مصرف کننده ، تخصص ، مشارکت
تصفیه فاضلاب روغن نباتی
شاخه : 5-1 مقاله های روغن
ا توسط Ebrahimian در ۱۳۹۰/۲/۲۴ در سایت قرار گرفته است
چكيده
زمينه و هدف: شناورسازي يك روش تصفيه فيزيكي است كه براي جداسازي ذرات جامد يا مايع از يك فاز مايع به كار مي‎رود و براي كاهش آلاينده‌هاي فاضلاب كارخانجات مختلف از جمله فاضلاب صنايع مواد غذايي نظير كارخانجات روغن نباتي مورد استفاده مي‌باشد. فاضلاب كارخانجات روغن نباتي داراي Chemical Oxygen Demand (COD) و
Biochemical Oxygen Demand (BOD) بسيار بالا و روغن مي‌باشد و از روش شناورسازي براي كاهش آنها مي‌توان استفاده نمود. در اين تحقيق از روش شناورسازي با هواي محلول، در فشارهاي مختلف و با استفاده از كواگولانت‌هاي كلرايد فريك و آلوم استفاده شد. مطالعه حاضر با هدف تعيين كارايي سيستم شناورسازي با هواي محلول در كاهش بار آلودگي فاضلاب كارخانه روغن نباتي ناز اصفهان انجام شد.
روش تحقيق: در اين مطالعه توصيفي- تحليلي، از دستگاه جارتست و پايلوت شناورسازي استفاده گرديد. در دور اول اين آزمايشات، دوز و pH بهينه مواد منعقدكننده تعيين شدند؛ بدين منظور از آلوم و كلرايد فريك به عنوان مواد منعقدكننده استفاده شد. در آزمايشات شناورسازي، جهت بررسي كارايي پايلوت شناورسازي با هواي محلول، شاخصهاي COD، روغن، جامدات كل، جامدات آلي، جامدات معدني و جامدات معلق در فاضلاب خام و نمونه گرفته شده از پايلوت آزمايش و اندازه‌گيري شدند. هر يك از شاخصهاي فوق، طبق روشهاي استاندارد مورد سنجش قرار گرفتند.
يافته‌ها: pH بهينه آلوم و كلرايد فريك به ترتيب 5/7 و 5/5 و دوز بهينه به ترتيب 30 و 32 ميليگرم بر ليتر به دست آمد. ميانگين حذف شاخصهاي COD, روغن، جامدات كل، جامدات آلي، جامدات معدني و جامدات معلق به ترتيب 85/75%، 27/78%، 32/77%، 47/82%، 52/73% و 53/85% حاصل شد.
نتيجه‌گيري: در اين تحقيق با افزايش فشار از 3 تا 4 و سپس 5 اتمسفر، ميزان حذف شاخصهاي COD، جامدات كل، جامدات آلي و جامدات معدني كاهش پيدا كرد و در مورد شاخصهاي روغن و جامدات معلق، افزايش فشار، باعث افزايش ميزان حذف گرديد. فشار و A/S بهينه جهت حذف شاخصهاي COD، جامدات كل، جامدات آلي و جامدات معدني 3 اتمسفر و 013/0 و فشار و A/S بهينه براي شاخصهاي روغن و جامدات معلق 5 اتمسفر و 02/0 به دست آمد. زمان شناورسازي بهينه براي حذف تمام آلاينده‌هاي مذكور 120 ثانيه حاصل شد.
كليد واژه‌ها: شناورسازي با هواي محلول؛ بار آلودگي؛ فاضلاب؛ آلوم؛ كلرايد فريك؛ روغن نباتي ناز اصفهان
افق‌دانش؛ مجله دانشكده علوم‌پزشكي و خدمات بهداشتي،درماني گناباد (دوره12؛ شماره 3؛ پاييز سال 1385)
دريافت: 20/12/1385 اصلاح نهايي: 30/1/1386 پذيرش: 5/2/1386

