25681

بررسي كارايي لجن تصفيه‌خانه‌ي آب براي انعقاد و حذف قطرات روغن امولسيون از محيط آبي

كارشناسي ارشد

مهندسي محيط زيست

1396

1400/3/30

دكتر مريم حسني زنوزي

عمران

به دليل شهرنشيني و توسعه صنعت، انتشار فاضلاب حاوي روغن در محيط افزايش يافته است. فاضلاب‌روغني به دليل خطرناك بودن محتواي روغن آن تهديد قابل ‌توجهي براي خاك، آب، هوا و انسان است از اين رو حذف روغن از آب در صنايع توليد كننده فاضلاب روغني بسيار مهم است. فناوري انعقاد و لخته‌سازي به‌‌طور گسترده‌اي در تصفيه آب استفاده مي‌شود كه باعث توليد حجم زيادي لجن مي‌شود و مديريت اين پسماند‌‌‌ها با مشكلاتي همراه است. لجن تصفيه‌خانه‌ي آب به دليل محتواي بالاي هيدروكسيد فلزي، به‌طور عمده و به‌راحتي در دسترس بودن و رايگان بودن، مي‌تواند به‌عنوان يك ماده خام ارزشمند براي تصفيه آلاينده‌هاي مختلف در فاضلاب در نظر گرفته شود. ازاين‌رو، در اين پژوهش به بررسي حذف كدورت ناشي از روغن در آب با استفاده از لجن تصفيه‌خانه‌ي آب بر پايه آهن و نيز با استفاده از فريك كلرايد به همراه بهينه‌سازي و مدل‌سازي فرايند پرداخته شد. به اين منظور در گام نخست، تأثير pH، دوز منعقدكننده، كدورت اوليه ونيز زمان‌هاي اختلاط و ته‌نشيني بر حذف كدورت از نمونه‌هاي كدورت مصنوعي ساخته‌شده با روغن‌زيتون و آب مقطر، با استفاده از آزمون جار بررسي گرديد. طبق نتايج به‌دست‌آمده، بازدهي حذف كدورت با استفاده از لجن تصفيه‌خانه‌ي آب در pH هاي اسيدي به‌ويژه در pH برابر با 4 و افزايش دوز لجن تصفيه خانه آب در محدوده mg DS/L100 تا mg DS/L 650 و همچنين افزايش كدورت در محدودهNTU 110 تا NTU 450 افزايش يافت. بازدهي حذف كدورت با استفاده از فريك كلرايد با افزايش pH تا pH برابر با 6 و افزايش دوز فريك كلرايد در محدوده mg FeCl_3/L 5 تا mg FeCl_3/L 30 و همچنين افزايش كدورت در محدودهNTU 110 تا NTU 450 افزايش يافت. هم‌چنين افزايش زمان‌هاي اختلاط تند و كند تأثير كمتري نسبت به سه پارامتر ديگر داشت. هم‌چنين ته نشيني عمده فلاك ها با لجن تصفيه‌خانه‌ي آب در 10 دقيقه اول و با فريك كلرايد در 20 دقيقه ابتدايي ته‌نشيني رخ‌داده است، البته با استفاده از فريك كلرايد بخشي از فلاك ها به سطح نمونه صعود مي كردند. در گام دوم، توانايي منعقد كنندگي هر دو منعقدكننده و نحوه اثرگذاري پارامترهاي ورودي با استفاده از روش رويه پاسخ (RSM) و در نرم‌افزار Design Expert، مورد بررسي قرار گرفت. طبق نتايج، لجن تصفيه‌خانه‌ي آب در حذف كدورت نمونه با كدورت اوليه NTU 08/381 و pH برابر با 21/4، در دوز mg/L 11/658 از منعقدكننده بهترين عملكرد (5/93٪ حذف كدورت) را دارا بود. فريك كلرايد در حذف كدورت نمونه با كدورت اوليه NTU 450 و pH برابر با 6، در دوز mg/L 5/32 از منعقدكننده بهترين عملكرد (91٪ حذف كدورت) را دارا بود. طبق نتايج روش رويه پاسخ، پارامترهاي pH، دوز منعقدكننده و كدورت اوليه به ترتيب مؤثرترين پارامترهاي تأثيرگذار بر راندمان حذف كدورت توسط هر دو منعقدكننده بودند. علاوه بر نتايج آزمايش‌هاي جار، تصاوير ميكروسكوپ نوري، ميكروسكوپ الكتروني روبشي (SEM) بيانگر تشكيل فلاك و انجام فرايند انعقاد توسط لجن تصفيه‌خانه‌ي آب بود. با انجام آناليز پتانسيل زتا مشخص شد كه در pH هاي بهينه به‌دست‌آمده پتانسيل زتا در نمونه با هر دو منعقدكننده نزديك به صفر مي باشد و در pH هاي اسيدي فشردگي لايه مضاعف رخ مي‌دهد كه باعث حذف بهتر مي‌شود؛ اما مكانيزم انعقاد جاروبي (در همه pH ها) نيز رخ مي‌دهد.

