ﻱﺯﺍﻮﻫﻲﺑ -ﻱﺯﺍﻮﻫ ﺭﻮﺘﮐﺍﺭﻮﻴﺑ ﻪﻠﻴﺳﻭﻪﺑ … ·...

10
٥٨ ﺁﺏ ﻭ ﻓﺎﺿﻼﺏ ﺷﻤﺎﺭﻩ٢ ﺳﺎﻝ١٣٩٣ ﺗﺼﻔﻴﻪ ﻓﺎﺿﻼﺏ ﺳﻨﺘﺰﻱ ﺑ ﻭﺳﻴﻠﻪ ﺑﻴﻮﺭﺍﮐﺘﻮﺭ ﻫﻮﺍﺯﻱ- ﺑﻲ ﻫﻮﺍﺯﻱ ﺣﺎﻭﻱ ﻟﺠﻦ ﮔﺮﺍﻧﻮﻟﻪ ﺑﺮﺍﻱ ﺣﺬﻑ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱ ﻣﻠﻴﺤﻪ ﺍﻣﻴﻨﻲ١ ﺣﺒﻴﺐ ﺍﻟﻪ ﻳﻮﻧﺴﻲ٢ ﻗﺎﺳﻢ ﻧﺠﻒ ﭘﻮﺭ٣ ﻋﻠﻲ ﺍﮐﺒﺮ ﺯﻳﻨﺘﻲ ﺯﺍﺩﻩ ﻟﺮﺳﺘﺎﻧﻲ٤ ﻣﻨﺼﻮﺭ ﺍﻧﺒﻴﺎﺀ٥ ﻣﺤﻤﺪﻋﻠﻲ ﺿﻴﺎﻳﻲ ﻣﺪﺑﻮﻧﻲ٦ ﺩﺭ) ﺎﻓﺖ١٥ / ٢ / ٩١ ﭘﺬ ﺮﺵ٢٠ / ١٠ / ٩١ ( ﭼﮑﻴﺪﻩ ﺗﺨﻠﻴﻪ ﺷﺪﻩ ﺑﻪ ﺁﺑﻬﺎﻱ ﺳﻄﺤﻲ ﻣﻮﺟﺐ ﻣﺸﮑﻼﺕ ﺟﺪﻱ ﺑﺮ ﺧﺼﻮﺻﻴﺎﺕ ﺍﮐﻮﻟﻮﮊﻳﮑﻲ ﺁﺑﻬﺎ ﻭ ﺗﻬﺪﻳـﺪ(ﮐﺮﺑﻦ، ﻧﻴﺘﺮﻭﮊﻥ ﻭ ﻓﺴﻔﺮ) ﺗﺠﻤﻊ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱ ﺳﻼﻣﺖ ﻣﻮﺟﻮﺩﺍﺕ ﺁﺑﻲ ﻭ ﺍﻧﺴﺎﻥ ﻫﺎ ﻣﻲ ﺷﻮﺩ، ﺑﻨﺎﺑﺮﺍﻳﻦ ﺣﺬﻑ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱ ﺍﺯ ﻓﺎﺿﻼﺑﻬﺎ ﻗﺒﻞ ﺍﺯ ﺗﺨﻠﻴﻪ ﺑﻪ ﻃﺒﻴﻌﺖ ﺑﺮﺍﻱ ﮐﺎﻫﺶ ﺍﺛﺮﺍﺕ ﻣﻀﺮ ﺿﺮﻭﺭﻱ ﺍﺳﺖ. ﺑﻴﻮﺭﺍﮐﺘﻮﺭ ﺣﺎﻭﻱ ﻟﺠﻦ ﮔﺮﺍﻧﻮﻟﻪ ﺗﻠﻔﻴﻘﻲ ﻫﻮﺍﺯﻱ- ﺑﻲ ﻫﻮﺍﺯﻱ) UAASB ( ﺑﺮﺍﻱ ﺗﺼﻔﻴﻪ ﻭ ﺣﺬﻑ ﻫﻤﺰﻣﺎﻥ ﺗﺮﮐﻴﺒﺎﺕ ﮐﺮﺑﻦ، ﻧﻴﺘـﺮﻭﮊﻥ ﻭ ﻓﺴـﻔﺮ ﮐﺎﺭﺍﻳﻲ ﺑﺎﻻﻳﻲ ﺩﺍﺭﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ، ﺩﺭﺻﺪ ﺣﺬﻑ ﮐﺮﺑﻦ ﻭ ﻓﺴﻔﺮ ﺩﺭ ﺭﺍﮐﺘﻮﺭUAASB ﺑﺮﺭﺳﻲ ﺷﺪ. ﻣﺘﻐﻴﺮﻫﺎﻱ ﻣﻮﺭﺩ ﻧﻈﺮ ﺩﺭ ﺁﺯﻣﺎﻳﺶ ﻫﺎ، ﻧﺴـﺒﺖ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱCOD/N/P ﻭ ﻣﻴﺰﺍﻥ ﺑﺎﺭﮔﺬﺍﺭﻱ ﻓﺎﺿﻼﺏ ﻭﺭﻭﺩﻱ ﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺑﻮﺩ. ﻧﺘﺎﻳﺞ ﻧﺸﺎﻥ ﺩﺍﺩ ﮐﻪ ﻧﺴﺒﺖ ﻣـﻮﺍﺩ ﻣﻐـﺬﻱ۲ / ۲۵۰ / ۱۰۰۰ ﻭ ﻧـﺮﺥ ﺑﺎﺭﮔــﺬﺍﺭﻱ ﻣــﻮﺍﺩﺁﻟﻲ۷ ﻟﻴﺘــﺮ ﺑــﺮ ﺳــﺎﻋﺖ ﺩﺭ ﺯﻣــﺎﻥ ﻣﺎﻧــﺪ ﻫﻴــﺪﺭﻭﻟﻴﮑﻲ۶ ﺳــﺎﻋﺖ، ﻧﺴــﺒﺖ ﻣــﻮﺍﺩ ﻏــﺬﺍﻳﻲ ﺑــﻪ ﻣﻴﮑﺮﻭﺍﺭﮔﺎﻧﻴﺴــﻢkg COD/kg MLVSS.h ۰۵۴ / ۰ ﻭ ﻧﺮﺥ ﺑﺎﺭﮔﺬﺍﺭﻱ ﻣﻮﺍﺩ ﺁﻟﻲkg/m 3 .h ۱۵ / ۰ ﺑﺮﺍﻱ ﺣﺬﻑ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱ ﺍﺯ ﻓﺎﺿﻼﺏ ﺩﺭ ﺑﻴﻮﺭﺍﮐﺘﻮﺭ ﺑﺴﻴﺎﺭ ﻣﻄﻠﻮﺏ ﺑﻮﺩ. ﺩﺭ ﺍﻳﻦ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﺷﺎﺧﺺ ﺣﺠﻤﻲ ﻟﺠﻦ۱۲ / ۵۳ ﻣﻴﻠﻲ ﮔﺮﻡ ﺩﺭ ﻟﻴﺘﺮ، ﺣﺬﻑ ﮐﺮﺑﻦ۸۶ ﺩﺭﺻﺪ ﻭ ﮐﺎﻫﺶ ﻓﺴﻔﺮ۵ / ۹۷ ﺩﺭﺻﺪ ﻣﺸﺎﻫﺪﻩ ﺷﺪ. ﺑﻨﺎﺑﺮﺍﻳﻦ ﺑﺮﺍﻱ ﺩﺳﺘﻴﺎﺑﻲ ﺑﻪ ﺑﻬﺘﺮﻳﻦ ﺷﺮﺍﻳﻂ ﺣﺬﻑ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱ، ﺑﻴﻮﺭﺍﮐﺘﻮﺭUAASB ﺑﺎ ﮐﺎﻫﺶ ﻗﺎﺑﻞ ﻣﻼﺣﻈﻪ ﮐﺮﺑﻦ ﻭ ﻓﺴﻔﺮ ﺑﺎ ﺗﻨﻈﻴﻢ ﻣﻄﻠﻮﺏ ﻧﺴﺒﺖ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱ ﻭﺭﻭﺩﻱ ﺑﻪ ﺳﻴﺴﺘﻢ ﺗﻐﺬﻳﻪ ﻣﻨﺎﺳﺐ ﺍﺳﺖ. ﻭﺍﮊﻩ ﻫﺎ ﮐﻠﻴﺪﻱ : ﻣﻮﺍﺩ ﻣﻐﺬﻱ، ﻓﺎﺿﻼﺏ، ﺑﻴﻮﺭ ﮐﺘﻮﺭ، ﻟﺠﻦ ﮔﺮﺍﻧﻮﻟﻪ، ﻧﺮﺥ ﺑﺎﺭﮔﺬﺍﺭﻱ ﻣﻮﺍﺩ ﺁﻟﻲTreatment of Synthetic Wastewater by Aerobic-anaerobic Bioreactor with Granular Sludge Developed for Removal of Nutrients M. Amini 1 H. Younesi 2 Gh. Najafpour 3 A. A. Zinatizadeh Lorestani 4 M. Anbia 5 M. A. Ziaee Modbooni 6 (Received May 4, 2012 Accepted Jan 9, 2013) Abstract The excessive accumulation of nutrient (C, N, and P) discharge to surface water can pose serious ecological problems that affect the health of aquatic life and consequently that of human and animals. It is, therefore, necessary to remove these substances from wastewaters for reducing their harm to environments. A novel upflow aerobic/anoxic flocculated sludge bioreactor (UAASB) will be establish and apply as a single treatment unit for carbon, nitrogen and phosphorus removal. In this study, nutrients (C, N and P) removal efficiency in a time-based control UAASB reactor has studied. Analyze of nutrients removal efficiency were investigated from ۱ - ﺩﺍﻧﺸﺠﻮﻱ ﺩﮐﺘﺮ ﻱ ﮔﺮﻭﻩ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﺤﻴﻂ ﺯﻳﺴﺖ، ﺩﺍﻧﺸﮑﺪﻩ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﻴﻌﻲ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪﺭﺱ، ﻧﻮﺭ۲ - ﺩﺍﻧﺸﻴﺎﺭ ﮔﺮﻭﻩ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﻣﺤﻴﻂﻧﻮﻳﺴﻨﺪﻩ) ، ﺯﻳﺴﺖ، ﺩﺍﻧﺸﮑﺪﻩ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﻃﺒﻴﻌﻲ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺗﺮﺑﻴﺖ ﻣﺪﺭﺱ، ﻧﻮﺭ( ﻣﺴﺌﻮﻝ۳ - ۶۲۵۳۱۰۱ ) ۰۱۲۲ ( [email protected] ۳ - ﺍﺳﺘﺎﺩ ﮔﺮﻭﻩ ﻣﻬﻨﺪﺳﻲ ﺷﻴﻤﻲ، ﺩﺍﻧﺸﮑﺪﻩ ﺷﻴﻤﻲ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﻣﺎ ﻧﺪﺭﺍﻥ، ﺑﺎﺑﻞ۴ - ﺍﺳﺘﺎﺩﻳﺎﺭ ﮔﺮﻭﻩ ﺷﻴﻤﻲ ﮐﺎﺭﺑﺮﺩﻱ، ﺩﺍﻧﺸﮑﺪﻩ ﺷﻴﻤﻲ ﻭ ﻣﺮﮐﺰ ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺕ ﺁﺏ ﻭ ﻓﺎﺿﻼﺏ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﺭﺍﺯﻱ، ﮐﺮﻣﺎﻧﺸﺎﻩ۵ - ﻛﺎﺭﺷﻨﺎﺱ ﺁﺯﻣﺎﻳﺸﮕﺎﻩ ﺗﺤﻘﻴﻘﺎﺗﻲ ﻧﺎﻧﻮ ﻣﻮﺍﺩ ﻣﺰﻭﭘﺮﻭﺱ، ﺩﺍﻧﺸﻜﺪﻩ ﺷﻴﻤﻲ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﻋﻠﻢ ﻭ ﺻﺘﻌﺖ ﺍﻳﺮﺍﻥ، ﻧﺎ ﻣﻚ، ﺗﻬﺮﺍﻥ۶ - ﺩﺍﻧﺸﺠﻮﻱ ﺩﻛﺘﺮﺍﻱ ﮔﺮﻭﻩ ﮔﻴﺎﻩ ﭘﺰﺷﻜﻲ، ﺩﺍﻧﺸﮕﺎﻩ ﻭﻟﻴﻌﺼﺮ، ﺭﻓﺴﻨﺠﺎﻥ1. Ph.D Student of Environmental Eng., Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran 2. Assoc. Prof. of Environmental Eng., Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran (Corresponding Author) (+98 122) 6253101-3 [email protected] 3. Prof. of Chemical Engineering, Mazandaran, University, Babol, Iran 4. Assist. Prof. of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry and Water and Wastewater Research Center (WWRC), Razi University, Kermanshah, Iran 5. Expert of Research Laboratory of Nanoporous Materials, Faculty of Chemistry, Iran University of Science and Technology, Tehran 6. Ph.D. Student of Plant Protection, Vali-e-asr University, Rafsanjan