مقدمه
شناورسازي با استفاده از هوا به عنوان يكي از روشهاي جداسازي ذرات (سنگ معدن) در سال 1900 به كار رفت (1). شناورسازي يك روش تصفيه فيزيكي است كه براي جداسازي ذرات جامد يا مايع از يك فاز مايع به كار مي‌رود. جداسازي از طريق وارد كردن حبابهاي ريز گاز (معمولاً هوا) به داخل فاز مايع صورت مي‌پذيرد. حبابهاي هوا به ذرات جامد مي‌چسبند و نيروي شناوري مجموعه ذره و حبابهاي گاز به قدري زياد است كه سبب صعود ذره به سطح مي‌شود؛ بدين ترتيب مي‌توان ذراتي را كه چگالي آنها از مايع بيشتر است، به صعود به سطح واداشت (2).
مزيت اصلي شناورسازي بر ته‌نشيني اين است كه در اين روش، ذراتي را كه بسيار كوچك و يا سبك هستند و به آرامي ته‎نشين مي‌شوند، مي‎توان كاملتر و در زمان كوتاهتر حذف كرد (3،2).
انواع مختلف شناورسازي، شامل هوادهي در فشار اتمسفر (شناورسازي با هوا)، شناورسازي در خلأ و شناورسازي با هواي محلول (DAF) مي‌باشد (4) كه در اين تحقيق، از روش DAF استفاده شد.
سيستم DAF به عنوان يك روش جداسازي ذرات در اواخر قرن بيستم شناخته شد. در اين روش حبابها در اثر كاهش فشار آب اشباع شده با هوا، در فشار بيش از فشار اتمسفر ايجاد مي‌شوند (5،2).
در سيستم‌ DAF، هوا تحت فشار چند اتمسفر در فاضلاب حل مي‌شود؛ سپس فشار تا حد فشار اتمسفر كاهش مي‌يابد. كل جريان به مدت چند دقيقه در يك مخزن تحت فشار باقي مي‌ماند تا فرصت براي حل‌شدن هوا تأمين شود؛ سپس جريان تحت فشار از ميان يك شير فشارشكن عبور مي‌كند و به مخزن شناورسازي، جايي كه هوا به صورت حباب‌هاي كوچك از ميان كل حجم مايع خارج مي‌شود، راه مي‌يابد.
از فرايند DAF به طور گسترده جهت جداسازي جامدات معلق, روغن, گريس و فيبر استفاده مي‌شود (6).
انواع كاربردهاي اين سيستم عبارتند از: زلال‌سازي فاضلاب پالايشگاهها، جداسازي جامدات و ديگر مواد در تصفيه خانه‌هاي آب آشاميدني، تغليظ لجن و جداسازي لخته‌هاي بيولوژيكي، حذف يا جداسازي يون‌ها، تصفيه ذرات خيلي ريز معدني، حذف جامدات آلي، روغنهاي محلول و تركيبات آلي فرّار، حذف جلبك، تخم ژيارديا و تخم كريپتوسپوريديوم (6،5).
موارد موفقيت‌آميز كاربرد اين فرايند شامل حذف جلبك از بركه‌هاي تثبيت، تصفيه نهايي پساب‌هاي تصفيه‌خانه، تغليظ لجن فعال زائد و جداسازي چربي و مواد پروتئيني مي‌باشد (7).
مطالعات و بررسيهاي گسترده‌اي در مورد تصفيه پساب توليدي انواع كارخانجات روغن نباتي صورت گرفته است. نتايج مطالعات نشان مي‌دهد كه در مورد تصفيه پساب توليدي انواع كارخانجات روغن نباتي كه مواد اوليه آنها پنبه، سويا و آفتابگردان مي‌باشد، بيشتر از فرايند انعقاد همراه شناورسازي به عنوان پيش‌تصفيه استفاده مي‌شود (9،8).
در اين مطالعه، پيش تصفيه فاضلاب كارخانه روغن نباتي ناز اصفهان با استفاده از DAF مورد ارزيابي قرار گرفت. مواردي كه در رابطه با فاضلاب اين كارخانه حائز اهميت است، ميزان بار آلي، جامدات معلق و روغن و چربي بالا مي‌باشد كه بايد در تصفيه فاضلاب اين كارخانه، حذف و كاهش اين شاخصها مورد توجه قرار گيرد. در اين تحقيق به علت غلظت بالاي آلاينده‌هاي پساب و نداشتن يك پيش‌تصفيه مناسب، سيستم DAF همراه با فرايند انعقاد جهت كاهش بار آلودگي فاضلاب اين كارخانه مورد بررسي قرار گرفت.
روش تحقيق
اين تحقيق بر روي يك راكتور «DAF» در مقياس آزمايشگاهي كه در آزمايشگاه پايلوت دانشكده بهداشت دانشگاه علوم پزشكي اصفهان ساخته شد، انجام گرفت.
اين پايلوت آزمايشگاهي شامل دو مخزن تحت عنوان مخزن تحت فشار (اشباع‌ساز) و مخزن شناورساز بود و هواي مورد نياز جهت عمليات شناورسازي، توسط يك كمپرسور هواي 60 ليتري تأمين مي‌شد.
ميزان pH نمونه فاضلاب بين 8/2 تا 2/3 بود كه جهت انجام عمليات شناورسازي مقدار آن بايستي به 5/7 (هنگام كار با آلوم) و 5/5 (هنگام كار با كلرايد فريك) مي‌رسيد. اين كار با اضافه‌كردن مقداري سود يك نرمال انجام شد.
روش كار در اين تحقيق بدين صورت بود كه آب در تانك اشباع‌ساز تحت فشارهاي 3، 4 و 5 اتمسفر قرار مي‌گرفت؛ سپس چند دقيقه فرصت داده مي‌شد تا هوا به طور كامل در آب حل شود. از طرفي فرايند انعقاد در محفظه شناورسازي، بر روي نمونه فاضلاب انجام مي‌گرفت؛ در ادامه، آب تحت فشار قرار گرفته، از طريق يك شير فشارشكن وارد مخزن شناورسازي مي‌شد و در زمانهاي شناورسازي 5، 60 و 120 ثانيه، عمل شناورسازي بر روي فاضلاب انجام مي‌گرفت كه در پايان جهت محاسبه مقدار حذف شاخصهاي مورد نظر، مقدار رقت فاضلاب در اثر اضافه شدن آب تحت فشار قرار گرفته محاسبه مي‌شد.
به طور عمده آزمايشات در دو سري، شامل آزمايشات جار و آزمايشات شناورسازي انجام گرفتند. در آزمايش جار، دوز و pH بهينه كواگولانت‌هاي مورد استفاده تعيين شدند. كواگولانت‌هاي مورد استفاده در اين تحقيق، آلوم و كلرايد فريك بود.
آزمايشات شناورسازي شامل اندازه گيري شاخصهاي COD ، چربي، جامدات كل، جامدات معدني،جامدات آلي و جامدات معلق بود كه از روشهاي استاندارد جهت تعيين مقدار اين شاخصها استفاده شد (10).
كليه شرايط نمونه‌برداري و آزمايشات، بر اساس رهنمودهاي كتاب «روشهاي استاندارد براي آزمايشات آب و فاضلاب» رعايت شد (11).
اندازه‌گيري چربي به روش سوكسله و اندازه‌گيري COD به روش اسپكتروفتومتري انجام گرفت و براي اندازه‌گيري مقادير جامدات كل و جامدات معلق از فور در دماي C° 105-103 و جهت تعيين مقدار شاخصهاي جامدات آلي و جامدات معدني از كوره در دماي ِC°50550 استفاده شد.
به منظور بررسي كارايي پايلوت، در كاهش بار آلودگي نمونه‌هاي فاضلاب، ابتدا مقادير شاخصهاي مورد سنجش در نمونه فاضلاب گرفته شده از خروجي كارخانه تعيين شدند و سپس مقادير همين شاخصها در خروجي از پايلوت، مجدداً تعيين شد و بدين طريق كارايي پايلوت در حذف شاخصهاي مذكور مورد ارزيابي قرار گرفت.
نسبت هوا به جامدات (A/S)، تأثير مهمي بر انجام فرايند DAF دارد. نسبت بزرگتري ازA/S جهت حفظ كارايي حذف براي فاضلاب با درصد كم جامدات معلق مورد نياز مي‌باشد. براي فاضلاب با غلظت جامدات معلق كمتر از mg/L 1000، يك نسبت A/S برابر 05/0 مورد نياز است. براي محاسبه نسبت A/S در اين تحقيق از فرمول زير استفاده شد (11):
A/S = CS [f (p/14.7 + 1) – 1] / Si
CS= حلاليت هوا (mg/L)
f= نسبت حلاليت هوا در فاضلاب به حلاليت هوا در آب
P= فشار اندازه‌گيري شده (Psig)
Si= جامدات معلق ورودي (mg/L)

