به منظور سنجش کارآیی راکتورهای ناپیوسته با عملیات متوالی در تصفیه فاضلاب های صنعتی حاوی فنل سولفونیک اسید و عملکرد آن در حذف غلظت های متفاوت فنل سولفونیک اسید، به طراحی و ساخت دو راکتور استوانه ای مجهز به سیستم هوشمند اقدام گردید و فاضلاب مصنوعی با COD معادل 700-600 میلی گرم در لیتر تهیه و متعاقب اختلاط با حجم معینی از لجن فعال خط برگشتی تصفیه خانه فاضلاب شهرک غرب، نحوه سازگاری و انطباق میکروارگانیسم ها با شرایط موجود، با زمان ماند میکروبی 10 روز در آزمایشگاه به مدت 56 روز مورد مطالعه و بررسی قرار گرفت این مطالعه نشان داد که:- عمل انطباق میکروارگانیسم ها در مدت 14-12 روز صورت می گیرد.- در شرایط سازگاری میکروارگانیسم ها، حذف COD بالا %93-97 و قابل توجه است.- غلظت توده بیولوژیکی در زمان کوتاهی پس از انطباق %20-25، افزایش یافته و تا روزهای آخر بهره برداری تغییرات جزیی دارد.- اندیس حجمی لجن در روزهای اول بهره برداری %15-20 افزایش و تا رسیدن به حالت پایدار %30-35 کاهش یافته سپس تغییرات جزیی دارد و طی این مدت تغییرات PH و درجه حرارت در راکتور بسیار کم است.- راکتور ناپیوسته با عملیات متوالی در حذف غلظت های متفاوت فنل سولفونیک اسید تا غلظت 60 میلی گرم در لیتر و از نظر حذف COD موفق می باشد.- در غلظت های 1 میلی گرم در لیتر فنل سولفونیک اسید درصد حذف COD پساب تحت تاثیر PSA نیست ولی در غلظت های بالای PSA، درصد حذف COD نسبت به مراحل قبل کاهش نشان می دهد. غلظت توده بیولوژیکی داخل راکتور با افزایش غلظت PSA کاهش یافته و پس از سازگاری میکروارگانیسم ها روند افزایشی به خود می گیرد که به علت خاصیت سمیت این ترکیب و مرگ باکتری ها می باشد.- اندیس حجمی لجن در هر مرحله با افزایش غلظت PSA به راکتور مقدار آن افزایش یافته و پس از سازگاری روند کاهشی را نشان می دهد که می تواند به علت جذب آب توسط میکروارگانیسم ها جهت ترقیق مواد سمی در پلاسمای میکروارگانیسم باشد.درصد حذف ترکیب PSA در هر مرحله با افزایش غلظت این ترکیب کاهش یافته و بعد از عادت میکروارگانیسم ها به این ترکیب افزایش می یابد.

اخیرا فرآیند ترکیبی ازن زنی به همراه فرآیند هوازی بیولوژیکی همچون لجن فعال به عنوان راه حل انتخابی برای کاهش لجن با هدف به حداقل رساندن تولید لجن مازاد بیولوژیکی معرفی شده است. در این تحقیق از دو راکتور ناپیوسته متوالی به حجم 20 لیتر که توسط سیستم کامپیوتری کنترل می شود، استفاده شد. پس از ایجاد شرایط پایدار در راکتورها در طول هشت ماه تحقیق، نمونه برداری و آزمون پارامترهایی از قبیل COD، MLSS، (MLVSS)، DO، (SVI)،SOUR  ازن باقی مانده و در نهایت ضریب تولید بیومس (Y) انجام شد. نتایج نشان داد که در زمان ماند سلولی 10 روز ضرایب سینتیکی Y و Kd به ترتیب 0.58 میلی گرم بیومس به میلی گرم COD و 0.058(1/day) محاسبه گردید. در مرحله بعدی تحقیق به منظور کاهش تولید لجن مازاد بیولوژیکی از غلظتهای مختلف ازن در راکتور به شکل متناوب استفاده گردید. نتایج نشان داد که ازن با غلظت 22 میلی گرم به ازای هر گرم MLSS در راکتور قادر است ضریب سنتیکی Y را از 0.58 به 0.23 میلی گرم بیومس به میلی گرم COD کاهش دهد. به عبارت دیگر تقریبا لجن مازاد بیولوژیکی 60 درصد کاهش یافت. اما COD محلول به مقدار جزیی، در پساب تصفیه شده افزایش یافته و درصد حذف COD از 92 درصد در راکتور شاهد به 62 درصد در راکتور آزمایش رسید. از طرفی میزان SOUR و (SVI) در این غلظت ازن مصرفی به ترتیب به 6mgO2/h.gvss و 27 میلی لیتر بر گرم رسید. در غلظت ازن برابر 27 میلی گرم، به ازای هر گرم MLSS در راکتور، هیچ لجن مازادی مشاهده نشد.

