امکان سنجی تصفیه فاضلاب در شبکه‌های جمع‌آوری

در این تحقیق تاثیر واکنش‌های بیولوژیکی در حذف مواد آلی فاضلاب هنگام انتقال از منابع تولید به تصفیه‌خانه در شبکه‌های متعارف و شبکه‌های قطر کوچک نوین بررسی شد. برای این منظور یک قسمت از این شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب طراحی و ساخته شد. لوله‌های مورد استفاده از جنس PVC بوده و طول لوله‌ها در مجموع به ۱۵ متر می‌رسید. همچنین قطر لوله‌های مورد استفاده ۱/۰ متر بود که به صورت ثقلی طراحی شد. جهت ایجاد سطحی مناسب برای الحاق میکروارگانیسم‌ها، توری پلاستیکی به عنوان واسطه به سطوح داخلی لوله چسبانده شد. سطح تماس فاضلاب با توری‌ها، در حالتی که لوله‌ها پر بودند، ۷۷/۳ متر مربع بود. جهت انجام آزمایشات مربوط به میزان حذف مواد آلی از فاضلاب مصنوعی با شدت آلودگی مشابه با فاضلاب شهری استفاده شد.

مدل ساخته شده تحت شرایط هوازی راهبری شد و تغییرات دمای فاضلاب در محدوده‌ی ۳ ۲۰ بود. پس ازگذشت سه هفته از زمان شروع راه‌اندازی، آزمایشات مربوط به میزان حذف مواد آلی شامل BOD، COD، TN و NH₃-N و NO₃-N انجام شد. سطح بایوفیلم ایجاد شده نامنظم و ضخامت میانگین آن بین ۷/۴-۳ میلی‌متر بود. چگالی سطحی بایوفیلم تشکیل شده بین ۱/۳۳-۳/۲۲ گرم بایومس بر متر مربع (وزن خشک) بود. نرخ مصرف اکسیژن پس از گذشت ۳ هفته تقریبا به ۲۱/۰ میلی‌گرم بر لیتر بر دقیقه رسید.

بالاترین میزان کاهش در غلظت COD با کاهش ۷۷ درصدی بود. همچنین بالاترین نرخ حذف BOD₅، ۷۳ درصد بود. به دلیل بالا بودن غلظت COD و کوتاه بودن زمان ماند، فرآیند نیتریفیکاسیون شکل نگرفت و تغییرات غلظت ‌‌‌ترکیبات نیتروژنی ناچیز بود.

نتایج حاکی از آن است که در صورت مهیا بودن شرایط، نرخ واکنش‌های بیولوژیکی در شبکه‌های جمع‌آوری نسبتا بالا بوده و با برنامه‌ریزی صحیح می‌توان از این پتانسیل استفاده بهینه کرد. در مناطق دوردست و کوهستانی که به دلیل مشکلات اجرایی، ساخت ‌تصفیه‌خانه با مشکلاتی مواجه است و همچنین در مناطقی که به دلیل کمبود سرمایه، امکان احداث ‌تصفیه‌خانه وجود ندارد، می‌توان با این رویکرد تا حدی زیادی از ورود آلودگی به محیط زیست جلوگیری کرد.