Upload: others

Post on 08-Sep-2019

7 views

Category:

Documents


0 download

TRANSCRIPT

١٣٩٣سال ٢شماره آب و فاضالب ٥٨

هوازي بي -وسيله بيوراکتور هوازي هتصفيه فاضالب سنتزي ب حذف مواد مغذي برايگرانوله حاوي لجن

٣قاسم نجف پور ٢حبيب اله يونسي ١مليحه اميني

٦محمدعلي ضيايي مدبوني ٥منصور انبياء ٤علي اکبر زينتي زاده لرستاني

)٢٠/١٠/٩١ رشيپذ ١٥/٢/٩١افت ي(در

چکيده

تجمع مواد مغذي (کربن، نيتروژن و فسفر) تخليه شده به آبهاي سطحي موجب مشکالت جدي بر خصوصيات اکولوژيکي آبها و تهديـد مضر ضروري شود، بنابراين حذف مواد مغذي از فاضالبها قبل از تخليه به طبيعت براي کاهش اثرات ها مي سالمت موجودات آبي و انسان

براي تصفيه و حذف همزمان ترکيبات کربن، نيتـروژن و فسـفر )UAASB(هوازي بي -است. بيوراکتور حاوي لجن گرانوله تلفيقي هوازيها، نسـبت بررسي شد. متغيرهاي مورد نظر در آزمايش UAASBکارايي بااليي دارد. در اين مطالعه، درصد حذف کربن و فسفر در راکتور

و نـرخ ۲/۲۵۰/۱۰۰۰و ميزان بارگذاري فاضالب ورودي به سيستم بود. نتايج نشان داد که نسبت مـواد مغـذي COD/N/Pمواد مغذي ــوادآلي ــذاري م ــدروليکي ۷بارگ ــد هي ــان مان ــاعت در زم ــر س ــر ب ــم ۶ليت ــه ميکروارگانيس ــذايي ب ــواد غ ــبت م ــاعت، نس سkg COD/kg MLVSS.h ۰۵۴/۰ و نرخ بارگذاري مواد آليkg/m3

.h ۱۵/۰ .براي حذف مواد مغذي از فاضالب در بيوراکتور بسيار مطلوب بوددرصد مشاهده شد. بنابراين ۵/۹۷درصد و کاهش فسفر ۸۶گرم در ليتر، حذف کربن ميلي ۱۲/۵۳در اين شرايط شاخص حجمي لجن

و فسفر با تنظيم مطلوب نسبت مواد با کاهش قابل مالحظه کربن UAASBبراي دستيابي به بهترين شرايط حذف مواد مغذي، بيوراکتور مغذي ورودي به سيستم تغذيه مناسب است.

کتور، لجن گرانوله، نرخ بارگذاري مواد آليا: مواد مغذي، فاضالب، بيورکليدي يها واژه

Treatment of Synthetic Wastewater by Aerobic-anaerobic Bioreactor with

Granular Sludge Developed for Removal of Nutrients

M. Amini 1 H. Younesi 2 Gh. Najafpour 3

A. A. Zinatizadeh Lorestani 4 M. Anbia 5 M. A. Ziaee Modbooni6

(Received May 4, 2012 Accepted Jan 9, 2013)

Abstract The excessive accumulation of nutrient (C, N, and P) discharge to surface water can pose serious ecological problems that affect the health of aquatic life and consequently that of human and animals. It is, therefore, necessary to remove these substances from wastewaters for reducing their harm to environments. A novel upflow aerobic/anoxic flocculated sludge bioreactor (UAASB) will be establish and apply as a single treatment unit for carbon, nitrogen and phosphorus removal. In this study, nutrients (C, N and P) removal efficiency in a time-based control UAASB reactor has studied. Analyze of nutrients removal efficiency were investigated from

محيط زيست، دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه تربيت مدرس، نور مهندسي ي گروه ادانشجوي دکتر - ۱زيست، دانشکده منابع طبيعي، دانشگاه تربيت مدرس، نور، (نويسنده محيطمهندسي دانشيار گروه - ۲

[email protected] )۰۱۲۲( ۶۲۵۳۱۰۱-۳ مسئول) ندران، بابلزاستاد گروه مهندسي شيمي، دانشکده شيمي، دانشگاه ما - ۳استاديار گروه شيمي کاربردي، دانشکده شيمي و مرکز تحقيقات آب و فاضالب، دانشگاه رازي، - ۴

