21109

۲۱۱۰۹

مشخصه سازي هضم بي هوازي لجن تصفيه خانه فاضلاب تحت تاثير خوراك ورودي

كارشناسي ارشد

محيط زيست

۱۳۹۵

۱۳۹۸/۰۶/۱۶

دكتر مريم حسني زنوزي - دكتر حسين غياثي نژاد

عمران

در اكثر تصفيه خانه هاي فاضلاب دنيا، لجن هاي توليد شده كه به واحد هضم بي هوازي منتقل مي شوند از لحاظ محتواي مواد آلي و نسبت C/N (كربن به نيتروژن) در شرايط نامطلوبي قرار دارند. به همين دليل به منظور بهبود پارامترهاي مذكور (افزايش آنها) از انواع كمك-خوراك هاي آلي استفاده مي شود. هدف اصلي پژوهش حاضر مطالعه بر روي فرايند كمك-هضم بي‌هوازي لجن تصفيه خانه فاضلاب و پسماند غذايي است. از طرف ديگر، در عموم فرايندهاي هضم بي هوازي لجن فاضلاب و همچنين هضم تركيبي آن با ساير كمك-خوراك هاي مختلف در تصفيه خانه هاي فاضلاب، تفاوتي ميان لجن ته نشيني اوليه و ثانويه ديده نشده است و از آنها به عنوان يك لجن واحد استفاده شده است. به عبارت ديگر نسبت هاي مختلف اين لجن ها و تاثير آنها بر كارايي فرايند از نقطه نظر توليد بيوگاز، محتواي متان و حذف جامدات فرار مورد بررسي قرار نگرفته است. بنابراين در اين پايان نامه علاوه بر مطالعه نسبت هاي مختلف پسماند غذايي، نسبت هاي متفاوتي از لجن ته نشيني اوليه و ثانويه نيز مورد آزمايش قرار گرفته است. آزمايش‌ها در هفت راكتور (R1-R7) ناپيوسته در شرايط دمايي مزوفيليك (35 درجه سانتي‌گراد) انجام شد. بر اساس نتايج به‌دست‌آمده مشخص شد كه نسبت C/N پارامتر تأثيرگذارتري در مقايسه با VSPr:VSSc (VS: جامدات فرار، Pr: لجن ته نشيني اوليه، Sc: لجن ته نشيني ثانويه) بر روي توليد بيوگاز و مقدار حذف جامدات فرار است. رگرسيون غيرخطي منحني درجه 2 با ضريب همبستگي بسيار بالا بين داده‌هاي ميزان حذف جامدات فرار و نسبت C/N برازش داده شد. مقدار بهينه نسبت C/N به‌منظور دستيابي به بالاترين ميزان حذف جامدات فرار 16 به دست آمد. همچنين رگرسيون خطي با ضريب همبستگي بالا بين ميزان توليد بيوگاز راكتورهاي مختلف و نسبت C/N نيز به دست آمد. با توجه به روند خطي به‌دست‌آمده، با افزايش نسبت C/N (7/19-8) مقدار توليد بيوگاز به‌صورت منظم افزايش پيدا كرده است. تا زماني كه نسبت C/N از مقدار بهينه خود تجاوز نكرده باشد، دو برابر كردن نسبت VSPr:VSSc تأثير مثبتي بر مقدار حذف جامدات فرار و بيوگاز توليدي دارد. به‌علاوه، دو برابر كردن مقدار نسبت VSPr:VSSc تأثيرات مثبتي را بر روي قابليت آبگيري لجن نيز نشان داد. اگرچه بالاترين مقدار توليد بيوگاز متعلق به راكتور R7 (هضم تكي پسماند غذايي) است اما راكتور R5 با نسبت VSPr:VSSc برابر 1:1 به همراه VSFW:VSSS (FW: پسماند غذايي، SS: لجن فاضلاب) برابر 2:2 داراي بالاترين محتواي متان بوده است (3/70%). در ميان پارامترهاي مختلف ارزيابي كارايي و پايداري فرايند هضم بي‌هوازي شامل pH، Alk/sCOD (نسبت قلياييت به نياز اكسيژن خواهي شيميايي محلول) و VFA/Alk (نسبت اسيدهاي چرب فرار به قلياييت) تشخيص داده شد كه VFA/Alk بيشترين ميزان تأثير را بر محتواي متان توليدشده دارد. در راكتورهاي با درصد اختلاط 50% پسماند غذايي (بر اساس VS) يك تأثير هم‌افزايي بر روي مقدار توليد بيوگاز مشاهده شد كه احتمالاً مربوط به غلظت پايين آمونياي آزاد اين راكتورها نسبت به راكتورهاي با درصد اختلاط 25% پسماند غذايي است.

1398/07/09

Increase Efficiency of Sewage Sludge Anaerobic Digestion and Biogas Production by Using of Feed Modification and Co-Digestion

10/1/2019 12:00:00 AM

Generally, in most wastewater treatment plants in the world, produced sludge transferred to the anaerobic digestion unit is in poor condition in terms of organic matter content and C / N ratio.Therefore, various co-substrates are used to improve these parameters (increase them). The main purpose of the present work is to study the sewage sludge anaerobic co-digestion process with food waste. On the other hand, in both sewage sludge anaerobic digestion and co-digestion process in the wastewater treatment plants, there is no difference between primary and secondary sludge, and they are used as a single sludge. In other words, the different mixing ratios of these sludges and their impact on process efficiency in terms of biogas production, methane content, and volatile solids removal have not been investigated. Therefore, in this thesis in addition to studying different ratios of food waste as co-substrate in sewage sludge anaerobic digestion, various ratios of primary and secondary sludge have also been studied. The experiments were carried out using seven batch reactors (R1-R7) under mesophilic condition. According to the obtained results, ratio of carbon to nitrogen (C/N) was a much more influential parameter than VSPr:VSSc ratio on VS reduction and biogas production efficiencies. A second-order polynomial curve with a high regression coefficient fitted the data of VS reduction vs. C/N. The optimum C/N amount for reaching the highest VS removal was about 16. A high R-squared linear correlation was found between data of gas production and C/N ratio. According to the obtained linear trend, with increasing the C/N within the test range (8-19.7), the biogas production increased in a steady manner. Doubling of VSPr:VSSc had a positive effect on both VS removal and biogas production unless C/N got farther from its optimum amount by increase of VSPr:VSSc. Doubling of VSPr:VSSc also showed a positive influence on the digestate dewaterability. Although the highest biogas production belonged to R7 (FW mono-digestion), R5 (VSFW:VSSS of 2:2 and VSPr:VSSc of 1:1) showed the highest methane content (70.3%). Among different parameters including pH, ALK/sCOD and VFA/Alk, the latter one was distinguished as the most effective factor on the methane yield of the reactors. A synergistic gas production was observed for the reactors with 50% share of VSFW which most probably was attributed to lower values of free ammonia concentration in these reactors compared to those with 25% share.