بررسی کارایی فرآیندهای ازن زنی -اکسیداسیون پیشرفته با Oxone فعال شده توسط UV در تصفیه شیرابه محل دفن پسماند

Survey efficiency of ozonation - advanced oxidation processes with Oxone activated by UV in treatment of landfill leachate


چاپ صفحه 		پژوهان
صفحه نخست سامانه		 مجری و همکاران
مجری و همکاران		 اطلاعات تفضیلی
اطلاعات تفضیلی		 دانلود
دانلود 		علوم پزشکی زاهدان
علوم پزشکی زاهدان

مجریان: ادریس بذرافشان فدافن

کلمات کلیدی:

اطلاعات کلی طرح
hide/show

کد طرح 7190
عنوان فارسی طرح بررسی کارایی فرآیندهای ازن زنی -اکسیداسیون پیشرفته با Oxone فعال شده توسط UV در تصفیه شیرابه محل دفن پسماند
عنوان لاتین طرح Survey efficiency of ozonation - advanced oxidation processes with Oxone activated by UV in treatment of landfill leachate
نوع طرح کاربردی
محل اجرای طرح دانشکده بهداشت
رسته مطالعاتی تجربی- آزمایشگاهی
دانشکده/مرکز دانشکده بهداشت زاهدان
زمان اجرا -روز 210

اطلاعات مجری و همکاران
hide/show

نام و نام‌خانوادگی سمت در طرح نوع همکاری درجه‌تحصیلی پست الکترونیک
ادریس بذرافشان فدافناستاد راهنمای اول پایان نامه دانشجوییاستاد راهنمادکترای تخصصی ed_bazrafshan@yahoo.com
فردوس کردمصطفی پورمشاوراستاد مشاوردکترای تخصصی ferdos_66@yahoo.com