هدف: تصفیه پیشرفته فاضلاب یکی از ضروری ترین اقدامات برای کاهش آلودگی های زیست محیطی و حفظ منابع آبی در مواجهه با افزایش فعالیت های صنعتی و شهری است. این فرآیند با حذف آلاینده های پیچیده و مقاوم، امکان بازگشت آب تصفیه شده به چرخه طبیعی یا استفاده مجدد را فراهم می کند و نقشی کلیدی در توسعه پایدار ایفا می نماید همچنین حذف مطمئن بیشینة بار آلی فاضلاب ورودی به تصفیه خانه و دستیابی مستمر به حدود مجاز غلظت مواد مغذی (فسفر و نیتروژن) در پساب خروجی از تصفیه خانه را می توان از جمله مهمترین اهداف تصفیه فاضلاب به شمار آورد.روش پژوهش: در این تحقیق، امکان سنجی ارتقای عملکردی روش راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) با استفاده از فناوری الکتروشیمیایی در مقیاس آزمایشگاهی انجام پذیرفت. با به کارگیری فناوری الکتروشیمیایی در سامانة متعارف تصفیه فاضلاب در ولتاژهای مختلف (1 تا 15 ولت)، میزان حذف بار آلی، فسفر، نیتروژن آمونیاکی، اندیس حجمی لجن و انرژی مصرفی سامانه بر روی دو نمونه فاضلاب واقعی و سنتتیک مورد بررسی قرار گرفت.یافته ها: با اعمال ولتاژهای کمتر از 5 ولت میزان حذف بار آلی تا 5/1 برابر افزایش یافت و در حالت بهینه (ولتاژ 3) میزان حذف بار آلی در سامانه به 98 درصد رسید. همچنین کاهش 99 درصدی میزان فسفر موجود در نمونه فاضلاب و 69 درصدی نیتروژن آمونیاکی موجود با اعمال حداقل ولتاژهای 5 تا 1 ولت به سامانة متعارف SBR اندازه گیری شد. با اعمال فرایند الکتروشیمی، اندیس حجمی لجن ((SVI)) در مدت زمان کمتر و به میزان به مراتب بیشتر از سامانة متعارف SBR کاهش یافت که بیشترین مقدار کاهش در ولتاژ 15 ولت و تا سه برابر کمتر از مقدار اندیس حجمی لجن در مدت زمان یکسان در سامانة متعارف بوده است. همچنین حداکثر انرژی مصرفی سامانة الکتروشیمی تحت شرایط بهینه راهبری برابر 78/1 کیلووات ساعت به ازای هر مترمکعب فاضلاب تعیین گردید.نتیجه گیری: نتایج این بررسی نشان می دهد که ارتقای این سامانة متعارف تصفیة بیولوژیکی فاضلاب از طریق به کارگیری هم زمان روش الکتروشیمیایی منجر به افزایش کارآمدی در حذف بار آلی، فسفر و آمونیوم به ویژه در ولتاژهای کمتر از 5 ولت می گردد. علاوه بر این، نتایج این تحقیق نشان می دهد که تحت شرایط بهینه راهبری، به کارگیری روش الکتروشیمیایی منجر به کاهش مدت زمان ماند، بهبود قابل توجه مقدار اندیس حجمی لجن ((SVI)) و مصرف بهینة انرژی می گردد.

