تصفیه شیرابه زباله کارخانه کمپوست با فرایند اکسیداسیون مرطوب- جذب کاتالیستی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مربی گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشگاه علوم پزشکی اراک

2 - دانشیار گروه بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی شهید صدوقی یزد

3 دانشجوی دکترای مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشکده علوم پزشکی اصفهان

چکیده

فرایند اکسیداسیون مرطوب با هوا، یکی از فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته برای کاهش مواد آلی سمّی در فاضلاب، صنایع و شیرابه مواد زائد جامد است. هدف از این مطالعه استفاده از فرایند کاتالیزوری اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن برای بهبود راندمان حذف مواد آلی است. در این مطالعه اثر پارامترهای بهره‌برداری همانند دما (100 تا 300 درجه سلسیوس)، زمان ماند (30 تا 90 دقیقه) و حجم پراکسید هیدروژن (mL5-1) در فشار 10 بار و تأثیر روش کاتالیزوری اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن همراه با فرایند جذب روی GAC، PAC، GAC/Cl2 و GAC/Fe بررسی شد. از هوا به‌عنوان اکسیدان اصلی و از حجم‌های مختلف H2O2 برای بهبود فرایند اکسیداسیون مواد آلی استفاده شد. راندمان حذف GAC، PAC و Cl2/PAC در دمای 300 درجه سلسیوس و غلظت کربن فعال 2 گرم در لیتر برای COD به‌ترتیب، 4/43 ، 9/38 و 6/33 درصد بود. راندمان حذف COD در فرایند GAC، در غلظت کربن فعال 3 گرم در لیتر، 2/48 درصد بود و در فرایند کاتالیزوری GAC/ Fe به 7/64 درصد افزایش یافت. فرایند کاتالیزور  GAC/Feبرای اکسیداسیون مواد آلی موجود در شیرابه دارای راندمان بالاتری نسبت به جاذبهای دیگر بود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Treatment of Composting Factory Leachate with the Wet Oxidation Process -Catalytic Adsorption

نویسندگان [English]

  • behrooz Karimi 1
  • mohammadhassan Ehrampoush 2
  • Asghar Ebrahimi 3
  • Mehdi Mokhtari 3
چکیده [English]

