عنوان

بررسی تاثیر غلظت منعقدکننده در کاهش گرفتگی غشا و بهبود حذف مواد آلاینده در بهینه‌سازی فرآیندی بیوراکتور غشایی

کد کشور

IR

شماره

۴۴۵۴پ

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

فارسی

کشور محل نشر

IR

عنوان اصلي

بررسی تاثیر غلظت منعقدکننده در کاهش گرفتگی غشا و بهبود حذف مواد آلاینده در بهینه‌سازی فرآیندی بیوراکتور غشایی

نام عام مواد

[پایان‌نامه]

عنوان اصلي به زبان ديگر

Investigation the impact of the coagulant concentration in membrane fouling reduction and improving removal of contaminants in optimization of membrane bioreactor process

نام نخستين پديدآور

/عباس نظم‌خواه

نام ناشر، پخش کننده و غيره

: مهندسی شیمی

تاریخ نشرو بخش و غیره

، ۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۱۱۳ص.

ساير جزييات

:

متن يادداشت

زبان: فارسی

متن يادداشت

زبان چکیده: فارسی

متن يادداشت

چاپی - الکترونیکی

متن يادداشت

مصور، جدول، نمودار

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

کارشناسی ارشد

نظم درجات

مهندسی شیمی- بیوتکنولوژی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۰۷/۰۱