اطلاعات تفضیلی
hide/show

عنوان متن
خلاصه طرح به فارسی بررسی کارایی فرآیندهای ازن زنی -اکسیداسیون پیشرفته با Oxone فعال شده توسط UV در تصفیه شیرابه محل دفن پسماند
خلاصه طرح به لاتینSurvey efficiency of ozonation - advanced oxidation processes with Oxone activated by UV in treatment of landfill leachate
بيان مسئله تحقيق/اهمیت پژوهش
توسعه شهرنشینی و افزایش جمعیت و رشد سریع اقتصادی و اجتماعی و همچنین تغییردرالگوی مصرف، منجر به افزایش کمیت پسماند تولید شده درسالهای اخیرگردیده است. افزایش تولید مواد زائد شهری به عنوان یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی در جهان، باعث آلودگی منابع آبهای سطحی وزیرزمینی،کاهش کیفیت آنها، بروز اپیدمی های مختلف وشیوع انواع بیماریها می گردد.(1) سازمان حفاظت محیط زیست امریکا چهار راهکارکاهش تولید در مبدأ، بازیافت وتبدیل به کمپوست، سوزاندن ودفن در زمین را برای مدیریت یکپارچه پسماندها تعیین نموده است(1).بیش از 95 % کل مواد زائد جامد شهری جمع آوری شده در سراسر جهان به روش دفن، دفع می شود.(2) اخیرا دفع مواد زائد شهری وصنعتی در محل دفن پسماند، بعنوان متداول ترین ومطلوب ترین روش دفع مواد زائد از لحاظ کارآیی وهزینه اثر بخشی، مطرح شده است(3,4).
پس از دفن، یکسری تغییرات فیزیکوشیمیایی و بیولوژیکی در درون مواد زائد جامد دفن شده رخ می دهد که در نتیجه آن اجزاء آلی مواد زائد تجزیه شده و در ترکیب با آب باران نفوذی و یا در تماس با آبهای سطحی و زیرزمینی، مایعی با آلودگی بسیار بالا به نام شیرابه تولید می گردد. (2)تولید شیرابه و مدیریت آن درحال حاضر بعنوان بزرگترین مشکل زیست محیطی مرتبط با بهره برداری از محل دفن پسماند شناخته شده است(2,5).
مشخصات شیرابه محل دفن، تحت تاثیر فاکتورهای بسیاری از جمله ترکیب و نوع مواد زائد دفن شده، شرایط محل دفن مثل pH، دما، رطوبت، سن محل دفن، تغییرات آب و هوایی، مشخصات ریزشهای جوی وارد شده به محل دفن قرار دارد(2,6).
شیرابه، حاوی ترکیبات است که درصورت تخلیه در محیط زیست، می تواند تهدیدی جدی برای سلامت و محیط زیست باشد(6). برخی از ترکیبات خطرناک موجود در شیرابه، شامل ترکیبات آروماتیک، ترکیبات هالوژن دار، فنل ها، آفت کشها، فلزات سنگین،آمونیوم، ترکیبات آلی کلردار می باشند. همچنین شیرابه ممکن است حاوی مقدار زیادی مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی و مقاوم به تجزیه بیولوژیکی باشد (2,4,6,7).
شیرابه محل دفن جدید(کمتر از 5 سال)، معمولا با BOD (اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی) و COD (اکسیژن مورد نیاز شیمیایی) بالا، محتوی نسبتا بالای نیتروژن آمونیاکی، قابلیت تجزیه بیولوژیکی بالا ومقدار pH پایین شناخته می شود (2).
شیرابه محل دفن قدیمی(بالای 10سال) که تحت عنوان شیرابه تثبیت شده شناخته می شود، دارای COD نسبتا کم،pH کمی قلیایی، قابلیت تجزیه بیولوژیکی پایین ونیز دارای ترکیبات هیومیکی با وزن مولکولی بالامانند اسید هیومیک واسیدفلویک بوده ومقادیر بالای آمونیاک، فلزات سنگین وآلاینده های بازدارندۀ فعالیت بیومس موجود در شیرابه باعث شده تصفیه بیولوژیکی کارآیی چندانی نداشته باشد(2,3,7,8).
مقدار BOD5 وCOD شیرابه خام، دریک محل دفن جدید به ترتیب در حدود( mg/l 4000-10000) و(mg/l 60000- 30000) می باشد (2).
غلظت بالای آلاینده ها ی موجود در شیرابه محل دفن زباله، اهمیت و لزوم تصفیه شیرابه محل دفن را نشان می دهد. سازمان حفاظت محیط زیست ایران، پارامترهایی همچون COD محلول، ازت آمونیاکی، کل جامدات معلق و فسفات برای تخلیه شیرابه محل دفن زباله به منابع پذیرنده تدوین نموده که مقدار آنها به ترتیب mg/l60،mgN/l 5/ 2 ، mg/l60، mgP/l6 می باشد(9).
از جمله استانداردهای پساب خروجی که سازمان حفاظت محیط زیست امریکا(USEPA) برای تخلیه شیرابه محل دفن زباله تدوین نموده است می توان بهBOD5 ( حداکثر روزانهmg/l140، حداکثر ماهیانه mg/l37 )،کل جامدات معلق(حداکثر روزانهmg/l88 ،حداکثر ماهیانه mg/l27 )،آمونیوم برحسب ازت(حداکثر روزانهmg/l10 ،حداکثر ماهیانه mg/l9/4 ) اشاره نمود(10).
به دلیل متغییر بودن ترکیبات شیرابه و طیف وسیعی از آلاینده های موجود درآن، پیش بینی تکنیکهای تصفیه ای موثر در تصفیه شیرابه دشوار خواهد بود .لذا برای بدست آوردن نتایج قابل قبول، معمولا ترکیبی از روشهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی برای تصفیه موثر شیرابه زباله بکار می رود.(5,11)