کرمانشاهآزمايشگاه تحقيقاتي نانو مواد مزوپروس، دانشكده شيمي، دانشگاه علم و صتعت ايران، كارشناس - ۵ مك، تهرانرنا دانشجوي دكتراي گروه گياه پزشكي، دانشگاه وليعصر، رفسنجان - ۶

1. Ph.D Student of Environmental Eng., Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran

2. Assoc. Prof. of Environmental Eng., Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran (Corresponding Author) (+98 122) 6253101-3 [email protected]

3. Prof. of Chemical Engineering, Mazandaran, University, Babol, Iran 4. Assist. Prof. of Applied Chemistry, Faculty of Chemistry and Water and Wastewater

Research Center (WWRC), Razi University, Kermanshah, Iran 5. Expert of Research Laboratory of Nanoporous Materials, Faculty of Chemistry, Iran

University of Science and Technology, Tehran 6. Ph.D. Student of Plant Protection, Vali-e-asr University, Rafsanjan

آب و فاضالب ١٣٩٣سال ٢شماره

wastewater using optimization of factors and effects of variables: COD/N/P ratio and flow rate. Results of experiments showed that COD/N/P ratio 1000/250/2 and Q 7 L/h in HRT 6 h, F/M 0.054 kg COD/kg MLVSS.h and OLR 0.15 kg/m3

.h were desirable for removal of nutrients from wastewater in aerobic/anaerobic bioreactor. In these conditions SVI 53.12 mL/g, COD removal efficiency 86% and PO4

3- removal efficiency 97.5% were showed. According all results of responses for best nutrient removal, UAASB bioreactor is desirable for removal efficiency of C and P. Keywords: Nutrient, Wastewater, Bioreactor, Granular Sludge, Organic Loading Rate.

مقدمه -١هــاي آبــي جلــوگيري از ايجـاد شــکوفايي جلبکــي در جريـان بـراي

از فاضـالبهاي شـهري و صـنعتي حذف مواد مغذي ،کننده دريافتمورد نياز اسـت. حـذف بيولـوژيکي مـواد ،نيتروژن و فسفرويژه به

ثرترين و بهترين راه از نظر هزينه براي کاهش بارگـذاري ؤمغذي مبــااليي از فاضــالب اســت. بــا انجــام مــواد مغــذي در حجــم

هوازي حذف ترکيبات نيتريفيکاسيون هوازي و دنيتريفيکاسيون بيبـا تـاثير ميـزان اکسـيژن شـود. انجـام مـي کربن، نيتروژن و فسـفر

گيرد. محلول، نيتريفيکاسيون و دنيتريفيکاسيون همزمان صورت ميتبـديل هاي اتوتروف براي مصرف کـربن و باکتري ،در اليه هوازي

کـه در در حالي ؛کنند آمونيوم به نيترات از اکسيژن استفاده ميكردن هـاي هتروتـروف تبـديل هـوازي در مرکـز تـراکم، بـاکتري اليه بي

دهند نيترات به نيتروژن گازي و ذخيره و مصرف فسفر را انجام ميشــکل ارتــو فســفات، پلــي فســفات و فســفر در فاضــالب بــه .]۱[

ها در حين سنتز سـلولي و شود. ميکرب ه ميترکيبات آلي فسفر ديد درصـد ۳۰تا ۱۰کنند. در نتيجه فسفر را مصرف مي ،انتقال انرژي

شــناختي ثانويــه جداســازي فسـفر ورودي در حــين تصــفيه زيسـت هاي با شدت آلودگي باال انواع براي اصالح فاضالب .]۲[شود مي

اند. مطالعات کار برده شده هوازي به هاي هوازي و بي مختلف سيستمسـازي داراي توانـايي بـاال و گرانول فناورياند که اخير نشان داده

هـاي قابل استفاده در اصالح فاضالبهاي آلوده همراه بـا سـودمندي تجمـع ،سـازي بيولـوژيکي . گرانـول ]۴و ۳[ و اقتصادي اسـت فني

هاي مختلـف ميکربي فشرده و متراکم شکل يافته از ميکروارگانيسمخصوصيات خاص براي ايجاد داراي ،هاي بيولوژيکي انولاست. گر

توانايي باال در حفظ و نگهداري بيومس، سـاختار ميکربـي متـراکم براي فاضالبهاي حاوي مقدار بـاالي مـواد آلـي و نـرخ بارگـذاري

نشـيني هـا توانـايي تـه . همچنين گرانولهستندباالي مواد ميکربي مقادير باالي مواد سمي را خوب، زمان ماند باالي بيومس و تحمل

يندي جالب توجـه در تحقيقـات افر ،. گرانوله شدن]۱۲تا ۵[ دارندهاي شهري و مهندسي و يک نوآوري در تصفيه بيولوژيکي فاضالب

.]۵-۱۲[صنعتي است UAASBمطالعــه حاضــر در بيوراکتــور

بــا اســتفاده از لجــن ، ١ منظـور بـه ،در شـرايط آزمايشـگاهي ،هـوازي بـي -اي هـوازي لخته

1 Upflow Aerobic Anaerobic Sludge Bioreactor (UAASB)

ينـد اطـي فر ،بررسي سيستم تصفيه در حذف همزمان کربن و فسفرنيتريفيکاسيون و دنيتريفيکاسيون همزمان انجـام شـد. ايـن سيسـتم

فناوريبراي حذف مواد مغذي بسيار مناسب است و يک خصوصاًکليدي بـراي حـذف کـربن آلـي، نيتـروژن و فسـفر از فاضـالبهاي

ثير مقـادير مختلـف أتـ ،اين مطالعهدر . ]۱۵[ استصنعتي و شهري در افزايش درصد حذف ، COD/N/Pمواد مغذي و تغيير در نسبت

کربن و فسفر براي دستيابي به باالترين ميزان تصفيه مواد مغذي در ــر ايــن متغيــر، ميــزان بارگــذاري بررســي شــدفاضــالب . عــالوه ب

آن در مقادير مختلف آزمون و نتايج ،فاضالب در سيستم تصفيه نيزد. شبررسي ،براي دستيابي به بهترين ميزان حذف مواد آلي و مغذي

سازي در بيوراکتـور براي توسعه گرانول ها نتايج حاصل از آزمايشيند نيتريفيکاسـيون و دنيتريفيکاسـيون بـا اتلفيقي براي همزماني فر

باالترين مقدار حذف کربن و فسفر مفيد هستند. مواد و روشها -۲ فاضالب ترکيب -۲-۱

شامل مواد زيـر برحسـب ،ترکيب فاضالب سنتزي براي رشد لجن، پتاســيم دي ۹۵/۰، کلريــد آمونيــوم ۱ليتــر بــود: ســاکارز درگـرم

، ســولفات آهــن ۲/۰، ســولفات منيــزيم ۰۸/۰هيــدروژن فســفات و کربنات کلسيم ۰۷۳/۰، کربنات سديم ۲/۰، کلريد کليسم ۰۱/۰

داراي درجه ها شده در آزمايش . تمام مواد شيميايي استفاده۰۰۵/۰ و از محصوالت شركت مرك آلمان بود.خلوص باال

کشت لجن -۲ -۲

هاي تصفيه هوازي از حوضچه ها، لجن مورد نياز براي انجام آزمايشدست آمد. لجن خانه فاضالب شهرستان نور به هوازي در تصفيه و بي

يـک مـاه مـدت بـه ،در شرايط آزمايشگاهي با اتصال به پمـپ هـوا در دمـاي اتـاق کشـت ،ها شکل بگيرند. لجن هوادهي شد تا گرانول

شد تـا در بهتـرين شد و نسبت مواد مغذي ناپيوسته تغيير داده دادهگيـر در گيري گرانول پايدار و کـاهش چشـم شرايط که موجب شکل

ند. وهـا ثابـت شـ نسـبت شـود، شاخص حجمي لجن در سيسـتم مـي کـروي تقريبـاً ،اختار متـراکم و پايـدار يافته با سـ هاي شکل گرانول

و اسـت اي رنـگ قهـوه ،تکامل يافتـه هستند. لجن در شرايط کامالً است.مناسب ها پس از طي مراحل رشد براي شروع آزمايش

١٣٩٣سال ٢شماره آب و فاضالب ٦٠

ها طراحي آزمايش -۲-۳با فاضـالب سـنتزي و تغييـر نسـبت ،حذف همزمان کربن و فسفر

COD/N/P انجـام شـد. کتـور اوردر بيو نرخ بارگذاري مواد مغذيــر هــا، مقــدار کــربن ورودي در تمــام آزمــايش ۱۰۰۰ثابــت و براب

، ۲۰۰، ۱۵۰، ۵۰ ،بود. محدوده تغييرات نيتـروژن گرم در ليتر ميليــراي فســفر ۳۰۰و ۲۵۰ ــي ۲۰و ۵، ۲ ،و ب ــورد ميل ــر م گــرم در ليت

