تصفیه فاضلاب مصنوعی حاوی پروپیلن‌گلیکول در راکتور لجن فعال با بستر ثابت در مقیاس آزمایشگاهی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران

2 استادیار مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی ایران، تهران

3 استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

4 دانشجوی دکترای مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

پروپیلن گلیکول یک ترکیب آلی است که کاربردهای گسترده‌ای در صنایع دارد. این ترکیب به آسانی از طریق پساب خروجی صنایع، وارد آبهای سطحی و زیرزمینی و همچنین خاکهای اطراف محل تخلیه می‌شود و باعث مخاطرات بهداشتی و زیست محیطی زیادی می‌گردد. هدف از این مطالعه حذف پروپیلن گلیکول از فاضلاب ساختگی در راکتور لجن فعال دارای بستر ثابت بود. راکتور مورد استفاده در این مطالعه شامل یک مخزن مکعبی شکل به حجم کل 16 لیتر و از جنس پلکسی‌گلاس بود که 12 لیتر آن به‌عنوان حجم هوادهی در نظر گرفته شد و 4 لیتر به ته‌نشینی اختصاص داده شد. همچنین 25 درصد از حجم حوضچه هوادهی به‌وسیله بستر ثابت برای تشکیل بیوفیلم میکربی، پر شد. در این پژوهش افزایش بار آلی به‌منظور مشاهده رفتار سیستم طی دو مرحله متوالی و ابتدا از طریق کاهش زمان ماند هیدرولیکی در غلظت ثابت و سپس در مرحله دوم از طریق افزایش غلظت COD ورودی در زمان ماند ثابت مطالعه شد. راندمان حذف COD در زمان‌های ماند 8 ، 6 ، 4 و 2 ساعت و غلظت COD ورودی 500 میلی‌گرم در لیتر به‌ترتیب 95/86، 95/12، 93/96 و 79/08 درصد بود. در مرحله بعدی و با توجه به‌نتایج حاصل از مرحله اول، راکتور در زمان ماند ثابت 6 ساعت و غلظتهای COD معادل 1000 ، 1500، 2000 و 2500 میلی‌گرم در لیتر مورد بهره‌برداری قرار گرفت. راندمان حذف در غلظتهای مذکور به‌ترتیب 92/95، 88/54، 75/95 و 35/69 درصد بود. داده‌های این تحقیق نشان داد که راکتور لجن فعال دارای بستر ثابت دارای کارایی مطلوبی در حذف پروپیلن‌گلیکول است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Treatment of Synthetic Wastewater Containing Propylene Glycol by a Lab Scale Fixed Bed Activated Sludge Reactor

نویسندگان [English]

  • Mahdi Farzadkia 1
  • Roshanak Rezaei Kalantari 2
  • Seyed Gholamreza Mousavi 3
  • Sahand Jorfi 4
  • Mitra Gholami 1
1 Assoc. Prof. of Environmental Health Eng., Faculty of Public Health, Iran Uni. of Medical Sciences, Tehran
2 Assist. Prof.of Environmental Health Eng., Faculty of Public Health , Iran University of Medical Sciences, Tehran
3 Assist. Prof. of Environmental Health Eng., Faculty of Public Health, Tarbiat Modarres Uni., Tehran
4 Ph.D. Student of Environmental Eng., Faculty of Public Health, Tarbiat Modarres Uni., Tehran
چکیده [English]

Propylene glycol is an organic compound which has wide applications in the pharmaceutical, cosmetics, chemical, and food processing industries. Propylene glycol is readily released into surface and ground waters and the neighboring soils via industrial wastewater effluents posing many health and environmental hazards. The main purpose of this study was to determine the efficiency of fixed bed activated sludge reactor for propylene glycol removal from synthetic wastewater. The lab scale reactor consisted of a cubic Plexiglas aeration tank with a total volume of 16 liters, 12 liters for aeration and 4 liters for settling. 25% of the aeration tank was filled with media as fixed bed for the biofilm to form. To evaluate the optimum efficiency of the reactor under variable organic loadings, the organic loading was increased in two consecutive stages: first by HRT depletion, and second by increasing COD concentration. The COD removal efficiencies obtained for hydraulic retention times of 8, 6, 4 and 2 hours and at an influent COD concentration of 500 mg/L were 95.86, 95.12, 93.96, and 79.08 %, respectively. In the fallowing stages and based on the results obtained from the first stage, a constant HRT of 6 hrs and COD concentrations of 1000, 1500, 2000 and 2500 mg/L were experimented. The removal efficiencies for the above concentrations were 95.95, 88.54, 75.95, and 35.69%, respectively. The results from this study indicate that the fixed bed activated sludge bioreactor satisfactorily capable of removing propylene glycol.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Propylene Glycol
  • Activated sludge
  • Biofilm
  • Wastewater Treatment
1- Agnieszka, Z., Tomasz, G., Joanna, Z., Magdalena, F., Rafał, F., Tomasz, K., and Zenon, L. (2007). “Biodegradation of poly(propylene glycol)s under the conditions of the OECD screening test.” Chemosphere., 67(5), 928-933.