از روشهای متداول بکار رفته در تصفیه شیرابه محل دفن پسماند می توان به بازچرخش شیرابه روی پسماند های دفن شده، تصفیه مشترک شیرابه با فاضلاب خانگی، تصفیه زیستی شامل فرآیندهای هوازی و بیهوازی و روشهای فیزیکی وشیمیایی که شامل اکسیداسیون شیمیایی، جذب سطحی،ترسیب شیمیایی، انعقاد و لخته سازی، ته نشینی، شناورسازی وهوادهی، اسمز معکوس، رزین تبادل یون و فیلتراسیون غشایی می باشند، اشاره کرد ( 8,12).
فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته(AOPs) (Advanced oxidation processes) ابه عنوان کارآمدترین روش تصفیه برای فاضلاب های سرسخت و مقاوم به تصفیه بیولوژیکی مورد توجه قرار گرفته اند(4,12). AOPS تحت عنوان فرآیندهایی که شامل تولید واستفاده از رادیکالهای اکسیدکننده قوی، به ویژه رادیکال هیدروکسیل (OH ͦ) و رادیکال سولفات (SO4 ͦ -) تعریف شده است.این فرآیند با تکمیل مراحل معدنی سازی و همچنین بهبود قابلیت تجزیه بیولوژیکی آلاینده های آلی مقاوم، منجر به حذف آلاینده های هدف میگردد (13, 14, 15).
از جمله فرآیندهای AOPمی توان به روشهای مانندH2O2/UV, H2O2/Fe+2 ، O3/UV،UV/Tio2،
،UV/US ، O3/catalyst اشاره نمود(16).
با توجه به محدودیتهای موجود در برخی از فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، نظیر نیاز به تنظیم pH در ابتدا وانتهای واکنش، احتمال تشکیل ترکیبات ناشناخته، تولید لجن در انتهای واکنش(17)، کاهش pH وایجاد خوردگی در جدار راکتور، افزایش هزینه های تامین انرژی(18) و پایین بودن سرعت اکسیداسیون (19) ، در سالهای اخیر فرآیندهای اکسیداسیون بر مبنای تولید رادیکال سولفات (SO4 ͦ-)، مورد توجه قرار گرفت. یکی از ترکیباتی که دارای واکنش پذیری اکسیداسیون ویژه ای است و باعث تخریب و تجزیه آلاینده های آلی گوناگون می گردد، ترکیبی بنام Oxone(پتاسیم پروکسی منوسولفات) می باشد.(36, 15)
Oxone به دلیل پتانسیل اکسیداسیون بالاو نیز عملکردآن در طیف گسترده ای از pH، به عنوان روش موثر برای تخریب آلاینده های آلی خطرناک، مقاوم وغیر قابل تجزیه بیولوژیکی مانند ترکیبات فنولی، حشره کشها، رنگ وسورفاکتانت ها بکار می رود (32).
(KHSO5.0.5KHSO4.0.5K2SO4) Oxoneیک ترکیب نمک سه گانه است که منبع تولید یون پروکسو مونوسولفات (HSO5-) می باشد. این ترکیب نسبتا غیر سمی، محلول در آب و قابل دسترس بوده و به عنوان یک اکسیدکننده قوی با پتانسیل اکسیدکنندگی بالا، با تولید رادیکالهای بسیار قوی سولفات می تواند برای اکسیداسیون طیف وسیعی از ترکیبات آلی در گستره 5/10-1pH= استفاده شود(15). رادیکالهای آزاد سولفات(SO4 ͦ -) به دلیل اینکه در واکنشهای انتقال الکترون، انتخابی تر عمل می کنند نسبت به رادیکال آزاد OH ͦ) ) نیمه عمر طولانی تری دارند (20).
فعالسازی Oxone به منظور تولید بیشتر رادیکالهای سولفات، تحت تاثیر فرآیندهای مختلفی صورت می گیرد.از جملۀ این روشها می توان به فعال سازی به وسیله گرما ، اشعه UV وکاتالیستهای فلزی اشاره نمود(35). اشعه UVc که توسط لامپ منوکروماتیک با طول موجnm 7/253 انتشار پیدا می کند و به طور گسترده برای ضد عفونی آب آشامیدنی استفاده می شود که قادر است طیف وسیعی از پاتوژن های مرتبط با آب را حذف کند(33).
اگرچه فعال سازی Oxone توسط یونهای فلزی واسطه ناهمگن می تواند باعث افزایش کارایی این اکسیدانت در کاهش غلظت آلاینده های موجود در آب گردد، ولی اثرات منفی یونهای فلزی باقیمانده، بر روی سلامت انسان بایستی در نظر گرفته شود.در مقابل اشعه UV به عنوان یک روش کابردی و سازگار با محیط زیست برای فعال سازی اکسیدانت، جهت تولید رادیکال های اکسید کننده استفاده می شود(34).مکانیسم اشعه UV بر روی Oxone، تولید رادیکالهای قوی سولفات از طریق فتو لیزآن می باشد که توسط واکنش زیر شرح داده می شود (33).
HSO5- + hv SO4 ͦ - + OH ͦ
فعال سازی Oxone با UV به دلیل هزینه عملیاتی پایین و راندمان بالادر حذف آلاینده های آلی بسیار مورد توجه قرارگرفته است(35).
تصفیه شیرابه به منظور کاهش مقدار آلاینده ها تا رسیدن به سطح قابل قبول برای تخلیه به منابع آب انجام خواهد شد. از آنجایی که عملکرد ازن به تنهایی در تصفیه شیرابه تثبیت شده پایین است می توان با استفاده از ترکیبات اکسیدانت کارایی فرایند تصفیه شیرابه را بهبود بخشید از این رو ازن زنی که یک فرآیند اکسیداسیون پیشرفته است می تواند به عنوان پیش تصفیه در کنار Oxone بکار رود (21).

