پایان نامه تصفیه بیهوازی- هوازی فاضلابها با COD بالا با روش RBC-MBBR با هدف بازیافت گاز متان وحذف بالای مواد آلی

پایان نامه تصفیه بیهوازی- هوازی فاضلابها با COD بالا با روش RBC-MBBR با هدف بازیافت گاز متان وحذف بالای مواد آلی
پایان نامه کارشناسی ارشد
–

تعداد صفحه :189

دراین پژوهش هدف، ابداع روشی جهت تصفیه فاضلابها با COD بالا است ، که سه ویژگی مهم را داشته باشد: 1- دستیابی به درصد بالای حذف مواد آلاینده، 2- بازیافت گاز متان 3- هزینه عملیاتی و راه¬اندازی اندک. به همین منظور از یک راکتور دیسک دوار بیولوژیکی به عنوان واحد بی¬هوازی(AnRBC) و از یک راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک(MBBR) به عنوان واحد هوازی استفاده شده است. این دو واحد بهم به صورت سری متصل شده اند و یک سیستم یکپارچه بیهوازی-¬ هوازی تشکیل داده¬اند. قابل ذکر است که مخزنی جهت جمع¬آوری بیوگاز تولید شده در بیوراکتور بی¬هوازی تعبیه شده است. آزمایشات بر روی فاضلاب سنتز شده انجام گرفته و تاثیر پارامترها بر روی درصد حذف و بازیافت بیوگاز بررسی شده است و میزان کارائی این روش سنجیده شده است. پی¬آمد به دست آمده از این پژوهش نشان می¬دهد که، غلظت COD خوراک ورودی از mg/l 2250 تا 22500 متغیر بوده است و به درصد حذف بین 89-54% رسیده¬ایم .در طول آزمایشات زمان ماندها در بیوراکتور بی¬هوازی بین 5/4 -3 روز و در بیوراکتور هوازی بین 3-1 روز متغیر بوده است. بالاترین درصد حذف ,COD 89.43% در زمان ماند کل 5 روز ، سرعت چرخش دیسکها rpm 15 و غلظت COD ورودی mg/l 7000بوده است، که 42.86% آن دربیوراکتور بی¬هوازی و بقیه در بیوراکتور هوازی بوده است. بیشترین نرخ تولید بیوگاز به میزان ml/d 6/19با COD ورودی mg/l 7000 سرعت چرخش دیسکها rpm 5/6 و مدت زمان ماند 3بوده است. مشاهده گردید با افزایش COD ورودی ، درصد حذف افزایش یافته است، که این بهبود درصد حذف تا COD ، mg/l20000 بوده و مقادیر بالاتر از این برای سیستم شوک محسوب شود و راندمان حذف پایین آمده است. با افزایش زمان ماند، درصد حذف COD افزایش یافته است. نرخ تولید کلی بیوگاز (بر حسب لیتر بیوگاز تولید شده بر روز) زمانی افزایش یافته که زمان ماند کاهش داده شده و یا COD ورودی زیاد شده است. بیشترین میزان گاز تولیدی در زمان ماند سه روز به دست آمده است. تا سرعت rpm 5/6 با افزایش سرعت چرخش دیسکها تولید بیوگاز افزیش داشته است و بعد از آن با افزایش سرعت چرخش دیسکها کاهش تولید گاز را داشته ایم. علاوه بر این ، بررسی مدل¬های سنتیکی موجود نشان داد که مدل Stover–Kincannon برای توضیح ضرایب سینتیکی حذف مواد آلی در کل راکتورAnRBC-MBBR با عملکرد بی¬هوازی- هوازی برای فاضلاب‌ سنتزی مدلی کاربردی¬تر و قابل اعتماد می¬باشد.
کلمات کلیدی: راکتور بی¬هوازی RBC، راکتور هوازی MBBR، بیوگاز، تصفیه بی¬هوازی- هوازی
فهرست مطالب
1 کلیات
1-1 ضرورت تحقیق 2
1-2 هدف تحقیق 4
1-3 روش تحقیق 5
1-4 ساختار پایان نامه 7
2 توضیح مفاهیم پایه
2-1 کلیات تصفیه بیولوژیکی 9
2-1-1 تصفیه‎ی‎ بیولوژیکی 9
2-1-2 اهداف تصفیه‎ی بیولوژیکی 9
2-1-3 انواع فرایندهای متعارف تصفیه بیولوژیکی فاضلاب 10
2-1-4 تقسیمبندی تصفیه‎ی بیولوژیکی از نقطه نظر بستر رشد میکروارگانیسمها 10
2-1-5 مزایا و معایب فرآیند های رشد چسبیده 14
2-1-6 آشنایی با سوخت و ساز میکروبی (متابولیسم میکروارگانیسمها و تقسیمبندی ‎آن‎ها) 15
2-1-7 انواع سوخت و ساز میکروبی 17
2-2 فرآیند هضم بی هوازی 19
2-2-1 محصولات 20
2-2-2 چگونگی تولید بیوگاز 26
2-2-3 روند مرحله به مرحله‎ی هضم بیهوازی 27
2-2-4 میکروارگانیسمهای موثر در تصفیه‎ی بی هوازی 29
2-2-5 مزایا و معایب هاضم‎های بی هوازی 30
2-2-6 انواع هاضم‎های بی‎هوازی 30
2-2-7 عوامل کنترل کننده‎ی هضم بیهوازی 31
2-2-8 محاسبه ی مقدار گاز تولیدی 47
3 فصل سوم
3-1 دیسک دوار بیولوژیکی RBC)) 50
3-1-1 مقدمه 50
3-1-2 مشخصات فرآیندی دیسک دوار بیولوژیکی 53