در این تحقیق در مورد بهینه سازی پارامترهای pH، حجم لجن فعال، گستره غلظت و دبی در فرایند حذف بیولوژیکی فلزات سنگین مس و نیکل در محلول های آبی انجام گرفته است.شرایط حذف فلزات فوق در حضور لجن فعال تصفیه خانه قیطریه تهران و هوادهی توام با اختلاط مورد بررسی قرار گرفت و پارامترهای 8±0.3 pH، حجم لجن %30، گستره غلظت مس 800-1200 mg/L II و نیکل 800-1000 mg/L II تعیین گردید.برای حذف بیولوژیکی مخلوط مس II و نیکل II با غلظت  1000 mg/Lاز سه راکتور ناپیوسته متوالی از جنس پلکسی گلاس با حجم کل 24 لیتر و حجم لجن %30 در شرایط 8±0.3 pH و غلظت اکسیژن محلول  6-8 mg/Lاستفاده شده است و عملیات تصفیه در دبی80 ml/min ، 60، 40 با آرایش حجمی لجن در راکتورهای (1 و 2 و 3) به ترتیب (1.2 و 2.5 و 3.5) لیتر مورد بررسی قرار گرفته است. در دبی بهینه  40 ml/min(زمان کل فرایند 7 ساعت) و شاخص حجمی لجن62 ml/g ((SVI)) ؛ حذف مس II و نیکل II به ترتیب 99.74، 92.4 درصد و کاهش BOD5 و COD به ترتیب 81.65، 78.13 درصد بوده است.

مقدمه: برای تصفیه فاضلاب روش های مختلف فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی زیادی وجود دارد که یکی از آن ها فرایند لجن فعال است. مهم ترین اهداف تصفیه فاضلاب شامل:کنترل آلودگی محیط زیست، حفظ زیبایی محیط زیست و کنترل بیماری های عفونی می باشد. بین فاضلاب های مختلف تولیدی در یک جامعه، فاضلاب های بیمارستانی به علت دارابودن انواع بسیاری از میکروارگانیسم های بیماری زا از اهمیت ویژه ای برخوردار است و یکی ازترکیبات موجود در فاضلاب های بیمارستانی دترجنت ها هستند که در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب به عنوان یک آلاینده مطرح می باشند. این تحقیق با هدف بررسی میزان حذف دترجنت و مواد آلی از فاضلاب های بیمارستانی به روش SBR پیشرفته انجام گرفت، تا بتوان پارامترهای طراحی و پتانسیل فرآیند SBR پیشرفته را برای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب های بیمارستانی ارایه نمود.روش کار: این تحقیق از نوع مطالعات تجربی – کاربردی است. ابتدا پایلوت سیستم پیشرفته طراحی گردید که طی یک دوره چهار ماهه انجام گرفت. جهت آنالیز شیمیایی تعداد 20 نمونه فاضلاب از ورودی و خروجی پایلوت مورد آزمایش گرفته شد و پارامترهای (SVI)، (MLVSS)، MLSS، COD، BOD و دترجنت طبق روش های پیشنهادی استاندارد متد اندازه گیری شد.نتایج: نتایج این تحقیق نشان داد که درصد حذف BOD، COD، و دترجنت به ترتیب %95.54 و %92.997 و %84.995 می باشد و میانگین میزان MLSS، 4327.65 mg/l، (MLVSS) 3172.05 و (SVI) 113.97 ml/g به دست آمد.متوسط میزان F/M محاسبه شده در این سیستم 0.0865 kg BOD/kgmlss.d بود.نتیجه گیری: طبق نتایج به دست آمده از روش SBR پیشرفته، می توان گفت این فرایند تصفیه قابلیت انعطاف پذیری بالایی در برابر شوک های آلی و هیدرولیکی داشته و قادر به حذف BOD، COD ودترجنت ها بوده و همواره استانداردهای خروجی را برآورده می کند. همچنین کاهش حجم لجن تثبیت شده و کاهش رشد باکتری های رشته ای از مزایای آن است که این مزایا سبب استفاده از این سیستم در تصفیه فاضلاب های صنعتی شده است و با سایر روش های تصفیه فاضلاب رقابت می کند و به عنوان یک روش مقرون به صرفه اقتصادی عمل می نماید.

