ساخت و ارزیابی راکتور بافل‌دار بی‌هوازی جهت تصفیه شیرابه زباله شهرستان ساری

محورهای موضوعی : مدیریت محیط زیست

امین آروین ¹ , مجید پیروی ² , محسن جهانشاهی ³

1 - دکتری بیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل
2 - - استادیار، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران * (مسوول مکاتبات)
3 - استاد، پژوهشگاه نانوبیوتکنولوژی، دانشکده مهندسی شیمی، دانشگاه صنعتی نوشیروانی بابل، بابل، ایران

تاریخ دریافت : 1393/10/29 تاریخ پذیرش : 1394/06/14 تاریخ انتشار : 1396/07/01

کلید واژه: تصفیه بیولوژیکی, راکتور بافل‌دار بی‌هوازی, شیرابه محل دفن زباله ساری, زمان ماند هیدرولیکی, اکسیژن موردنیاز شیمیایی,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: شیرابه محل دفن زباله به علت تولید شیرابه، به عنوان یکی از منابع بالقوه آلودگی زمین و آب‌های سطحی شناخته شده‌است. علاوه بر این شیرابه محل دفن زباله ممکن است از طریق خاک باعث آلودگی جریان‌ها، نهرها و چاه‌ها ‌شود. از این رو هدف از این مطالعه ارزیابی عملکرد راکتور آزمایشگاهی ABR در غلظت‌های مختلف COD و زمان ماند هیدرولیکی برای حذف COD می‌باشد. روش‌بررسی: در این پژوهش یک راکتور بافل‌دار بی‌هوازی برای تصفیه بیولوژیکی شیرابه زباله استفاده شد. راکتور بافل‌دار بی‌هوازی دارای طول 60 سانتی‌متر، عرض 10 سانتی‌متر و ارتفاع 10 سانتی‌متر از جنس پلکسی گلاس با حجم موثر 6 لیتر بود. راکتور بافل‌دار بی‌هوازی با لجن بی‌هوازی فاضلاب شهری از هاضم بی‌هوازی در واحد تصفیه فاضلاب در قائم‌شهر تلقیح شد. شیرابه محل دفن زباله مورد استفاده در این پژوهش از محل دفن زباله شهری کیاسر ساری جمع‌آوری گردید. آزمایش‌های مورد استفاده در این آزمایش شامل اکسیژن مورد نیاز شیمیایی(COD)، PH، مواد جامد معلق(ss) و قلیاییت بود. یافته‌ها: راکتور بافل‌دار بی‌هوازی دارای کارایی مناسبی برای حذف COD شیرابه محل دفن زباله است. هم‌چنین نتایج نشان می‌دهد که این راکتور توانایی قابل قبولی در کنترلPH و جداسازی میکروارگانیسم‌های اسید ساز از سایر میکروارگانیسم‌ها دارد. از طرفی نتایج نشان می‌دهد که در این راکتور، قلیاییت به عنوان یک بافر در سطح مناسبی حفظ می‌شود و برای کنترل آن نیاز به اضافه کردن ماده شیمیایی نمی‌باشد، ضمن این‌که در این راکتور مواد جامد معلق نیز به میزان قابل ملاحظه‌ای حذف می‌شوند. بحث و نتیجه گیری: نتایج بدست آمده نشان می‌دهد که بیشترین راندمان حذف COD (86%) در زمان ماند هیدرولیکی 2 روز بدست آمد جاییکه غلظت COD از 2700 میلی‌گرم بر لیتر به 380 میلی‌گرم بر لیتر کاهش یافت. علاوه بر این، عملکرد سیستم در زمان ماند کمتر کاهش می‌یابد. در غلظت 2700 میلی‌گرم بر لیتر در زمان ماند هیدرولیکی 12 ساعت غلظت COD 70 % کاهش یافت.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Landfill leachate has been identified as a potential source of ground and surface waters contamination due to the generation of leachate. Further, landfill leachate may percolate through soils and cause the large pollution of streams, creeks and water. Hence, the aim of this study is to evaluate the performance of a laboratory-scale ABR in different COD concentrations and hydraulic retention time for COD removal. Method: In this research, an anaerobic baffle reactor (ABR) was used for biological landfill leachate treatment. The ABR was 10 cm wide, 60 cm long, and 10 cm depth and was constructed from Perspex with an effective volume of 6 L. The ABR was seeded with anaerobically digested sewage sludge taken from an anaerobic digester of a wastewater treatment plant in Qaemshahr city. Landfill leachate used in this study was collected from a landfill leachate waste municipal site located in Kiasar, Sari. The experiments used in this study were chemical oxygen demand (COD), pH, suspended solids (SS) and alkalinity. Findings: The anaerobic baffle reactor (ABR) has been have an appropriate performance for COD removal of landfill leachate. Also, the results showed that this reactor presented an acceptable capability of pH control and acidogenic microorganism separation from others. On the other hands, the results demonstrated that an alkalinity remained at the desirable level in the reactor and it is not necessary to add chemical materials to control it. Moreover, the suspended solids were significantly removed in this reactor. Discussion and Conclusion: The obtained results indicated that the highest COD removal (86%) was achieved at the HRT of 2 days where the COD concentration of 2700 mg/L was reduced to 380 mg/L. Furthermore, the system performance at lower hydraulic retention time was decreased. At the COD concentration of 2700 mg/L, 70% decrement of the reactor efficiency was observed by decreasing hydraulic retention time to 12 hr.

