تئوری‌های مختلف گرانولاسیون لجن در شرایط بی‌هوازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی محیط زیست، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

چکیده

در این مقاله تئوری‌های مختلف گرانولاسیون بی‌هوازی لجن مورد بررسی قرار گرفت. به‌طور کلی این تئوری‌ها را می‌توان در سه دسته فیزیکی، میکربی و ترمودینامیکی تقسیم‌بندی نمود. در نگرش فیزیکی به فرایند گرانولاسیون، پدیده بر حسب ملاحظه شرایط فیزیکی حاکم بر راکتور، مانند سرعت جریان‌های رو به بالای گاز و مایع، جامدات معلق در جریان خروجی یا هسته لجن، خردشدن و حذف لجن اضافی، توضیح داده می‌شود. تئوری‌های میکربی، گرانولاسیون  لجن را بر مبنای ویژگی‌های ارگانیسم‌های معین و مشخص و نیز مشاهده خصوصیات گرانول‌ها از جمله ساختار گرانول و میکروبیولوژی مربوط به آن، تشریح می‌کنند. در دیدگاه ترمودینامیکی، عواملی نظیر آبگریزی، تحرک الکتروفورتیکی، انرژی درگیر در فرایند چسبیدن و تأثیر فعالیت جابجایی پروتون در سطح غشاهای باکتریایی مورد بررسی قرار می‌گیرند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Survey of Sludge Granulation Theories Under Anaerobic Conditions

نویسندگان [English]

  • Jalal Shayegan 1
  • Mohammad Saleh Yousefnejad 2
  • Azadeh Hemmati 2
1 Prof. of Environmental Eng., Dept. of Chemistry and Petroleum Eng., Sharif University of Tech., Tehran
2 Grad. Student of Environmental Eng., Dept. of Chemistry and Petroleum Eng., Sharif University of Tech., Tehran
چکیده [English]

This paper surveys the different theories developed on anaerobic sludge granulation. The theories are generally categorized as physical, microbial, and thermodynamic approaches. In the physical approach to the granulation process, granulation is described by such physical conditions of the reactor as upflow velocity of gas and liquid streams, suspended solids in the effluent flow, and excess sludge removal. Microbial theories are based on the properties of specific organisms and on granule properties (granule structure and its microbiology). The thermodynamic approach studies such factors as hydrophobia, electrophoretic mobility, effective energy in granule adhesion process, and effect of proton transferring activities on bacterial membrane surfaces.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Anaerobic Granulation
  • Granulation Theories
  • Physical
  • Microbial
  • Thermodynamical
  • UASB Reactor
1- Hulshoff Pol, L.W., De Zeeuw, W.J., Velzeboer, C.T.M., and Lettinga, G. (1983). “Granulation in UASB reactors.” Water Sci. Technol., 15(8-9), 291-304.

2- Pereboom, J.H.F. (1994). “Size distribution model for methanogenic granules from full scale UASB and IC reactors.” Water Sci. Technol., 30(12),211-221.

3- Dolfing, J. (1987). “Microbiological aspects of granular methanogenic sludge.” Ph.D. Thesis, Agricultural UniversityWageningen,Netherlands.

4- Sam-Soon, P., Loewenthal, R.E., Dold, P.L., and Marais, G.V.R. (1987). “Hypothesis for pelletisation in the upflow anaerobic sludge bed reactor .” Water S. A., 13(2), 69-80.

5- Wiegant, W. M. (1987). “The spaghetti theory on anaerobic sludge formation, or the inevitability of granulation.” In: Lettinga, G., Zehnder, A.J.B., Grotenhuis, J. T.C., and Hulshoff Pol, L. W (Eds.) Granular anaerobic sludge: Microbiology and technology, Pudoc.Wageningen,Netherlands.

6- Chen, J., and Lun, S.Y. (1993). “Study on mechanism of anaerobic sludge granulation in UASB reactors.” Water Sci. Technol., 28(7),171-178.

7- Dubourgier, H.C., Prensier, G., and Albagnac, G. (1987). “Structure and microbial activities of granular anaerobic sludge.” In: Lettinga, G., Zehnder, A.J.B., Grotenhuis, J. T .C., and Hulshoff Pol, L. W. (Eds.) Granular anaerobic sludge: Microbiology and technology, Pudoc.Wageningen,Netherlands.

8- Morgan, J. W., Evison, L.M., and Forster, C.F. (1991). “Internal architecture of anaerobic sludge granules.”
J. Chem. Technol. Biotechnol., 50, 211-226.

9- De Zeeuw, W.J. (1987). “Granular sludge in UASB reactors.” In: Lettinga, G., Zehnder, A.J.B., Grotenhuis, J. T.C., and Hulshoff Pol, L. (Eds.) Granular anaerobic sludge: Microbiology and technology, Pudoc.Wageningen,Netherlands.

10- McLeod, F.A., Guiot, S.R., and Costerton, J. W. (1990) “Layered structure of bacterial aggregates produced in an upflow anaerobic sludge bed and filter reactor.” Appl. Environ. Microbiol., 56(6),1598-1607.

11- Schmidt, J.E., and Ahring, B.K. (1996). “Review: Granular sludge formation in upflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors.” Biotechnol. Bioeng., 49, 229-246.

12- Thaveesri, J., Daffonchio, D., Liessens, B., Vandermeren, P., and Verstraete, W. (1995). “Granulation and sludge bed stability in upflow anaerobic sludge bed reactors in relation to surface thermodynamics.” Appl. Environ. Microbiol., 61(10),3681-3686.

13- Tay, J.H., Xu, H.L., and Too, K.C. (2000). “Molecular mechanism of granulation. I: W translocation- dehydration theory.” J. Environ. Eng., 126,403-410.

14- Hulshoff Pol, L. W., de Castro Lopes, S. I., Lettinga, G., and Lens, P.N.L. (2004). “Anaerobic sludge granulation.” Water Research, 38, 1376-1389.

15- Zhou, E., Imai, T., Ukita, M., Li, F., and Yuasa, A. (2007). “Effect of loading rate on the granulation process and granular activity in a bench scale UASB reactor.”  Bioresource Technology, 98 (7), 1386-1392.

16- Randall, A. W., and Richard, R. D. (1997). “Laboratory studies on enhancement of granulation in the anaerobic sequencing batch reactor. Water Sci. Technol., 36 (4), 279-286.