عوامل مؤثر بر افزایش باکتری‌های رشته‌ای و تأثیر آن در گرفتگی غشای MBR

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای شیمی- محیط زیست، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

2 استاد، دانشکده مهندسی شیمی و نفت، دانشگاه صنعتی شریف، تهران

چکیده

بیش از 90 درصد تصفیه‌خانه فاضلاب شهرهای کشور از سیستم لجن فعال استفاده می‌کنند که در حال حاضر به‌دلیل بار ورودی زیاد، کارایی مناسبی ندارند. به‌منظور ارتقای عملکرد این سیستم‌ها و همچنین کاهش میزان لجن مازاد تولیدی، می‌توان از یک سیستم UASB به‌عنوان پیش تصفیه برای کاهش بار آلی ورودی به سیستم لجن فعال و برای افزایش کیفیت فاضلاب تصفیه شده خروجی به‌جای استفاده از حوض ته‌نشینی از غشا (تبدیل لجن فعال به بیوراکتور غشایی) استفاده کرد. در این مطالعه اثر تغییر شرایط خوراک به‌دلیل استفاده از راکتور UASB به تانک هوادهی در تغییر جمعیت و نوع ریزاندام‌ها، تغییر مقدار باکتری‌های رشته‌ای، COD و TS پساب خروجی و گرفتگی غشا در سیستم MBR مورد بررسی قرار گرفت. نتایج به‌دست آمده نشان داد که در اثر تغییر قابل توجه ماهیت فاضلاب اولیه (ایجاد یون سولفید و استات) به ورودی سیستم MBR، جمعیت باکتری‌های رشته‌ای از 5 به Count/µL 100 افزایش پیدا کرد. اگر چه این افزایش تأثیر چندانی بر روی گرفتگی غشا نشان نداد. بر اثر افزایش غلظت MLSS و در نتیجه کاهش اکسیژن محلول به زیر 1 میلی‌گرم در لیتر، تعداد باکتری‌های رشته‌ای از 100 به Count/µL 400 افزایش یافت. با افزایش باکتری‌های رشته‌ای، فشار انتقالی غشا از1/5 به 3/5 کیلو پاسکال رسید و در نتیجه مقاومت کلی در مقابل شار خروجی دچار افزایش شدیدی گردید. برای کاهش تعداد باکتری‌های رشته‌ای از هیپوکلریت کلسیم با دز g Cl2/Kg MLSS day 10 استفاد شد، به‌طوری‌که بعد از 5 روز میزان باکتری‌های رشته‌ای بدون اینکه جمعیت دیگر ریزاندام‌ها کاهش چشمگیری یابند، از 400 به Count/µL 100 کاهش یافت و به‌همین ترتیب روند افزایشی فشار انتقالی غشا نیز متوقف شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effective Parameters on Increasing Filamentous Bacteria and Their Effects on Membrane Fouling in MBR

نویسندگان [English]

  • Hossein Hazrati 1
  • Jalal Shayegan 2
1 Ph.D. Student of Chemical and Environmental Eng., Sharif University of Tech., Tehran
2 Prof., Dept. of Chemical and Petroleum Eng., Sharif University of Tech., Tehran (Corresponding Author) (+98 021) 66165420 Shayegan@sharif.edu
چکیده [English]

Over 90 percent of the wastewater treatment plants in Iran use activated sludge process. Due to increase in organic loading rates, most of these plants do not have appropriate performance. For upgrading these systems and decreasing production of the excess sludge, a UASB reactor can be used as pretreatment for decreasing the organic loading prior to the activated sludge system. Also for improving the effluent quality, a membrane can be replaced for secondary sedimentation tank, i.e. changing activated sludge to membrane bioreactor. In this study, the effect of significant changes in feed composition, due to the introduction of UASB reactor; have been investigated on the population of filamentous bacteria, COD and TS removal efficiency and membrane fouling. The results showed that the population of filamentous bacteria increased rapidly from 5 to 100 Count/µL. However, this increase does not have considerable effect on membrane fouling. With increasing MLSS concentration, the number of filamentous bacteria increased from 100 to 400Count/µL. As a result, the trans membrane pressure was raised from 1.5 to 3kpa and overall membrane resistance was increased against the effluent flux. For reducing the filamentous bacteria, a dose of 20 g Cl2 /Kg MLSS was added in few intervals for two days. It was also found the number of filamentous bacteria decreased from 400 to 100 after 5 days without decreasing the other microorganisms’ population significantly. The trans membrane pressure was also retained without any further increase. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • MBR
  • UASB
  • Filamentous Bacteria
  • Main Micro Organisms
  • Membrane Fouling
  • Dissolved oxygen