گرفــت. همچنــين نــرخ بارگــذاري مــواد ورودي در آزمـايش قــرار اسـاس . بـر دبـو ليتر در ساعت ۷۸تا ۳۲ ،شيمراحل مختلف آزمايو فاکتورهاي مهم در شد سري آزمايش انجام ۹متغيرهاي ذکر شده،

سه بار ها، گيري شد. هر سري آزمايش يند تصفيه فاضالب اندازهافر. شـود دسـت آمـده کـامال مشـخص هاي بـه تکرار شد تا صحت داده

، ١MLSS ( mg/L)شـده در هـر آزمـايش پارامترهاي اندازه گيـري ٢MLVSS (mg/L) ،٣SVI (mL/g)، درصــد حــذفCOD (%) ،

٥OLR (kg/m3، ٤HRT (h)، (%) P درصــد حــذف فســفر .h) و

٦F/M (kg COD/kg MLVSS.h) در مقـادير مختلـف متغيرهـايCOD/N/P بر حسب ليتر بر ساعت بود. ٧دبيو

1 Mixed Liquor Suspended Solids 2 Mixed Liquor Volatile Suspended Solids 3 Sludge Volume Index 4 Hydraulic Retention Time 5 Organic Loading Rate 6 Food/Microorganism 7 Flow Rate

ها روش انجام آزمايش -٤-٢. گرانول ليتر بود ميلي ٤٧٥٠ ،کتور براي تصفيه فاضالباحجم بيور

هاي مختلف مواد مغذي وارد بيوراکتور شد و فاضالب نيز با نسبتهـاي مختلـف وارد سيسـتم تصـفيه ساخته شده و با نـرخ بارگـذاري

طـور بـه ،دقيقـه) ١٥هـوازي ( هاي متناوب هوازي بـي د. دورهش ميشد. پس از انجام تصفيه فاضـالب توسط سيستم تکرار مي خودكار

فاضـالب تصـفيه شـده از بخـش بــاالي ،دقيقـه ١٥انتهـاي هـر در شد تـا در صـورت بـاال ساز تخليه مي نشين کتور خارج و در تهابيور

شود و در بودن مواد مغذي، فاضالب دوباره به سيستم بازگشت دادهصورت عدم نياز به تصفيه دوباره، تخليه گردد. دوره هوادهي موجب

پـس از آن در شـد و کتـور اسـتون بيور ها در کل جايي گرانول جابهگرفت. تخليه فاضالب ها صورت نشيني گرانول ته ،هوازي دوره بي

بـراي ،نشـيني هـوازي و پـس از تـه تصفيه شده در انتهاي دوره بـي ها و جلوگيري از انسـداد لولـه خروجـي جلوگيري از خروج گرانول

جـه در ٢٥معـادل در دمـاي اتـاق هـا . همـه آزمـايش شـد ميانجام rmp١٥٠٠٠دقيقه با دور ١٠و ،ها فيلتر نمونهانجام شد. سلسيوس

اسـتفاده هـا سانتريفيوژ شدند و محلول شفاف براي انجام آزمـايش کتـور مـورد اسـتفاده در سيسـتم پيوسـته اشد. طـرح شـماتيک بيور است. آمده ١تصفيه فاضالب در شکل

با لجن گرانوله يهواز ي/بيزهوا يقيکتور تلفاوريک بيطرح شمات - ۱شکل

پمپ پريستاتيك

مخزنخوراك

حمام آب

پمپ هوا

آب و فاضالب ١٣٩٣سال ٢شماره

ها گيري ترکيبات در نمونه روش اندازه -٥-٢COD،PO4هاي فاضـالب فاکتورهـاي در نمونه

3- ،SVI ،MLSS وMLVSS دســتگاه ]۱۶[گيــري شــد بــا روشــهاي اســتاندارد انــدازه .

. ]۱۷[اســتفاده شــد CODگيـري فــاکتور کتـور بــراي انــدازه اترمورــه ــذب نمونـ ــزان جـ ــنجش ميـ ــا سـ ــط ،CODي هـ ــتگاه توسـ دسـ

. غلظـت ]۱۸[ دشـ انجام نانومتر ٦٠٠در طول موج اسپکتروفتومتر ــوج ــول م ــفر در ط ــانومتر، ٤٠٠فس ــپکتروفتومتر ن ــتگاه اس ــا دس ب

UV/Vis شـاخص .]١٦[دست آمـد اساس روشهاي استاندارد به بردر استوانه ،ها نشيني گرانول اساس ميزان ته بر، (SVI)حجمي لجن

. مقـدار ]١٤[دسـت آمـد دقيقـه در هـر روز بـه ٣٠مدرج به مـدت هـا در نمونـه pH. ]١٩[گيري شـد متر اندازه DOاکسيژن محلول با

دست آمده هاي به . داده]٢٠[گيري شد متر اندازه pHصورت نياز با بررسـي و Excelافـزار هـاي روزانـه در نـرم گيـري حاصل از اندازه

. ]۲۱[نمودارهاي مرتبط رسم شد نتايج و بحث -۳ کتورارشد لجن گرانوله در بيور -۱ -۳

در ،بلو و گيمسا هاي متيلن آميزي با معرف نگها در ر تجمع باکتريهـا داراي سـاختار متـراکم و اسـت. گرانـول نشان داده شده ۲شکل

ها هاي باکتريايي به مقدار زياد و ديگر ميکروارگانيسم حاوي سلولاي و گرد داشتند و شکل ظاهري ميله ،ها به تعداد کمتر بودند. باکتري

. بنابراين اتصال باالي شدند ل ميهم متص هاي ب توسط سيستم شبکهها و عدم از هـم پاشـيدگي سـريع ها موجب پايداري گرانول باکتري

نمـايش داده ۳در شـکل ،ها نيز . شکل ظاهري گرانولشود ها مي آنتنها تعداد محدودي ،ها است. با توجه به ساختار ظاهري گرانول شده

تماس بـا ترکيبـات طور مستقيم در هها در سطح گرانول ب از باکتريهـا هايي که در بخش خارجي گرانول مغذي فاضالب هستند و حفره

موجب افزايش قدرت انتقال اکسيژن، کربن و مـواد ،اند قرار گرفتههـاي درونـي مغذي (نيتروژن و فسفر) براي رشد و فعاليت باکتري

ها بنابراين گرانول شوند؛ ي ميها و توانايي تخريب مواد سم گرانولنايي حذف همزمان کربن، نيتـروژن و فسـفر را خواهنـد داشـت. توا

۳شـکل مطـابق و نانومتر ۲۰، ۲شکل مطابق ها بزرگنمايي گرانول بود.نانومتر ۷/۰تا ۵/۰ و ميزان F/Mو HRT ، OLRبررسي مقدار فاکتورهاي -۳-۲ ثير بر حذف مواد مغذي در تصفيه فاضالب أت

ت زمان چرخش مواد مغذي مد، (HRT)زمان ماند هيدروليكي ــواد ورودي ــک دوره م ــروج کامــل ي ــتم تصــفيه در ،و خ از سيس

کتـور اســت. بـا توجــه بــه فرمـول محاســبه مـدت زمــان مانــد ابيور ،دهنـده ايـن فـاکتور هيدروليکي، با حجم ثابت سيستم، عامل تغيير

Qو دو محـدوده اسـت ميزان بارگذاري فاضالب به سيستم تصفيه وجه ـاست. با ت را تعيين نموده HRTمقدار عتليـتر در سابرحسب

(a)

(b)

)bمسا (ي) و گaلن بلو (يبا مت يزيط رنگ آميها در لجن گرانوله در حال رشد تحت شرا ياشکال باکتر -۲شکل

١٣٩٣سال ٢شماره آب و فاضالب ٦٢

کتوراوريدر ب يهواز يب ي/ط هوازيمراحل رشد در شرا يها پس از ط گرانول يشکل ظاهر - ۳شکل

ه فاضالبيان تصفيکتور در جراوريبه ب يان مواد وروديو شدت جر ير مقدار مواد مغذييتغ -۱جدول

درصد حذف فسفر

درصد حذف COD

SVI (mL/g)

MLVSS (mg/L)

MLSS, (mg/L)

F/M (kg COD/kg MLVSS.h)

OLR, (kg/m3.h)

HRT (h)

COD/N/P ratio

يزمان هواده(min/min)

