تصفیه شیرابه تازه با فرایند اکسیداسیون پیشرفته مرطوب همراه با آب اکسیژنه، مطالعه موردی شیرابه کارخانه کمپوست زباله اصفهان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی اراک

2 استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی، یزد

3 استادیار گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی، یزد

4 دانشجوی دکترای مهندسی بهداشت محیط، مرکز تحقیقات محیط زیست، دانشگاه علوم پزشکی اصفهان

چکیده

فرایند اکسیداسیون مرطوب با هوا یکی از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته برای کاهش غلظت آلاینده‌های آلی از فاضلابهای بسیار قوی همانند شیرابه زباله با COD بیش از 10000 میلی‌گرم در لیتر است. برای بهبود راندمان این روش می‌توان از کاتالیزورهایی نظیر پراکسید هیدروژن و یا یون‌های فلزاتی همانند Fe+2 استفاده نمود. هدف از این مطالعه استفاده از فرایند کاتالیزوری اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن به‌منظور حذف مواد آلی و آمونیاک از شیرابه زباله بود. در این مطالعه تأثیر پارامترهای بهره‌برداری همانند درجه حرارت (100 تا 300 درجه سلسیوس)، زمان ماند (30 تا 90 دقیقه) و حجم پراکسید هیدروژن (1-  mL5 ، w/v30 درصد) در فشار 10 بار و غلظت کاتالیزور سولفات آهن 560 میلی‌گرم در لیتر در حذف مواد آلی و آمونیاک مطالعه شد. از هوا به‌عنوان اکسیدان اصلی و حجم‌های مختلف H2O2 برای بهبود فرایند اکسیداسیون مواد آلی استفاده گردید. نتایج نشان داد که راندمان حذف COD، BOD و آمونیاک در دمای 300 درجه سلسیوس، زمان ماند 90 دقیقه و حجم پراکسید هیدروژن 5/2 میلی‌لیتر به‌ترتیب 44، 48 و 8/63 درصد بود. همچنین نتایج نشان داد که WPO می‌تواند مواد آلی در شیرابه را به‌طور مؤثری حذف کند. زمان ماند و دمای واکنش از پارامترهای اصلی حذف COD هستند اما به‌منظور حذف کامل ترکیبات آلی و آمونیاکی نیاز به اکسیداسیون بیشتر آلاینده‌های موجود در شیرابه است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Treatment of Row Leachate Using Catalytic Wet Oxidation Processes in Combination Hydrogen Peroxide, A Case Study of Isfahan Composting Factory Leachate

نویسندگان [English]

  • Behrouz Karimi 1
  • Mohammad hassan Ehrampoush 2
  • Mehdi Mokhtari 3
  • Asghar Ebrahimi 4
چکیده [English]

Treatment of toxic organic compounds is one of the major applications of the Wet Air Oxidation (WAO) processes. The process can be defined  as the oxidation of substances, either in the form of solutions or suspensions, with the use of an oxidant (oxygen or air) at elevated pressure and temperature. The aim of this paper was to study of Catalytic Wet Oxidation (CWAO) with hydrogen peroxide to improve removal efficiency of organic matter and ammonia mainly produced in Isfahan composting factory leachate. The experiment was carried out by adding 1.5 Lit pretreated leachate sample to 3 Lit autoclave reactor. Four parameters are considered: pressure (8–12 bar); temperature (100–300 °C); retention time (30–90 min); H2O2 (1–5 mL/L).The highest removal efficiencies of COD and BOD were achieved at 300°C; approximately 44% and 48% were destroyed, respectively. On the other hand, highest ammonium removal efficiency was achieved at 100 °C in which approximately 63.8% was removed. The efficiency of aqueous phase oxidation can be largely improved by the use of H2O2 as catalyst. Therefore, catalytic wet oxidation would provide an environmentally attractive option for control of organic and toxic wastes problems. Temperature was found to be the most important control variable of the wet oxidation process of leachate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wet Oxidation
  • Hydrogen peroxide
  • leachate
  • Composting Factory
1- Abu-Hassan, M.A., Mantzavinos, D., and Metcalfe, I.S. (2005). “Wet air oxidation and ultrasound for the removal of linear alkylbenzene sulfonates from wastewater: The beneficial role of catalysis.” Topics in catalysis, 33(1), 141-148.