فصل ۱ 

مقدمه

۱-۱ مقدمه

۱-۲ اهمیت تحقیق

۱-۳ ضرورت تحقیق

۱-۴ فرضیات تحقیق

۱-۵ اهداف تحقیق

۱-۶ ساختار پایان نامه

فصل ۲: مروري بر منابع 

۲-۱ مقدمه

۲-۲ تاریخچه‌ و اهمیت تصفیه فاضلاب

۲-۳ اهمیت جمع‌آوری فاضلاب

۲-۴ شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۴-۱ تاریخچه احداث

۲-۵ انواع فاضلاب

۲-۵-۱ فاضلاب خانگی

۲-۵-۲ فاضلاب صنعتی

۲-۵-۳ فاضلاب‌های سطحی

۲-۶ شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب و انواع آن

۲-۶-۱ شبکه‌های بهداشتی فاضلاب

۲-۶-۲ شبکه‌های جمع‌آوری آب‌های سطحی

۲-۶-۳ شبکه‌های جمع‌آوری مرکب

۲-۶-۴ شبکه‌های جمع‌آوری جایگزین

۲-۶-۴-۱ شبکه‌های جمع‌آوری ثقلی با قطر کوچک

۲-۶-۵ انواع روش‌های مورد استفاده جهت بررسی فرآیندهای شبکه جمع‌آوری فاضلاب

۲-۶-۵-۱ آنالیزهای آزمایشگاهی در رآکتورهای کوچک

۲-۶-۵-۲ طرح‌های پایلوتی آزمایشگاهی

۲-۶-۵-۳ مطالعات میدانی

۲-۷ تغییرات کیفی فاضلاب هنگام انتقال

۲-۷-۱ تصفیه فاضلاب در مجاورت باکتری‌های هوازی

۲-۷-۱-۲ انواع واکنش‌های شبکه‌های جمع‌آوری ثقلی تحت شرایط هوازی

۲-۷-۲ تجزیه مواد آلی فاضلاب تحت شرایط بی‌هوازی

۲-۷-۲-۱ نحوه تشکیل گاز H₂S در فاضلاب

۲-۷-۲-۲ عوامل موثر در تولید گاز هیدروژن سولفید

۲-۷-۳ جلوگیری از انتشار شرایط بی‌هوازی در شبکه‌های متعارف جمع‌آوری فاضلاب

۲-۷-۴ تاثیر اکسیژن در کنترل شرایط بی‌هوازی

۲-۸ تاثیر نیترات در کنترل شرایط بی‌هوازی

۲-۹ ویژگی‌های شبکه جمع‌آوری موثر بر تبديلات بيولوژيکی

۲-۱۰ عوامل موثر بر نرخ تصفیه فاضلاب در شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۱۰-۱ نسبت F/M

۲-۱۰-۲ زمان ماند هیدرولیکی

۲-۱۰-۳ قطر شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۱۱ استفاده از شبکه‌های جمع‌آوری به عنوان تاسیسات پیش تصفیه

۲-۱۲ روش‌های ارزیابی تغییرات کیفیت فاضلاب هنگام انتقال در شبکه‌های جمع‌آوری

۲-۱۲-۱ حذف COD،   BODوDOC  در شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۱۲-۲ حذف ذرات معلق و مواد آلی محلول در شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۱۲-۳ حذف اکسیژن محلول در شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۱۲-۴ حذف نیترات در شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۱۳ الحاق بایوفیلم به جداره‌ی داخلی فاضلاب‌روها

۲-۱۴ مدل‌های حذف در شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۲-۱۴-۲ انتقال هوا

