پديد آورندگان :
عبدي، جعفر دانشگاه صنعتي شاهرود - دانشكده مهندسي شيمي و مواد - گروه مهندسي شيمي، شاهرود، ايران , اسماعيلي فرج،حميد دانشگاه صنعتي شاهرود - دانشكده مهندسي شيمي و مواد - گروه مهندسي شيمي، شاهرود، ايران , نقدبيشي، احسان دانشگاه صنعتي شاهرود - دانشكده مهندسي شيمي و مواد - گروه مهندسي شيمي، شاهرود، ايران
كليدواژه :
حذف سولفيد , مدل‌سازي بيوسينتيكي , سيستم لجن فعال , نانوذرات سيليس , گرافن اكسايد
چكيده فارسي :
امروزه حضور تركيبات گوگردي در محيط آبي به‌دليل سميّت زياد آنها به يكي از مخاطرات جدي محيط‌زيستي تبديل شده است. از‌اين‌رو انتخاب و ارزيابي يك روش مناسب و كارآمد به‌منظور كاهش يا حذف اين آلاينده‌ها امري ضروري است. در اين پژوهش، به‌منظور بررسي و پيش‌بيني حذف بيولوژيكي آلاينده سولفيد، يك مقايسه جامع بين مدل‌هاي سينتيك رشد مخصوص زيست‌توده در بيوراكتورهاي مختلف انجام شد. براي اين كار سه نوع سيستم بيوراكتور شامل لجن فعال بدون حضور نانوذره، در حضور نانوذرات سيليكا و نانوصفحات گرافن اكسايد استفاده شد. آزمايش‌هاي فرايند ناپيوسته براي بررسي اثر غلظت‌هاي مختلف آلاينده سولفيد بر روي سرعت رشد مخصوص زيست‌توده و همچنين بررسي رشد زيست‌توده در طي 14 روز براي هر سه نوع سيستم بيوراكتور انجام شد. علاوه بر آن، مدل‌هاي سينتيكي مختلفي از جمله معادلات مونود، هالدان، اندرو و نواك، يانو و كوگا و وب توسط داده‌هاي آزمايشگاهي به‌دست آمده در فرايند ناپيوسته رشد لجن فعال مقايسه شدند. مطابق نتايج به‌دست آمده بيشينه سرعت رشد مخصوص براي سيستم‌هاي بيوراكتور EM، SS و GO به‌ترتيب برابر با 1817/0، 1667/0 و 1277/0 1-روز بود. مدل سينتيك غيرخطي يانو و كوگا با ضرايب تعيين 954/0، 965/0 و 941/0 به‌ترتيب براي بيوراكتور EM، SS و GO، نسبت به ساير مدل‌ها برازش بهتري از داده‌هاي سرعت رشد مخصوص در سراسر محدوده غلظت سولفيد را ارائه داد. همچنين تحليل توابع خطاهاي مختلف SSE، ARE، HYBRID و MPSD نشان داد كه بيوراكتور لجن فعال حاوي نانوذرات SiO2 نسبت به ساير سيستم‌ها بهترين عملكرد را دارد. توسعه و استفاده از اين مدل‌هاي سينتيكي و روش‌هاي پيش‌بيني‌كننده به‌دليل تحليل‌پذيري و بررسي پارامترهاي عملياتي مؤثر در فرايند حذف بيولوژيكي آلاينده‌ها مي‌تواند بسيار مفيد و كارآمد باشد.
چكيده لاتين :
Nowadays, the presence of sulfurous compounds in aqueous media has become one of the most serious risks due to their high toxicity. Therefore, selecting and assessing a suitable and efficient method for decreasing or eliminating these pollutants is a vital issue. In this study, a comprehensive comparative analysis among various specific growth kinetic models of biomass were carried out to investigate the biological removal of sulfide pollutant in different bioreactors. For this aim, three types of bioreactor systems, including activated sludge without nanoparticles, in the presence of silica nanoparticles, and graphene oxide nanosheets were employed. Batch process experiments were performed to investigate the effect of different concentration of sulfide pollutant on the specific growth rates of biomass and also to study the growth of biomass during 14 days for all three bioreactor systems. Moreover, different biokinetic models, such as Monod, Haldane, Andrews and Noack, Yano and Koga and Webb were compared using obtained experimental data in a batch activated sludge process. According to the results, the maximum specific growth rates of EM, SS and GO bioreactor systems were mmax= 0.1871, 0.667, and 0.1277/ day-1, respectively. The Yano and Koga kinetic model had better fit with the experimental specific growth rate data than the other models thorough sulfide concentrations ranges with the correlation coefficients (R2) of 0.954 0.965 and 0.941 for EM, SS and GO bioreactor systems, respectively. In addition, the analysis of different error functions including, SSE, ARE, HYBRID and MPSD, showed that the bioreactor containing SiO2 nanoparticles has the best performance towards the other systems. Development and using these kinetic models and predictive methods can be considerably useful and efficient due to their analyzability and investigation of different operational parameters in the biological process of pollutants removal.