2- Cossu, R., Haarstad, K., Lavagnolo, M.C., and Littarru, P. (2001). “Removal of municipal solid waste COD and NH4-N by phyto-reduction: A laboratory-scale comparison of terrestrial and aquatic species at different organic loads.” Ecological Engineering, 16(4), 459-470.

3- Guo, J., and Al-Dahhan, M. (2003). “Catalytic wet oxidation of phenol by hydrogen peroxide over pillared clay catalyst.” Industrial and Engineering Chemistry Research, 42(12), 2450-2460.

4- Catrinescu, C., Arsene, D., and Teodosiu, C. (2011). “Catalytic wet hydrogen peroxide oxidation of para-chlorophenol over Al/Fe pillared clays (AlFePILCs) prepared from different host clays.” Applied Catalysis B: Environmental, 101(3), 451-460.

5- Karimi, B., Ehrampoush, M.H., Ebrahimi, A., Mochtari, M., and Amin, M.M. (2012). “Catalytic oxidation of hydrogen proxide and the adsorption combinatory process in leachate waste pretreatment from composting factory.” International of Environmental Health Eng., 1 (1), 75-81.

6- Vlasits, J., Jakopitsch, C., Schwanninger, M., Holubar, P., and Obinger, C. (2007). “Hydrogen peroxide oxidation by catalase-peroxidase follows a non-scrambling mechanism.” FEBS Letters, 581(2), 320-324.

7- Herney-Ramirez, J., Silva, A.M.T., Vicente, M.A., Costa, C.A., and Madeira, LM. (2011). “Degradation of acid orange 7 using a saponite-based catalyst in wet hydrogen peroxide oxidation: Kinetic study with the fermi's equation.” Applied Catalysis B: Environmental, 101(3), 197-205.

8- Mohajeri, S., Aziz, H.A., Isa, M.H., Bashir, M.J.K., Mohajeri, L., and Adlan, M.N. (2010). “Influence of fenton reagent oxidation on mineralization and decolorization of municipal landfill leachate. J. of Environmental Science and Health Part A, 45(6), 692-698.

9- karimi, B., Ehrampoush, M.H., Mokhtari, M., and Ebrahimi, A. (2011). “Comparison of three advanced oxidation processes in organic matter removal from Esfahan composting factory leachate.” Iran. J. Health and Environ., 4(2), 149-158.

10- APHA., AWWA., and WEF. (2003). Standard methods for the examination of water and wastewater, 20th Ed., Washington, DC.

11- Catrinescu, C., Teodosiu, C., Macoveanu, M., Miehe-Brendle, J., and Le Dred, R. (2003). “Catalytic wet peroxide oxidation of phenol over Fe-exchanged pillared beidellite.” Water Research, 37(5), 1154-1160.

12- Rivas, F.J., Beltrán, F.J., Carvalho, F., and Alvarez, P.M. (2005). “Oxone-promoted wet air oxidation of landfill leachates.” Industrial and Engineering Chemistry Research, 44(4),749-758.

13- Goi, D., Di Giorgio, G., Cimarosti, I., Lesa, B., Rossi, G., and Dolcettia, G. (2009). “Treatment of landfill leachate by H2O2 Promoted wet air oxidation: COD-AOX reduction, biodegradability enhancement and comparison with a fenton-type oxidation.” Chemical and Biochemical Engineering Quarterly, 23(3), 343-349.

14- Carriazo, J., Guelou, E., Barrault, J., Tatibouėt, J., and Moreno, S. (2003). “Catalytic wet peroxide oxidation of phenol over Al-Cu or Al-Fe modified clays.” Applied Clay Science, 22(6), 303-308.

15- García-Molina, V., López-Arias, M., Florczyk, M., Chamarro, E., and Esplugas, S. (2005). “Wet peroxide oxidation of chlorophenols.” Water Research, 39(5), 795-802.

16- Melero, J., Martínez, F., Botas, J., Molina, R., and Pariente, M. (2009). “Heterogeneous catalytic wet peroxide oxidation systems for the treatment of an industrial pharmaceutical wastewater.” Water Research, 43(16), 4010- 4018.