در این مطالعه، امکان سنجی بهبود عملکردی فرآیندهای تغلیظ، هضم بی‎هوازی و آبگیری لجن تصفیه‎خانه های فاضلاب با هدف کاهش 50 درصدی پلی‎الکترولیت مصرفی و جایگزینی آن با  لجن شیمیایی تصفیه‎خانه ‎آب در مقیاس پایلوت آزمایشگاهی انجام پذیرفت. برای این منظور، پارامترهای اندیس حجمی لجن 1((SVI))، مقاومت ویژه فیلتراسیون 2(SRF)، ضریب تراکم‎پذیری، نرخ فیلتراسیون و میزان تولید بیوگاز بررسی شدند. نتایج حاصل نشان می‎دهند که با افزودن دوز بهینه 200 میلی‎گرم ‎بر‎گرم لجن تصفیه‎خانه ‎آب به لجن فاضلاب، ضریب تراکم‎پذیری کاهش 27 درصدی و نرخ فیلتراسیون افزایش 70 درصدی داشته و (SVI) و SRF به ترتیب برابر 9/64 و 3/43 درصد کاهش یافته داشته‎اند و در نهایت منجر به تسهیل ته نشینی و آزادسازی آب آزاد شده است. از سوی دیگر افزودن لجن تصفیه‎خانه‎آب دسترسی میکروارگانیزم‎ها به مواد ریزمغذی را بهبود داده منجر به افزایش 77/7 درصدی تولید بیوگاز شده است. آهن موجود در فرایند هضم با افزایش فعالیت آنزیم‎ها، کاهش پتانسیل اکسایش-کاهش و بهبود انتقال مستقیم الکترون بین‎گونه‎ای منجر به افزایش بیوگاز تولیدی می‎شود. افزودن لجن تصفیه‎خانه ‎آب در مقادیر مناسب می تواند علاوه بر مدیریت بهینه ‎محیط زیستی پسماندهای تصفیه‎خانه‎های آب و فاضلاب، نقش به سزایی در کاهش قابل توجه پلی‎الکترولیت مصرفی و افزایش میزان تولید بیوگاز داشته باشد.

در این مطالعه، یک رآکتور ناپیوسته متوالی در مقیاس آزمایشگاهی با حجم کاری6. 4 لیتر به منظور بررسی اثر شوری (سدیم کلرید) در محدوده 0-6. 7% (گرم سدیم کلرید در لیتر فاضلاب)، برای تصفیه بیولوژیکی مورد استفاده قرار گرفته است. بنابراین، پارامترهای COD، MLSS، (MLVSS) و (SVI) اندازه گیری شدند. پارامترهای عملیاتی pH، اکسیژن محلول و دما، به ترتیب 7. 5-8. 5، mg/L 1. 5-6. 8 و 20-25 درجه سانتی گراد بوده است. COD فاضلاب سنتزی در حدود mg/L 650 ثابت نگه داشته شد. مدت زمان چرخه ی راکتور برای مراحل تغذیه، واکنش، ته نشینی و تخلیه ی پساب به ترتیب 1: 20: 1: 1 ساعت بود. نتایج نشان داد که با افزایش غلظت نمک تا 6. 7% سدیم کلرید، راندمان حذف مواد آلی از 94. 22% به 53. 69% کاهش یافت. علاوه بر این، MLSS 69% افزایش یافت، در حالی که (MLVSS) تقریبا ثابت ماند و (SVI) 83% افت پیدا کرد. نتایج نشان داد که استفاده همزمان از رشد معلق و چسپیده میکروارگانیزم ها و افزایش تدریجی شوری فاضلاب می تواند منجر به غلظت بیشتر بیومس و در نهایت افزایش راندمان حذف مواد آلی گردد. علاوه بر این، با توجه به نتایج عملکرد و سرعت ته نشینی با افزایش شوری به میزان قابل توجهی بهبود یافت.