کسي که مدرک را اعطا کرده

دانشگاه صنعتی سهند

متن يادداشت

با توجه به مشکلات عدیده‌ی محیطزیستی ایجاد شده از طریق تخلیه‌ی پساب‌های صنعتی و شهری بدون تصفیه و یا با فرآیند تصفیه با راندمان پایین، دستیابی به فناوری تصفیه‌ی این آب‌های آلوده با راندمان بالا به‌گونه‌ای که توانایی دستیابی به استانداردهای محیطزیستی را داشته باشد، امری ضروری و غیرقابل اجتناب است .بیوراکتورهای غشایی به‌عنوان فناوری امیدوارکننده‌ای در دستیابی به این هدف معرفی شده‌اند .در این سیستم‌ها از فناوری فیلتراسیون غشایی به‌منظور جداسازی فاضلاب تصفیه‌شده از لجن فعال استفاده می‌شود که در نهایت منجر به تولید فاضلاب تصفیه‌شده با کیفیت بالا می‌گردد، اما این فناوری نیز علی‌رغم قابلیت‌های فراوان خود در کاهش آلودگی‌های محیط آبی در تصفیه‌ی برخی از آلاینده‌ها مانند فسفات توانایی دستیابی به استانداردهای سخت‌گیرانه موجود را ندارد .همچنین این فناوری دارای یک گلوگاه به‌نام گرفتگی غشا که استفاده گسترده از آن را محدود می‌کند، می‌باشد، بنابراین دستیابی به روشی که به‌طور همزمان توانایی کاهش گرفتگی غشا و نیز بهبود فرآیند تصفیه را داشته باشد، امری مهم و قابل اعتنا می‌باشد .به‌منظور دست‌یابی به دو هدف فوق در این مطالعه از ترکیب فرایند انعقاد با بیوراکتور غشایی استفاده شده است .در این مطالعه از منعقد کننده‌ی پلی‌آلومینیوم کلراید در ترکیب با بیوراکتور غشایی حاوی غشای تخت پلی‌وینیل کلراید- پلی‌کربناتPC) - (PVCاستفاده شده است .به‌منظور بهینه‌سازی شرایط عملیاتی استفاده از منعقدکننده یک روش بهینه‌سازی مناسب طراحی شد، در این روش بهینه‌سازی از سه فاکتور غلظت منعقدکننده، pH و نرخ هوادهی و پاسخ‌های غلظت محصولات میکروبی محلول (SMP) و زمان فیلتراسیون در هیدرودینامیک مشابه بیوراکتور غشایی که در آن فقط فرایند انعقاد صورت می‌گرفت، استفاده شد .در این روش ابتدا حدود بهینه‌سازی مشخص گردید، در این مرحله مشخص شد که حضور پلی‌آلومینیوم کلراید به‌طور کلی سبب بهبود حذف فسفات و COD شده‌است، اما در غلظت بیشتر از mg/l ۱۰۰ سبب ایجاد بازدارندگی برای فرایند نیتریفیکاسیون می‌شود، در نتیجه حد بالای بهینه‌سازی غلظت منعقدکننده تا mg/l ۱۰۰در نظر گرفته شد .در نهایت بهینه‌سازی با استفاده از طراحی آزمایش انجام شد که منجر به معرفی شرایط بهینه‌ی عملیاتی با مقادیر mg/l ۱۰۰، ۷ و l/h۴۵۰ به ترتیب برای غلظت پلی‌آلومینیوم کلراید، pH و نرخ هوادهی شد .در مرحله‌ی آخر تحقیق شرایط بهینه‌ی عملیاتی بر روی بیوراکتور غشایی اعمال شد تا تاثیر حضور پلی‌آلومینیوم کلراید بر روی گرفتگی غشا مورد بررسی قرار گیرد .حضور منعقدکننده در محیط با شرایط بهینه سبب شد که میزان تراوش غشا همواره در بیوراکتور حاوی منعقدکننده بیشتر از بیوراکتور بدون منعقدکننده باشد، به‌طوری که در انتهای فرایند میزان تراوش غشا ۵۱/۰۹ درصد در بیوراکتور حاوی منعقدکننده بیشتر از بیوراکتور بدون منعقدکننده بود .همچنین آنالیزهای مقاومت حاصل از لایه‌های مختلف گرفتگی نشان داد که مقاومت کل، مقاومت ناشی از محصولات میکروبی محلول و نیز مقاومت ایجاد شده توسط بیوکیک در بیوراکتور غشایی حاوی منعقدکننده کاهش چشمگیری نسبت به بیوراکتور بدون منعقدکننده داشت .به‌منظور بررسی دلایل این نتایج، آنالیزهای مختلفی شامل آنالیزهای محصولات میکروبی محلول(SMP) ، مواد پلیمری بیرون سلولی(EPS) ، طیف‌سنجی مادون قرمز تبدیل فوریه(FTIR) ، طیف‌سنجی فلورسانس ماتریس تحریک-انتشار (EEM) ، توزیع اندازه‌ی ذرات(PSD) ، تصویربرداری میکروسکوپی از لجن و شاخص حجمی لجن صورت گرفت .با استفاده از آنالیز محصولات متابولیسمی بیوپلیمری مشخص شد که حضور پلی‌آلومینیوم کلراید سبب کاهش۴۲/۶۶ درصدی SMP و۳۹/۳۶ درصدی EPS در لایه‌ی کیک غشا شده‌است .نتایج تست FTIR از لایه‌ی کیک غشا مشخص کرد که میزان حضور کربوهیدرات‌ها در سطح غشا نسبت به پروتئین‌ها بیشتر بوده و همچنین شدت پیک این مواد در بیوراکتور حاوی منعقدکننده نسبت به بیوراکتور بدون منعقدکننده کمتر بود، که بیانگر غلظت کمتر این مواد در لایه‌ی کیک غشا می‌باشد .با توجه به اهمیت کربن‌های آلی فلورسنت در گرفتگی غشا، نوع و میزان حضور آن‌ها در لایه‌ی کیک غشا توسط تست EEM مورد بررسی قرار گرفت .نتایج حاصله بیانگر حضور سه گروه مشترک پروتئین‌های آروماتیک، ترکیبات مشابه پروتئین تریپتوفان و ترکیبات مشابه هیومیک اسید در دو بیوراکتور غشایی بود، به‌طوری که شدت پیک آن‌ها در بیوراکتور حاوی منعقدکننده نسبت به بیوراکتور بدون منعقدکننده کمتر بود، که این موضوع بیانگر غلظت پایین‌تر این مواد در لایه‌ی کیک غشای بیوراکتور حاوی منعقدکننده می‌باشد .با توجه به آنالیز PSD و تصویربرداری میکروسکوپی مشخص شد که اندازه‌ی توده‌های تشکیل شده در بیوراکتور حاوی منعقدکننده بزرگ‌تر از بیوراکتور بدون منعقدکننده بود، همچنین تصویربرداری میکروسکوپی مشخص کرد که میکروارگانیسم‌های رشته‌ای در داخل توده‌های زیستی به تله افتاده‌اند، که منجر به خروج آن‌ها از سیستم در هنگام تخلیه‌ی لجن مازاد از بیوراکتور می‌شود .همچنین حضور پلی‌آلومینیوم کلراید در سیستم سبب بهبود شاخص حجمی لجن شد، به‌طوری که شاخص حجمی لجن برای بیوراکتور حاوی منعقدکننده ml/g ۶۴ و بیوراکتور بدون منعقدکننده ml/g ۱۱۳/۳۳ بود.