يافته‌ها و بحث
نتايج آزمايشات انجام شده بر روي نمونه‌هاي خام و نمونه‌هاي گرفته شده از پساب خروجي از پايلوت DAF نشان داد كه روند بهينه حذف براي شاخصهاي COD، چربي، جامدات كل، جامدات آلي، جامدات معدني و جامدات معلق به ترتيب برابر 85/75%، 27/78%، 32/77%، 47/82%، 52/73% و 53/85% مي‌باشد.
دوز بهينه براي كواگولانت آلوم mg/L 30 و براي كلرايد فريك mg/L 32 به دست آمد؛ همچنينpH بهينه براي آلوم و كلرايد فريك به ترتيب 5/7 و 5/5 حاصل شد.
فشار و A/S بهينه جهت حذف شاخصهاي COD، جامدات كل، جامدات آلي و جامدات معدني 3 اتمسفر و 013/0 و فشار و A/S بهينه براي حذف شاخصهاي روغن و جامدات معلق،
5 اتمسفر و 02/0 به دست آمد.
زمان شناورسازي بهينه براي حذف تمام آلاينده هاي مذكور 120 ثانيه حاصل شد.
نمودارهاي 1 تا 6 تأثير افزايش زمان شناورسازي بر روند حذف آلاينده‌ها و همچنين تأثير فشار را نشان مي‌دهند.
در اين تحقيق افزايش فشار از 3 به 4 و 5 اتمسفر، باعث افزايش حذف شاخصهاي چربي و جامدات معلق گرديد و بر روند حذف شاخصهاي COD، جامدات كل، جامدات معدني و جامدات آلي تأثير منفي گذاشت.
تجزيه و تحليل آماري نيز اختلاف بين اين فشارها را معني‌دار نشان داد (05/0P<).
مقدار A/S با افزايش فشار رابطه مستقيمي داشت؛ همان‌طور كه در قسمت يافته‌ها ذكر گرديد، اين مقدار براي COD، 013/0 به دست آمد كه با مطالعات انجام شده توسط ديگر محققان در زمينه‌هاي مشابه همخواني دارد (9).
در تحقيق Schneider و Rubio بر روي فاضلاب كارخانه توليد سويا، دو فرايند DAF و انعقاد به عنوان تصفيه مقدماتي در مقياس پايلوتي مورد مطالعه و بررسي قرار گرفت كه حذف COD در مقدار A/S برابر 012/0 انجام گرفت (9). در تحقيق Chin و Wong با همين سيستم بر روي فاضلاب كارخانه روغن پالم، حذف COD در A/S برابر 015/0 گزارش شد (3).
در اين مطالعه،‌ افزايش زمان شناورسازي از 5 ثانيه به 60 ثانيه و سپس 120 ثانيه، باعث افزايش حذف در همه شاخصها شد؛ به عبارت ديگر، بر روند حذف همه اين شاخصها تأثير مثبت داشته است؛ اختلاف بين زمانهاي شناورسازي هم از نظر آماري معني دار بود (05/0P<).
اين آزمايشات همچنين نشان دادند كه آلوم كارايي بهتري نسبت به كلرايد فريك در حذف شاخصهاي مذكور، در همه فشارهاي اشباع‌سازي مورد استفاده و زمانهاي شناورسازي به‌كار گرفته شده، دارد.

