سینتیک حذف ازت و فسفر از فاضلاب شهری توسط رآکتور ناپیوسته متوالی بیوفیلمی با بستر ثابت

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

مینا خسروی ¹ , امیرحسام حسنی ² , محمدرضا خانی ³ , کامیار یغمائیان ⁴

1 - دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران
2 - دانشیار گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیات تهران، تهران- ایران*(مسوول مکاتبات)
3 - استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران پزشکی، تهران- ایران
4 - دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران- ایران

تاریخ دریافت : 1393/03/14 تاریخ پذیرش : 1393/06/13 تاریخ انتشار : 1394/10/01

کلید واژه: رآکتور ناپیوسته متوالی با بستر, ازت, فسفر, فاضلاب شهری, تصفیه پیشرفته,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف:نیتروژن و فسفر از آلاینده‌های بالقوه منابع پذیرنده آبی می‌باشند که از طریق فاضلاب‌های با تصفیه ناکافی که غنی از فسفر و نیتروژن هستند وارد این منابع می‌شوند. هدف از انجام این مطالعه بیان کارایی رآکتور ناپیوسته متوالی بیوفیلمی با بستر ثابت برای تصفیه پیشرفته فاضلاب است. روش بررسی: در این مطالعه حذف ازت و فسفر از فاضلاب شهری به روش زیستی‌ با راکتور ناپیوسته متوالی بیوفیلمی با بستر ثابت (به حجم 30 لیتر) مورد بررسی قرار گرفت که طی آن یک پایلوت شامل دو رآکتور بی‌هوازی و هوازی/ انوکسیک به مدت 12 ماه جهت تصفیه فاضلاب سنتتیک با غلظت‌های COD ورودی 300، 500، 800 و 1000 میلی‌گرم بر لیتر با غلظت فسفر 15 میلی‌گرم بر لیتر و نیتروژن 40 میلی‌گرم بر لیتر تحت مطالعه قرار گرفت. یافته‌ها: کمینه و بیشینه کارایی سیستم برای حذف مواد آلی 9/76 و 4/98‌٪ بر حسب COD و برای حذف ازت 8/74 و8/98‌٪ و برای حذف فسفر 9/51 و 7/92٪ بوده است. آنالیز سینتیکی تطابق بسیار عالی مدل کینکنون استور را با سیستم نشان داد به طوری که در اکثر موارد ضریب همبستگی بالای 95٪ بوده است. بحث و نتیجه‌گیری: سیستم FBSBR به منظور حذف مواد آلی و نیتروژن و فسفر از فاضلاب شهری در غلظت‌های بسیار بالا و پایین کارایی بسیار مناسبی از خود نشان داد. نتایج به دست آمده از آنالیز سینتیکی راکتور در مراحل مختلف نشان از تبعیت مناسب داده‌ها از مدل کینکنون استور داشته است و استفاده از این مدل به منظور طراحی و بهره‌برداری بهینه این سیستم توصیه می‌شود.

چکیده انگلیسی:

Background: Nitrogen and phosphorus are potential pollutants sources of water resources. They penetrate to the water resources through insufficient treated wastewater that is rich in nitrogen and phosphorus. The main aim of this paper is to evaluate the performance of fixed bed sequencing batch biofilm reactor in removing nitrogen and phosphorous from municipal wastewater. Methods: In this paper, we study the nitrogen and phosphorus removal from municipal wastewater applying biological method and using sequencing batch biofilm reactor with fixed bed in a volume of 30 liters. For this purpose, we run a pilot study including anaerobic and aerobic/anoxic reactors for duration of 12 months for the treatment of synthetic wastewater with 300, 500, 800, and 1000 mg/L inlet COD concentration, 15 mg/L phosphorus concentration, and 40 mg/L nitrogen concentration. Results: The minimum and maximum system efficiency for organic removal in terms of COD is 98.4 and 76.9%, nitrogen removal is 74.8 and 98.8%, and for the removal of phosphorus is 51.9 and 92.7%, respectively. Synthetic analysis shows significant match of the proposed system with Stover-Kincannon model and in most cases the correlation coefficient is reported 95%. Discussion:  FBSBR system shows considerable improvement in removing organic matter, nitrogen and phosphorus from municipal wastewater at low and high concentrations. Moreover, the obtained results from synthetic analysis show competitive matching with Stover-Kincannon model and it is suggested for using in optimization and design.

