بررسی عملکرد فرایندهای الکتروکواگولاسیون و الکتروکواگولاسیون/فلوتاسیون در حذف کدورتهای فصلی با استفاده از الکترودهای آهن و آلومینیوم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان

2 استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان

3 استادیار گروه آمار و اپیدمیولوژی، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان

4 کارشناس بهداشت محیط، مرکز بهداشت شهرستان همدان

5 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان

چکیده

عملیات انعقاد شیمیایی و انعقاد شیمیایی/شناورسازی از جمله فرایندهای جدید و روبه رشدی است که به نحو چشمگیری به‌‌منظور حذف آلاینده‌ها از آب و فاضلاب مورد استفاده قرار گرفته اند. در این مطالعه از یک واحد الکتروکواگولاسیون و فلوتاسیون در مقیاس آزمایشگاهی به حجم تقریبی 6 لیتر، مجهز به 4 الکترود از جنس آهن و آلومینیوم به ابعاد 2*20*200میلی‌متر به‌منظور حذف کدورت استفاده شد. تأثیر جنس الکترود، کدورت اولیه، ولتاژ جریان 10 تا 30 ولت، pH محیط 3 تا 12 و زمان تماس 5 تا 30 دقیقه مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج این مطالعه حاکی از آن‌ بود که در فرایند الکتروکواگولاسیون/ فلوتاسیون حذف 84 و 88 درصدی کدورت در مقدار اولیه کدورتNTU  1200درpH  بهینه 6 و 9-7 به‌ترتیب در هنگام استفاده از الکترودهای آهن و آلومینیوم در ولتاژ جریان 30 ولت بعد از زمان 30 دقیقه مشاهده شد. همچنین نتایج نشان داد که در فرایند الکتروکواگولاسیون/ فلوتاسیون در ولتاژ جریان 30 ولت و زمان تماس 30 دقیقه به‌ترتیب 87 و 80 درصد کدورت اولیه با استفاده از الکترودهای آلومینیوم و آهن حذف شد که بیانگر تأثیر جنس الکترود در فرایند حذف کدورت است. این در حالی است که در فرایند الکتروکواگولاسیون در شرایط مشابهه بهره‌برداری تنها 68 و 67 درصد با استفاده از الکترودهای آلومینیوم و آهن حذف شده است. نتایج این مطالعه حاکی از تأثیرگذاری بیشتر فرایند الکتروکواگولاسیون/ فلوتاسیون با استفاده از الکترود آلومینیوم در مقایسه با استفاده از الکترود آهن و همچنین فرایند الکتروکواگولاسیون است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Electrocoagulation (EC) and Electrocoagulation/Flotation(ECF) Processes for Removing High Turbidity from Surface Water Using Al and Fe Electrodes

نویسندگان [English]

  • Ghorban Asgari 1
  • Abdolmotaleb Seid mohammadi 2
  • ghodratollah Rowshanai 3
  • Zahra Sharifi 4
  • Jamal Mehr alipour 5
  • Amir Shabanlo 5
  • Mehrdad Shabanlo 5
چکیده [English]

Electrocoagulation (EC) and Electrocoagulation/flotation (ECF) processes are simple and efficient in water and wastewater treatment. In recent years, many investigations have focused on the use of these processes for treating of polluted water. The purpose of this study was to investigate the efficiency of EC and ECF processes in removal of high turbidity water using different electrodes in different circumstances. In present study an electrocoagulation and electrocoagulation/ flotation reactor in a lab scale to an approximate volume of 6 liters which is equipped with four Al-AL and Fe-Fe electrodes (200 * 20 * 2 mm) was used  for removing of high turbidity water. The effects of operating parameters such as type of electrodes, initial water turbidity, applied voltage (10 to 30 v), initial pH of the solution (3 to 12) and reaction times (5 to 30 minutes) were evaluated. The batch experimental results showed that initial turbidity water, initial pH of the solution, different applied voltages up to %88 turbidity as initial turbidity of 1200 NTU have been removed when using Al-Al and Fe-Fe electrodes and reaction times highly effective on the turbidity removal efficiency in these processes. In ECF process, 84% in optimum condition. However, in EC  process the maximum removal was found  up to 68% of initial turbidity when using Al-Al and Fe-Fe electrodes in same operation. Based on the result obtained in this study, the type of electrodes in EC and ECF processes  significantly affect the removal rate of high turbid water. Also, it was found that much higher turbidity removal could be achieved by ECF process than that by EC process in the same condition.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water Treatment
  • Seasonal Turbidity
  • Electrocoagulation
  • Electrocoagulation/Flotation
  • Al and Fe Electrodes
1- Lee, P.C., Gau, S.H., and Song, C.C. (2007). “Particle removal of high-turbidity reservoir water by electro-aggregation.” J. Environmental Engineering and Management, 17(6), 371-375.

2- Gasim, S.R., Motley, M.E., and Zhu, G. (2000). Water works engineering, Prentice Hall Inc., N.J.