بسیاری از کشورهای صنعتی و نیمه صنعتی تجربه استفاده از راکتور ناپیوسته متوالی (SBR) جهت تصفیه فاضلاب های شهری و صنعتی را با موفقیت پشت سر گذاشته اند. سادگی، انعطاف پذیری و مقرون به صرفه بودن این روش تصفیه بیولوژیکی باعث اهمیت استفاده از آن در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی شده است. هدف از این تحقیق ارزیابی کارایی راکتور ناپیوسته متوالی در تصفیه فاضلاب شهری در شرایط مختلف بهره برداری و راهبری می باشد.برای انجام مطالعه از دو عدد راکتور ناپیوسته متوالی استوانه ای شکل، از جنس پلکسی گلس، به حجم 20 لیتر، استفاده شد. جهت تغذیه راکتور از فاضلاب مصنوعی با COD=600 و BOD5=420 میلی گرم بر لیتر استفاده شد. راکتور در پنج زمان ماند سلولی 5، 10، 15، 20 و 25 روز بهره برداری شد.پس از ایجاد شرایط پایدار در راکتورها در طول 8 ماه تحقیق، نمونه برداری و آزمون پارامترهایی از قبیل COD، BOD، MLSS، (MLVSS)، MLNVSS، PH، DO، SV1، SOUR و F/M انجام یافت.نتایج نشان داد که در بین زمان ماند سلولی مختلف (5، 10، 15، 20 و 25 روز) در زمان ماند سلولی 10 روز بهترین بازده حذف COD ((%95 بدون مشکلات پدیده بالکینگ، پدیده نوک سوزنی فلوک و همچنین تولید کف و رشد پراکنده ایجادگردید. در این زمان ماند سلولی (SVI)=90 ml/g بود. در این زمان ماند سلولی سیتم در فاز کاهش رشد بهره برداری شد و F/M=0.25 1/d بود. در زمان ماند سلولی پایین تر از 5 روز بازده حذف مواد آلی به دلیل ایجاد کف سفید پرحجم ناشی از پایین بودن MLSS و همچنین ایجاد لخته ریز به دلیل رشد پراکنده پایین بود و خاصیت ته نشینی لجن((SVI)=60 ml/g) پایین بود و بنظرمی رسد سیتم در فاز رشد لگاریتمی بهربرداری شد و F/M=1.8 1/d بود. در زمان ماند سلولی بیش از 25 روز نیز پدیده بالکینگ رشته ای تشدید یافت و بازده سیتم به دلیل خاصیت بد ته نشینی لجن ((SVI)=215 ml/g) پایین بود و لجن به دلیل رشد بیش از حد میکروارگانیسم های رشته ای به راحتی ته نشین نمی شد. در این شرایط F/M=0.05 1/d بود.با افزایش زمان ماند سلولی ( بالاتر از 20 روز) به دلیل ورود به فاز خودتخریبی، و افزایش باکتری های غیرفعال و پیر، نرخ مصرف اکسیژن پایین و میزان SOUR به 7 میلی گرم اکسیژن در ساعت به ازای هر گرم مواد معلق فرار رسید. اما در زمان سلولی پایین ( 5 روز) به دلیل فاز رشد لگاریتمی، و افزایش باکتری های فعال و جوان نرخ مصرف اکسیژن بالا و میزان SOUR به 22 میلی گرم اکسیژن در ساعت به ازای هر گرم مواد معلق فرار رسید.