3-1-3 شیوه طراحی تجربی سیستم 54
3-1-4 ملاحظات طراحی فرآیند 55
3-1-5 مرحله بندی واحد های RBC 56
3-1-6 معایب سیستم RBC 58
3-1-7 مروری بر تاریخچه پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی دیسک دوار بیولوژیکی ( AnRBC) 59
3-2 راکتورهای بیوفیلمی با بستر متحرک ( MBBR) 64
3-2-1 فاکتورهای موثر در فرآیند MBBR 64
3-2-2 حذف مواد آلی 66
3-2-3 ویژگیهای کاربردی مهم 66
3-2-4 فشردگی راکتورها 68
3-2-5 سرعت راهاندازی سیستم 68
3-2-6 تحمل در برابر تغییرات دما 69
3-2-7 تحمل در برابر تغییرات میزان بارگذاری( پایداری و خود کنترل کنندگی) 70
3-2-8 رژیم هیدرولیکی کاملا” مخلوط 71
3-2-9 توان تصفیه فاضلابها با غلظت مواد آلی کم 71
3-2-10 انعطاف پذیری در طراحی فرایند 72
3-2-11 انعطاف پذیری در طراحی راکتور 73
3-2-12 معایب سیستم MBBR 73
3-2-13 نحوه عملکرد سیستم در حالت هوازی و بی هوازی 73
3-2-14 سیتم MBBR هوازی 74
3-2-15 مروری بر پیشینه استفاده از راکتور بیولوژیکی با بستر متحرک (MBBR) 74
3-3 فرآیند بیهوازی- هوازی 79
3-3-1 مزایای فرآیندهای بیهوازی-هوازی 80
3-3-2 دسته بندی سیستمهای بیهوازی-هوازی 81
3-3-3 بیوراکتور یکپارچه بر اساس مجموع کشت میکروبی هوازی-بیهوازی 82
3-3-4 کنترل فرآیند و بهینه سازی حذف COD در سیستمهای بیهوازی-هوازی با استفاده از بیوراکتورهای نرخ بالا 83
3-3-5 مروری بر پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی-هوازی 84
3-4 پیشینه استفاده از یک سیستم هوازی بعد از AnRBC 89
3-5 سینتیک واکنش های بیولوژیکی 90
3-5-1 مدل Monod 91
3-5-2 مدل اصلاح شده‌ی Stover–Kincannon 91
3-5-3 مدل Grau 92
3-5-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا 93
4 مواد و روش تحقیق
4-1 ساختار پایلوت 95
4-1-1 راکتور AnRBC 98
4-1-2 واحد ته نشی اولیه 105
4-1-3 راکتور MBBR 107
4-1-4 واحد ته نشینی ثانویه 111
4-2 نحوه‎ی تهیه‎ی خوراک 112
4-3 محل استقرار پایلوت و روش آزمایشهای انجام شده 113
4-3-1 درصد غوطه وری دیسکها 114
4-3-2 درصد پرشوندگی راکتور MBBR با آکنه 115
4-4 آزمایش‎های انجام شده 115
4-4-1 COD و روش تعیین آن 116
4-4-2 اندازه گیری مواد جامد معلق 118
4-4-3 اندازه گیری مواد جامد معلق فرار 118
4-4-4 اندازه گیری اسیدیته، دما، کدورت 119
4-4-5 کنترل کیفیت و اطمینان از نتایج آزمایشات 120
5 بحث و بررسی نتایج
5-1 روند تغییرات COD 122
5-1-1 روند تغییرات PH 127
5-2 حذف مواد آلی 130
5-2-1 تاثیر تغییرات COD برروی درصد حذف AnRBC 130
5-2-1 تاثیر تغییرات COD برروی درصد حذف MBBR 131
5-2-2 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف AnRBC 131
5-2-3 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف MBBR 132
5-3 بازیافت گاز متان 134
5-3-1 بررسی تاثیر تغییرات غلظت COD ورودی بر روی تولید گاز متان 134
5-3-2 بررسی تاثیر تغییرات سرعت چرخش بر روی تولید گاز متان 134
5-3-3 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی تولید گاز متان 136
5-4 تعیین ضرایب سینتیکی برای بیوراکتور دیسک دوار بیولوژیکی (RBC) 137
5-4-1 مدل Monod 137
5-4-2 مدل Stover–Kincannon 138
5-4-3 مدل Grau 138
5-4-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا 139
5-5 تعیین ضرایب سینتیکی برای راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک ( MBBR) 140
5-5-1 مدل Monod 140
5-5-2 مدل Stover–Kincannon 141
5-5-3 مدل Grau 141
5-5-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا 142
5-6 تعیین ضرایب سینتیکی برای کل سیستم 143
5-6-1 مدل Monod 143
5-6-2 مدل Stover–Kincannon 144
5-6-3 مدل Grau 144
5-6-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا 145
6 نتیجه گیری و پیشنهادات
6-1 نتایج 149
6-2 پیشنهادات 155
7 منابع

توجه :

عناوین پروژه های موجود در سایت فقط به عنوان معرفی در سایت قرار گرفته اند و هیچ گونه فروش و یا لینک دانلودی ندارند