منابع و مأخذ:

1. K.Y. Foo, B.H. Hameed, An overview of landfill leachate treatment via activated carbon adsorption process, Journal of Hazardous Materials (2009)54–60


2. S. Renou, J.G. Givaudan, S. Poulain, F. Dirassouyan, P. Moulin, Landfill   leachate treatment: review and opportunity, J. Hazard. Mater. 150 (2008)  468–493


3. Qasim, S.R., Walter, C., Sanitary Landfill Leachate. Technomic Publishing Company, Inc., Lancaster, Pennsylvania. 1994


4. O. Aktas¸, F. Cecen, Addition of activated carbon to batch activated sludge reactors in the treatment of landfill leachate and domestic wastewater, J. Chem Technol. Biotechnol. 76 (2001) 793–802.


5. S. Baig, I. Coulomb, P. Courant, P. Liechti, Treatment of landfill leachates: Lapeyrouse and Satrod case studies, Ozone Sci. Eng. 21 (1999) 1–22


6. K.Y. Foo, B.H. Hameed, An overview of landfill leachate treatment via activated carbon adsorption process, J. Hazard. Mater. 171 (2009) 54–60.


7. T.V.Nooten, L. Diels, L. Bastiaens, Design of amultifunctional permeable reactive barrier for the treatment of landfill leachate contamination: laboratory column evaluation, Environ. Sci. Technol. 42 (2008) 8890–8895.


8. Jolanta Bohdziewicza, Ewa Neczajb, Anna Kwarciakb, Landfill leachate treatment by means of anaerobic membrane bioreactor, Desalination (2008) 559–565.


9. S. Renoua, J, G. Givaudan a,  S. Poulain a, F. Dirassouyan b,  P. Moulin,   Landfill leachate treatment: Review and opportunity, Journal of Hazardous Materials 150 (2008) 468–493


10. J.M. Lema, R. Mendez, R. Blazquez, Characteristics of landfill leachates and alternatives for their treatment: a review, Water Air Soil Pollut. 40 (1988) 223–250.


11. R.H. Kettunen, T.H. Hoilijoki and J.A. Rintala, Anaerobic and sequential anaerobic–aerobic treatments of municipal landfill leachate at low temperature Bioresours. Technol., 58 (1996) 31–40.


12. R. He, D.S. Shen and C.R. Fang, Study on the characteristics of the bioreactor–landfill system. Acta Scientiae Circumstrantiae, 21 (6) (2001) 753–757.


