شماره مدرك
21151
شماره راهنما
18130
پديد آورنده
رحيمي مارناني، فرشيد
عنوان
ارزيابي عملكرد بيوراكتور غشايي ناپيوسته در تصفيه فاضلاب مصنوعي : بهينهيابي زمان ماند هيدروليكي با هدف كنترل گرفتگي غشا و حذف پارابنها
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
مهندسي محيط زيست
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
شانزده،117ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
بيوراكتور غشايي , زمانماند هيدروليكي , گرفتگي غشا , پارابنها , آلايندههاي نوظهور
تاريخ ورود اطلاعات
1405/03/30
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
مهندسي عمران
دانشكده
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات
1405/04/10
كد ايرانداك
23228931
چكيده فارسي
با افزايش جمعيت و رشد صنايع، نياز به استفاده بهينه از منابع آبي و كاهش آلودگيهاي محيطزيستي بيش از پيش احساس ميشود. در اين راستا، توسعه و بهكارگيري سيستمهاي مؤثر تصفيه فاضلاب از اهميت بالايي برخوردار است. سيستم بيوراكتور غشايي (MBR) بهعنوان يكي از فناوريهاي پيشرفته تصفيه، به دليل مزايايي نظير كيفيت بالاي پساب، كاهش حجم لجن مازاد، و امكان بهرهبرداري در فضاهاي محدود، مورد توجه قرار گرفته است. با اين حال، مشكلاتي نظير گرفتگي غشا(fouling) ، افزايش مصرف انرژي و هزينههاي نگهداري، از جمله چالشهاي اساسي اين فناوري هستند. از سوي ديگر، حضور آلايندههاي نوظهور مانند تركيبات پارابن در فاضلاب، نگرانيهاي جديدي در زمينه كارايي فرآيندهاي تصفيه به وجود آورده است. اين تركيبات بهطور گسترده در شويندهها و محصولات آرايشيـ بهداشتي بهكار ميروند. در اين پژوهش، عملكرد يك پايلوت بيوراكتور غشايي ناپيوسته هوازي در مقياس آزمايشگاهي، در تصفيه فاضلاب مصنوعي حاوي تركيبات پارابن مورد ارزيابي قرار گرفت. فاضلاب مصنوعي حاصل از حل كردن 7 گرم پودر شير خشك در 7 ليتر آب تصفيه شده شهري با COD و BOD اوليه حدود 1000 و 550 ميليگرم بر ليتر و كدورت حدود 340 NTU تهيه شد و سه تركيب پارابن با غلظت 200 ميكروگرم بر ليتر به آن افزوده گرديد. سامانه MBR شامل يك راكتور 12 ليتري با غشاي صفحهتخت از جنس پليسولفون با مساحت 0456/0 مترمربع و اندازه قطر منافذ 14 نانومتر بود و با هوادهي مداوم و زمان ماند جامدات 30 روز، در سه زمانماند هيدروليكي 24، 12 و 8 ساعت بهرهبرداري شد. پارامترهاي كيفي شامل COD، BOD₅، كدورت، آمونيوم، نيتريت، نيترات و فسفات، بههمراه شاخصهاي گرفتگي (فشار تراغشايي، شار و نفوذپذيري غشا) اندازهگيري و تحليل شدند. نتايج نشان داد سامانه در هر سه زمانماند، كارايي مناسبي در حذف بار آلي و كدورت دارد؛ بهطوريكه با وجود ثابت بودن COD ورودي در حدود 1000 ميليگرم بر ليتر، COD خروجي بهترتيب به حدود 5/14، 4/35 و 71 ميليگرم بر ليتر كاهش يافت و راندمان حذف در بازه حدود 93 تا 99 درصد قرار گرفت. مقادير BOD خروجي نيز در محدوده 9/2 تا 25 ميليگرم بر ليتر بود كه بيانگر حذف بالاي BOD در همه شرايط است. كدورت پساب خروجي در تمامي فازها به كمتر از حدود 4/0 NTU كاهش يافت و حذف كدورت عملاً در سطح بالاتر از 9/99 درصد تثبيت شد. حذف آمونيوم در بازه حدود 93 تا 99 درصد مشاهده شد و حذف فسفات بين حدود 14 تا 43 درصد متغير بود و با كاهش HRT روند كاهشي نشان داد. از منظر گرفتگي، كاهش زمانماند هيدروليكي منجر به افزايش محسوس سرعت رشد فشار تراغشايي شد؛ بهگونهاي كه نرخ متوسط افزايش TMP از حدود 4/0كيلوپاسكال بر روز در زمانماند 24 ساعت به حدود 7/0 و 2/1 كيلوپاسكال بر روز در HRTهاي 12 و 8 ساعت رسيد و بيانگر تشديد گرفتگي در زمانماندهاي كوتاهتر بود. در بخش آلايندههاي نوظهور، در زمانماند 8 ساعت غلظت خروجي متيلپارابن، اتيلپارابن و بوتيلپارابن بهترتيب 3/13، 3/19 و 5/4 ميكروگرم بر ليتر بهدست آمد كه متناظر با راندمان حذف حدود 4/93، 4/90 