بررسي آبگيري لجن فعال فاضلاب شهري با استفاده از فرآيند الكتروفلوتاسيون: بهينه سازي پارامترهاي بهره برداري و مصرف انرژي

Investigation of Activated Sludge Sewage Dewatering by Electro-Flotation: Optimization of Operating Parameters and Energy Consumption

مقدمه و هدف: روش هاي سنتي آبگيري لجن فاضلاب بدليل ساختار كلوييدي و ماهيت ژله اي سلول باكتري هاي لخته لجن به مواد شيميايي و انرژي مازاد نياز داشته و از راندمان و مقبوليت زيست محيطي كمتري برخوردار مي باشند و راهبري آنها بسيار پيچيده است. در اين مطالعه براي كمينه سازي اين محدوديتها از روش الكتروفلوتاسيون به عنوان يك روش نوين جهت آبگيري لجن استفاده گرديد و پارامترهاي بهره برداري و مصرف انرژي بهينه شدند. روش كار: در اين مطالعه تجربي- آزمايشگاهي بمنظور انجام آزمايشات از يك راكتور الكتروشيميايي منقطع با حجم موثر 450 ميلي ليتر استفاده شد. اثر متغيرهاي pH، شدت جريان الكتريكي، زمان ماند هيدروليكي و تغييرات حجم/ سطح الكترود بر ميزان آبگيري لجن و مقدار كل جامدات در كيك لجن (لجن آبگيري شده) و در آب جدا شده از لجن بررسي گرديد. مقدار TSS ، TS و COD در آب جدا شده از لجن نيز مورد بررسي قرار گرفت. مقدار انرژي الكتريكي مصرفي محاسبه و با بهينه سازي متغيرهاي مطالعه مقدار آن كاهش داده شد. نتايج: نتايج نشان داد بهترين راندمان آبگيري لجن (حدوداً 6/81 درصد) در 2pH=، شدت جريان الكتريكيmA/cm2 7/1، زمان ماند min 30 و مقدار سطح به حجم الكترود cm2/L 178 با مقدار انرژي الكتريكي مصرفي به ميزان kWh/m3 726/0- 33/0 ميباشد. نتيجه نهايي: فرآيند الكتروفلوتاسيون به دليل ميزان كارايي بالا، سهولت ساخت و پايين بودن هزينه هاي ساخت و ميزان مصرف انرژي در مقايسه با روشهاي سنتي مي تواند به طور موثر در آبگيري لجن فاضلاب به كار گرفته شود.

Introduction & Objective: Common methods for dewatering of wastewater sludge need chemi-cals and high energy consumption and have low efficiency and environmental acceptability because of colloidal and jelly property of bacteria cells of sludge. Furthermore, their operat-ing is completely complicated. In this study electro-flotation way, as a novel method, was performed to cover these limitations and also operating parameters and energy consumptions were optimized. Materials & Methods: In order to carry out the experiments, a batch reactor with the effective volume of 450 ml was used. In this experimental- laboratorial study, the effect of pH, current density, hydraulic retention time and surface/volume changes on the amount of dewatering and the amount of total solids in both the sludge cake (dewatered sludge) and the water sepa-rated from the sludge as well as the content of TSS, TS and COD in the water were investi-gated. The amount of consumed electricity was calculated and lowered by optimizing the variables. Results: The finding showed that the best efficiency (81.6%) of sludge dewatering was achieved at pH = 2, current density = 1.7mA/cm2, hydraulic retention time = 30 min and sur-face/volume amount = 178 cm2/L with electrical energy consumption of 0.33-0.726 kWh/m3. Conclusion: The electro-flotation process owing to high efficiency, convenient construction and operating and lower energy consumption and construction costs compared to common methods can effectively be applied. (Sci J Hamadan Univ Med Sci 2015; 21 (4):341-349)