١٥/٧ ٢/٢٥٠/١٠٠٠ ٥/١٣ ٠٧/٠ ٠٣/٠ ٢٣٢٤ ١٦٨٢ ٤٤/٥١ ٨٣/٩٢ ٦٢/٩٢ ١٥/٧ ٢٠/٥٠/١٠٠٠ ٥/١٣ ٠٧/٠ ٠٢٢/٠ ٣٣٣٨ ٢٧١٢ ٨٢/١٢٥ ٥٢/٨٧ ١٤/٦٣ ١٥/٧ ٢٠/٢٥٠/١٠٠٠ ٥/١٣ ٠٧/٠ ٠٢٣/٠ ٢٩٢٦ ٢٥٥٦ ٦٣/١٦٠ ٨٨/٩٤ ٨٧/٧٥ ١٥/٧ ٢/٣٠٠/١٠٠٠ ١٥ ٠٦/٠ ٠٣٣/٠ ١٧٨٤ ١٥٠٨ ٥٣/١٣٤ ٨٥/٨٦ ٥/٩٧

١٥/٧ ٥/٢٠٠/١٠٠٠ ١٥ ٠٦/٠ ٠٢٣/٠ ٢٥١٨ ٢٢٣٨ ١١/٢٦٢ ٩٧/٨٢ ٥٤/٩٥ ١٥/٧ ٢/٢٥٠/١٠٠٠ ٦ ١٥/٠ ٠٥٤/٠ ٢٨٢٤ ٢٥٥٠ ١٢/٥٣ ٠٥/٨٦ ٤٢/٩٧ ١٥/٧ ٢/١٥٠/١٠٠٠ ٧/٦ ١٣/٠ ٠٢٨/٠ ٤٥٧٤ ٤٠٣٢ ١٦/١٦٦ ٦٤/٨٧ ٧٢/٨٦ ١٥/٧ ٢/٣٠٠/١٠٠٠ ٧/٦ ١٣/٠ ٠٣٣/٠ ٣٨٣٠ ٣٣٩٨ ٤٩/١٦٤ ٤٩/٨٧ ٣٧/٩٢ ١٥/٧ ٥/٢٠٠/١٠٠٠ ٧/٦ ١٤/٠ ٠٤٥/٠ ٣٠٢٨ ٢٣٥٨ ٥٣/٣٠٠ ٦٩/٧٨ ٠٨/٩٤

ليتـر در ۳۵تـا ۳۲در محـدوده ۱هاي موجود در جدول به دادهو در ســاعت ۰۵/۱۵تــا ۴۶/۱۳زمــان مانــد هيــدروليکي ســاعت،

زمـان مانـد هيـدروليکي ،نيزليتر در ساعت ۷۸تا ۷۱محدوده دوم ي است. مقدار حذف مواد مغذ دست آمده بهساعت ۶۹/۶ تا ۰۷/۶

در زمـان مانـد ،دهد کـه کربن و فسفر در جدول مورد نظر نشان مياما مقدار آن در حد ،گيرد باالتر مقدار تصفيه بيشتري نيز صورت مي

بنابراين اگـر تفـاوت زمـاني نيست.چند درصد و خيلي قابل توجه بـراي گرفته شود،ساعت در اين دو نرخ بارگذاري در نظر ۹حدود

HRT، قت و صرف هزينه کمتر و تصفيه سريعجلوگيري از اتالف وکتـور اکمتر با سرعت تصفيه باالتر براي انجام تصـفيه پيوسـته در ر

خواهد بود. هوازي مطلوب تلفيقي هوازي بيدر هـر سـيكل مـواد مغـذي ،(OLR)نرخ بارگذاري مـواد آلـي

كيلـوگرم در مترمكعـب در سـاعت برحسـب ،فاضـالب در سيسـتم مقدار منبع کربن ،ذار در نرخ بارگذاري مواد آليثيرگأاست. عوامل ت

کتور اسـت. بـا اورودي، نرخ بارگذاري مواد در سيستم و حجم بيورkg/m3)توجه به اينکه

.h) CODin و(m3) V در مطالعه حاضر ثابتبر (Q)ثيرگذار نرخ بارگذاري مواد ورودي أبنابراين عامل ت ،هستند

در دو مقدار بارگذاري مواد به و با تغيير استليتر در ساعت حسب کتور، نرخ بارگذاري مواد آلي نيز تغيير خواهد کرد. با توجه به ابيور

ليتـر در ۳۵تـا ۳۲از در نرخ بارگذاري پـايين فاضـالب ۱جدول ــي ســاعت، ــواد آل ــرخ بارگــذاري م ــا ۰۶/۰ن ــوگرم در ۰۷/۰ت كيل

تـر در لي ۷۸تـا ۷۱ ،و در نرخ بارگذاري باالترمترمكعب در ساعت ــي ســاعت، ــواد آل ــرخ بارگــذاري م ــا ۱۳/۰ن ــوگرم در ۱۵/۰ت كيل

در هـر دو CODاسـت. کـاهش گزارش شـده مترمكعب در ساعت، بنـابراين نـرخ بارگـذاري ؛است درصد ۸۰نرخ بارگذاري باالتر از

موجب درصد حذف باالي مواد آلي شده ،مواد آلي در هر دو حالتتر با سرعت بيشتر حذف مـواد است. بنابراين از نرخ بارگذاري باال

شود. ميمغذي فاضالب استفاده مقدار مواد غذايي ورودي ،(F/M)م سنسبت غذا به ميكروارگاني

هـاي موجـود در آن بـر حسـب به ميزان ميکروارگانيسـم ،به سيستمKg COD/Kg MLVSS.h ثيرگذار بر نسبت فـوق أاست. عوامل ت،

ن موجـود در سيسـتم نرخ بارگذاري مواد مغذي، حجـم، مقـدار لجـ ورودي CODکتــور) و اهـا در بيور (معـرف مقـدار ميکروارگانيسـم

گـرم در ميلي ۲۰۰۰هستند. مقدار لجن موجود در سيستم در حدود

آب و فاضالب ١٣٩٣سال ٢شماره

هـا را در ثابت بود و مقدار اضـافه شـده، رشـد ميکروارگانيسـم ليتر سه فاکتور ثابـت بـوده و بنابراين ؛دهد حضور مواد مغذي نشان مي

کننده نسبت مواد غذايي متغير و تعيين ،بارگذاري وروديفقط نرخ ،تـر در نرخ بارگذاري پـايين F/Mبود. ها خواهد به ميکروارگانيسم

و در نـــرخ ۰۳/۰تـــا kg COD/kg MLVSS.h ۰۲/۰حـــدود مقدار رشد لجن در فاصله اندازه ،بارگذاري بيشتر با نوسانات باالتر

گـزارش شـده ۰۵/۰ تـا kg COD/kg MLVSS.h ۰۲/۰ها، گيري)، نسـبت ليتـر در سـاعت ۷۸معـادل است. نرخ بارگذاري بيشـتر (

دهد که نشـانگر عبـور بيشـتر مـواد مغـذي در باالتري را نشان ميسيستم است و با توجه به نسبت بهتر تصفيه در نرخ بارگذاري باال و

گير در درصد حذف مواد مغـذي بـا افـزايش نـرخ عدم کاهش چشمتـر و بـا کيفيـت و ذاري باالتر بـراي تصـفيه سـريع بارگذاري، بارگ

شود. ميبازدهي بسيار مناسب پيشنهاد

تعيين کمترين مقدار شاخص حجمي لجن در مقادير مختلف -۳ -۳ مواد مغذي و بارگذاري در سيستم تصفيه بيولوژيکي فاضالب

ليتر در گـرم ميليبر حسب )SVIهرچه مقدار شاخص حجمي لجن (ــهگ ،کمتــر باشــد تــر را بــر حســب مقــدار لجــن شــدن مطلــوب رانول

)MLSSطور جداگانه بـراي دهد. شاخص حجمي لجن به ) نشان مي ).۴(شكل دو نرخ بارگذاري مواد مغذي ورودي بررسي شد

COD/N/P نسبت (a)

(b)

ثير تغييرات مواد مغذي ورودي به بيوراکتور بر شاخص أت - ۴شکل و شدت (a)مترمكعب در ساعت ۰۰۰۳/۰حجمي لجن، شدت جريان

(b) مترمكعب در ساعت ۰۰۰۷/۰جريان

براي پنج نسـبت ليتر در ساعت ۳نرخ بارگذاري (a)در بخش و ۲۰/۲۵۰/۱۰۰۰،۲/۳۰۰/۱۰۰۰ ،۲۰/۵۰/۱۰۰۰ ،۲/۲۵۰/۱۰۰۰شــاخص ،هــاي ذکــر شــده بررســي شــد. در نســبت ۵/۲۰۰/۱۰۰۰

ين مقـدار در بود. کمترليتر در گرم ميلي ۲۶۲تا ۵۱حجمي لجن از ۵/۲۰۰/۱۰۰۰و بيشترين مقدار در نسبت ۲/۲۵۰/۱۰۰۰نسبت