و 8/97 درصد است. در زمانماندهاي 12 و 24 ساعت براي هر سه تركيب، غلظت خروجي كمتر از حد تشخيص 5/4 ميكروگرم بر ليتر گزارش شد؛ بنابراين راندمان حذف در اين دو فاز حداقل بيش از 8/97 درصد برآورد شد. اين نتايج نشان ميدهد افزايش HRT علاوه بر بهبود نسبي كيفيت پساب و كاهش شدت گرفتگي، ميتواند حذف پارابنها را نيز تقويت كرده و به دستيابي به پسابي پايدارتر از نظر آلايندههاي متداول و نوظهور كمك كند. بهمنظور انتخاب زمانماند هيدروليكي بهينه و پرهيز از قضاوت بر اساس يك شاخص منفرد، از روش تصميمگيري چندمعياره مجموع وزني ساده استفاده شد. در اين چارچوب، معيارهاي اصلي كيفيت پساب خروجي شامل COD، آمونيوم و فسفات، شدت گرفتگي غشا (افت نفوذپذيري)، شاخصهاي بهرهبرداري شامل حجم تراواي روزانه و انرژي ويژه مصرفي و نيز حذف آلاينده نوظهور (اتيلپارابن)، با مشورت متخصصان و كارشناسان و بر مبناي وزندهي تعريفشده در فصل سوم انتخاب و در رتبهبندي فازهاي بهرهبرداري بهكار گرفته شدند. نتايج اين تحليل نشان داد زمانماند هيدروليكي 12 ساعت در ميان گزينههاي بررسيشده، بهترين توازن را بين كيفيت پساب، شدت گرفتگي غشا و شاخصهاي بهرهبرداري فراهم ميكند.
چكيده انگليسي
he increasing pressure on water resources due to population growth and industrial development has intensified the need for efficient wastewater treatment technologies capable of producing high-quality effluent while minimizing environmental impacts. Membrane bioreactor (MBR) systems have gained significant attention as advanced wastewater treatment processes due to their superior effluent quality, compact footprint, and effective separation of solids and microorganisms. In this study, the performance of a laboratory-scale aerobic batch membrane bioreactor was investigated for the treatment of synthetic wastewater containing paraben compounds. The main objectives were to evaluate the effect of hydraulic retention time (HRT) on treatment performance, membrane fouling behavior, energy consumption, and removal efficiency of methyl paraben, ethyl paraben, and butyl paraben, and to identify an optimal operational condition using a multi-criteria decision-making approach. The reactor was operated under three hydraulic retention times of 24, 12, and 8 hours, and key effluent quality parameters including COD, BOD₅, turbidity, ammonium, nitrate, nitrite, and phosphate were monitored according to standard methods.
The results demonstrated that the MBR system achieved high removal efficiencies for organic matter and turbidity under all investigated HRTs. Effluent COD concentrations decreased to approximately 14.5, 35.4, and 71.0 mg/L at HRTs of 24, 12, and 8 hours, respectively, while BOD₅ concentrations remained below 25 mg/L in all operational phases. Ammonium removal efficiencies ranged from approximately 93% to 98%, but total nitrogen removal was limited. Membrane fouling was significantly affected by hydraulic retention time, with shorter HRTs causing a higher rate of transmembrane pressure increase. Regarding emerging contaminants, methyl, ethyl, and butyl paraben concentrations in the effluent at HRTs of 24 and 12 hours were below the limit of quantification, while measurable concentrations were detected at an HRT of 8 hours. The multi-criteria decision-making analysis identified an HRT of 12 hours as the most balanced operational condition.
استاد راهنما
مسعود طاهريون
استاد داور
هستي هاشمي نژاد , فرزانه محمدي