1400/09/15

Evaluation of the efficiency of water treatment sludge for coagulation and removal of emulsion oil droplets from the aqueous medium

6/20/2022 12:00:00 AM

In modern society, due to urbanization and industrial development, the release of wastewater containing oil into the environment increases. Oily wastewater dangerous because of its oil content substantial threats to soil, water, air and human. Removing oil from water is increasingly important in many industries, such as the oil and gas industry, the petrochemical industry, and the food industry, due to the large volume of oil wastewater they produce. Coagulation and flocculation technology, which is widely used in water treatment, has unique advantages in the treatment of oily wastewater, because it can treat without phase transfer, easy operation, low cost and good efficiency. With the continuous increase in the production of sludge in water treatment plants and in line with the legal and economic measures to avoid waste generation and useful reuse of waste, several research efforts, especially in recent years to reuse sludge in water treatment plants in useful ways. Water treatment sludge can be considered as a valuable raw material for the treatment of various pollutants in wastewater due to its high content of metal hydroxide, mainly and easily available and free. Therefore, in this study, the removal of oil turbidity in water was investigated using Iron-based water treatment sludge and ferric chloride along with process optimization and modeling. For this purpose, in the first step, the effect of pH, coagulation dose, initial turbidity and mixing and settling times on the removal of turbidity from samples of artificial turbidity made with olive oil and distilled water were investigated using the Jar test. According to the results, the turbidity removal efficiency using water treatment sludge at acidic pHs, especially at pH 4, and increasing the dose in the range of 100 mg/L to 650 mg/L and also increasing the turbidity to 450 NTU increased. Turbidity efficiency was increased by using ferric chloride at pH 6 and increasing the dose in the range of 5 mg/L to 30 mg/L as well as increasing turbidity to 450 NTU. Also, increasing the fast and slow mixing times had little effect on the removal efficiency. Also, major removal of flocs occurred with water treatment sludge in the first 10 minutes and with ferric chloride in the first 20 minutes of sedimentation. In the second step, the coagulation ability of both coagulants and the effect of input parameters were evaluated using the Response Surface Methodology (RSM) method in Design Expert software. According to the results, the water treatment sludge had the best performance in removing the turbidity of the sample with the initial turbidity of 381.08 NTU and pH equal to 4.21, at a dose of 658.11 mg/L from the coagulant (93.5% turbidity removal). Ferric chloride had the best performance (91% removal of turbidity) in removing the turbidity of the sample with an initial turbidity of 450 NTU and a pH of 6, at a dose of 32.5 mg/L of coagulant. According to the results of Response Surface Methodology, the parameters of pH, coagulant dose and initial turbidity were the most effective parameters affecting the turbidity removal efficiency of both coagulants, respectively, which were consistent with the preliminary experiments. In addition to the results of jar experiments, light microscope images, scanning electron microscopy (SEM) showed the formation of flocs and coagulation process by the water treatment sludge. By performing zeta potential analysis, it was found that at the optimal pHs, the zeta potential is close to zero and at acidic pHs, double layer compaction occurs, which leads to better removal. But the mechanism of charge neutralization and sweep coagulation (at all pHs) also occurs.

انعقاد و لخته‌سازي، منعقدكننده، لجن تصفيه‌خانه‌ي آب، كدورت، امولسيون، روغن‌زيتون

Coagulation and flocculation, Coagulant, Water treatment sludge, Turbidity Emulsion, Olive oil