولوژیکی ریخته شد و به هر ارلن ، مقدار مشخص بین ۰ تا ۴۰۰ ppm گلیسیرین اضافه گردید و عمل هوازدهی توسط شِیکر در مدت زمان ۴۸ ساعت ، در دمای ۱۸ تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد انجام گرفت. سپس عمل ته‌نشینی به مدت ۲ ساعت صورت گرفت و مقادیر COD بعد از تصفیه و کدورتها اندازه‌گیری شد. COD فاضلاب اولیه همراه مقادیر متفاوت گلیسیرین نیز قبلا اندازه‌گیری شده بود. بنابراین اعداد بدست آمده در مورد COD قبل از تصفیه ، با COD بعد از تصفیه مربوط به غلظت مشخص گلیسیرین با هم مورد ارزیابی قرار گرفتند.

در سری سوم آزمایشها ، اثر یک عامل تسریع کننده ، یعنی مالتوز ، روی عملکرد سیستم لجن فعال ارزیابی شد. آزمایش مطابق روش انجام شده برای گلیسیرین و فنل انجام شد. غلظتهای متفاوت از مالتوز بین ۰ تا ۴۰۰ ppm بکار رفت. شرایط شامل دمای ۱۸ تا ۲۰ درجه سانتی‌گراد و زمان هوادهی ۴۸ ساعت و دور شِیکر ۲۲۵ دور و زمان ته‌نشینی ۲ ساعت بود، در انتها مقادیر COD و کدورت بعد از تصفیه اندازه‌گیری شد و با مقادیر COD فاضلاب اولیه همراه با غلظت مشخص مالتوز مقایسه گردید.

نتایج و بحث

با افزایش غلظت فنل از ۰ تا ۱۰۰ ppm ، مقدار حذف COD افزایش می‌یابد. این افزایش از ۴۰% به ۵۹% است، ولی از این غلظت به بعد ، میزان حذف COD کاهش می‌یابد، بطوری‌که در ۲۰۰ppm به ۴۶% می‌رسد. این مطلب نشان می‌دهد که با افزایش غلظت فنل تا ۱۰۰ppm یا به عبارتی افزایش COD اولیه درصد حذف توسط میکروارگانیسم‌ها بالا می‌رود، اما در غلظتهای بالاتر بدلیل تاثیر سمیّت فنل روی فعالیت توده میکروبی ، درصد حذف COD کاهش می‌یابد. این نتایج ، نشانگر این است که فاضلابهای آلوده به فنل تا غلظت ۱۰۰ppm در زمانهای کوتاه ماند ، تغییر زیادی روی روند تصفیه بیولوژیکی ایجاد نمی‌کنند، ولی از این غلظت بیشتر درصد حذف COD کم می‌شود.
با افزایش غلظت فنل از ۲۰ppm ، کدورت فاضلاب تصفیه شده به‌شدت افزایش می‌یابد. علت این امر این است که افزایش غلظت فنل باعث جلوگیری از عمل انعقاد و لخته‌سازی ذرات معلق و میکروارگانیسم‌ها شده است و ذرات معلق همراه با فاضلاب تصفیه شده خارج می‌شوند و کدورت را افزایش می‌دهند. اثر کدورت از غلظت ۵۰ppm به بالا تقریبا ثابت می‌ماند.
با افزایش غلظت ۱۰۰ تا ۲۰۰ ppm گلیسرین ، COD فاضلاب تصفیه شده حدود ۱۲% افزایش می‌یابد، اما درصد حذف COD نیز به شدت افزایش می‌یابد، بطوریکه درصد حذف COD از ۵۷% در غلظت صفر به ۷۹% در غلظت ۲۰۰ppm می‌رسد که نشانگر افزایش راندمان حذف COD با افزایش مقدار بار آلودگی است.
کدورت فاضلاب خروجی از غلظت ۰ تا ۴۰۰ ppmگلیسرین ، پیوسته در حال کاهش است، بطوری که در غلظت ۲۰۰ppm به حدود ۰.۳۲NTU می‌رسد که در مقایسه با غلظت صفر که دارای ۰.۷۵NTU می‌باشد، حدود ۵۰% کاهش نشان می‌دهد. جالب آنکه در همین زمان کدورت آب لوله کشی (آب چاه) ۰.۶NTV و کدورت آب مقطر ۰.۲NTU بدست آمده که نشان می‌دهد کدورت آب فاضلاب تصفیه شده ، کمتر از ذرات معلق آب چاه می‌باشد. بنابراین اضافه کردن گلیسرین به فاضلاب باعث حذف مواد جامد معلق گردیده است.
با افزایش غلظت مالتوز درصد حذف COD تا غلظت ۲۰۰ppm پیوسته افزایش می‌یابد. با وجودیکه بدلیل افزوده شدن مالتوز به فاضلاب اولیه ، COD فاضلاب بالا می‌رود، لیکن COD فاضلاب تصفیه شده تا غلظت ۲۰۰ppm یک مقدار ثابت است و درصد حذف COD از ۴۸.۷% به ۷۴% در ۲۰۰ppm افزایش می‌یابد.
بیشترین کاهش کدورت در غلظت ۲۰ppm اتفاق می‌افتد، اما بطور کلی تا غلظت ۲۰۰ppm کدورت نسبت به مقدار کدورت در غلظت عنصر کاهش چشمگیری دارد. بنابراین می‌توان با توجه به درصد حذف COD در غلظتهای متفاوت حدود ۰ تا ۱۰۰ ppm و به ویژه ۲۰ppm را «غلظت بهینه» برای اضافه کردن مالتوز به فاضلاب اولیه دانست.

