دانشگاه آزاد اسلامی

دانشکده تحصیلات تکمیلی تهران جنوب

پایان نامه کارشناسی ارشد

پارامترهای مؤثر بر طراحی بیوراکتور حذف آمونیاک در فرایند بی هوازی

چکیده:

حذف نیتروژن از پساب همواره دغدغه ای برای محققین فعال در زمینه محیط زیست بوده است. در این میان روش های متعددی بدین منظور ابداع و ارائه شده است. این روش ها که شامل طیف گسترده ای از روش های فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی هستند، دارای برتری ها و کاستی هایی نسبت به یکدیگر می باشند. بنابراین همواره تلاش برای ابداع روش های اقتصادی تر و کارآمدتر داشته است. یکی از روش های جدید در زمینه حذف نیتروژن از پساب به ویژه در پساب های غنی از نیتروژن، روش استفاده از باکتری آناموکس است.

با توجه به جدید بودن فرآیند آناموکس نسبت به سایر روش های حذف نیتروژن از پساب در این مقاله به شرحی جامع از ویژگی های باکتری آناموکس و بیوراکتورهای مورد استفاده در این فرآیند پرداخته خواهد شد. همچنین سعی خواهد شد پارامترهای اصلی تاثیرگذار بر این فرآیند شرح داده شود. در این مقاله بیوراکتور مناسب برای انجام این فرآیند نیز معرفی خواهد شد.

فصل اول

1-1- مقدمه

سیکل بیولوژیکی نیتروژن نقش مهمی در حیات بر روی کره زمین ایفا می کند. در 100 سال گذشته مطالعات بر روی سیکل تولید نیتروژن به علت بررسی آلودگی آب ها، گرم شدن کره زمین، مشکل انتشار گازهای گلخانه ای افزایش یافته است. با افزایش جمعیت شهرها و گسترش استفاده از کودهای شیمیایی در کشاورزی و رشد فعالیت های صنعتی، بسیاری از کشورهای پرجمعیت با مشکلات زیست محیطی مرتبط با افزایش میزان آمونیاک در پساب ها مواجه شده اند. آلودگی آبهای زیرزمینی و سطحی یکی از مشکلات عمده زیست محیطی است به خصوص آلودگی ناشی از پساب های حاوی نیتروژن و فسفر آلی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. حذف آمونیاک از پسابها به دلیل ایجاد سمیت برای محیط های آبی به طور مخصوص مورد توجه است.

آمونیاک به روش های مختلفی از پساب ها حذف می شود مثل روش های فیزیکی – شیمیایی و روش بیولوژیکی. به علت ارزان بودن و تأثیر مناسب روش های بیولوژیکی در حذف نیتروژن از پسابها این روش نسبتاً به روش فیزیکی – شیمیایی ارجحیت دارد مطالعات گسترده ای در زمینه حذف بیولوژیکی نیتروژن از پسابهای شهری و صنعتی مورد مطالعه قرار گرفته است فرایند حذف نیتروژن به روشو بیولوژیکی، به دلیل حضور میکروارگانیسم ها، بسیار آهسته صورت می گیرند. روش بیولوژیکی سنتی حذف نیتروژن از پسابها شامل دو مرحله مجزا می باشد: نیترات زائی هوازی و نیترات زدایی بی هوازی، ولی کنترل شرایط هوازی و بی هوازی برای انجام این دو مرحله به صورت مجزا یکی از مشکلات اجرای این فرایند است. برای برطرف کردن این مشکل و بالا بردن کارایی حذف نیتروژن بیوراکتورهای متعددی مورد مطالعه و بررسی قرار گرفته به عنوان مثال فرایندهای اجرا شده شامل: فرایند ترکیبی نیترات زائی و نیترات زدائی همزمان، تثبیت

2-1- اهداف

اهداف اصلی از انجام این تحقیق شامل:

– شرح کامل فرایند آناموکس و شناخت مکانیزم ها و عواملی که در فرایند اکسیداسیون بی هوازی آمونیاک موثر می باشد.

– ارایه مدلی برای پیش بینی تغییرات غلظت سوبسترا و بیومس در فرآیند آناموکس.

– مدلسازی یک راکتور ناپیوسته متوالی و بررسی تغییرات غلظت آمونیوم و نیتریت و باکتری آناموکس در طول انجام فرایند آناموکس است.

3-1- ضرورت اجرای پروژه

امروزه روش های بیولوژیکی حذف مواد مغذی (ترکیبات فسفر و نیتروژن) از فاضلاب های خانگی و صنعتی در مقایسه با روش های فیزیکی و شیمیایی در اغلب موارد به عنوان روش برتر شناخته شده اند. هرچند در بسیاری از مواقع روش های بیولوژیکی تنها راه حل ممکن هستند، اما هزینه زیاد احداث تاسیسات مورد نیاز و بهره برداری از آنها در بسیاری از مواقع فشار زیادی را بر منابع مالی محدود جامعه وارد می سازد. از طرفی وضع قوانین و استانداردهای سختگیرانه تر جهت حفظ محیط زیست و جلوگیری از آلودگی آن موجب شده است که در اغلب موارد احداث تاسیسات اضافی یا ارتقاء تاسیسات موجود برای حذف مواد مغذی تا حد استانداردهای تعیین شده اجتناب ناپذیر شود.

روش های موجود حذف بیولوژیکی نیتروژن که مبتنی بر انجام جداگانه نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون هستند علیرغم کارآیی مناسب اغلب هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری زیادی را در بردارند. در صورتی که بتوان با کنترل شرایط عملیاتی و اصلاح فرایند تصفیه، فرایندهای نیتریفیکاسیون و دنیتریفیکاسیون و حذف مواد آلی را همزمان و در یک راکتور انجام داد. هزینه های سرمایه گذاری و بهره برداری به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. از طرفی می توان با اصلاح فرایند و کنترل شرایط عملیاتی، بسیاری از واحدهای موجود را که تنها برای حذف مواد آلی طراحی شده اند متناسب با معیارها و نیازهای جدید و با کمترین هزینه برای حذف نیتروژن اصلاح کرد.

بر مبنای کشف باکتری آناموکس، فرایندهای بیولوژیکی جدیدی برای حذف نیتروژن از پسابها مورد توجه قرار گرفته است. فرایندهای آناموکس، شارون، کانون و اولند از جمله این روشها می باشد. از جمله کاربردهای این فرایندها، می توان به تصفیه پساب هایی که میزان نیتروژن به کربن آنها بالا می باشد اشاره کرد. اجرای هریک از این روشها هزینه های مربوط به هوادهی، افزودن منبع کربن اضافی را به مقدار قابل توجهی نسبت به روش های بیولوژیکی پیشین کاهش می دهد.

برای دانلود متن کامل پایان نامه اینجا کلیک کنید.