3- Kawwamura, S. (2000). Water treatment facilities, John Willy and Sons, Inc., N.Y.

4- Gomes, J.A., Daida, P., Kezmez, M., Weir, M., Moreno, H., Parga, J.R., Irwin, G., Mcwhinney, H., Grady, T., Petersan, E., and Cocke, D.L. (2007). “Arsenic removal by electrocoagulation using combined Al-Fe electrode system and characterization of products.” J. Hazardous Materials, 139(2), 220-231.

5- Hu, C.Y., Lo, S.L., and Kuan,W.H. (2003). “Effects of co-existing anions on fluoride removal in electrocoagulation (EC) process using aluminum electrodes.” J. Water Research, 37(18), 4513-4523.

6- Carmona, M., Khemis, M., Leclerc, J.P., and Lapisque, F. (2006). “A simple model to predict the removal of oil suspensions from water using the electrocoagulation technique.” J. Chemical Engineering Science, 61(4), 1237-1246.

7- Masoud, A. H., Alavimoghadam, S.M.R., Arami, M., and Hashemi, S.H. (2012). “Optimization of the electrocoagulation process fpr removal of Cr using Taguchi method.” J. of Water and Wastewater, 80,
2-8.(In Persian)

8- Mahvi, A.H., Bazrafshan, E., Mesdaghinia, A.R., Nasseri, S., and Vaezi, F.(2007). “Chromium removal from aqueous environments by electrocoagulation process using aluminum electrodes.” J. of Water and Wastewater, 62, 28-34. (In Persian)

9- Jiang, J.Q., Graham, N., and Andre, C. (2003). “Laboratory study of electro-coagulation–flotation for water treatment.” J. Water Research, 36, 4064-4078.

10- Shanshan Yang, J., Tran, J., Ma, F., Ta, G., and Du, M.. (2010). “Electro-coagulation–flotation process for algae removal.” J. Hazardous Materials, 177, 336-343

11- Malakootian, M., Mansoorian, H.J., and Moosazadeh, M. (2010).“Performance evaluation of electrocoagulation process using iron-rod electrodes for removing hardness.” J. Desalination, 255, 67-71.

12- Poon, C.P.C. (1997). “Electroflotation for groundwater decontamination.” J. Hazardous Materials, 55, 159-170.

13- Zuo, Q., Chen, X., and Li, W.(2008). “Combined electrocoagulation and flotation for removal of fluoride from drinking water.” J. Hazardous Materials, 159, 452-457.

14- Emamjomeh, M.H., and Sivakumar, M. (2009). “Review of pollutants removal by electrocoagulation and electrocoagulation/flotation processes.” J. Environmental Management, 90, 1663-1679.

15- Kaliniichuk, E.M., Vasilenko, I., Shchepanyuk, V.Y., Shukhaverkhova, N.A., and Makarov, I.S. (1976). “Treating refinery wastewaters to remove emulsified oils by electrocoagulation and electroflotation.” J. Int. Chem. Eng., 16 (3), 434-435.

16- Merzouk, B., Gourich, B., and Sekki, A. (2009). “Removal turbidity and separation of heavy metals using electrocogulation- electroflotation technique.” J. Hazardous Materials, 164, 215-222.

17- Inoussa, Z., Maiga, A.H., Wethe, J., Valentin, G., Leclerc, J. P., Patermotle, G., and Lapicque, F. (2009). “Electrocoagulation for the treatment of textile wastewaters with Al or Fe electrodes: Compared variations of COD levels, turbidity and absorbance.” J. Hazardous Materials, 169, 70-76.

18- APHA, AWWA, WEF. (2005). Standard methods for the examination of water and wastewater, 31th Ed., Washington. DC.

19- Emamjomeh, M., and Sivakumar, M. (2009). “Fluoride removal by a continuous flow electrocoagulation reactor.” J. Environmental Management, 90, 1204-1212.

20- Kilic, M.G., and Hosten, C. A. (2010). “Comparative study of electrocoagulation and coagulation of aqueous suspensions of kaolinite powders.” J. Hazardous Materials, 176, 735-740.

21- Alinsafi, A., Khemis, M., Pans, M.N., Leclerc, J. P., Vaacaubi, A., Benhamou, A., and Nejmeddine, A. (2005). “Electrocoagulation of reactive textile dyes and textile wastewater.” J. Chemical Engineering Process, 44, 461-470.

22- Bayramgol, M., and Kobya, M. (2003). “Operating cost analysis of electrocoagulation of textile dye wastewater.” J. Purification Technology, 37, 117-125.

23- Ratna Kumar, P., Chaudhari, S., Khilar, K.C., and Mahajan, S.P. (2004). “Removal of arsenic from water by electrocoagulation.” J. Chemosphere, 55, 1245-1252.

24- Yan, F.Q., Li, Y. J., Meng, L., and Meng, Q.J. (2007). “Removal of humic acid from groundwater by electrocoagulation.” J. of China University of Mining and Technology, 17, 513-515.