بررسی کارایی سیستم دیسک‌های بیولوژیکی چرخان در حذف آنیلین

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استاد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

3 دانشیار، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

آنیلین یکی از ترکیبات حلقوی آمینی نوع اول است که در صنایع مختلفی مانند داروسازی، رنگ‌سازی، پلاستیک‌سازی و پتروشیمی کاربرد دارد. این ماده سمّی بوده و تخلیه آن به محیط، آثار زیان‌باری در بر خواهد داشت. لذا استفاده از سیستم مناسب تصفیه، امری ضروری است. در این تحقیق به‌منظور بررسی کارایی سیستم RBC در حذف آنیلین از چهار سیستم موازی (دو مجموعه سری) به حجم هر یک 3 لیتر استفاده شد. دو راکتور سری اول حاوی 27 دیسک بودند اما در دو سیستم سری دوم، هر راکتور حاوی 14 دیسک بود که با استفاده از آکنه‌هایی، سطح مخصوص آنها به‌مقدار کل سطح مخصوص دیسک‌های سیستم اول افزایش داده شد. دو سیستم تحت شرایط یکسان به‌مدت 9 ماه راهبری شد و کارایی آنها مورد مطالعه قرار گرفت. به هر سیستم غلظتهای مختلف آنیلین بین 100 تا 1200میلی‌گرم در لیتر و بارهای هیدرولیکی متفاوت L/m2.day 6/28-1/57 اعمال و راندمان‌های حذف اندازه‌گیری شد. در انتها در بهترین راندمان حذف، اثر سرعت چرخش دیسک‌ها بر کارایی سیستم مورد بررسی قرار گرفت. راندمان حذف COD با افزایش بار هیدرولیکی کاهش و با افزایش سرعت دیسک‌ها افزایش یافت و با کاهش تعداد دیسک‌ها و افزایش سطح مخصوص آنها تغییر محسوسی در عملکرد سیستم ایجاد نشد. دو سیستم در غلظت 400 میلی‌گرم در لیتر آنیلین، تحت بار هیدرولیکی  L/m2.day 1/57 و سرعت rpm 15، راندمان حذف قابل قبولی داشتند که برای سیستم‌های RBCI و RBCII به‌ترتیب برابر با 88 و 86 درصد بود. نتایج NMR ، حاکی از شکسته شدن حلقه بنزنی و تبدیل آن به ترکیبات آلیفاتیک آلکنی بود. لذا راکتور RBC به‌عنوان یک فرایند تصفیه پیشرفته، قابلیت مناسبی در حذف بیولوژیکی ترکیب سخت تجزیه پذیر آنیلین تا غلظت 400 میلی‌گرم در لیتر دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study of RBC Efficiency in Aniline Removal by Increasing Contactor Specific Surface

نویسندگان [English]

  • Seyed Hossein Mousavi Aliani 1
  • Hossein Ganjidoust 2
  • Bita Ayati 3
1 Grad. Student of Civil Eng. Dept., Tarbiat Modares University, Tehran
2 Prof., Dept of Civil and Environmental Eng. Tarbiat Modares University, Tehran
3 Assoc. Prof., Dept of Civil and Environmental Eng. Tarbiat Modares University, Tehran
چکیده [English]

Aniline is a first type amino aromatic compound and has various applications in different pharmaceutical, synthetic dye, plastic, and petrochemical industries. It is poisonous and its discharge into the environment causes serious hazards that warrant it removal by an efficient treatment process.  In this study, the efficiency of rotating biological contactors in aniline removal was investigated using four 3-liter parallel systems (in two series). Two reactors in the first series had 27 disks. The second series had 14 discs with packings in each reactor with the same specific surfaces as compared to the first system.Aniline concentrations from 100 to 1200 mg/L and hydraulic loading rates from 1.57 to 6.28 L/m2.d were used throughout the study period in two treatments. The effect of disc rotation speed on system efficiency was also investigated. The results indicated that COD removal efficiency decreased with increasing hydraulic loading rate but increased with increasing disc speed from 5 to 15 rpm. The best removal efficiencies of 88 and 86 percent for RBCI and RBCII, respectively, were obtained for an aniline concentration of 400 mg/L, a hydraulic loading rate of 1.57 L/m2.d, and a disc speed of 15 rpm. Based on the results, although both systems yield almost equal efficiencies, the start-up period was shorter in RBCII with a clearer effluent due to the lower quantity of suspended microorganisms in the reactor than that in RBCI. Use of packing may decrease energy consumption for disc rotation due to the overall weight reduction of the system.

