بررسی حذف نیتروژن آمونیاکی از پساب خروجی برکه های تثبیت با استفاده از زئولیت طبیعی اصلاح شده و زدایش توسط هوا
محورهای موضوعی : آب و محیط زیسترسول فتحی 1 , پرویز محمدی 2 , سید احمد حسینی 3 , فریبرز یوسفوند 4 , حسین نوروزی 5
1 - گروه محیط زیست و منابع طبیعی،واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران.
2 - گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.*(مسوول مکاتبات)
3 - گروه محیط زیست و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
4 - گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران.
5 - گروه محیط زیست و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران
کلید واژه: یوتریفیکاسیون, سینتیک واکنش, بهینه سازی, CCD, نیتروژن آمونیاکی.,
چکیده مقاله :
زمینه و هدف: تخلیه فاضلاب های حاوی ترکیبات نیتروژن به آب های سطحی منجر به یوتریفیکاسیون رودخانه و دریاچه میشود. هدف از این مطالعه امکان سنجی حذف ترکیبات نیتروژن با استفاده از جاذب معدنی کلینوپتیلولایت اصلاح شده و زدایش توسط هوا و بهینه سازی آن به روش طراحی آزمایش توسط روش ترکیب مرکزی (CCD) است.
روش بررسی: در این مطالعه به منظور آماده سازی جاذب از کلرورفریک استفاده شد. طراحي آزمايش‌ها با استفاده از طراحی مرکب مرکزی (CCD) به روش سطح پاسخ (RSM) با در نظر گرفتن پارامترهای موثر در جذب مانند pH، دوز جاذب، غلظت اولیه آمونیوم و زمان تماس توسط خاک کلینوپتیلولایت اصلاحی و همچنین زمان تماس، pH و مقدار هوادهی انجام و در سال 1399 مورد بررسی قرار گرفت.
یافته ها: حداکثر جذب آمونیوم روی خاک اصلاح شده به ترتیب در pH، دوز جاذب، غلظت اولیه و زمان تماس برابر 5، 10 گرم در لیتر، 9/56 میلی گرم در لیتر و 5 ساعت حاصل شد که راندمان حذف برابر با 18/84 % بود. علاوه بر این، در روش زدایش توسط هوا، در مقدار هوادهی 4 میلی لیتر در دقیقه، pH برابر با 64/11، زمان تماس 99/3 ساعت و غلظت 3/10 میلی گرم بر لیتر، راندمان حذف برابر با 4/96 % بود.
بحث و نتیجه گیری: طبق نتایج به دست آمده با توجه به راندمان بالای حذف، این نتایج حاصل شد که از خاک کلینوپتیلولایت اصلاحی و زدایش توسط هوا می توان به عنوان جاذبی نسبتا کارآمد و ارزان قیمت برای جذب ترکیبات نیتروژن استفاده نمود.
Background and Objective: Recharge of wastewater contains nitrogen compounds into surface water led to excessive alga growth and eutrophication in lakes and rivers. This study aimed to investigate nitrogen compound removal from aqueous solution by modified clinoptilolite and air stripping and optimize the process using experimental design and central composite design (CCD).
Material and Methodology: In this study, adsorbent (clinoptilolite) were modified ferric chloride. The experiment was designed using the CCD method and the effect of pH, adsorbent doses, contact time, ammonium initial concentration was surveyed by modified clinoptilolite. In addition, contact time, pH, and aeration rate were studied through air stripping.
Findings: According to obtained results, the maximum ammonium adsorption through modified clinoptilolite as obtained at pH, contact time, initial concentration, and adsorbent dose which removal efficiency was 84.16%. In addition, the optimum condition using air stripping was obtained at an aeration rate of 4 mL/min, time of 3.99 h, and initial concentration of 10.3 that removal efficiency was 96.4%.
Discussion and conclusion: according to the results obtained and the high efficiency of the processed studied in this work, modified clinoptilolite can be used as low cost and effective absorbent for nitrogen compound removal.