نتيجه‌گيري
در اين مطالعه، افزايش زمان شناورسازي تا 120 ثانيه، باعث افزايش حذف هر يك از شاخصهاي مورد آزمايش شد؛ به طوري كه ميزان حذف در 120 ثانيه، به طور قابل توجهي بيش از ميزان آن در 5 و 60 ثانيه به دست آمد.
از طرفي افزايش فشار در ميزان حذف برخي شاخصهاي راهبري، باعث افزايش و در برخي ديگر باعث كاهش گرديد و گاهي هم تأثيري نداشت و زمان بهينه شناورسازي نيز در حذف همه شاخصهاي راهبري مورد آزمايش 120 ثانيه به دست آمد.
در مورد كواگولانت‌هاي استفاده شده در اين مطالعه،كارايي آلوم بيشتر از كلرايد فريك بود.
نمودار 1- تأثير زمان شناورسازي در حذف شاخصهاي COD، چربي, جامدات كل, جامدات معدني, جامدات آلي و جامدات معلق در فشار ثابت 3 اتمسفر و دوز mg/L 30 آلوم
نمودار 2- تأثير زمان شناورسازي در حذف شاخصهاي COD، چربي, جامدات كل, جامدات معدني, جامدات آلي و جامدات معلق در فشار ثابت 4 اتمسفر و دوز mg/L 30 آلوم
نمودار 3- تأثير زمان شناورسازي در حذف شاخصهاي COD، چربي, جامدات كل, جامدات معدني, جامدات آلي و جامدات معلق در فشار ثابت 5 اتمسفر و دوز mg/L 30 آلوم

نمودار 4- تأثير زمان شناورسازي در حذف شاخصهاي COD، چربي, جامدات كل, جامدات معدني, جامدات آلي و جامدات معلق در فشار ثابت 3 اتمسفر و دوز mg/L 32 كلرايد فريك

نمودار 5- تأثير زمان شناورسازي در حذف شاخصهاي COD، چربي, جامدات كل, جامدات معدني, جامدات آلي و جامدات معلق در فشار ثابت 4 اتمسفر و دوز mg/L 30 كلرايد فريك

نمودار 6- تأثير زمان شناورسازي در حذف شاخصهاي COD، چربي, جامدات كل, جامدات معدني, جامدات آلي و جامدات معلق در فشار ثابت 5 اتمسفر و دوز mg/L 30 كلرايد فريك






منابع:حسن كرامتي - دكتر عبدالرحيم پرورش - دكتر حسين موحديان عطار2
مصرف کننده ، تخصص ، مشارکت