۲-۱۴-۳ رشد بایومس هتروتروفیک

۲-۱۴-۳-۱ رشد بایومس معلق

۲-۱۴-۳-۲ انرژی مورد نیاز جهت نگهداری بایومس معلق

۲-۱۴-۳-۳ رشد بایوفیلم

۲-۱۴-۴ هیدرولیز

۲-۱۴-۴-۲ ماتریس واکنش‌ها

۲-۱۵ نتيجه‌گيري مطالعات انجام شده

فصل ۳: روش تحقيق 

۳-۱ مقدمه

۳-۲ مطالعات شبکه‌های جمع‌آوری فاضلاب

۳-۳ جزییات ساخت پایلوت

۳-۳-۱ انتخاب روش مناسب جهت ساخت پایلوت

۳-۳-۲ انتخاب شرایط حاکم بر فرآیندهای حذف در شبکه جمع‌آوری

۳-۴ روابط هیدرولیکی مورد استفاده

۳-۴-۱ رابطه پیوستگی

۳-۴-۲ رابطه جریان

۳-۴-۲-۱ رابطه تجربی مانینگ-استریکلر

۳-۵ شبیه ‌سازی شبکه‌های متعارف جمع‌آوری فاضلاب و  قطر کوچک

۳-۵-۱ چگونگی افزایش MLSS درپایلوت

۳-۶ ساخت پایلوت آزمایشگاهی

۳-۶-۲ انتخاب مصالح

۳-۶-۲-۱ قطر و نوع لوله‌ها

۳-۶-۲-۲ پمپ‌ها

۳-۶-۲-۳ دیفیوزر

۳-۶-۲-۴ مخازن نگهداری

۳-۶-۲-۵ سطح شیبدار

۳-۶-۲-۶ توری‌ها

۳-۶-۲-۷ فاضلاب مصنوعی

۳-۶-۲-۸ لجن فعال

۳-۷ ساخت پایلوت آزمایشگاهی

۳-۸ راه‌اندازی پایلوت آزمایشگاهی

۳-۸-۱ محاسبه دبی جریان

۳-۸-۲ اندازه‌گیری رشد بایوفیلم

۳-۸-۳ میزان فعالیت بایوفیلم

۳-۹ آزمایش‌ها

۳-۹-۱ مواد معلق

۳-۹-۱-۱ تعیین کل جامدات معلق خشک شده در ۱۰۳ تا  ۱۰۵ درجه سانتی‌گراد

۳-۹-۲ تعیین کل جامدات محلول خشک شده در  ۱۸۰ درجه سانتی‌گراد

۳-۹-۲-۱ دستگاه‌ها و وسایل

۳-۹-۲-۲ روش انجام آزمایش

۳-۹-۳ تعیین جامدات ثابت و فرار سوزانده شده در دمای ۵۵۰ درجه سانتی‌گراد

۳-۹-۳-۱ دستگاه‌ها

۳-۹-۳-۲ روش انجام آزمایش

۳-۹-۴ آزمایش‌های مربوط به حذف مواد آلی فاضلاب

۳-۹-۴-۱ آزمایش BOD₅

۳-۹-۴-۲ آزمایش COD

۳-۹-۴-۳ اندازه‌گیری COD به روش تیتراسیون

۳-۹-۴-۴ اندازه‌گیری COD به روش اسپکتوفتومتری

۳-۹-۴-۵ آزمایش ‌‌‌‌اندازه‌گیری اکسیژن محلول

۳-۹-۴-۶ اندازه گيري نيتروژن آمونياكي

۳-۹-۴-۷ اندازه گيري نيتروژن نيترات

۳-۹-۴-۸ اندازه‌گیری دمای فاضلاب

۳-۹-۴-۹ اندازه گیری PH 76

فصل ۴: نتايج و تفسير آنها 

۴-۱ مقدمه

۴-۲ عملکرد توری‌ها جهت رشد الحاقی

۴-۳ بررسی تاثیر بالا بردن زبری در سرعت جریان

۴-۳-۱ زبری جریان در حالت اولیه(قبل از الحاق توری)

۴-۳-۲ زبری لوله‌ها پس از الحاق توری

۴-۴ تشکیل بایوفیلم بر روی پلاستیک مشبک

۴-۴-۱ اندازه‌گیری ضخامت بایوفیلم تشکیل شده

۴-۴-۲ ساختار بایوفیلم تشکیل شده

۴-۵ نرخ مصرف اکسیژن

۴-۶ حذف مواد آلی

۴-۶-۱تغییرات غلظت COD

۴-۶-۱-۱ آزمایش COD پس از گذشت ‌‌یک هفته از زمان شروع

۴-۶-۱-۲ آزمایش COD پس از گذشت دو هفته از زمان شروع

۴-۶-۱-۳ آزمایش COD پس از گذشت سه هفته از زمان شروع

۴-۶-۲ تغییرات غلظت BOD₅ طی دوره ‌بهره‌برداری از پایلوت

۴-۶-۲-۱ تغییرات BOD₅ در سرعت ۱۵/۰ و ۲۵/۰ متر بر ثانیه

۴-۶-۳ آزمایش BOD₅ و COD در سرعت ۷۵/۰ بر ثانیه

۴-۶-۴ حذف‌‌‌ترکیبات نیتروژنی

۴-۶-۴-۲ نیتروژن کل

۴-۶-۴-۳ غلظت N-NH₃ و N-NO₃ 91

۴-۶-۴-۴ مواد معلق

فصل ۵

جمع‌بندي و پيشنهادها

فصل ۵: ۹۵

۵-۱ نتیجه‌گیری

۵-۱-۱ پيشنهادات

 

افزودن به سبد خرید نهایی کردن خرید مورد به سبد خرید اضافه شد