ازن زنی یکی از فرآیندهای شیمیایی است که اخیرا در تصفیه شیرابه محل دفن بکار رفته و نسبت به سایر اکسیدکننده های متداول، پتانسیل اکسیداسیون بالاتری (EV07/2) دارد(21).ازن در شرایط اسیدی بطور مستقیم با اجزای آلی واکنش می دهد ولی در شرایط بازی، ازن تجزیه شده وسبب شکل گیری رادیکالهای هیدروکسیل می شود که قدرت اکسیداسیون بالاتری نسبت به ازن مولکولی دارند(31).
ازن با تغییر در ساختار مولکولی ترکیبات آلی مقاوم موجود در شیرابه باعث تبدیل آنها به ترکیباتی گردیده که به سهولت از طریق بیولوژیکی جذب می شوند(22). ازن زنی باعث تولید محصولات فرعی مثل تری هالومتان ها نخواهد شد و برخلاف سایر روشهای اکسیداسیون پیشرفته، پسماند ولجنی از خود باقی نمی گذارد (19).
در مطالعه ای که توسط نصیری وهمکاران در سال 1389 با عنوان تصفیه تکمیلی شیرابه بوسیله ازن زنی وجذب سطحی انجام شد، مشاهده گردید فرایند ترکیبی در مقایسه بافرایند جذب وازن زنی توانایی بیشتری برای حذف آلاینده دارد به گونه ای که بعد از 60 دقیقه نرخ حذف COD از44% در فرایند جذب و57 % در فرایند ازن زنی به بیش از 80 % در فرایند ترکیبی رسیده است(31).
همچنین جیان هیو وهمکاران مطالعه ای در سال 2009 با عنوان اکسیداسیون Oxone/Co2+ بعنوان یک فرایند اکسیداسیون پیشرفته در مقایسه با اکسیداسیون با فنتون برای تصفیه شیرابه محل دفن انجام داده اند که نتایج حاکی از آن بود که در مقایسه با فرایند اکسیداسیون فنتون با شرایط بهینه5/2 pH= ودمایC ͦ 1± 5/37 وزمان تماس 160دقیقه و راندمان حذفCOD 9/56 % بوده و رنگ وSS شیرابه تصفیه شده بواسطه مقدار زیادی از لجن هیدروکسید فریک افزایش یافته، در فرایند اکسیداسیون Oxone/Co2+ در شرایط بهینه راندمان حذف COD وSS و رنگ به ترتیب برابر 5/57 % و3/53% و83 %بوده است (9).
در سال 2010 مطالعه ای با عنوان ازناسیون برای بهبود تصفیه شیرابه محل دفن قدیمی، توسط کورتز وهمکاران انجام شد و پارامترهایی چون غلظت های مختلف ازن، زمان تماس، pH اولیه، و غلظت پراکسید هیدروژن مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد که تخریب شیرابه محل دفن توسط ازن در PH بالا به همراه افزود H2O2 به دلیل افزایش تولید رادیکال هیدروکسیل مطلوب بوده است. این سیستم قادر به حذف COD ، TOC، ترکیبات آروماتیک به ترتیب به میزان 63%، 53% و 42% می باشد. و نسبت BOD5/COD را از 01/0 به 17/0 افزایش می دهد(23).
در مطالعه ای باعنوان عملکرد سیستم Oxone/CuO :به عنوان تحریک کننده همگن اکسیداسیون فنل در شرایط محیطی که توسط لی و همکاران در سال 2011 انجام شد نتایج حاکی از این بودکه کاتالیزورهای آماده شده فعالیت بالایی را در تجزیه فنل نشان می دهد ودر شرایط بهینه می تواند فنل وTOC را به ترتیب با راندمان 100% و80%، در 60 دقیقه حذف نماید(24).
در سال 1389 مطالعه ای توسط محوی وهمکاران با عنوان بررسی کارایی سیستم تلفیقی (انعقاد و لخته سازی / ازن زنی)در تصفیه شیرابه تازه زباله شهر تبریز انجام شد مشخص شد که کلرورفریک با دوز 1گرم در لیتر ودر PH برابر 10با حذف 34 % COD و54 %TSS برتر از آلوم و PAC می باشد و نمونه منعقد شده با کلرور فریک در مرحله ازناسیون در PH برابر 9 و با دوز g/h3 مورد ازن زنی قرار گرفت که پس از 39 ساعت ازن زنی، 51 % COD و 2/18% TSSحذف شد(25).
در مطالعه ای که در سال 2011 توسط سان وهمکاران با عنوان راندمان بالای تجزیه آفلوکساسین بوسیله فرایند UV/Oxone/Co2+ انجام شد پارامترهای بهره برداری شامل pH، دما، دوز Oxone وزمان واکنش بررسی شد که نتایج نشان داد در شرایط بهینه(5= pH ،دمای 25درجه سانتیگراد، mmolL- 6/0= [Co2+] و نسبت مولی 1000=[Oxone]/[Oxone]، و زمان واکنش 60 دقیقه ،آفلوکساسین 100% تجزیه شده است. سینتیک تجزیه آفلوکساسین به وسیله UV/Oxone/Co2+ از سینتیک درجه اول پیروی می کند. راندمان حذف TOC بعد از 60 دقیقه 87 % بوده است(26).
مطالعه ای با عنوان رنگ زدایی اسید اورنژ7 با اکسیداسیون بوسیله پروکسی مونوسولفات(PMS) تسریع شده با کربن فعال گرانولی (GAC) در سال 2013 توسط یانگ وهمکاران انجام شد که در این مطالعه پارامترهایی مثل غلظت PMS و دوز (GAC) ودمای واکنش مورد بررسی قرار گرقت سینتیک واکنش از سینتیک درجه اول کاذب پیروی می کند ودر سیستم GAC/ PMS نزدیک به 85 % اسید اورنژ7 در 5 ساعت حذف گردید.حداکثر نرخ رنگ زدایی در دمایC ͦ 50 برای سیستم GAC/ PMS TOC حذف شده در زمان 5/2 و5 ساعت به ترتیب به 14 % و15 % رسیده است(27) .
مطالعه تجزیه ساده ، موثر وسازگار با محیط از سولفامونوتوکسین (SMM)در محیطهای آبی در سال 2013 توسط پی وهمکاران انجام شدکه نشان داد وقتی mmol10Oxone اضافه می شود راندمان حذف SMMبه 78/96% در90 دقیقه می رسد میزان معدنی سازی SMM بوسیله اندازه گیری TOC یررسی شد که نشان داد بعد از 90 دقیقه واکنش راندمان حذف TOC 10/89% بوده است.اثر pH بر واکنش بررسی شد که نشان داد در PH8/8 بالاترین راندمان حذف در 60 دقیقه رابدست آوردند که برابر 86/89 % بوده است (28).
در مطالعه ای که در سال 2014توسط سان وهمکاران با عنوان اکسیداسیون کاتالیزری محلول فنل با رادیکال سولفات تقویت شده با آهن مغناطیسی/کره کربنی /کبالت، انجام شد پارامترهای همچون غلظت پتاسیم پروکسی مونوسولفات(PMS) ،غلظت کاتالیست، دمای واکنش مورد بررسی قرار گرفت که نتایج نشان داد با افزایش غلظت PMS از g/l1 به g/l 2زمان لازم برای حذف کامل فنل (راندمان100 %) از 90 دقیقه به 45 دقیقه کاهش یافت.از طرفی با فزایش غلظت کاتالیست ازg/l 1/0 بهg/l 4/0، زمان لازم برای حذف 100 % فنل ، از 120 دقیقه به 20 دقیقه کاهش یافت.با افزایش دمای واکنش در محدوده Cͦ 15 ، CͦC 25 و C ͦ 35 زمان واکنش برای حذف کامل فنل به کاهش پیدا کرد(29).

