مجله آب و فاضلاب

مجله آب و فاضلاب

بهینه‎سازی حذف فسفات از فاضلاب صنعتی در رآکتور ناپیوسته متوالی و واحد هوادهی گسترده

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
محمدرضا فدائی تهرانی 1
پوریا جمشیدی‌پور 2
1 استادیار و عضو هیئت علمی مجتمع عالی آموزشی و پژوهشی اصفهان، پژوهشگاه نیرو، اصفهان، ایران
2 کارشناس ارشد و پژوهشگر، تصفیه‌خانه فاضلاب شهرک صنعتی مورچه‌خورت، اصفهان، ایران
10.22093/wwj.2024.446732.3405
چکیده
امروزه به‌دلیل نیاز فزاینده به آب، حفاظت از منابع آبی در مقابل آلودگی‌ها به ویژه جلوگیری از نشت فاضلاب و استفاده مجدد پساب، یکی از اولویت‌های اصلی جوامع بوده و سرمایه‌گذاری گسترده برای تصفیه فاضلاب، امری اجتناب‌ناپذیر شده است. برای دستیابی به کارایی مناسب تصفیه با حداقل هزینه، پایش پیوسته فرایندهای بهره‌برداری متناسب با تغییرات کمّی و کیفی فاضلاب ورودی موردنیاز است؛ به همین دلیل، توسعه ابزارهای لازم و شبیه‌سازی عملکرد سیستم‌های تصفیه فاضلاب، اهمیت بیشتری یافته است. در این پژوهش، شبیه‌سازی عملکرد تصفیه‌خانه فاضلاب صنعتی در نرم‌افزار BioWIN برای حذف بیولوژیکی و شیمیایی فسفر، و تغییر برنامه عملکردی سیستم رآکتور ناپیوسته متوالی برای دستیابی به بهترین کارایی، انجام شد و شرایط مختلف بهره‌برداری با تلفیق بازگشت لجن به واحد بی‌هوازی، تبدیل واحدهای بی‌هوازی سری دوم به هوازی و تزریق مقدار مختلف نیتروژن به واحد هوازی در دو سیستم SBR و MBBR، تحلیل شد. بنابر نتایج به‌دست آمده در سیستم SBR، بهترین شرایط کارکرد با تلفیق بازگشت لجن به میزان m3/day 27/1 از مخزن ته‌نشینی به واحد بی‌هوازی، تبدیل واحدهای بی‌هوازی سری دوم به واحد هوازی و تزریق محلول نیتروژن g/L 10 با دبی m3/day 1 به‌دست آمد؛ به‌طوری‌که بعد از گذشت 2 هفته میزان فسفات در خروجی تصفیه‎خانه به صفر کاهش یافت. در سیستم MBBR، هر یک از راه‌حل‎های تزریق منبع نیتروژن، هوادهی کافی و تزریق آلوم، می‎تواند غلظت فسفات در پساب خروجی را به صفر کاهش دهد. نرخ تزریق نیتروژن و درصد بازگشت لجن در سیستم SBR و انتخاب دوز مناسب تزریق آلوم و میزان هوادهی در سیستم MBBR متغیرهای کلیدی تصفیه فاضلاب هستند؛ برای دستیابی به شرایط بهینه حذف فسفر، حد مطلوب هر یک از این متغیرهای اصلی با شبیه‌سازی و در نظرگیری عوامل فنی، اجرائی و اقتصادی، انتخاب می‌شود.
کلیدواژه‌ها
تصفیه
فاضلاب صنعتی
رآکتور ناپیوسته متوالی
رآکتور بستر متحرک
BioWIN
فسفر

موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of Phosphate Removal in Industrial Wastewater Treatment Plant in SBR and MBBR Units

نویسندگان English

Mohammad Reza Fadaei Tehrani 1
Pouria Jamshidipoor 2
1 Assist. Prof. and Faculty Member of Isfahan Higher Educational and Research Center, Energy Research Institute, Isfahan, Iran
2 Senior Expert and Researcher, Morchekhort Industrial Wastewater Treatment Plant, Isfahan, Iran
چکیده English

Nowadays, due to the increasing need for water, protection of water resources against pollution, especially prevention of dirt leakage and reuse of sewage, is one of the main priorities of societies, and extensive investment for sewage treatment has become inevitable. In this research, the simulation of the performance of the industrial wastewater treatment plant in the BioWIN software for the biological and chemical removal of phosphorus, and the change of the functional program of the sequential discontinuous reactor system in order to achieve the best efficiency, were carried out. According to the obtained results, in the SBR system, the best working conditions are found by combining the sludge return of 1.27 m3/day from the sedimentation tank to the anaerobic unit, converting the second series anaerobic units to the aerobic unit and injecting a nitrogen solution of 10 g/L with a flow rate of 1 m3/day; So that after two weeks, the amount of phosphate at the outlet of the refinery decreased to zero. In the MBBR system, any of the nitrogen source injection solutions, adequate aeration and alum injection can reduce the phosphate concentration in the effluent to zero. Nitrogen injection rate and sludge return percentage in SBR system and selection of appropriate dose of alum injection and aeration rate in MBBR system, are the key variables of wastewater treatment. In order to achieve the optimal conditions for phosphorus removal, the optimal limit of each of these main variables is selected by simulating and considering technical, executive and economic factors.