است. با توجه به اين که مقدار کربن در ورودي سيستم گزارش شدهبنـابراين ،اسـت ثابت در نظـر گرفتـه شـده گرم در ليتر ميلي ۱۰۰۰

گيـري ثر بـر شـکل ؤنسبت نيتروژن به فسـفر در ورودي سيسـتم مـ هـاي فـوق . نسبتاستص حجمي لجن ها و کاهش در شاخ گرانول

موجـب بهبـود در ،دهند که مقدار باالي نيتروژن به فسـفر نشان ميهـا تـري از گرانـول گيـري مطلـوب کتور و شکلاکارايي سيستم بيور

بـراي چهـار ليتر در ساعت ۷نرخ بارگذاري (b). در بخش شود ميــبت و ۲/۳۰۰/۱۰۰۰، ۲/۱۵۰/۱۰۰۰، ۲/۲۵۰/۱۰۰۰نســــــــ

شـاخص حجمـي لجـن ،ررسي شد. در اين قسمتب ۵/۲۰۰/۱۰۰۰ليتر در ميلي ۳۰۰تا ۲/۲۵۰/۱۰۰۰در نسبت ليتر در گرم ميلي ۵۳

نـرخ بـا (a)بـود و مشـابه قسـمت ۵/۲۰۰/۱۰۰۰در نسـبت گرم تر، کمترين مقدار شاخص حجمـي لجـن در نسـبت پايينبارگذاري

ين بنـابرا دسـت آمـد. باالي نيتروژن به فسفر در ورودي سيستم بهمقدار نيتروژن به فسفر همواره ،ضروري است که در ورودي سيستم

شود تـا وضـعيت سيسـتم تصـفيه مناسـب در حد بااليي نگه داشته شود. گزارش

٥٣ تـا ،حاضـر هـاي در آزمـايش ،(SVI)شاخص حجمي لجـن تـر از مقـدار ايـن کاهش داشـت کـه بسـيار پـايين ليتر در گرم ميلي

ليتـر ميلي ١٠٠(باالتر از استشکل يهاي لجن ب شاخص براي تودهموجب بهبود ،هوازي بي /شرايط متغير هوازي ،). در حقيقتدر گرم

ــه ــد و ت ــايي در رش ــزايش توان ــته و اف ــن انباش ــب لج ــيني مناس نشحتي در مقادير باالي ورود مواد مغذي به سيسـتم ،دنيتريفيکاسيون

توانايي ،الباز ديدگاه مهندسي تصفيه فاض ،. بنابراينشود ميتصفيه هـاي گيـري لجـن داري در خـالل شـکل طور معنـي نشيني لجن به ته

يابد و در نتيجه موجب تجمـع و بهـم پيوسـتگي هوازي افزايش ميهـا هاي لجـن در سـاختار سـه بعـدي گرانـول خيلي باالتري از توده

براي رسيدن به کمترين مقـادير در شـاخص حجمـي . ]۲۲[شود مي اسـت متوسـط) مـورد نيـاز مطلوب (حـد مدت زمان هوادهي ،لجن

هاي نيتريفيکاسيون در مقـادير بـاالي زمـان . فعاليت باکتري]۲۳[و همكاران ژيا در مطالعه COD/Nهوادهي و همچنين نسبت باالي

غلظــت ،مـورد اســتفاده SBRsکتــور ا. در ر]۱۴[ اسـت ييـد شــده أتمرحلــه بــه مرحلــه در ورودي سيســتم تصــفيه ،نيتـروژن آمونيــومي

ــاکتري ،داد کــه يافــت. نتــايج نشــان افــزايش مــي هــاي فعاليــت بداري بــا افــزايش تجمــع نيتــروژن طــور معنــي بــه ،نيتريفيکاســيون

ليتر در ميلي ٢٥رود. شاخص حجمي لجن کمتر از آمونيومي باال مي

SVI

(ml/g

)

١٣٩٣سال ٢شماره آب و فاضالب ٦٤

. درصـد اسـت نشانگر مطلوبيت بسيار باال در سيسـتم تصـفيه گرم، بـا و تقريبـاً درصـد ٩٩الي حذف نيتروژن آمونيومي نيز در حـد عـ

ــوده ــراه ب ــالب هم ــه فاض ــروژن در نمون ــام نيت ــذف تم ــت. ح اسشاخص ، SBRدر سيستم ،٢٠٠٣در سال و همکاران گورگن دولك

همـراه بـا دسـتيابي بـه ليتر در گرم ميلي ٤٠حجمي لجن را کمتر از درصــد ٧١فســفر و درصــد ٦/٩٩بــراي کــربن، درصــد ٩٥حـذف

برابر شدن مقدار ورودي مواد آلـي بـه د. دودست آوردن نيتروژن بهها و کـاهش گيري گرانول اي در شکل موجب تغييرات عمده ،سيستم

،شروع به کاهش نمـود SVI. زماني که شود شاخص حجمي لجن ميو از ذرات نرم و انفرادي بـه شـکل كند ميساختار لجن فعال تغيير

،نيـز بليا و كاسيدي تحقيقدر . ]٢٤[يابد هاي ريز تغيير مي گرانول ،بـراي تصـفيه فاضـالب SBRکتـور اگيري لجن گرانولـه در ر شکل

گرم در ليتر ميلي ٧٦٨٥ ، CODاست. غلظت ورودي صورت گرفتهشـاخص هـا بود. در اين آزمايشگرم در ليتر ميلي ٢١٧و فسفر کل بالغ بر TPو CODحذف ميزان و ليتر در گرم ميلي ٢٢حجمي لجن

بودند کـه کـارايي بـاالي تصـفيه فاضـالب را در نسـبت رصدد٩٨ . ]٢٥[دهد باالي مواد مغذي در ورودي سيستم نشان مي

تعيين باالترين درصد حذف کـربن و فسـفر در مقـادير -۳-۴

مختلف مواد مغذي و بارگذاري در سيستم تصفيه بيولـوژيکي فاضالب

و نتـايج ،گيـري درصد حذف کربن و فسفر اندازه ،رضدر مطالعه حادر اعت ليتر در س ۷و ۳ ،نرخ بارگذاريدرصد حذف مواد مغذي در

ــکل ــده ۵ش ــر دو آورده ش ــربن در ه ــد حــذف ک ــت. درص ــرخ اس ناسـت کـه نتـايجي درصد ۹۵تا ۸۰از ،ها در تمام نسبت ،بارگذاري

در است.بسيار مناسب در تاييد کارايي سيستم براي حذف مواد آلي ــبت ــز در دو نســ ــفر جــ ــذف فســ ــورد حــ و ۲۰/۵۰/۱۰۰۰مــ

گـرم ميلـي ۵و ۲که داراي مقدار فسفر بـاالتر از ۲۰/۲۵۰/۱۰۰۰ ؛است گزارش شده درصد ۷۶و ۶۳و حدود ،حذف کم در ليتر است،

بود که در اين درصد۵/۹۷تا ۸۷ ،در بقيه موارد درصد حذف فسفرکتور در تصفيه فسفر اکارايي باالي بيور ،مورد هم مشابه حذف کربن

شود. ميييد أتفر در تمام نتايج مربوط به درصد حذف کربن و فس ،طور کلي به

شود که در شرايط يکسان مشاهده مي ،در مقادير مختلف مواد مغذيحـذف مـواد مغـذي گرم در ليتر ، ميـزان ميلي ۵تا ۲همراه با فسفر

از بـين ،. بنابرايناست دست آمده هب درصد ۸۶کربن و فسفر باالي بـا درصـد حـذف ليتر در سـاعت، ۷و ۳متفاوت نرخ بارگذاريدو

بـراي کـار ،باالترنرخ بارگذاري هر دو مورد، باالي مواد مغذي در تا در مدت شود، مياد ـي پيشنهـرايط طبيعـه در شـدر سيستم تصفي

(a)

(b)

کتور بر درصد حذف اثير تغييرات مواد مغذي ورودي به بيورأت - ۵شکل و شدت (a)مترمكعب در ساعت ۰۰۰۳/۰کربن و فسفر، شدت جريان

(b)ر ساعت مترمكعب د ۰۰۰۷/۰جريان

با ،تر آب آلوده بيشتري را تصفيه نمايد. عالوه بر آن زمان کوتاهتوجه به نامناسب بودن مقـدار بـاالي فسـفر نسـبت بـه نيتـروژن و

يند حذف، نسـبت بـاالي نيتـروژن و او ايجاد اختالل در فر ،کربنکربن به فسفر براي ايجاد شرايط بهينه در تصفيه فاضالب مورد نياز

نيـز ۴کننـده نتـايج گـزارش شـده در شـکل ييدأتباال ارد مو است. هست.