متن يادداشت

Due to the many environmental problems created by discharging industrial and municipal wastewater without treatment or with a low-efficiency treatment process, achieving high-efficiency treatment technology for these polluted waters is essential and inevitable; this technology must be able to meet environmental standards. Membrane bioreactors have been introduced as a promising technology to achieve this goal. In these systems, membrane filtration technology is used to separate the effluent from the activated sludge, which ultimately leads to the production of high quality effluent, but this technology, despite its many capabilities in reducing water pollution, in the treatment of some pollutants such as phosphate is not able to meet the existing strict standards. Membrane bioreactors also have a bottleneck called membrane fouling that limits its widespread use, so achieving a method that can simultaneously reduce membrane fouling and improve the filtration process is important. In order to achieve the two goals mentioned in this study, has been used combination of coagulation process with membrane bioreactor. In this study, a membrane bioreactor containing a flat sheet membrane of polyvinyl chloride -polycarbonate (PVC-PC) was used in combination with a polyaluminum chloride coagulant. A suitable optimization method was designed for using coagulant in optimized operating conditions using. In this optimization method, three factors including coagulation concentration, pH and aeration rate and two responses including microbial product concentration (SMP) and filtration time were used in hydrodynamics similar to membrane bioreactor in which took place only coagulation process. In this method, the optimization limits were determined first. At this stage, it was found that the presence of polyaluminum chloride generally improved the removal of phosphate and COD, but at concentrations above 100 mg/l caused inhibition for nitrification process. Finally, the optimization was performed using an experimental design that led to the introduction of optimal operating conditions with values of 100 mg/l, 7 and 450 l/h for polyaluminum chloride concentration, pH and aeration rate, respectively. In last stage of the research, the optimal operating conditions were applied to the membrane bioreactor to investigate the effect of the presence of polyaluminum chloride on the membrane fouling. The presence of coagulant in bioreactor under optimal conditions caused that membrane permeation in bioreactor with coagulant always more than the bioreactor without coagulant, so that at the end of the process the membrane permeation in the bioreactor with coagulant was 51.09 more than bioreactor without coagulant. Also, fouling resistance analyzes showed that the total resistance, resistance due to soluble microbial products and also the resistance created by biocake in the bioreactor with coagulant had a significant decrease compared to bioreactor without coagulant. To investigate the reasons for these results, various analyzes including analysis of soluble microbial products (SMP), extracellular polymeric substance (EPS), Fourier transform infrared spectroscopy (FTIR), excitation-emission matrix fluorescence spectroscopy (EEM), Particle size distribution (PSD), microscopic imaging of sludge and sludge volume index (SVI) were performed. With using analysis of biopolymer metabolic products, it was found that the presence of polyaluminum chloride reduced SMP by 42.66 and EPS by 39.36 in membrane cake layer. Results of FTIR test showed that the presence of carbohydrates in the membrane surface was higher than proteins and also the peak intensity of these substances in bioreactor with coagulant was lower than in the bioreactor without coagulant, which indicates a lower concentration of these substances in the cake layer of bioreactor with coagulant. Due to the importance of fluorescent organic carbons in membrane fouling, the type and extent of their presence in the membrane cake layer was investigated by EEM test. The results showed the presence of three common groups of aromatic proteins, tryptophan protein-like compounds and humic acid-like compounds in the two membrane bioreactors, so that their peak intensity in bioreactor with coagulant was lower than in bioreactor without coagulant, which indicated that lower concentration of this material in the cake layer of bioreactor with coagulant. PSD analysis and microscopic imaging revealed that the size of the flocs formed in the bioreactor with coagulant was larger than that of the bioreactor without coagulant. Also, microscopic imaging revealed that filamentous microorganisms were trapped inside the biomass. Which causes them to leave the system when the excess sludge is discharged from bioreactor. The presence of polyaluminum chloride in the system improved the sludge volume index, so that the sludge volume index was 64 ml/g for bioreactor with coagulant and 113.33 ml/g for bioreactor without coagulant.

خط فهرستنویسی و خط اصلی شناسه

ba

عنوان اصلي به زبان ديگر

Investigation the impact of the coagulant concentration in membrane fouling reduction and improving removal of contaminants in optimization of membrane bioreactor process

موضوع مستند نشده

بیوراکتورغشایی

موضوع مستند نشده

گرفتگی غشا

موضوع مستند نشده

پلی‌آلومینیوم کلراید

موضوع مستند نشده

محصولات میکروبی محلولSMP))

موضوع مستند نشده

مواد پلیمری بیرون سلولیEPS

اصطلاح موضوعی

Membrane bioreactor, Membrane fouling, Polyaluminum chloride, Coagulant, Soluble microbial product (SMP), Extracellular polymeric substance (EPS)

اصطلاح موضوعی

بیوراکتورغشایی، گرفتگی غشا ،پلی‌آلومینیوم کلراید، محصولات میکروبی محلول(SMP) ، مواد پلیمری بیرون سلولی)(EPS

مستند نام اشخاص تاييد نشده

نظم‌خواه، عباس

مستند نام اشخاص تاييد نشده

یگانی، رضا، استاد راهنما

کشور

ایران

تاريخ عمليات

20230913

شماره بازیابی

شیمی ،۲۱۰۱۴ ،۱۴۰۰

نام ميزبان

ی‌یاشغ‍ روتکارویب‍ ی‌دنیآرف‍ ی‌زاسه‌نیهب‍ رد ه‌دنیلاآ داوم‍ ف‌ذح‍ دوبهب‍ و اشغ‍ ی‌گتفرگ‍ ش‌هاک‍ رد ه‌دننکدقعنم‍ ت‌ظلغ‍ ریثات‍ ی‌سررب‍.pdf

شماره دسترسي

عادی

اطلاعات مختصر

عادی

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

b26.pdf

تاريخ و ساعت مذاکره و دسترسي

pch21014.pdf

بيت در ثانيه

0

ارتباط براي تسهيلات دسترسي

ایمانی

نوع فرمت الکترونيکي

متن

اندازه فايل

0

شماره کنترل رکورد

پ۴۴۵۴

يادداشت عمومي

فارسی

وضعیت فهرست نویسی

نمایه‌سازی قبلی

فرمت انتشار

pe

نوع ماده

TF

کد کاربرگه

92029

پیشوند ISBD اعمال شده است

1

سطح دسترسي

a

تكميل شده

Y