بررسي ارتباط افت فشار و ظرفيت حذف هيدروژن سولفايد با بار ورودي در بيوفيلتراسيون با بستر لجن فعال و مخلوط لجن فعال با سيليكاي شلتوك برنج

Relationship between Pressure Drop and H2S Elimination Capacity and Mass Loading Rates in Bifiltration Using Activated Sludge and Mixed Activated Sludge and Rice Husk Silica

سابقه و اهداف: در سالهاي اخير محققين نشان دادند كه افزايش افت فشار و پايين بودن ظرفيت حذف آلاينده ها از محدوديتهاي سيستمهاي بيوفيلتراسيون مي باشند، بنابراين هدف اصلي اين مطالعه بررسي ارتباط بين ميزان افت فشار و ظرفيت حذف هيدروژن سولفايد (H2S) با ميزان بار ورودي در سيستم بيوفيلتراسيون با كاربرد دو بسترلجن فعال خشك و مخلوط لجن فعال با سيليكاي حاصل از شلتوك برنج بوده است. روش بررسي: دو فيلتر از جنس پلي وينيل كلرايد به حجم هر فيلتر 1 ليتر طراحي و ساخته شد. لجن فعال خشك از تصفيه خانه فاضلاب شهري پوتراجاي مالزي تهيه گرديد. سيليكاي شلتوك برنج پس از اسيد شويي و احتراق با حرارت 800 درجه سانتي گراد بمدت 4 ساعت در كوره تهيه شد. سيستم با زمان ماندهاي خالي( (EBRT مختلف از 30 تا90 ثانيه و بارهاي ورودي H2S از 36/18 تا 54 gm-3h-1 مورد آزمايش قرار گرفت. يافته ها: اين مطالعه نشان داده است كه بر اساس آناليز آماري همبستگي پيرسون بين افزايش بار ورودي H2S و ميزان ظرفيت حذف در هر دو بستر رابطه مستقيم و قوي وجود دارد(01/0 > p). همچنين تحت شرايط 54 gm-3h-1 بار ورودي H2S و EBRT 30 ثانيه، ماكزيمم ظرفيت حذف H2S در فيلتر با بستر لجن فعال و بستر مخلوط لجن و سيليكاي شلتوك به ترتيب 33/44 و53/52 gm-3h-1 بوده است. علاوه بر اين بر اساس آناليز آماري همبستگي پيرسون، در هر دو بستر بين افزايش بار ورودي H2S و افت فشار يك رابط مستقيم و قوي وجود دارد(0.01 > p). بطوريكه تحت شرايط با بار ورودي مختلف از 36/18 تا 54 gm-3h-1 و زمان هاي مختلف كاركرد فيلتر تا 53 روز، ميزان افت فشار در صافي با بستر لجن فعال و بستر مخلوط لجن فعال و سيليكاي برنج به ترتيب 0/8 و 0/3 mm H2O بوده است. نتيجه گيري: مطالعه حاضر نشان داده است كه هر چند بين افزايش بار ورودي H2S و ظرفيت حذف و افت فشار رابطه مستقيم و مثبت وجود دارد اما بستر مخلوط لجن فعال با سيليكاي شلتوك برنج داراي ظرفيت حذف بيشتر و افت فشار كمتري بوده است.

Background: In recent years researchers have shown that increasing in pressure drop and low amount of elimination capacity are two main limitations of biofiltration systems in pollutants treatment. Therefore, the main goal of this study was to investigate the relationship between pressure drop and hydrogen sulfide (H2S) elimination capacity with different mass loading rates in biofiltration system using activated sludge and mixed activated sludge and rice husk silica as packing materials. Methods: Two poly vinyl chloride (PVC) filters with one liter of prepared bed were tested for each filter. Dried activated sludge was collected from Putrajaya sewage treatment plant in Malaysia. The system was tested from different empty bed residence time (EBRT) from 30 to 90 sec and different H2S mass loading rate from 18.36 to 54 gm-3h-1. Results: Based on the statistical analysis of Pearson correlation, there was a direct and very high relationship between the increasing hydrogen sulfide mass loading rate and the amount of pressure drop in the both packed filters (p < 0.01). Also, with the H2S mass loading rate of 54 gm-3h-1 and EBRT of 30 s, the maximum elimination capacity was obtained in the activated sludge and mixed rice husk silica with dried activated sludge packed filters up to 52.32 and 44.33, respectively. Moreover, based on the statistical analysis of the Pearson correlation, there was a direct and very high corelatior between the increasing H2S mass loading rate and the amount of pressure drop in the both filters (p < 0.01). After 53 days of operating time and 54 gm-3h-1 of mass loading rates, the maximum pressure drop reached to 3.0 and 8.0 (mm H2O) for the mixed rice husk silica with dried activated sludge packed and dried activated sludge packed filters, respectively. Conclusion: Based on the results of the study, there is a direct and positive relationship between the increasing H2S mass loading rate and the amount of pressure drop and elimination capacity in both filters, but mixed rice husk silica with dried activated sludge showed higher elimination capacity and lower pressure drop