ــي ــبت زاده، غن ــأثير نس ــفر از COD/P ت ــذف فس ــازده ح در ب بررسـي کـرده ،راكتـور ناپيوسـته متـوالي در ،رافاضالبهاي شـهري

بـه ۴/۳۱از COD/P بـا افـزايش نسـبت نتايج نشان داد کهاست. يافـت ايش افـز درصـد ۷۱بـه درصـد ۵۶ ، حذف فسـفر از ۹۹/۴۶

توانـايي زيـادي در ،بـاال در بار آلـي SBR سيستمبنابراين .]۲۶[که تاييد کننده مطالعه حاضـر در کـارايي ،حذف عناصر مغذي دارد

. درصد حذف استهاي بيشتر کربن به فسفر باالتر سيستم در نسبتCOD بـا اسـتفاده از لجـن فعـال در ،و همکـاران وانـگ در مطالعه

ــ ــفيه هي شــدشــرايط هــوازي بررس ــان تص ــذف در جري ــدار ح و مق ،ساعته بـر روي لجـن ۲۴پس از دوره تصفيه درصد ۹۶ ،فاضالب

ــه ــد ،. در حقيقــت]۲۷[ اســت دســت آمــده ب ــان مان ــا افــزايش زم ب

SVI

(ml/g

) SV

I (m

l/g)

آب و فاضالب ١٣٩٣سال ٢شماره

،هيدروليکي داخل سيستم تصفيه فاضالب، ترکيبات کربني محلولــم ــه ميکروارگانيس ــال ب ــوازي انتق ــاي ه ــيه ــد م ــاختار ياب و در س

و در نتيجه به شوند ميها براي رشد و تغذيه مصرف گانيسمميکروارمواد اوليه تبديل خواهند شد. بنابراين موجب بهبود در درصد حذف

COD در مـورد ،. همچنـين شـود مـي و پيشرفت در کارايي سيستمنتـايجي مشـابه مطالعـه ، و همکـاران چن، CODثر ؤدرصد حذف م

ــان داد ــر نش ــدا هحاض ــي]۲۸[ ن ــيون . نيتريفيکاس ون و دنيتريفيکاسثر ترکيبات کربني و نيتروژنـي در ؤبراي حذف م، (SND)همزمان

حـذف مـذكور استفاده شد. در سيسـتم ، ١کتور بيولوژيکي چرخانارو حذف ترکيبات درصد ٧٠، حذف نيتروژن کل درصد ٧٩آمونيوم

،ها در تعـادلي پويـا دست آمد. بنابراين باکتري به درصد ٩٤کربني بسـيار و نيتـروژن COD يابي به درصد حذف بـااليي از براي دست

حـذف بيولـوژيکي فسـفر از فاضـالب غنـي از مـواد هستند.مؤثر انجام و ،و همکاران ايلماز توسط ،با استفاده از لجن گرانوله ،مغذي. ]۲۹[ اسـت گـزارش شـده درصـد ٨٩ ،حذف فسـفر محلـول ميزان

مانع حذف ،الباگرچه تجمع باالي جامدات معلق در خروجي فاض درصـد ٧٤و حذف کل فسـفر تـا حـد شود فسفر در مقادير باال مي

يند مزبور براي حذف مـواد مغـذي افر ،است. بنابراين دست آمده بهبسيار مناسب اسـت تـا نيتريفيکاسـيون، دنيتريفيکاسـيون و حـذف

، و همکـاران اخبـاري فسفر به نحو مطلوبي صورت گيرد. همچنـين ،را BC-ASات مغذي در سيستم اختالطي سازي حذف ترکيب مدل

دررا ند و حذف کـربن و فسـفر ا هکرد با روش پاسخ سطحي بررسيــد نمــودهگــزارش درصــد ٩٣حــد ،نيــز و همکــاران حســن. ]۱۸[انNH4و CODسازي حذف بهينه

+–N را از آب آشـاميدني بـا فيلتـر صددر ٥/٩٥ميزان حذف در اين تحقيق، ند. ا هبيولوژيکي انجام داد

COD درصـــد ٩/٩٣و NH4+–N ۳۰[ه اســــت گـــزارش شـــد[ .

در ،تصـفيه فاضـالب کارخانـه لبنيـات را ،و همکاران شوارتزنبرگند و تصفيه ا هداد کتور ناپيوسته همراه با لجن گرانوله هوازي انجامار

را گــزارش درصــد نيتــروژن ٨٠درصــد مــواد آلـي و ٩٠بـا حــذف روش تـاالب اضـالب بـه تصـفيه ف معملكرد سيست. ]۳۱[اند نموده

شده انجام ،نيز و همکاران ساالريتوسط ،سفرفمصنوعي در حذف ه اسـت دشـ حـذف فسـفر گـزارش درصـد ٨٦و در خروجي سيستم

تصفيه بيولوژيکي در فاضالب صنايع توليد شيره خرما توسط . ]۳۲[ CODکه حاوي مقدار باالي ه استاستفاده شد و همکاران پور نجف

حـذف درصد ٨٨. ]۱۷[ه است بودگرم در ليتر يميل ١٦٠٠٠در حد COD ،در حذف مقادير باالي ،نشانگر توانايي باالي سيستم تصفيه

با افزايش نيتريفيکاسيون، کربن بيشـتري مصـرف .استها آاليندهها در داخل محلـول NOxمقدار ،ينداشود و پس از انجام اين فر مي

در ،اسط حاوي نيتـروژن و يابد. پس از آن ترکيبات حد افزايش مي 1 Non-Woven Rotating Biological Contactor Reactor

مرحله دنيتريفيکاسيون همراه با حذف فسفر استفاده خواهند شد. اين مقـادير بيشـتر نسـبت در آن مشابه مطالعه حاضر اسـت کـه ،نتايج

COD/N ، بــراي دســتيابي بــه درصــدهاي بــاالي حــذف فســفر در تر است. بسيار مطلوب ،هاي فاضالب نمونه

نرخ ف کربن و فسفر با تاثير تعيين باالترين درصد حذ -۵ -۳ مواد مغذي در سيستم تصفيه بيولوژيکي فاضالببارگذاري

مـواد مغـذي بـه نرخ بارگذاريبا تغيير ،درصد حذف کربن و فسفر است. آمده ۶شکل در ليتر در ساعت، ۷و ۳در دو مقدار ،سيستم

(a)

(b)

(c)

ي ورودي به بيوراکتور بر درصد تأثير تغييرات شدت جريان مواد مغذ -۶شکل ، نسبت مواد مغذي (a) ۲/۲۵۰/۱۰۰۰حذف کربن و فسفر، نسبت مواد مغذي

۲/۳۰۰/۱۰۰۰ (b) ۵/۲۰۰/۱۰۰۰و نسبت مواد مغذي (c)

١٣٩٣سال ٢شماره آب و فاضالب ٦٦

نسـبت (b)، بخش ۲/۲۵۰/۱۰۰۰نسبت مواد مغذي (a)در بخش ــذي ــواد مغ ــش ۲/۳۰۰/۱۰۰۰م ــذي (c)و بخ ــواد مغ ــبت م نس

،زمايش قـرار گرفـت. در هـر سـه نمـودار مورد آ، ۵/۲۰۰/۱۰۰۰کـه اسـت درصـد ۹۰و ۸۰باالتر از ،ترتيب به ،حذف کربن و فسفر

. بـين دو نـرخ استکتور بسيار مطلوب ابراي تصفيه فاضالب بيورداراي تفاوت ،بارگذاري در هر سه نمودار، تفاوت حذف مواد مغذي

اري يـت در اسـتفاده از نـرخ بارگـذ حکه نشـانگر ارج استناچيزي ،. بنابرايناستباالتر براي غلبه بر فاکتور زمان در تصفيه فاضالب

باالتر نرخ بارگذاري ، ليتر در ساعت ۷و ۳از بين دو نرخ بارگذاري رسد. نظر مي تر به مطلوب ،با صرف زمان کمتر

نتيجه گيري -۴

کتـور حـاوي احذف همزمان کـربن و فسـفر در بيور ،در اين مطالعهنسبت ها، بررسي شد. متغيرهاي مورد نظر در آزمايش ،لجن گرانولهو نرخ بارگذاري در ورودي سيستم تصـفيه COD/N/Pمواد مغذي

و ۲/۲۵۰/۱۰۰۰نسبت مواد مغذي ،فاضالب بود. بهترين شرايط مـذكور، دسـت آمـد. در شـرايط بـه ليتر در ساعت ۷نرخ بارگذاري

درصـد حـذف مــواد مغـذي کـربن، فســفر و شـاخص حجمـي لجــن بودنـد. ليتـر در گـرم ميلـي ۱۲/۵۳و درصـد ۵/۹۷ و ۸۶ترتيب به

کتـور حـاوي اتصفيه فاضالب در بيور ،دست آمده براساس نتايج بهروشـي بسـيار ،هـوازي بـي /در شرايط متغيـر هـوازي ،لجن گرانوله

زيست و منابع آبي از شکوفايي جلبکي مناسب براي حفاظت محيطتلفيـق بـا روشـهاي متـداول در بـور در زم فنـاوري ،. بنابرايناست

است.هاي تصفيه فاضالب کاربردي و قابل استفاده سيستم قدرداني -٥

در دانشگاه تربيت مدرس انجام اتحقيق حاضر با هزينه رساله دکترشد. از زحمات سرکار خانم مهندس حقدوست کارشناس آزمايشگاه

زيسـت بـراي کمکهـاي عملـي و از دانشـگاه تربيـت مـدرس محيط شود. ميمين مالي پروژه تشکر و قدرداني أمنظور ت هب

منابع - ٦

1. Lemaire, R., Yuan, Z., Blackall, L.L., and Crocetti, G.R. (2008). “Microbial distribution of Accumulibacter spp. and Competibacter spp. in aerobic granules from a lab-scale biological nutrient removal system.” Environmental Microbiology, 10(2), 354-363.