کلیدواژه‌ها [English]

  • RBC
  • Speed of the Discs
  • Hydraulic Loading
  • COD
  • NMR
1- Mathure, P., and Patwardhan, A.W. (2005) “Comparison of mass transfer efficiency in horizontal rotating packed beds and rotating biological contactors.” J. Chem Technol Biotechnol, 80, 413-419.

2- Grady CPL, Jr., Daigger, G. T., and Lim, H. C. (1999). “Rotating biological contactor. ” In: Grady CPL Jr, Daigger GT, Lim HC (Eds.) Biological wastewater treatment, Marcel Dekker,New York.

3- Israni, S.H.I., Koli, S.S., Patwardhan, A.W., Melo, J.S., and D’souza, S.F. (2002) “Phenol degradation in rotational biological contactors.” J. Chem. Technol. Biotechnol., 77, 1050-1057.

4- Cortez, S., Teixeira, P., Oliveira, R., and Mota, M. (2008). “Rotating biological contactors: A review on main factors affecting performance.” Rev. Environ. Sci. Biotechnol., 7, 155-172.

5- Najafpour, G., Yieng, H., Younesi H., and Zinatizadeh, A. (2005). “ Effect of organic loading on performance of rotating biological contactors using palm oil mill effluents.” Process Biochemistry, 40, 2879-2884.

6- Nasr, F.A., Badr, N. M., and Doma, H. S. (2006). “Flavor industry wastewater management case study.” Environmentalist, 26, 31-39.

7- Malandra, L., Wolfaardt, G., Zietsman, A., and Viljoen-Bloom, M. (2003). “Microbiology of a biological contactor for winery wastewater treatment.” Water Res., 37, 4125-4134.

8- Castillo, E., Vergara, M., and Moreno, Y. (2007). “Landfill leachate treatment using a rotating biological contactor and an upward-flow anaerobic sludge bed reactor.” Waste Management, 27, 720-726.

9- Alemzadeh, I., and Vossoughi, M. (2001). “Biodegradation of toluene by an attached biofilm in a rotating biological contactor.” Process Biochem., 36,707-711.

10- Banerjee, G. (1997). “Treatment of phenolic wastewater in RBC reactor.” Water Res., 31, 705-714.

11- Qi, X. H., Zhuang, Y. Y., Yuan, Y. C., and Gu, W. X. (2002). “Decomposition of aniline in Supercritical water.” J. of Hazardous Materials, 90(14), 51-62.

12- O'Neill, F. J., Bromley-Challenork, K. C. A., Greenwood, R. J., and Knapp, J. S. (2000). “Bacterial growth on aniline: Implication for the bio treatment of industrial wastewater.” Water Research, 34(18), 4397-4409.

13- Camford Information Services. (1990). Chemical process industry product profile on aniline, CIS, Don Mills.

14- Deputy for Planning and Economic Affairs, Min. (2008). Commerce department statistics order, Trade Promotion organization ofIran. (In Persian)

15- Wang, L., Barrington, S., and Kim, J.W. (2006). “Biodegradation of pentyl amine and aniline from petrochemical wastewater.” J. of Environ. Management, 83 (2) 191-197.

16-Toräng, L., Reuschenbach, P., Müller, B., and Nyholm, N. (2002). “Laboratory shake flask batch tests can predict field biodegradation of aniline in the rhine.” Chemosphere, 49 (10), 1257-1265.

17- Delnavaz, M., Ayati, B., and Ganjidoust, H. (2008) “Biodegradation of aromatic amine compounds using moving bed biofilm reactors.” Iranian J. of Environ. Health Sci. Eng., 5, 243-250.

18- APHA.AWWA.WEF. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater, 19th Ed.,WashingtonDC,USA.

19- Delnavaz, M., Ayati, B., and Ganjidoust, H. (2009). “Treatment of wastewater containing aniline using a moving bed biofilm reactor (MBBR).” J. of Water and Wastewater, 68, 9-18. (In Persian)