کلیدواژه‌ها English

Treatment
Industrial Wastewater
Sequencing-Batch-Reactor
Moving-Bed-Biofilm-Reactor
BioWIN
Phosphorus
Ahangari, H. G., Pourmoghadas, H. and Fahiminia, M., 2020. Optimization of wastewater refinery in Shokoohiyeh industrial city of Qom before entering RO system using chlorophyll, alum and PAC coagulators. Journal of Water and Wastewater, 31(1), 76-85. (In Persian). https://doi.org/10.22093/WWJ.2019.149946.2753.
Ajayi, T. O. and Ogunbayo, A. O., 2012. Achieving environmental sustainability in wastewater treatment by phytoremediation with water hyacinth (Eichhornia Crassipes). Journal of Sustainable Development, 5(7), 80. https://doi.org/10.5539/jsd.v5n7p80.
Alvarado, A., 2013. Advanced dynamic modelling of wastewater treatment ponds (Doctoral Dissertation, Ghent University).
Bagheri Pardesti, E. and Tarabian, A., 2017. Optimization of West Tehran wastewater treatment plant with an emphasis on hydraulic shock and organic shock and the feasibility of increasing the capacity of the treatment plant using the MBBR process. MSc. Thesis, University of Tehran. (In Persian)
Bai, X., McKnight, M. M., Neufeld, J. D. and Parker, W. J., 2023. Simultaneous nitrification, denitrification, and phosphorus removal from municipal wastewater at low temperature. Bioresource Technology, 368, 128261. https://doi.org/10.1016/j.biortech.2022.128261.
Chang, S., Tao, T. and Wu, P., 2019. Simultaneous Nitrification, Denitrification, and Phosphorus Removal by Aerobic Granular Sludge. In Nancharaiah, Y. V. and Venugopalan, V. P., Ed. Microbial Biofilms in Bioremediation and Wastewater Treatment. CRC Press. pp. 49-68. https://doi.org/10.1201/b22046-4.
Kılıç, B. and Çeçen, F., 2023. Review of experimental biodegradation data on pharmaceuticals and comparison with predictive BIOWIN models. Journal of Environmental Management, 344, 118310. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2023.118310.
Knapp, L. A., 2014. Study of process control strategies for biological nutrient removal in an oxidation ditch. MSc. Thesis, University of South Florida. USA.
Midkiff, R. C., 2016. A cultural and technical study of wastewater treatment plant maintenance in a small community in Peru. MSc. Thesis, Michigan Technological University. USA.
Obaideen, K., Shehata, N., Sayed, E. T., Abdelkareem, M. A., Mahmoud, M. S. and Olabi, A. G., 2022. The role of wastewater treatment in achieving sustainable development goals (SDGs) and sustainability guideline. Energy Nexus, 7, 100112. https://doi.org/10.1016/j.nexus.2022.100112.
Orner, K. D., Tsegaye, S., Kassouf, H., Rathore, K., Sunol, A. and Cunningham, J. A., 2021. Case study for analyzing nutrient-management technologies at three scales within a sewershed. Urban Water Journal, 18(6), 410-420. https://doi.org/10.1080/1573062X.2021.1893361.
Yongzhen, P., Hongxun, H., Shuying, W., Youwei, C. and Yuan, Z., 2008. Nitrogen and phosphorus removal in pilot-scale anaerobic-anoxic oxidation ditch system. Journal of Environmental Sciences (China), 20, 398-403. https://doi.org/10.1016/S1001-0742(08)62070-7.
 Rathore, K., 2018. Dynamic modeling of an advanced wastewater treatment plant. MSc. Thesis, University of South Florida. USA.
Rozić, Ž., 2022. Sustainable management of the wastewater disposal system. E-Zbornik, Elektronički Zbornik Radova Građevinskog Fakulteta, 12(23), 1-11. https://doi.org/10.47960/2232-9080.2022.23.12.1.
Silva, J. A., 2023. Wastewater treatment and reuse for sustainable water resources management: a systematic literature review. Sustainability, 15(14), 10940. https://doi.org/10.3390/su151410940.
Tehrani, M. R. F., Vossoughi, M. and Shamsai, A., 2014. In-situ nitrate remediation using nano iron/nickel particles. Environment Protection Engineering, 40(3), 75-86. https://doi.org/10.37190/epe140306.
Vineyard, D., Karthikeyan, K. G., Davidson, C. and Barak, P., 2024. Improving BioWin modeling of phosphorus solubilization in acid-phase digesters. Environments, 11(2), 31. https://doi.org/10.3390/environments11020031.
Vitanza, R., Colussi, I., Coresi, A. and Gallo, V., 2015. Implementing a respirometry-based model into BioWin software to simulate wastewater treatment plant operations. Journal of Water Process Engineering, 9, 267-275.
Yuan, Q. and Oleszkiewicz, J., 2008. Interaction between denitrification and phosphorus removal in a nutrient removing SBR system. Water Environment Federation (WEFTEC), 43-54. https://doi.org/10.2175/193864708788735691.
مجله آب و فاضلاب
دوره 35، شماره 2 - شماره پیاپی 151
خرداد و تیر 1403
صفحه 53-71