شماره مدرك :
19154
شماره راهنما :
2150 دكتري
پديد آورنده :
حسيني، مژگان
عنوان :

كاربرد روش تلفيقي تالاب مصنوعي و غشاي نانوالياف نايلون 6 تقويت شده با زئوليت در تصفيه فاضلاب حاصل از صنايع توليدكننده عرقيات گياهي

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
آلودگي هاي محيط زيست
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1402
صفحه شمار :
صدوسي وهشت صفحه 138ص: مصور، جدول ، نمودار
توصيفگر ها :
الكتروريسي , تصفيه زيستي , گياه پالايي , غشاء , نانوالياف
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/10/20
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
محيط زيست
دانشكده :
مهندسي منابع طبيعي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/10/20
كد ايرانداك :
23004704
چكيده فارسي :
امروزه فاضلاب¬هاي صنعتي و تصفيه آنها يكي از چالش‌هاي محيط زيستي است و با توجه به خشكسالي‌هاي اخير، استفاده مجدد از پساب‌ها مورد توجه قرار گرفته است. فاضلاب صنايع توليد‌كننده گلاب و عرقيات گياهي به دليل وجود تركيبات آلي مختلف و غلظت زياد آن‌ها، داراي برخي شاخص‌هاي آلايندگي بيش از حد مجاز است. اگرچه راهكارهاي مختلفي براي تصفيه اين فاضلاب‌ها مطرح است ولي تا كنون كمتر به اين موضوع پرداخته شده است. از اين رو هدف اين پژوهش بررسي يك روش تلفيقي موثر براي تصفيه فاضلاب اين صنايع و كاهش آلايندگي آن‌ها است. روش تلفيقي مورد مطالعه شامل سه مرحله پيش تصفيه با بستر شني، تصفيه ثانويه با تالاب مصنوعي و تصفيه تكميلي با غشاي نانوالياف تقويت شده با زئوليت است. در ابتدا حدود 500 ليتر فاضلاب خام از مجتمع فرآورده‌هاي گياهي شهرستان كاشان به دانشگاه صنعتي اصفهان انتقال يافت. به منظور تهيه غشاي نايلون 6 / زئوليت، پارامترهاي مهم فرآيند الكتروريسي بهينه سازي و غشاي نانوالياف نايلون با مقادير 0، 1، 3 و 5 درصد از نانوزئوليت با روش الكتروريسي تهيه و به منظور بررسي خواص غشا مورد آزمايش قرارگرفت. پس از بررسي خواص و شكل نانوالياف نايلون 6 / زئوليت، غشاي نانوالياف نايلون 6 حاوي 5 درصد زئوليت براي آزمايش‌هاي بعدي انتخاب گرديد، زيرا نتايج آزمون تخلخل سنجي نشان داد غشاي نانوالياف داراي 5 درصد زئوليت، داراي بيشترين سطح ويژه (7/45 مترمربع بر گرم)، مساحت و حجم منافذ بود. همچنين آزمايش‌هاي جذب ستوني به منظور بررسي راندمان حذف برخي پارامترها همچون COD و كدورت بر روي غشاهاي تهيه شده انجام گرفت و نتايج اين بررسي نيز نشان داد غشاي نانوالياف حاوي 5 درصد زئوليت داراي82 درصد راندمان حذف براي كدورت و 15 درصد راندمان حذف براي COD بود كه نسبت به ساير غشاها بيشترين راندمان حذف را نشان داد. همچنين بررسي اثر زئوليت بر خواص مكانيكي غشا نشان داد، با افزايش درصد زئوليت، قطر نانوالياف، ضخامت غشا و نفوذپذيري هوا افزايش و در مقابل، استحكام كششي غشا از 6792 مگاپاسكال به 1991 مگاپاسكال كاهش يافت كه مي‌تواند به دليل عدم پراكندگي يكنواخت نانوذرات زئوليت در ساختار غشا باشد. بدين ترتيب پس از انجام آزمون‌هاي مختلف، غشاي داراي 5 درصد زئوليت با بيشترين راندمان جداسازي ومطلوب‌ترين خواص براي كاربرد در سيستم‌ تلفيقي با تالاب استفاده شد. سلول‌هاي تالاب مصنوعي با شبيه سازي جريان زيرسطحي عمودي در فضاي گلخانه‌اي آماده شدند و گونه ني australis) (Phragmites در ابتداي مهرماه 1399 كشت و به مدت سه ماه به منظور رشد كافي، آبياري شدند. در كنار سلول‌هاي كشت شده، 3 سلول به عنوان شاهد و بدون پوشش گياهي آماده شدند. به منظور كاهش بارآلي فاضلاب و جلوگيري از اثرات منفي تغذيه مستقيم فاضلاب بر گياهان تالاب، مخزن بزرگي به حجم 300 ليتر كه نيمي از آن با چهار لايه شن با قطر متوسط 8-5 ميلي متر، 15-10ميلي متر، 20-30 ميلي متر و60-50 ميلي متر پرشده بود، به عنوان يك مرحله پيش تصفيه مورد استفاده قرار گرفت. پس از طي كردن مراحل رشد و توسعه خوب ريشه ني در طي 90 روز، بستر شني با فاضلاب تغذيه و پس از گذشت زمان ماند چهار روز و كاهش قابل توجه آلاينده‌ها، سلول‌هاي تالاب با پساب عبوري از مرحله پيش تصفيه تغذيه شدند. در نهايت پساب خروجي از تالاب، به منظور تصفيه تكميلي از غشاي نانوالياف سنتز شده عبور داده شد. نمونه‌ها، به طور هفتگي و منظم طي شش هفته جمع‌آوري شدند. مقادير TOC ،BOD5 ،COD ، EC، pH، آمونيوم، نيترات، فسفات، فنول و كدورت در ورودي و خروجي هر مرحله از سيستم اندازه‌گيري و مورد تجزيه وتحليل قرار گرفت. براساس نتايج به‌دست آمده، ميانگين حذف COD، NH4+، NO3- و PO4-3 طي دو مرحله پيش تصفيه و تالاب مصنوعي در حدود 3/82 ، 2/94 ، 8/93 و 1/92 درصد بود. پس از عبور اين پساب از غشاء نانوالياف نايلوني تقويت شده با زئوليت، راندمان حذف كلي سيستم به 84 درصد براي COD، 90 درصد براي BOD5، 99 درصد براي كدورت، 91 درصد براي PO4-3، 96 درصد براي NH4+، 89 درصد براي NO3 و بيش از 9/99 درصد براي فنول رسيد. به طور كلي، سيستم تلفيقي مورد مطالعه در اين پژوهش عملكرد قابل قبولي در حذف آلاينده‌ها از فاضلاب صنايع توليدكننده گلاب و عرقيات گياهي نشان داد، اما با توجه به عدم تطابق غلظت برخي پارامترها از جمله COD با ميزان استاندارد براي تخليه به محيط، نيازمند بهبود و بهسازي براي افزايش عملكرد است. كليدواژه‌ها :‌ الكتروريسي، تصفيه زيستي، گياه پالايي، غشا، نانوالياف¬