1. Ma, B., Wang, S., Cao, S., Miao, Y., Jia, F., Du, R., Peng, Y., 2016. Biological nitrogen removal from sewage via anammox: recent advances. Bioresource technology,Vol. 200pp.981-90.
2. Jia, H., Yuan, Q., 2016. Removal of nitrogen from wastewater using microalgae and microalgae–bacteria consortia. Cogent Environmental Science,Vol. 2(1),pp.1275089.
3. Rezaee, A., Hossini, H., Masoumbeigi, H., Soltani, RDC., 2011. Simultaneous removal of hexavalent chromium and nitrate from wastewater using electrocoagulation method. Int J Environ Sci Dev,Vol. 2(4),pp.294-8.
4. Li, P., Zuo, J., Wang, Y., Zhao, J., Tang, L., Li, Z., 2016. Tertiary nitrogen removal for municipal wastewater using a solid-phase denitrifying biofilter with polycaprolactone as the carbon source and filtration medium. Water research,Vol. 93, pp.74-83.
5. Winkler, MK., Straka, L., 2019. New directions in biological nitrogen removal and recovery from wastewater. Current opinion in biotechnology,Vol. 57pp.50-5.
6. Al-Sheikh, F., Moralejo, C., Pritzker, M., Anderson, WA., Elkamel, A., 2020. Batch adsorption study of ammonia removal from synthetic/real wastewater using ion exchange resins and zeolites. Separation Science and Technology. pp.1-12.
7. Zamri, MFMA., Kamaruddin, MA., Yusoff, MS., Aziz, HA., Foo, KY., 2017. Semi-aerobic stabilized landfill leachate treatment by ion exchange resin: isotherm and kinetic study. Applied Water Science,Vol. 7(2).pp.581-90.
8. Adam, MR., Othman, MHD., Puteh, MH., Ismail, A., Mustafa, A., Rahman, MA., Jaafar, J., 2020. Impact of sintering temperature and pH of feed solution on adsorptive removal of ammonia from wastewater using clinoptilolite based hollow fibre ceramic membrane. Journal of Water Process Engineering,Vol. 33.pp.101063.
9. Begum, SA., Golam Hyder, A., Hicklen, Q., Crocker, T., Oni, BJ., 2021. Adsorption characteristics of ammonium onto biochar from an aqueous solution. ournal of Water Supply: Research and Technology-Aqua, Vol. 70(1), pp.113-22.
10. DemirAhmet., Gunay, A., Debik, E. 2002. Ammonium removal from aqueous solution by ion exchange using packed bed natural zeolite. Water SA,Vol. 26(3), pp.329-36
11. KaradagDogan., Turan, M., Armagan, B., 2006. Removal of ammonium ion from aqueous solution using natural Turkish clinoptilolite. Journal of Hazardous Materials,Vol. B136. pp.604-9.
12. Huang, X., Bai, J., Li, K., Zhao, Y., Tian, W., Hu, CJ.. 2020. Preparation of Clay/Biochar Composite Adsorption Particle and Performance for Ammonia Nitrogen Removal from Aqueous Solution. Journal of Ocean University of China, Vol. 19(3), pp.729-39
13. Wang, X., Lü, S., Gao, C., Xu, X., Zhang, X., Bai, X., Liu, M., Wu, L., 2014. Highly efficient adsorption of ammonium onto palygorskite nanocomposite and evaluation of its recovery as a multifunctional slow-release fertilizer. Chemical Engineering Journal. Vol. 252, pp.404-14.
14. Moradi, O., Zare, K., 2013. Adsorption of ammonium ion by multi-walled carbon nanotube: kinetics and thermodynamic studies. Nanotubes and Carbon Nanostructures. Vol. 21(6), pp.449-59.
15. Fu, H., Li, Y., Yu, Z., Shen, J., Li, J., Zhang, M., Ding, T., Xu, L., Lee, S.,2020. Ammonium removal using a calcined natural zeolite modified with sodium nitrate. Journal of hazardous materials. Vol. 393, pp.122481.