به طور کلی چالش های زیست محیطی در زمینه تصفیه فاضلاب به ویژه سیستم لجن فعال (Activated Sludge System) وجود دارد که برای رفع آن می بایست مطالعات کاربردی انجام گیرد. این چالش ها اغلب در زمینه تولید و دفع لجن مازاد (Excess Sludge) تولیدی از تصفیه خانه های فاضلاب با سیتسم لجن فعال به وسیله بهینه سازی پارامترهای تصفیه فاضلاب است. بدین منظور در آزمایشگاه پایلوتی راه اندازه شد و فاضلاب آن از تصفیه خانه شهرک قدس تامین سپس از نمونه گیری ها و آزمایش های لازم نتایج قابل توجهی حاصل شد. به طوری که لجن تولیدی با افزایش غلظت اکسیژن محلول در مایع مخلوط کاهش می یابد و همچنین کاهش بار لجن وارده به حوض هواده کاهش تولید لجن را در پی دارد. افزایش اکسیژن محلول در حوضچه هواده و تاثیر آن در تولید لجن در نسبت های مختلف F/M که نشان دهنده بارگذاری های مختلف لجن بود، نشان از کاهش لجن تولیدی داد. در بار لجن 0.41، mg (MLVSS)/mg BOD5 با افزایش غلظت اکسیژن از 2 تا 5 mg/l، مقدار مواد جامد موجود در حوض هواده تا حدود %28 کاهش یافت. تاثیر بارگذاری مختلف لجن بر روی لجن تولیدی در غلظت ثابت اکسیژن در نمودار زیر بررسی شده است. در این نمودار ملاحظه می شود که کاهش لجن تولیدی به ازای غلظت اکسیژن محلول 5.4mg/l به ازای کاهش بارگذاری لجن از 4 تا 0.1 mg (MLVSS)/mg BOD5 به اندازه حدود %33 است. در خاتمه یک مدل ریاضی رگراسیونی برای شبیه سازی توده های لجن و تاثیر پارامترهای مذکور مطرح شده است.

زمینه و هدف: تعیین ثابت های رشد میکروارگانیسم ها از مهم ترین عوامل طراحی فرایندهای تصفیه بیولوژیکی فاضلاب جهت تعیین کارایی این فرایندها در تصفیه خانه های فاضلاب شهری یا صنعتی است. یکی از مهم ترین روابطی که توسط مهندسان جهت طراحی فرایندهای بیولوژیکی لجن فعال استفاده می گردد معادله مونود و استفاده از مدل های ریاضی لجن فعال (ASM) می باشد.مواد و روش ها: اطلاعات مورد نیاز با استفاده از پایلوت آزمایشگاهی با رعایت میزان هوادهی، دما و pH و در غلظت های مختلف خوراک ورودی به تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان بدست آمد. تغییرات رشد میکروارگانیسم ها با اندازه گیری (MLVSS) و با تغییرات COD معادل سوبسترای ورودی در محدوده 50-500mg/L بررسی شد. با اطلاعات حاصل از شرایط آزمایشگاهی مقادیر k0 و Ks و ضرایب سینتیکی رشد میکروارگانیسم ها با توجه به تغییرات (MLVSS) و COD با استفاده از مدل ASM1 و روابط توسعه یافته مدل مونود تعیین شد.یافته ها: نتایج حاصل از مدل ASM1 برای ضرایب سینتیکی Ks به میزان31.2g COD.m-3 ،  mHبه میزان3.9day-1 ، bH به میزان 0.077day-1 و YH معادل 0.51gCOD XH (gCOD SS)-1 تعیین گردید که به ترتیب با نتایج حاصل از ضرایب سینتیکی با استفاده از معادلات متداول در فرایندهای لجن فعال به ترتیب به میزان 7.6، 9.2، 9.4، و 6.9 درصد اختلاف دارند.نتیجه گیری: ارزیابی پارامترهای Y، kd،k0  و Ks در شرایط بهره برداری تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان تهران نشان داد که مدل ASM1 به خوبی می تواند این ضرایب را تعیین کرده و از این حیث شرایط راهبری بیولوژیکی تصفیه خانه مناسب است.