احیای بیولوژیکی کربن دانه ای مستعمل کارخانه فولاد مبارکه اصفهان

محورهای موضوعی : آب و محیط زیست

سعیدرضا عاصمی زواره ¹ , سعیده رفعت نژاد ²

1 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دماوند، گروه محیط زیست، دماوند، ایران*(مسئول مکاتبات).
2 - دانشگاه آزاد اسلامی، واحد دماوند، باشگاه پژوهشگران جوان، دماوند، ایران.

تاریخ دریافت : 1390/02/23 تاریخ پذیرش : 1390/09/24 تاریخ انتشار : 1391/01/01

کلید واژه: احیاء بیولوژیکی, کربن مستعمل دانه ای, غلظت میکروبی (MLSS), راندمان احیاء,

چکیده مقاله :

هدف از این مطالعه احیاء بیولوژیکی کربن دانه ای مصرف شده در تصفیه پساب شیمیایی کارخانه فولاد مبارکه اصفهان در یک سیستم لجن فعال در آزمایشگاه بود. ابتدا در یک بیو راکتور (حجم موثر 75/60 لیتر) در ابعاد 50× 29× 43 سانتی متر مجهز به هوادهی و بخاری و غذادهی پیوسته (ملاس، فسفات، اوره) با دبی 42 سی سی ر دقیقه به سازگار سازی لجن میکروبی حاصل از پساب شیمیایی تصفیه شده کارخانه فولاد مبارکه اصفهان به مدت 3 ماه پراخته شد. غلظت میکروبی در طی این مدت از 80 میلی گرم بر لیتر به 2420 میلی گرم بر لیتر رسیده و میزان اکسیژن با نوساناتی روند کاهشی داشته، همچنین مقدار COD بیو راکتور بعد از 3 ماه از 1000 به میزان 27 میلی گرم بر لیتر رسید. درمرحله دوم آزمایش که فرایند احیاء بیولوژیکی کربن مستعمل دانه ای انجام می شود، با ورود 300 گرم کربن مستعمل دانه ای خشک شده به وسیله سبدی پلاستیکی درون بیو راکتور قرار داده شد سپس نمونه برداری از کربن داخل سبد هفته ای یکبار صورت می گرفت. در روز 7 احیاء بیولوژیکی کربن مستعمل دانه ای، غلظت میکروبی (MLSS) به میزان 3520 میلی گرم بر لیتر و میزان فنل جذب شده توسط کربن 605/5 میلی گرم بر لیتر و درصد راندمان احیاء (RE%) به اندازه 17/6% بود. MLSS در روز 53 به میزان 13460 میلی گرم برلیتر، میزان فنل جذب شده توسط کربن در روز 53 احیاء بیولوژیکی، 289/26 میلی گرم بر لیتر و درصد راندمان احیاء به 93/28% رسید. با حفظ دامنه تراکم میکروبی در محدوده 4000 میلی گرم بر لیتر، نیز می توان احیاء بیولوژیکی مطلوبی داشته و ظرفیت جذب کربن های مستعمل را افزایش داد. همچنین این نکته قابل ذکر است که با گذشت زمان بیشتر در داخل بیو راکتور افزایش غلظت میکروبی، ظرفیت جذب فنل توسط کربن های احیاء شده بیشتر می شود.

چکیده انگلیسی:

The objective of this study is to investigate the possibility of using a microbial mix to biodegrade the chemical wastewater (mainly phenol compounds) of the Mobarakeh steel factory (Esfahan-Iran) adsorbed on granular activated carbon (GAC) and to determine the adsorption capacity of the bioregenerated GAC. The apparatus consisted of a continuous reactor made of glass with the dimensions of 43 × 29 × 50 cm (L × W × H), with continuous airing supplied by a compressor and a 24-h feeding system. The microbes were acclimated for 3 months inside the reactor under these conditions: temperature of 30 ± 1 ºC, continuous feeding with a synthetic wastewater (C12H22O11 - CO (NH2)2 - Na2HPo4 at a daily loading rate of 1000 mg COD/L day) and continuous airing by the compressor. After the acclimation period (3 months), 300 g of the used GAC is introduced into the reactor, and a 2-month period of bioregeneration is started. At the beginning of this period, the COD of the feed solution was 500 mg L-1 as in the other studies and the amounts of mixed liquor suspended solids (MLSS) was 2420 (mg L-1). The regeneration efficiency (RE) increases from 6% on day 7 of the bioregeneration process to 28% on day 53, with the MLSS increasing from 3520 mg L-1 on day 7 to 13460 mg L-1 on day 53. The results indicate that the increase of MLSS affects the regeneration efficiency of GAC. The phenol adsorption capacities of the new GAC, used GAC (without bioregeneration), bioregenerated GAC (for 7 days) and the bioregenerated GAC (for 53 days) were 90.87, 0.00, 5.06 and 26.29 mg L-1, respectively. Therefore, the adsorption capacity of the 53-day bioregenerated GAC was higher than that of the used GAC without regeneration and of the GAC bioregenerated for shorter periods (7, 14, 23, 38, 45 days). This demonstrates that the bioregenerated GAC can be recycled and used for phenol adsorption for longer periods.

منابع و مأخذ:

1. Minister of public works and Government saervices Canadian, 2000. Priority substances list assessment report, phenol, Environmental protection act, Environment canad Health Canada, (accessed April 2005).


2. Abu Zeid N., Nakhla G., Farooq S., Osei-Twum E., 1995.  Activated carbon Adsorption in oxidizaing Environments. Water Research, Vol. 29, pp. 653-660


3. WHO., 1994. Phenol, Inter Rational programme on chemical safety, Environment health criteria 161, (accessed may 2005), http://www.inchem.org/documents/ehc/ehc 161.htm.


4. رجب زاده کهنمویی، سعید. بررسی آزمایشگاهی روش های مختلف احیاء کربن فعال آلوده به فنل، پایان نامه کارشناسی ارشد دانشکده شیمی دانشگاه علم و صنعت، 1381، صفحه 81


5. لطف اللهی، محمد نادر، احمد پناه، سید سعید- حقیقی اصل، علی، بازیابی کربن فعال اشباع از اتیل استات با دی اکسید کربن فوق بحرانی. یازدهمین کنگره ملی مهندسی شیمی ایران ، دانشگاه تربیت مدرس، 1385، 7- 9 آذر ، تهران، ایران


6. اطلاعات کاتالوگ شرکت شیمی پژوهان


7. Putz, A.R. H., Losh, D.E. and Speital Jr, G.E., 2005.  Removal of nonbiodegradable chemicals from mixtures during granular activated carbon bioregeneration¸ Journal of Envionmental Engineering, Vol. 131, pp. 196-205    


8. Caldeira¸ M., Heald¸ S.C., Carvalho¸ M.F., Vasconcelos¸ I., Bull A.T., and Castro¸ P.M.L., 1999.  4-Chlorophenol degradation by a bacterial consortium: development of granular activated carbon biofilm reactor¸ Applied Microbiology and Biotechnology, Vol. 25¸ pp. 722-729 

1. Goeddertz, J.G., Matsumonto M.R., and Weber, A.S., 1988. Offline Bioregeneration of granular activated carbon, Journal of Environmental Engineering, Vol. 114, pp. 1063-1076