دانشگاه آزاد اسلامی

واحد تهران جنوب

دانشکده تحصیلات تکمیلی

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

مهندسی شیمی – فرآیند

عنوان:

مدلسازی تصفیه فاضلاب حاوی آمونیم با روش ترکیبی نیتریفیکیشن جزئی و اکسیداسیون بی هوازی آمونیم

چکیده:

ترکیبات نیتروژنی شبیه آمونیم، عمده ترین بخش از ترکیبات پساب های صنعتی هستند که تصفیه آنها جهت جلوگیری از پدیده تقلیل اکسیژن محلول در آب و سمی شدن آب ضروری است.

برای حذف نیتروژن عموما از روش سنتی و ترکیبی Nitrification و Denitrification استفاده می گردد، در این فرآیند ابتدا آمونیم به نیترات و نیتریت اکسید شده و سپس در ادامه فرآیند نیترات به نیتروژن گازی تبدیل می شود. این روش با هزینه بالای هوادهی و استفاده از بایومس همراه است.

Anammox یکی از روش های جدید است که در طی یک فرآیند بی هوازی و بدون نیاز به اکسیژن و مواد زیستی مازاد، آمونیم با ترکیب شدن با نیتریت به نیتروژن گازی تغییر فرم می دهد.

در این پروژه مدلسازی، ترکیبی از 2 روش Partial Nitrification و Anammox برای حذف آمونیم را با کمک مدل ASM1 شبیه سازی نموده ایم.

فرایند anammox توسط باکتری های اتوتروفیکی به نام کاندیداتوس بروکادیا آناماکسیدانز Candidatus brocadia anammoxidans که به راسته پلانکتومیستال planctomycetales تعلق دارند، انجام می شود با توجه به اینکه میکروارگانیسم در راکتور SBR شرایط بهتر فعالیت و پایداری را دارا می باشند از این نوع راکتور برای مدلسازی استفاده شد.

مدل ارائه شده در این پروژه برای خوراک با غلظت های مختلف در بازه 23 – 150 ppm آمونیم مورد تست قرار گرفت، که نتایج به دست آمده با نتایج ارائه شده در کارهای آزمایشگاهی هم پوشانی و مطابقت مناسبی دارند.

این مدل به گونه ای است که قابلیت توسعه برای غلظت های مختلف آمونیم و بررسی سایر پارامترهای سیستم های تصفیه پساب را دارا می باشد.

مقدمه:

زندگی به نیتروژن وابسته است. حدود 10 تا 15% محتوای ارگانیک موجودات زنده از نیتروژن تشکیل شده است. گردش ترکیبات نیتروژن در بایوسفر به عنوان چرخه نیتروژن شناخته می شود.

در قدیم، کاربرد اصلی میکروبیولوژی چرخه نیتروژن درک و بهبود راندمان کود در کشاورزی بود. سال ها بعد، پتانسیل این چرخه برای حذف مواد مغذی از فاضلاب کشف شد و تحقیقات به سمت بهبود حذف نیتروژن از فاضلاب هدایت شدند. نقش Nitrification و Denitrification در تشکیل اکسیدهای نیتروژن توجه اصلی تحقیقات زیست محیطی درباره چرخه نیتروژن را به خود جلب کرد. با گسترده شدن دامنه تحقیقات در طی سال های بعد فرآیندهای جدیدتری برای حذف ترکیبات مضر نیتروژنی از منابع اصلی حیات بشر نظیر آب، کشف گردید. فرآیند Anammox از جمله این فرایندها است.

فصل اول: کلیات

1-1- هدف

امروزه برای حذف آمونیوم مقررات محکمی وجود دارد به این دلیل که تخلیه فاضلاب های حاوی آمونیم می تواند محیط را برای حیات آبی سمی کند. در حال حاضر حذف آمونیوم در کارگاه های تصفیه فاضلاب از ترکیب Nitrification هوازی که توسط ارگانیسم های اتوتروف کاتالیز می شود و Denitrification که توسط ارگانیسم ها کاتالیز می گردد، تشکیل شده است. در مرحله اول، آمونیوم به وسیله نیتریت به نیترات اکسید می شود و در مرحله دوم نیترات با کربن ارگانیک به وسیله نیتریت به N2 احیا می گردد. این ترکیب مدت ها به عنوان تنها راه حذف آمونیوم از فاضلاب مورد توجه قرار داشت. ولی دغدغه های اقتصادی و یافته های جدیدتر استفاده از راه های کوتاه تر و با هزینه کمتر در فرآیند تصفیه پساب های سرشار از آمونیم به جای فرآیندهای سنتی را توصیه می کنند. در فرایند آناماکس آمونیم به صورت بی هوازی با نیتریت به وسیله باکتری های اتوتروف به N2 اکسید می شود و نسبت به فرآیندهای متداول Nitrification و Denitrification دارای مزیت های فراوانی است.

در این پروژه ضمن معرفی فرآیند Anammox و مقایسه آن با سایر فرآیندهای حذف آمونیم اقدام به مدلسازی فرآیند Anammox با استفاده از مدل مرجع ASM1 و حل مدل با کمک نرم افزار Matlab نموده ایم.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.