Wet air oxidation process is one of the advanced oxidation processes for reducing toxic organic matter in industrial wastewater and solid waste leachate treatment. The purpose of this study is to use a catalytic oxidation of hydrogen peroxide for improving the removal efficiency of the organic matter. In this study, the effect of operational parameters such as temperature (100–300 °C), residence time (30-90 min) and hydrogen peroxide volume (1-5 mL-1) in the pressure 10 bars with combination of absorption process on GAC, PAC, PAC/Cl2, and GAC/Fe were considered. The air as main oxidant and various volumes of H2O2 were used to improve the organic material oxidation. The removal efficiency of GAC, PAC, PAC/Cl2 at temperature 300 °C, and activated carbon concentration 2 g/l were 43.4%, 38.9%, and 33.6% respectively. COD removal efficiency in the GAC adsorption process in 3 g/L activated carbon was, 45.2%, and GAC/Fe catalytic process was increase to 64.7%. The GAC/Fe catalyst process had higher efficiency than other absorbents for the organic matter oxidation in leachate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Wet Oxidation
  • Hydrogen peroxide
  • leachate
  • Adsorption
  • Composting Factory
1. Quintanilla, A., Fraile, A., Casas, J., and Rodríguez, J. (2007). “Phenol oxidation by a sequential CWPO-CWAO treatment with a Fe/AC catalyst.” J. of Hazardous Materials, 146(3), 582-588.
2. Karimifar, B., Ehrampoush, M., Mokhtari, M., and Ebrahimi, A. (2011). “Leachate treatment using wet air oxidation processes.” Iranian Journal of Health and Environment, 4(1), 23-34.
3. Gomes, H.T., Machado, B.F., Ribeiro, A., Moreira, I., Rosário, M., Silva, A.M.T., Figueiredo, J.L., and Faria, J.L. (2008). “Catalytic properties of carbon materials for wet oxidation of aniline.” J. of Hazardous Materials, 159(2), 420-426.
4. Gözmen, B., Kayan, B., Gizir, A.M., and Hesenov, A. (2009). “Oxidative degradations of reactive blue 4 dye by different advanced oxidation methods.” J. of Hazardous Materials, 168(1), 129-136.
5. Gomes, H.T., Machado, B.F., Ribeiro, A., Moreira, I., Rosário, M., Silva, A.M.T., Figueiredo, J.L., and Faria, J.L. (2008). “Catalytic properties of carbon materials for wet oxidation of aniline.” J. of Hazardous Materials, 159(2), 420-426.
6. Suárez-Ojeda, M.E., Kim, J., Carrera, J., Metcalfe, I.S., and Font, J. (2007). “Catalytic and non-catalytic wet air oxidation of sodium dodecylbenzene sulfonate: Kinetics and biodegradability enhancement.” J. of Hazardous Materials, 144(3), 655-662.
7. 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.
8. Perathoner, S., and Centi, G. (2005). “Wet hydrogen peroxide catalytic oxidation (WHPCO) of organic waste in agro-food and industrial streams.” Topics in Catalysis, 33(1), 207-224.
9. Liou, R.M., and Chen, S.H. (2009). “CuO impregnated activated carbon for catalytic wet peroxide oxidation of phenol.” J. of Hazardous Materials, 172(1), 498-506.
10. APHA, AWWA, WEF. (2003). Standards methods for the examination of water and wastewater, 20th Ed., American Public Health Association,Washington, DC.
11. Cornish, B.J.P., Lawton, L.A., and Robertson, P.K.J. (2000). “Hydrogen peroxide enhanced photocatalytic oxidation of microcystin-LR using titanium dioxide.” Applied Catalysis B: Environmental, 25(1), 59-67.
12. László, K., Podkościelny, P., and Dąbrowski, A. (2006). “Heterogeneity of activated carbons with different surface chemistry in adsorption of phenol from aqueous solutions.” Applied Surface Science, 252(16), 5752-5762.
13. Anupam, K., Dutta, S., Bhattacharjee, C., and Datta, S. (2011). “Adsorptive removal of chromium (VI) from aqueous solution over powdered activated carbon: Optimisation through response surface methodology.” Chemical Engineering Journal, 173 (1), 135-143.
14. Chang, C.J., Li, S.S., and Ko, C.M. (1995). “Catalytic wet oxidations of phenol‐and p‐chlorophenol‐contaminated waters.” J. of Chemical Technology and Biotechnology, 64(3), 245-252.
15. Liu, W.M., Hu, Y.Q., and Tu, S.T. (2010). Active carbon–ceramic sphere as support of ruthenium catalysts for catalytic wet air oxidation (CWAO) of resin effluent.” J. of Hazardous Materials, 179(1), 545-551.
16. Berardinelli, S., Resini, C., and Arrighi, L. (2008). “Technologies for the removal of phenol from fluid streams: A short review of recent developments.” J. of Hazardous Materials, 160(2), 265-288.
17. Karimi, B., Ehrampoush, M. H., Mokhtari, M., and Ebrahimi, A. (2013). “Comparison of three advanced oxidation processes organic matter removal from Esfahan camposting factory leachate.” Iran J. Health and Environ., 4(2), 149-158.
18. Karimi, B., Ehrampoush, M.H., Ebrahimi, A., Mokhtari, M., and Amin, M.M. (2012). “Catalytic oxidation of hydrogen peroxide and the adsorption combinatory process in leachate waste pretreatment from composting factory.” International Journal of Environmental Health Engineering, 1(1), 75-81.
19. Li, N., Descorme, C., and Besson, M. (2007). “Catalytic wet air oxidation of chlorophenols over supported ruthenium catalysts.” J. of Hazardous Materials, 146(3), 602-609.