چكيده انگليسي :
This study investigated the effectiveness of a multi-stage wastewater treatment system consisting of a sand media as a pre-treatment, constructed wetland as secondary treatment and advanced treatment with nanofiber membrane reinforced with zeolite. At first, about 500 liters of raw wastewater was transferred from Feyz Company to Isfahan University of Technology. In order to prepare the nylon 6/zeolite membrane, the important parameters of the electrospinning process were optimized and the nanofiber membrane with amounts of 0, 1, 3 and 5% of nanozeolite was prepared using the electrospinning method. After characterization of nylon 6/zeolite nanofibers, the membrane containing 5% zeolite was selected for further experiments, because of the results of the BET analysis which showed that the nanofiber membrane with 5% zeolite had the highest specific surface area (45.7 m2/g), as well as the highest area and volume of pores. Besides, column absorption experiments were conducted to check the removal efficiency of some parameters such as COD and turbidity using the membranes. The results showed that the nanofiber membrane containing 5% zeolite had 82% and 15%removal efficiency of turbidity and COD, respectively, which showed the higher efficiency compared to other membranes. Furthermore, the effect of zeolite on the mechanical properties of the membrane showed that with increasing the zeolite content, the parameters including the diameter of nanofibers, the thickness of the membrane, and the air permeability increased, and on the other hand, the tensile strength of the membrane decreased from 6792 MPa to 1991 MPa, which could be due to the heterogeneous dispersion of zeolite nanoparticles in the membrane structure. Thus, after performing various tests, the membrane with 5% zeolite with the highest removal efficiency and the most favorable properties was used for the integrated system.Constructed wetland cells were prepared by simulating vertical subsurface flow in a greenhouse, and Phragmites australis species were planted at the beginning of September 2020 and irrigated for three months for sufficient growth. In addition to the planted cells, 3 cells were used as control cells (without vegetation). In order to reduce the load of wastewater and prevent the negative effects of direct feeding of wastewater on wetland plants, a large tank with a volume of 300 liters, half of which was filled with four layers of sand with an average diameter of 5-8 mm, 15 - 10 mm, 20-30 mm and 50-60 mm were filled and used as a as a pre-treatment step. After growth and good development of reed roots within 90 days, the sand media was fed with wastewater and after 4 days, the cells of the vertical flow constructed wetland (VFCW) were fed with the effluent passing from the pre-treatment step (sand media). Finally, the effluent from the VFCW was passed through the synthesized nanofiber membrane for additional purification. The samples were taken weekly and regularly during 6 weeks. The values of TOC, BOD5, COD, EC, pH, NH4+, NO3-, PO4-3, phenol and turbidity at the inlet and outlet of each stage of the system were measured. Based on the obtained results, the average removal of COD, BOD5, turbidity, PO4-3, NH4+, NO3- and phenol during the two stages approach (sand media+constructed wetland) was around 82%, 87%, 96 %, 92 %, 94%, 93% and 97%, respectively. After this effluent passes through the nylon 6 nanofiber membrane reinforced with zeolite, the total removal efficiency of the system was achieved to 84% for COD, 90% for BOD, 99% for turbidity, 91% for PO4-3, 96% for NH4+, 89% for NO3- and more than 99.9% for phenol. In general, the integrated system studied in this research showed a good performance in removing pollutants from the wastewater of herbal essences industries, but due to the mismatch of the concentration of some parameters, including COD, considering the standard level for discharging into the environment, the system needs to be improved.
استاد راهنما :
محسن سليماني امين آبادي , نورالله ميرغفاري
استاد مشاور :
صديقه برهاني
استاد داور :
جهانگير عابدي كوپائي , محمد نعمتي ورنوسفادراني , افشين ابراهيمي
لينک به اين مدرک :

بازگشت