1- Visvanathan, C., Aim, R.B., and Parameshwaran, K. (2000). “Membrane separation bioreactors for wastewater treatment.” J. of Crit. Rev. Environ. Sci. Technol., 30, 1-48.

2- London, T., Stephenson, S., Judd, B., and Jefferson, K. (2000). Membrane bioreactors for wastewater treatment, IWA Publishing, London.

3- Yamamoto, K.M., Hissa, M., Mahmood, T., and Matsuo, T. (1994). “Direct solid liquid separation using hollow fiber membrane in an activated sludge aeration tank.” J. of Water Sci. Technol., 30, 21-27.

4- Yang, W., Cicek, N., and Ilg, J. (2006). “State of theart of membrane bioreactors.” J. of Membr. Sci., 270, 201-211.

5- Chang, I.S., LeClech, P., Jefferson, B., and Judd, S. (2000). “Membrane fouling in MBRs for Visvanathan, C., Aim, R.B., Parameshwaran, K. Membrane separation bioreactors for  wastewater treatment.” J. of Crit. Rev. Environ. Sci. Technol., 30, 1-48.

6- LeClech, P., Chen, V., and Fane, A.G. (2006). “Fouling in membrane bioreactors used in wastewater treatment.” J. Membr. Sci., 284, 7-53.

7- Chang, I.S., and Lee, C.H. (1998). “Membrane filtration characteristics in membrane-coupled activated sludge system-the effect of physiological states of activated sludge on membrane fouling.” J. of Desalination, 120, 221-233.

8- McCarthy, A.A., O’Shea, D.G., Murray, N.T., Walsh, P.K., and Foley, G. (1998). “Effect of cell morphology on dead-end filtration of the dimorphic yeast Kluyveromyces marxianus Var. marxianus NRRLy2415.” J. of Biotechnol Prog., 14, 279-285.

9- Choi, J.G., Bae, T.H., Kim, J.H., Tak, T.M., and Randall, A.A. (2002). “The behavior of membrane fouling initiation on the cross-flow membrane bioreactor system.” J. of Membr. Sci., 203, 103-113.

10- Jenkins, D., Richard, M.G., and Daigger, G.T. (1993). Manual on the causes and control of activated sludge bulking and foaming, 2nd Ed., Lewis Pub., Michigan.

11- Rushing Pan, J., Su, Y.C., Huang, C., and Lee, H.C. (2010). “Effect of sludge characteristics on membrane fouling in membrane bioreactors.” J. of Membr. Sci., 349, 287-294.

12- Jenkins, D. (1993). Manual on the causes and control of activated sludge bulking and foaming, Lewis Publ., Boca Raton, New York, London, Tokyo.

13- Momeni, A., and Mirbagheri, A. (2005) “Minimization of excess sludge in activated sludge systems.” J. of Water and Wastewater, 56, 54-61. (In Persian)

14- Jiang, T., Kennedy, M.D., Van der Meer, G.J.W., Vanrolleghem, P.A., and Schippers, J. C. (2003). “The role of blocking and cake filtration in MBR fouling.” J. of Desalination, 157, 335-343.

15- Le-Clech, P., Jefferson, B., and Judd, S.J. (2003). “Impact of aeration, solids concentration and membrane characteristics on the hydraulic performance of a membrane bioreactor.” J. of Membr. Sci., 218, 117-129.

16- Xie, B., Dai, X.C., and Xu, Y.T. (2007). “Cause and pre-alarm control of bulking and foaming by microthrix parvicella-A case study in triple oxidation ditch at a wastewater treatment plant.” J. of Hazardous Materials, 143, 184-191.

17- Hwang, Y.T., and Tanaka, T. (1998). “Control of microthrix parvicella foaming in activated sludge.” J. of Water Res., 32, 1668-1678.