2. Eddy, M., Tchobanoglous, G., Burton, F.L., and Stensel, H. D. (2002). Wastewater engineering: Treatment and reuse, 4th Ed., Translated by: Abrishamchi, A. Afshar, Jamshid, B., Markaze Nashre Daneshgahi Pub. and Water and Wastewater Consulting Engineers, Tehran. (In Persian)

3. Chen, Y., Jiang, W., Liang, D., and Tay, J. (2008). “Biodegradation and kinetics of aerobic granules under high organic loading rates in sequencing batch reactor.” Applied Microbiology and Biotechnology, 79(2), 301-308.

4. Juang, Y.-C., Lee, D.-J., and Lai, J.-Y. (2008). “Fouling layer on hollow-fibre membrane in aerobic granule membrane bioreactor.” J. of the Chinese Institute of Chemical Engineers, 39(6), 657-661.

5. Zhu, L., Xu, X., Luo, W., and Tian, Z. (2008). “A comparative study on the formation and characterization of aerobic 4-chloroaniline-degrading granules in SBR and SABR.” Applied Microbiology and Biotechnology, 79(5), 867-874.

6. Wang, Q., Du, G., and Chen, J. (2004). “Aerobic granular sludge cultivated under the selective pressure as a driving force.” Process Biochemistry, 39(5), 557-563.

7. Ivanov, V., Wang, X. H., Tay, S., and Tay, J.H. (2005). “Bioaugmentation and enhanced formation of microbial granules used in aerobic wastewater treatment.” Applied Microbiology and Biotechnology, 70(3), 374-381.

8. Zhang, L., Chen, J. and Fang, F. (2008). “Biodegradation of methyl t-butyl ether by aerobic granules under a cosubstrate condition.” Applied Microbiology and Biotechnology, 78(3), 543-550.

9. Sun, X.-F., Wang, S.G., Liu, X.W., and Gong, W. X. (2008). “Biosorption of malachite green from aqueous solutions onto aerobic granules: Kinetic and equilibrium studies.” Bioresource Technology, 99(9), 3475-3483.

10. Jiang, H.-L., Tay, J. H., Liu, Y., Lee, T., and Tay, S. (2003). “Ca2+ augmentation for enhancement of aerobically grown microbial granules in sludge blanket reactors.” Biotechnology Letters, 25(2), 95-99.

11. Liu, Y.-Q., and Tay, J.-H. (2007). “Characteristics and stability of aerobic granules cultivated with different starvation time.” Applied Microbiology and Biotechnology, 75(1), 205-210.

12. Liu, Y.-Q., Tay, J.-H., and Moy, B. (2006). “Characteristics of aerobic granular sludge in a sequencing batch reactor with variable aeration.” Applied Microbiology and Biotechnology, 71(5), 761-766.

آب و فاضالب ١٣٩٣سال ٢شماره

13. Adav, S.S., Lee, D. J., Show, K.Y., and Tay, J.H. (2008). “Aerobic granular sludge: Recent advances.” Biotechnology Advances, 26(5), 411-423.

14. Xia, L.-P., Zhang, H.-M., and Wang, X.-H. (2007). “An effective way to select slow-growing nitrifying bacteria by providing a dynamic environment.” Bioprocess and Biosystems Engineering, 30(6), 383-388.

15. Aguado, D., Montaya, T., Borras, L., Seco, A., and Ferrer, J. (2008). “Using SOM and PCA for analysing and interpreting data from a P-removal SBR.” Engineering Applications of Artificial Intelligence, 21(6), 919-930.

16. APHA. (1999). Standard methods for the examination of water and wastewater, 17th Ed., American Public Health Association,Washington,D.C.

17. Najafpour, G., Yienag, H.A., Younesi, H., and Zinatizadeh, A. (2005). “Effect of organic loading on performance of rotating biological contactors using palm oil mill effluents.” Process Biochemistry, 40(8), 2879-2884.

18. Akhbari, A., Zinatizadeh, A.A., Mohammadi, P., Irandous, M., and Manshouri, Y. (2011). “Process modeling and analysis of biological nutrients removal in an integrated RBC-AS system using response surface methodology.” Chemical Engineering Journal, 168(1), 269-279.

19. Shi, Y.-J., Wang, X.H., Yu, H.B., and Xie, H.J. (2011). “Aerobic granulation for nitrogen removal via nitrite in a sequencing batch reactor and the emission of nitrous oxide.” Bioresource Technology, 102(3), 2536-2541.

20. Park, W., Jang, E., Lee, M.J., Yu, S., and Kim, T.H. (2011). “Combination of ion exchange system and biological reactors for simultaneous removal of ammonia and organics.” J. of Environmental Management, 92(4), 1148-1153.

21. Andrade do Canto, C.S., Rodrigues, J.A.D., Ratusznei, S.M., Zaiat, M., and Foresti, E. (2008). “Feasibility of nitrification/denitrification in a sequencing batch biofilm reactor with liquid circulation applied to post-treatment.” Bioresource Technology, 99(3), 644-654.

22. Liu, Y., and Tay, J.-H. (2004). “State of the art of biogranulation technology for wastewater treatment.” Biotechnology Advances, 22(7), 533-563.

23. Yang, Z., Zhou, S., and Sun, Y. (2008). “Start-up of simultaneous removal of ammonium and sulfate from an anaerobic ammonium oxidation (anammox) process in an anaerobic up-flow bioreactor.” J. of Hazardous Materials, 169(1-3), 113-118.

24. Dulekgurgen, E., Ovez, S., Artan, N., and Orhon, D. (2003). “Enhanced biological phosphate removal by granular sludge in a sequencing batch reactor.” Biotechnology Letters, 25(9), 687-693.

25. Cassidy, D.P., and Belia, E. (2005). “Nitrogen and phosphorus removal from an abattoir wastewater in a SBR with aerobic granular sludge.” Water Research, 39(19), 4817-4823.

26. Ghanizadeh, G. (2004). “Effect of COD/N and COD/P ratio on efficiency of phosphorous and nitrogen removal from municipal wastewater by sequencing batch reactor.” J. of Environmental Studies, 30(36), 9-14. (In Persian).

27. Wang, H., Li, Q., Wang, Y., He, N., and Sun, D. (2007). “Effect of recycling flux on performance and characteristics of activated sludge hydrolytic-aerobic recycling process in degradation of 2,4-dichlorophenol.” J. of Hazardous Materials, 168(1), 203-209.

28. Chen, H., Liu, S., Yang, F., Xue, Y., and Wang, T. (2009). “The development of simultaneous partial nitrification, ANAMMOX and denitrification (SNAD) process in a single reactor for nitrogen removal.” Bioresource Technology, 100(4), 1548-1554.

29. Yilmaz, G., Lemaire, R., Keller, J., and Yuan, Z. (2008). “Simultaneous nitrification, denitrification, and phosphorus removal from nutrient-rich industrial wastewater using granular sludge.” Biotechnology and Bioengineering, 100(3), 529-541.

30. Hasan, H.A., Abdullah, S.R.S., Kamarudin, S.K., and Kofli, N.T. (2011). “Response surface methodology for optimization of simultaneous COD, NH4

+-N and Mn2+ removal from drinking water by biological aerated filter.” Desalination, 275(1-3), 50-61.

31. Schwarzenbeck, N., Borges, J.M., and Wilderer, P.A. (2005). “Treatment of dairy effluents in an aerobic granular sludge sequencing batch reactor.” Applied Microbiology and Biotechnology, 66(6), 711-718.

32. Salari, H., Hasani, A., Borghei, M., Yazdanbakhsh, A., and Rezaei, H. (2012). “Investigation of performance wetland in removal N and P in wastewater treatment (case study: Morad Tapeh).” J. Water and Wastewater, 83, 40- 47. (In Persian)