13. Jianlong Wang, Yongheng Huang, Xuan Zhao, Performance and characteristics of an anaerobic baffled reactor, 93 (2004) 205–208Bioresource Technology,


14. Barber WP, Stuckey D. The use of the anaerobic baffled reactor (ABR) for wastewater treatment: A review. Water Res.1999,33(7):1559-78


15. Plumb J, Bell J, Stuckey DC. Microbial populations associated with treatment of an industrial dye effluent in an anaerobic baffled reactor. Appl Environ Microbiol 2001; 67(7):3226–35.


16. William P. Barber M And David C. Stuckey M, The Use Of The Anaerobic Baffled Reactor ( ABR) For Wastewater Treatment: A Review.,Pergamon,1354(98)00371-6


17. Olfa Ben Dhia Thabet,  Hassib Bouallaguia ,  Jean-luc Cayol Bernard Ollivier ,  Marie Laure Fardeau,  Moktar Hamdi,  Anaerobic  degradation  of  landfill   leachate   using  an   upflow anaerobic fixed-bed reactor with microbial sulfate reduction, Journal of Hazardous Materials 167 (2009) 1133–1140.     


18. H. Timur1m and i. Oè zturk, anaerobic sequencing batch reactor treatment of landfill leachate, s0043-1354(99)00048-2.


19. Jolanta Bohdziewicza, Ewa Neczajb, Anna Kwarciakb, 2008, Landfill  leachate  treatment by means of anaerobic membrane bioreactor, Desalination  559–565.


20. K. J. KENNEDY  and  E. M. LENTZ, treatment  of   landfill    leachate using    sequencing    batch and   continuous    flow    upflow anaerobic  sludge  blanket (uasb) reactors, S0043-1354(00)00114-7.


21. کریمی جشنی ایوب و همکاران، بررسی تصفیه‌پذیری شیرابه محل دفن زباله‌های شیراز به روش هضم بی‌هوازی دو مرحله‌ای، چهارمین کنگره ملی مهندسی عمران، 1387


22. اویسی داود و همکاران، کارایی راکتور بی‌هوازی UASB در تصفیه شیرابه محل دفن زباله کهریزک تهران، نهمین همایش ملی بهداشت محیط، 1385


23. APHA, AWWA, WEF. (1992). Standard Methods For The Examination Of Water And Wastewater, 18th Ed Washington DC., USA.


24. Thanwised, Phatlapha, Wanpen Wirojanagud, and Alissara Reungsang. "Effect of hydraulic retention time on hydrogen production and chemical oxygen demand removal from tapioca wastewater using anaerobic mixed cultures in anaerobic baffled reactor (ABR)." international journal of hydrogen energy 37, no. 20 (2012): 15503-15510.


25. Ji, G. D., T. H. Sun, J. R. Ni, and J. J. Tong. "Anaerobic baffled reactor (ABR) for treating heavy oil produced water with high concentrations of salt and poor nutrient." Bioresource Technology 100, no. 3 (2009): 1108-1114.


26. Chen, Chin-Chao, Hong-Pin Chen, Jou-Hsien Wu, and Chiu-Yue Lin. "Fermentative hydrogen production at high sulfate concentration." International Journal of Hydrogen Energy 33, no. 5 (2008): 1573-1578.


27. Ren, N.Q., Zhao, D., Chen, X.L., Li, J.Z. Mechanism and controlling strategy of the production and accumulation of propionic acid for anaerobic wastewater treatment. Sci China, 2002, 319–32.


28. S.Y. Bodkhe, A modified anaerobic baffled reactor for municipal wastewater treatment, Journal of Environmental Management.2009. Volume (90): P. 2488–2493.


29. Zhu, Ge-Fu, Jian-Zheng Li, Peng Wu, Hui-Zheng Jin, and Zheng Wang. "The performance and phase separated characteristics of an anaerobic baffled reactor treating soybean protein processing wastewater." Bioresource Technology 99, no. 17 (2008): 8027-8033.