بهینه سازی میکروارگانیسم‌ها در تصفیه بیولوژیکی فاضلابهای صنعتی

نگاه کلی

فاضلاب پالایشگاه نفت دارای مقدار زیادی روغن و چربی به‌صورت ذرات معلق ، هیدروکربنهای سبک و سنگین ، فنل و مواد آلی حل شده دیگر است که اگر بدون تصفیه به محیط تخلیه شود، خطر آلودگی محیط زیست را در پی خواهد داشت. برای تصفیه این فاضلابها ابتدا از یک بخش جدا کننده روغن و چربی و به دنبال آن ، یک فرایند تصفیه بیولوژیکی برای حذف کامل مواد آلی باقیمانده استفاده می‌کنند که شامل دو بخش زیر است.

مخزن هوا دهی

در این مخزن ، فاضلاب ورودی با هوا و توده‌ای از میکروارگانیسم‌های هوازی برای مدتی که می‌تواند از ۴ تا بش از ۲۴ ساعت متغیر باشد، در تماس قرار می‌گیرند. عمل هوادهی برای تامین اکسیژن کافی ، مورد نیاز فعالیت توده میکروبی ( لجن فعال ) توسط همزن دائم انجام می‌گیرد.

مخزن ته نشینی

مخزن ته نشینی مایع و ذرات جامد ، لجن فعال را از هم جدا می‌کند.

عوامل بازدارنده

اصولا هر عاملی که حالت سمی برای میکرو ارگانیسم‌ها داشته باشد یا به هر دلیلی عملکرد آنها را دچار توقف نماید، عامل بازدارنده نام دارد. مسمومیت باکتریها ممکن است به دلیل یکی از عوامل زیر باشد:
وجود مواد آلی نظیر فنل ، فورفورال ، هیدروکربنها ، H2S و مواد آروماتیک.

حضور ترکیبات فلزات سنگین مثل Cr+3 ، Ni+2 و یا pb+2

غلظت خیلی زیاد مواد معدنی محلول.

بعضی از این مواد خاصیت تسریع کنندگی روی عملکرد لجن فعال داشته و بازدهی آن را بالا می‌برند. در نتیجه سرعت تصفیه فاضلاب افزایش یافته ، زمان ماندن فاضلاب در حوضچه هوادهی کاهش می‌یابد.

مواد و روشها

ابتدا برای مطالعه اثر عامل بازدارنده فنل ، آزمایشها به ترتیب زیر صورت گرفت:
در شش ارلن ، هر کدام ۱۰۰ میلی لیتر از لجن فعال گرفته شده از تصفیه خانه پالایشگاه و ۱۵۰ میلی‌لیتر فاضلاب ورودی به سیستم بیولوژیکی همان تصفیه خانه ریخته ، به ارلن‌ها به ترتیب ۲۰۰ , ۱۰۰ , ۵۰ , ۲۰ , ۱۰ , ۰ پی‌پی‌ام (ppm) فنل اضافه می‌کنند و عمل هوا دهی توسط همزدن در شِیکِر با ۲۷۰ دور در دقیقه به مدت ۶.۵ ساعت انجام می‌شود و دمای آزمایشگاه در حدود ۱۸-۲۰ درجه سانتی‌گراد است. سپس فاضلاب به مدت ۱۹ ساعت در حالت سکون باقی می‌ماند و پس از ته نشینی میزان CoD فاضلاب همراه با غلظت مشخص فنل ، قبل و بعد از تصفیه اندازه گیری و با هم مقایسه می‌گردد.
 

در قسمت دوم ، اثر گلیسیرین به‌عنوان یک ماده تسریع کننده مورد آزمایش قرار می‌گیرد. در شش ارلن ۱۰۰ میلی‌لیتری از لجن فعال و ۱۵۰ میلی‌لیتر از فاضلاب ورودی به سیستم هوازی بیولوژیکی ریخته شده ، به هر ارلن مقدار مشخص بین ۰ الی ۴۰۰PPM گلیسیرین اضافه می‌گردد و عمل هوادهی توسط شِیکِر درمدت زمان ۴۸ ساعت در دمای ۱۸-۲۰سانتی گراد انجام می‌گیرد. پس عمل ته نشینی به مدت ۲ ساعت صورت می‌گیرد و مقادیر CoD بعد از تصفیه و کدورتها اندازه گیری می‌شود. CoD فاضلاب اولیه همراه مقادیر متفاوت گلیسیرین نیز قبلا اندازه گیری می‌شود. بنابراین اعداد بدست آمده در مورد CoD قبل از تصفیه با CoD بعد از تصفیه مربوط به غلظت مشخص گلیسیرین باهم مورد ارزیابی قرار می‌گیرند.
در سری سوم آزمایشها ، اثر یک عامل تسریع کننده یعنی مالتوز روی عملکرد سیستم لجن فعال ارزیابی می‌گردد. آزمایش مطابق روش انجام شده برای گلیسیرین و فنل انجام می‌گردد. غلظتهای متفاوت از مالتوز بین ۰ الی ۴۰۰ PPM بکار می‌رود. شرایطی شامل دمای ۱۸-۲۰ درجه سانتی گراد و زمان هوادهی ۴۸ ساعت و دور شیکر ۲۲۵ دور و زمان ته نشینی دو ساعت در انتها مقادیر CoD و کدورت بعد از تصفیه اندازه گیری شده با مقادیر CoD فاضلاب اولیه همراه با غلظت مشخص مالتوز مقایسه می‌گردد.