در سال 2012مطالعه ای با عنوان فعال سازی همگن Oxone بوسیله رتینیوم تقویت شده برای تجزیه فنل در آّب توسط وانگ و همکاران انجام شد و پارامترهای دما، زمان تماس، غلظت Oxone، غلظت کاتالیست مورد بررسی قرار گرفت و نتایج به دست آمده حاکی از این بود که در غلظت اولیه فنل برابر با ppm 50 ،g/l 2/0 کاتالیست، g 1 Oxone و در دمای 25 درجه سانتیگراد با استفاده از 2 کاتالیست راندمان تخریب فنل و حذف TOC به ترتیب به 100 % و60 % رسیده است(30).
با توجه به اینکه در ایران فعالیت های محدودی در خصوص کنترل و تصفیه شیرابه محل دفن انجام گرفته است، این مطالعه با هدف ارزیابی کارایی فرآیندهای ازن زنی -اکسیداسیون پیشرفته بوسیله Oxone فعال شده با UV در تصفیه شیرابه تولید شده از محل دفن پسماند شهر زاهدان و نیز به منظور بررسی پارامترهایی همچون BOD ,COD ,Total N ,Total P, Total Coliform, Coliform انجام می شود.
سوالات و / یا فرضیات پژوهش
1. درصدحذف BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total, Coliform از شیرابه محل دفن پسماند برحسب زمان تماس با ازن چقدر است؟