2- Charles, A., John, W., and Davis, J. (2002). “An examination of the physical properties, fate, ecotoxicity and potential environmental risks for a series of propylene glycol ethers.” Chemosphere, 49(1), 61-73.

3- Rozman, K. K., Jatinder, B., and Antonia, M. (2006). “NTP-CERHR expert panel report on the reproductive and developmental toxicity of propylene glycol.” Reproductive Toxicology., 77(6), 485-638.

4- Bielefeldt, A., Langasekare, T., Utech, M., and Lapolantr, R. (2002). “Biodegradation of propylene glycol and associated hydrodynamic effects in sand.” Water Research, 36(7), 1707-1714.

5- Jaesche, P., Totsche, U., and Knabner, I. (2006). “Transport and anaerobic biodegradation of propylene glycol in gravel-rich soil materials.” J. of Contaminant Hydrology, 85(3-4), 271-286.

6- Joanna, R., Agnieszka, Z., Tomasz, G., and Zenon, L. (2003). “Isolation of poly (propylene glycol)s from water for quantitative analysis by reversed phase liquid chromatography.” J. of Chromatography, 1021(1-2), 11-17.

7- Agnieszka, Z., Tomasz, G., Joanna, Z., Magdalena, F., Rafał, F., and Zenon, L. (2007). “Bio-oxidation of tripropylene glycol under aerobic conditions.” Biodegradation, 19(3), 365-373.

8- Yen-Hui, L. (2008). “Kinetics of nitrogen and carbon removal in a moving-fixed bed biofilm reactor.” Applied Mathematical Modeling, 32(11), 2360-2377.

9- Bajaj, M., Gallert, C., and Winter, J. (2008). “Biodegradation of high phenol containing synthetic wastewater by an aerobic fixed bed reactor.” Bioresource Technology, 99(17), 8376-8381.

10- Xin, Z., Yanming, W., and Zhengfang, Y. (2006). “Oil field wastewater treatment in biological aerated filter by immobilized microorganisms.” Process Biochemistry, 41(7), 1475-1483.

11- Cresson, R., Escudie, R., Steye,r J., Delgenes, J., and Bernet, N. (2008(.“Competition between planktonic and fixed microorganisms during the start-up of methanogenic biofilm reactors.” Water Research, 42(3), 792-800.

12- ملکی، م.، و برقعی، م. (1384). عملکرد سنگ پامیس به‌عنوان بستر ثابت بیوفیلم در راکتور بیوفیلمی هوازی.  مجله علمی پژوهشی آب و فاضلاب.، 56 ، 62-72.

13- دلنواز، آ.، آیتی، ب.، و گنجی دوست، ح. (1387). تصفیه فاضلاب حاوی آنیلین با استفاده از بیوفیلمی با بستر متحرک.مجله علمی پژوهشی آب و فاضلاب.، 68، 9-19.

14- Tchobanoglous, G., and Burton, F. (1991). Wastewater engineering treatment and reuse, 4th Ed., Metcalf and Eddy, McGraw-Hill Inc., Boston.

15- Gabriel, B. (2005). Wastewater microbiology, 3rd Ed., John Wiley and Sons Inc. Publication, Gainesvillle, Florida.

16- APHA. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater, 21th Ed., American Public Health Association, New York.

17- Hamoda, M., and  Al-Ghusain, I. (1998). “Analysis of organic removal rates in the aerated submerged fixed film process.” Water Sci. Technol., 38(8-9), 213-221.

18- Jianlong, W., Hancheng, S., and Yi, Q. (2000). “Wastewater treatment in a hybrid biological reactor (HBR): Effect of organic loading rates.” Process Biochem., 36(4), 297-303.