شماره ركورد
33669
پديد آورنده
محمدرضاصفري
عنوان
كاربرد روش انعقاد الكتريكي در تصفيه پساب صنعت اسلبسنگ و بررسي اثر افزودني هاي شيميايي در بازدهي و نرخ فرآيند
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
رشته تحصيلي
مهندسي عمران مهندسي محيط زيست
سال تحصيل
1401
تاريخ دفاع
1404/5/8
استاد راهنما
دكتر مجيدحسينزاده
استاد مشاور
دكتر محمدامير سعادتينسب
دانشكده
مهندسي عمران
چكيده
صنعت اسلبسنگ يكي از صنايع پرمصرف آب است كه در فرآيندهاي برش و پرداخت، پسابي با بار آلودگي بالا، بهويژه از نظر جامدات معلق (TSS) و كدورت، توليد ميكند، كه نيازمند روشهايي مؤثر براي تصفيه و بازچرخاني آب است. روشهاي مرسوم تصفيه نظير تهنشيني ثقلي، انعقاد شيميايي و فيلتراسيون، بهدليل توليد لجن حجيم، وابستگي به مواد شيميايي و كارايي محدود، با چالشهاي فني و زيستمحيطي همراهاند، در اين پژوهش، از فرآيند انعقاد الكتريكي با الكترودهاي آلومينيوم و آهن در يك سيستم ناپيوسته براي تصفيه پساب استفاده شد. در مرحله اول، آزمايشهاي مقدماتي فرآيند انعقاد الكتريكي توسط روش تك عاملي (OFAT)، اثر پارامترهاي ولتاژ، فاصله بين الكترودها، زمان، سرعت اختلاط و pH بررسي شد و سپس براساس آزمايشهاي مقدماتي، پارامترهاي مهم براي استفاده در روش سطح پاسخ انتخاب شدند. شرايط بهينه با روش طراحي سطح پاسخ (RSM) تعيين گرديد. همچنين، اثر افزودن پليآكريلآميد (PAM) و استفاده از همزن مكانيكي از بالا بعد از فرآيند انعقاد الكتريكي بر عملكرد فرآيند بررسي شد. آناليزهاي FT-IR و XRD در شرايط بهينه براي شناسايي تركيبات و ساختار لختههاي توليدي بهكار رفت. در شرايط بهينه (3/11 ولت، 1 سانتيمتر فاصله، 4/79 دقيقه، pH برابر 8/51)، راندمان حذف كدورت و TSS بهترتيب 99/83% و 99/53% و هزينه عملياتي 6/6 تومان بر ليتر در 30 دقيقه زمان تهتشيني بود. افزودن PAM، باعث افزايش بازده حذف و بهبود تهنشيني شد به گونهاي كه درشرايط بهينه با دوز 99/2 ميليگرم بر ليتر، ولتاژ 2/97 ولت و زمان 3/79 دقيقه راندمان حذف كدورت به 99/82% با هزينه عملياتي 6/03 تومان بر ليتر رسيد. همزن مكانيكي از بالا نيز با افزايش اختلاط يكنواخت در كف راكتور و تحريك تهنشيني ذرات، بدون افزودن مواد شيميايي و تنها با 2 ولت و 1 دقيقه زمان، راندمان حذف به 99/91% رسيد و زمان تهنشيني به 5 دقيقه و هزينه عملياتي به 0/57 تومان بر ليتركاهش يافت. آناليزهاي FT-IR و XRD نيز تشكيل هيدروكسيد آلومينيوم (Al(OH)3) را بهعنوان ماده منعقدكننده اصلي در فرآيند تأييد كردند. نتايج نشان دادند كه انعقاد الكتريكي، بهويژه با تركيب همزن از بالا و كمكمنعقدكننده، روشي مؤثر و اقتصادي براي تصفيه پساب صنعت اسلب سنگ و بازچرخاني آب است.
تاريخ ورود اطلاعات
1404/06/29
عنوان به انگليسي
Application of electrocoagulation method in wastwater treatment of stonslabindustry and investigating the effect of chemical additives on efficiency and process rate
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
محمدرضا صفري
چكيده به لاتين
Slab stone is one of the largest water consuming industries which, during the stone cutting and finishing processes, produces a lot of wastewater with high pollution loads in terms of total suspended solids (TSS) and turbidity. This further emphasizes the necessity for the adoption of efficient measures for wastewater treatment and water reclamation. Common wastewater treatment methods, including sedimentation, chemical coagulation, and filtration, are associated with certain technical and environmental challenges, as a result of the production of high-volume residual sludge, potential chemical byproducts, and limited efficacy. Accordingly, the current study applied an electrocoagulation method to wastewater treatment, using aluminum and iron electrodes in a batch reactor. In the initial stage, preliminary experiments on the electrocoagulation process were reviewed based on the One Factor at a Time (OFAT) method, the effect of voltage parameters, the electrode spacing/distance, mixing time and velocity, and the pH. In the next stage, major parameters were selected for use in the response surface methodology (RSM) based on which, optimal conditions were determined. Meanwhile, the effects of adding polyacrylamide (PAM) and the use of mechanical overhead stirrer on the performance and efficiency of the process were investigated. The Fourier Transform Infrared Spectroscopy (FTIR) and X-ray powder diffraction (XRD) techniques were used for the identification and analysis of the composition of the generated flocs. Under optimal conditions (a voltage of 3.11, an electrode distance of 1 centimeter, a mixing time of 4.79 minutes, and a pH of 8.51), the turbidity removal efficiency and the TSS values were respectively 99.83% and 99.53%. Meanwhile, the operational expense totaled 6.6 tomans per liter in a sedimentation time of 30 minutes. The adding of polyacrylamide (PAM) raised removal efficiency and improved sedimentation so that under optimal conditions of a dosage of 2.99 milligrams per liter (mg/L), a voltage of 2.97, and a mixing time of 3.79 minutes, the removal efficiency value was 99.82% with an operational expense of 6.03 tomans per liter. The use of the mechanical overhead stirrer led to increased homogenous mixing at the bottom of the reactor and sedimentation of particles with no chemicals added, to bring the removal efficiency value to 99.91%. Thus, at a voltage of 2, a mixing time of 1 minute, and a sedimentation time of 5 minutes, the operational expense was reduced to 0.57 tomans per liter. FTIR and XRD analyses confirmed the formation of aluminum hydroxide (Al(OH)3) as a major coagulant in the process. Moreover, findings indicated that the electrocoagulation method, when combined with the use of an overhead stirrer and a flocculant, proves to be an effective and economical method for the treatment of the wastewater produced in the slab stone industry.
كليدواژه هاي فارسي
پساب صنعت اسلبسنگ , انعقادالكتريكي , روش پاسخ سطح , كدورت
كليدواژه هاي لاتين
Electrocoagulation , Response Surface Methodology , Turbidity , Wastewater Produced in Slab Stone Industry
Author
Mohammadreza Safari
SuperVisor
Dr. Majid Hosseinzadeh