2. ؟ درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform از شیرابه محل دفن پسماند برحسب pH در واکنش با Oxone چقدر است؟

3 درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform از شیرابه محل دفن پسماند برحسب غلظت Oxone چقدر است؟

4. درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform, از شیرابه محل دفن پسماند بر حسب زمان تماس با Oxone چقدر است؟

5. درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform از شیرابه محل دفن زباله بر حسب دما در واکنش Oxone چقدر است؟

6 درصد حذف BOD, COD, TN, TP, Coliform, Total Coliform, از شیرابه محل دفن زباله بر حسب شدت تابش UV در واکنش Oxone چقدر است؟

هدف کلی طرح
تعیین کارایی فرآیندهای ازن زنی -اکسیداسیون پیشرفته با Oxone فعال شده توسط UV در تصفیه شیرابه محل دفن پسماند

اهداف اختصاصی
1. تعیین درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform, از شیرابه محل دفن پسماند بر حسب زمان تماس ازن.

2.تعیین درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform,

از شیرابه محل دفن پسماند برحسب غلظت Oxone.

3.تعیین درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Total Coliform, Coliform ,

از شیرابه محل دفن پسماند برحسب pH در واکنش با .Oxone

4.تعیین درصد حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform ,Total Coliform,

از شیرابه محل دفن پسماند برحسب شدت تابش UV در واکنش با Oxone.

5.تعیین درصد حذف BOD, COD, TN, TP, Coliform Total Coliform,

، از شیرابه محل دفن پسماند برحسب دما در واکنش با Oxone.

6.تعیین درصد حذف BOD, COD, TN, TP, Coliform Total Coliform,

از شیرابه محل دفن پسماند بر حسب زمان تماسOxone.

سازمانها، مراکز و موسسات و سایر بهره برداران بالقوه دستاوردهای طرحشهرداریها،سازمان محیط زیست ، سازمان منابع طبیعی
تعریف واژه های تخصصی
شیرابه: مایعی با آلودگی بسیار بالا می باشد که در نتیجه تجزیه اجزاء آلی مواد زائد و ترکیب با آب باران نفوذی و یا در تماس با آبهای سطحی و زیرزمینی، تولید می گردد.



AOP: فرایند های اکسیداسیون پیشرفته، روشهای تصفیه شیمیایی هستند که برتولید رادیکال های بسیار قوی هیدروکسیل (OHͦ) وسولفات (- ͦSO4 ) استوار می باشد.


: BOD مقدار اکسیژن مورد نیاز باکتری ها که تحت شرایط هوازی مواد آلی قابل تجزیه شدن را تجزیه می کنند.


: COD مقداراکسیژن مورد نیاز برای اکسیداسیون شیمیایی مواد آلی موجود درفاضلاب


نوع مطالعهتجربی آزمایشگاهی
جامعه مورد مطالعه(معرفی مشارکت کنندگان)/ محیط پژوهش(معیارهای ورود و خروج ذکر شوند)شیرابه حاصل از محل دفن پسماند شهر زاهدان
حجم نمونه و روش محاسبه آن
حجم نمونه : 40 نمونه




نمونه شیرابه تهیه شده از محل دفن پسماند شهرزاهدان، از لحاظ ویژگی های شیمیایی و بیولوژیکی پارامترهای هدف BOD, COD, TN,TP, Coliform Total, Coliform مورد بررسی قرار خواهدگرفت.




