كاربرد روش سطح پاسخ در تحليل پارامترهاي اثرگذار بر حذف كدورت و نماتدها در فرآيند فيلتراسيون مستقيم

Application of response surface methodology in the analysis of parameters influencing the removal of turbidity and nematodes in direct filtration process

نماتدها به دليل مقاومت در برابر گندزدايي و قابليت بلعيدن و انتقال پاتوژن ها به شبكه هاي آب رساني شناخته شده هستند. فرآيندهاي انعقاد و فيلتراسيون نقش مهمي را در راستاي حذف اين ارگانيسم ها در تصفيه خانه هاي آب ايفا مي نمايند. بررسي تأثير پارامترهاي مختلف بر حذف نماتدها، همواره مورد توجه پژوهشگران بوده است. اما بررسي هم زمان اثرات اين پارامترها نيازمند تحليل هاي آماري مناسب است. در اين پژوهش با استفاده از روش سطح پاسخ و طراحي مركب مركزي وجهي، تأثير هم زمان غلظت كلرور فريك (به عنوان ماده منعقد كننده)، نوع بستر فيلتر و نرخ فيلتراسيون بر كارايي حذف كدورت و نماتدها در فرآيند فيلتراسيون مستقيم بررسي شد. بر اساس نتايج حاصله، متوسط راندمان حذف كدورت، نماتدهاي متحرك و نماتدهاي غير متحرك در فيلتر تك لايه به ترتيب 94/02 ،96/14 و 41/39 درصد و در فيلتر دولايه به ترتيب 95/76 ،96/61 و 46/01 درصد بود. با افزايش غلظت كلرور فريك، راندمان حذف نماتدها به مقدار قابل توجهي بهبود يافت. افزايش نرخ فيلتراسيون سبب كاهش كارايي حذف نماتدهاي غير متحرك شد. اما افزايش اين متغير، افزايش غيرمنتظره راندمان حذف نماتدهاي متحرك را به دنبال داشت. بروز اين رفتار متمايز از نماتدها، موجب استقلال و عدم وابستگي راندمان حذف كل نماتدها (مجموع نماتدهاي متحرك و غير متحرك) به نرخ فيلتراسيون گرديد. بر اساس نتايج، به كارگيري فيلتراسيون مستقيم براي شرايطي كه كدورت ورودي به تصفيه خانه كمتر از NTU 5 باشد، توصيه مي گردد. البته اين روش تصفيه بايستي با گندزدايي اوليه همراه گردد تا نماتدهاي متحرك را به حالت غير متحرك درآورده و ضعف فيلترها را در حذف اين نماتدها پوشش دهد.

Nematodes are well-known due to their resistance to disinfectants and their ability to ingest and carry pathogens to water distribution systems. Coagulation and filtration play significant roles in removing these organisms in water treatment plants. Investigating the effect of different parameters on the nematodes removal has always been an interest to researchers. However, the simultaneous evaluation of these parameters needs a comprehensive statistical analysis. In this study, the effects of ferric chloride dosage, filter media type, and filtration rate were investigated on the removal efficiency of turbidity and nematodes in direct filtration process using response surface methodology and central composite face-centered design. Based on the results, the average removal efficiency of turbidity, motile nematodes and non-motile nematodes in single-media filter were 96.14, 94.02 and 41.39%, respectively. Meanwhile, these numbers for dual-media filter were obtained as 96.61, 95.76 and 46.01%, respectively. With the increase in coagulant dosage, the removal efficiency of nematodes was improved significantly. Furthermore, the removal efficiency of non-motile nematodes was increased as the filtration rate decreased. However, an increase in the filtration rate led to an unexpected increase in the removal efficiency of motile nematodes. This distinct behavior of the nematodes led to the independence of total nematodes removal from the filtration rate. According to the results, using the direct filtration process is suggested, when the turbidity of raw water is lower than 5 NTU. However, primary disinfection must be applied to immobilize the nematodes and compensate the weakness of granular beds in the removal of motile nematodes.