منابع و مأخذ:

1. Chowdhury, N., Nakhla, G., Zhu, J., 2008. “Load  maximization  of  a  liquid–solid  circulating  fluidized  bed  bioreactor  for  nitrogen  removal from synthetic municipal wastewater”,  Chemosphere, 71: 807-815.


2. Alleman, J.E., 2000. “The History of Fixed-Film Wastewater Treatment System”, Article Biofilm history, html.


3. Aroramadan, L. and Barth, E.G., 1985. “Technology Evaluting of Sequencing Batch Reactor”, J. WPCF, Vol.57, No.8, 867-871.


4. 4) ‌ Austin, D., 2000. "Parallel Performanance Comparison Between Aquatic Root Zone and Textile Medium -INTEGRATED FIXED-FILM ACTIVATED SLUDGE (IFFAS) Wastewater Treatment System", Living Machines, Inc. 8018 NDCBU.


5. ‌ Shaowei, H., Sun, C., Zhang, J., Wang, T., 2008. “Simultaneous removal of COD and nitrogen using a novel carbon-membrane aerated biofilm reactor”, Environmental Sciences, 20: 142-1


6. Shuai, Y., Fenglin, Y., Zhimin, F.U., Tao, W., Ruibo, L., 2010. “Simultaneous nitrogen and phosphorus removal by a novel sequencing batch moving bed memberane bioreactor for wastewater treatment”, Journal of Hazardous Materials, volume 175, Issues 1-3, pages 551-557.


7. Rahimi, Y., Torabian, A., Mehrdadi, N., Shahmoradi, B., 2011.”Simultaneous nitrification–denitrification and phosphorus removal in a fixed bed sequencing batch reactor (FBSBR)”, Journal of Hazardous Materials.


8. Ramos, A.F., G´omez, M.A., Hontoria, E., Gonz´alez-L´opez, J., 2007. “Biological nitrogen and phenol removal from saline industrial wastewater by submerged fixed-film reactor”, Journal of Hazardous Materials, 175–183.      


9. Hui‌ Lin, Y., 2007. “Kinetics of nitrogen and carbon removal in a moving-fixed bed biofilm reactor”, Applied Mathematical Modelling, 2360–2377.    


10. Biton, G., 1999. “Wastewater Microbiology”, Willey-Liss INC., 2^ND Edition, New York, USA.


11. Chowdhury, N., Nakhla, G., Zhu, J., 2008. “Load  maximization  of  a  liquid–solid  circulating  fluidized  bed  bioreactor  for  nitrogen  removal from synthetic municipal wastewater”,  Chemosphere, 71: 807-815.


12. APHA, WPCF, 1992. “Standard Method for Examination of Water and Wastewater”, 18th Ed.


13. حیات بخش، امیر، «بررسی عملکرد سیستم های هوادهی با بستر ثابت در تصفیه فاضلاب ها با بار آلودگی بالا»، پایان‌نامه کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست- آب و فاضلاب، دانشگاه آزاد واحد علوم و تحقیقات تهران، ۱۳۸۳.


14. Hamoda, M.F., 1990. “Aerobic Treatment of Ammonium Fertilizer Effluent in a Fixed-Film Biological System”, Water Research, Vol.22, No.9, pp 75-84.


15. Hultman, B., Jonsson, K., Plaza, E., 1994. “Combined Nitrogen and Phosphorous Removal in a Full Scale Continous up Flow Sand Filter”, Water Science and Technology, Vol.29, No.10-11, pp 127-134.