22288

بررسي كارايي لجن تصفيه خانه هاي آب به عنوان ماده منعقدكننده جهت بازيابي آب از دوغاب باطله معدني كارخانه هاي فرآوري سنگ آهن

كارشناسي ارشد

محيط‌ زيست

1398/11/8

دكتر مريم حسني زنوزي - دكتر محسن سعيدي

عمران

روزانه حجم زيادي از لجن در اثر تصفيه آب هاي سطحي، جهت توليد آب آشاميدني سالم در تصفيه خانه هاي آب توليد مي گردد. مطالعه و بررسي شيوه هاي مديريتي پايدار جهت اعمال بر اين لجن، به گونه اي كه علاوه بر سازگاري با محيط زيست مقرون‌به‌صرفه نيز باشد، اهميت روزافزوني يافته است. از طرفي دوغاب باطله هاي فرآيندهاي معدني، حاوي مقادير زيادي آب است كه در صورت حذف قابل قبول كدورت از آن، قابل استفاده مجدد در فرآيندهاي صنعتي و معدني خواهد بود. از اينرو هدف اصلي در اين پژوهش، امكان سنجي حذف كدورت از دوغاب باطله معدني حاصل از فرآوري سنگ آهن، با استفاده از دو نوع لجن تصفيه خانه آب با پايه فريك كلرايد و پلي آلومينيوم كلرايد به عنوان ماده منعقدكننده كم هزينه و كارآمد بوده است. در اين خصوص تاثير پارامترهاي مقدار لجن منعقدكننده مصرفي، pH اوليه، كدورت اوليه و شرايط اختلاط بر سه پاسخ درصد حذف كدورت از دوغاب باطله، حجم رسوب ته نشين شده به ازاي يك واحد حذف كدورت و pH نهايي، مورد بررسي هايي مقدماتي به روش كلاسيك تغيير يك فاكتور در هر زمان قرار گرفت. پس از آن روش رويه (سطح) پاسخ (RSM) با طراحي مركب مركزي (CCD) جهت طراحي آزمايش هاي اصلي، شبيه سازي فرآيند و بهينه سازي سه پارامتر مقدار لجن منعقدكننده مصرفي، pH اوليه و كدورت اوليه به كار گرفته شد. شبيه سازي به صورت جداگانه براي دو پاسخ درصد حذف كدورت و حجم رسوب تشكيل شده در مورد استفاده از هر يك از لجن هاي منعقدكننده انجام شد. صحت سنجي آماري 4 مدل بدست آمده از طريق نتايج آناليز واريانس مدل ها و بررسي نمودارهاي آماري صورت گرفته، تطابق بالاي مقادير آزمايشگاهي و پيش بيني شده توسط مدل ها را نشان داد. براساس نتايج شبيه سازي و بهينه يابي، شرايط بهينه در استفاده از هر دو لجن منعقدكننده، به صورت مقدار لجن 0/41 گرم لجن خشك بر ليتر، pH اوليه 10 و كدورت اوليه 600 NTU بدست آمد. همچنين پيش بيني پاسخ هاي درصد حذف كدورت و حجم رسوب ته نشين شده در شرايط بهينه، به ترتيب براي لجن فريك كلرايد (FCS) و لجن پلي آلومينيوم كلرايد (PACS) برابر با 100٪ و 3/76 ميلي‌ليتر و 75/62٪ و 3/58 ميلي‌ليتر بود. در آزمايش هاي سنجش و تاييد شرايط بهينه براي لجن فريك كلرايد، 82/86٪ و 4/2 ميلي‌ليتر و براي لجن پلي آلومينيوم كلرايد، 78/13٪ و 3/68 ميلي‌ليتر حذف كدورت و حجم رسوب مشاهده شده و بنابراين نتايج در تطابق نزديكي با مقادير پيش بيني شده بود. در فرآيند انعقاد و لخته سازي انجام گرفته با استفاده از ماده لخته ساز پليمري تجاري متداول در كارخانه فرآوري سنگ آهن چغارت بافق (كارخانه توليدكننده دوغاب باطله مورد بررسي)، 89/72٪ حذف كدورت اندازه گيري شد. درنتيجه با توجه به نتايج بدست آمده، عملكرد انعقادي لجن هاي تصفيه خانه آب به عنوان موادي دورريز بسيار مناسب بوده است. همچنين در مقايسه راندمان عمل انعقادي دو لجن منعقدكننده با يكديگر در حذف كدورت از دوغاب باطله، ‌مي‌توان FCS را اندكي برتر از PACS دانست.

1399/07/06

Performance Evaluation of Water Treatment Sludge as a Coagulating Agent for Water Reclamation from Iron Ore Tailings Slurry

1/27/2021 12:00:00 AM

To provide drinkable water out of runoffs, enormous volumes of sludge are produced every day in water treatment plants. Studies regarding sustainable management methods to apply to this Water Treatment Sludge (WTS), which can be cost-effective and environment-friendly have become of great importance. On the other hand, mineral tailings slurries contain a huge amount of water which can be reused after a successful turbidity removal. Therefore, this study aims at assessing the feasibility of turbidity removal of mineral tailings slurry produced during iron ore beneficiation (“Choghart-e-Bafgh” Iron ore beneficiation plant’s tailing), via utilization of two types of WTS (Ferric Chloride-based and Poly Aluminum-based) as efficient and frugal coagulants. In this regard, the effects of four factors namely coagulant dosage, initial pH, initial turbidity, and mixing conditions on three responses namely turbidity removal percentage, produced sediments volume per each unit of turbidity removal, and final pH were examined by the conventional method of varying One Factor at a Time (OFAT). Subsequently, Response Surface Methodology (RSM) with Central Composite Design (CCD), was employed to design main tests, process simulation, and optimization of coagulant dosage, initial pH and initial turbidity as the three parameters governing the Coagulation/Flocculation (C/F) process. Both turbidity removal percentage and sediments volume were separately simulated, for exploiting each of the coagulating sludges. A statistical verification which was based upon analyzing the variance of the models and evaluation of statistical plots revealed the agreement between laboratory and models-predicted results. According to the results of simulations and optimizations, sludge dosage of 0.41 g dried CS/L, initial pH of 10, and initial turbidity of 600 NTU was the optimum condition during the utilization of both coagulant sludges. Moreover, the predicted responses of optimal turbidity removal percentage and sediments volume were 100% and 3.76 mm respectively for FCS, and 75.62% and 3.58 mm respectively for PACS. The turbidity removal percentage and sediments volume obtained from the tests carried out to assess and verify the optimal conditions were 82.86% and 4.2 mm for FCS, and 78.13% and 3.68 mm for PACS which were in a compelling agreement with the predicted results. Turbidity removal of 89.72% was observed in utilization of a polymeric flocculant which is commonly consumed in “Choghart-e-Bafgh” Iron ore beneficiation plant. Therefore, according to the results obtained, coagulating performance of water treatment sludge as a by-product is unassailable. Also, in terms of coagulating efficiency and therefore turbidity removal performance, FCS showed to be slightly better than PACS.