متغییرهای موثر در این آزمایش، شامل غلظت Oxone،زمان تماس برای انجام واکنش باOxone، زمان تماس برای انجام واکنش با ازن، دما، pH برای انجام واکنش Oxone، شدت تابش اشعه UVمی باشد.




حجم و تعداد آزمایش و محدوده متغییر و متغییر



1 36
60-50-40-30-20-10دقیقه زمان تماس ازن



5 30
750-600-450-300-150میلی گرم بر لیتر غلظت Oxone




5 6 1گرم بر ساعت غلظت ازن


br/>
12 2و8و15و30 وات شدت تابش اشعه UV




PH (10-8-6-4-2) 30 5 واکنش با Oxone




45-40-35-30-25 30 5 درجه سانتیگراد درجه حرارت



1 42
480-420-360-300-180-120-60 دقیقه زمان تماس با Oxone




186 20 جمع




برای اطمینان از صحت و دقت، آزمایشات با 2 بار تکرار انجام می گردد.




روش نمونه گیری(نحوه تخصیص تصادفی و همسانسازی در صورت لزوم ذکر شود)به صورت غیر احتمالی در دسترس، نمونه برداری از محل نمونه برداری از محل دفن پسماند شهرزاهدان انجام می گیرد.
روش و ابزار جمع آوري داده ها / صحت و استحکام داده ها (پرسشنامه یا فرم اطلاعاتی ضمیمه شود)
داده های مورد مطالعه از طریق قرائت مستقیم با دستگاههای مربوطه و اندازه گیری آزمایشگاهی(میزان حذف BOD, COD, TN,TP, Coliform Total, Coliform در اثر فرآیند های اکسیداسیون پیشرفته ) جمع آوری شده و با توجه به میزان درصد حذف، کارایی فرآیند بررسی خواهد شد.


روش اجرای طرح(با جزئیات بطور کامل شرح داده شود)
این مطالعه که با هدف تصفیه نهایی شیرابه زباله انجام خواهد شد، دارای سه مرحله می باشد. اولین مرحله شامل تهیه نمونه شیرابه ، تهیه مواد و ترکیبات شیمیایی مورد نیاز وتهیه محلول استوک Oxone، می باشد. مرحله دوم انجام آزمایشات و بررسی پارامترهای هدف را در بر می گیرد و در نهایت در مرحله سوم داده های بدست آمده در طی آزمایشات مورد آنالیز و تجزیه و تحلیل قرار خواهد گرفت.





تهیه نمونه شیرابه





جهت تهیه نمونه شیرابه مورد نیاز برای انجام آزمایش،نمونه برداری شیرابه از محل دفن پسماند شهر زاهدان صورت میگیرد.دراولین گام کلیه پارامترهای مورد نظر (BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform ) بر اساس روش مندرج در استاندارد متد 2005 اندازه گیری خواهد شد. نمونه شیرابه خام در دمای ͦ 4C در داخل یخچال نگهداری می شود.











تهیه محلول استوک Oxone





برای تهیه محلول استوک ، از نمک سه گانه Oxone با وزن مولکولی 38/307 گرم بر مول و با درجه خلوص 98 % استفاده می شود ومحلول استوک با غلظت mg/l 1000 تهیه در دمای ͦ 4cدر داخل یخچال نگهداری خواهد شد.

به دلیل آلودگی بسیار بالای شیرابه محل دفن زباله و نیز با توجه به هدف این مطالعه که تصفیه نهایی شیرابه می باشد، برای رسیدن به این هدف، یک مرحله انعقاد شیمیایی با استفاده از منعقد کننده PAC به عنوان پیش تصفیه انجام خواهد شد






ازناسیون :





به دلیل آلودگی بسیار بالای شیرابه محل دفن زباله ونیز با توجه به هدف این مطالعه که تصفیه نهایی شیرابه می باشد، برای رسیدن به این هدف، فرآیند تصفیه دردو مرحله انجام خواهد شد. اولین مرحله شامل ازن زنی می باشدکه به عنوان یک فرآیند پیش تصفیه بکار می رود. ازن مورد نیاز به وسیله دستگاه مولد ازن با ظرفیت اسمی g/hr 5 وبا استفاده از اکسیژن خالص تولید می شود.ازن در ادامه از طریق یک دیفیوزر سرامیکی متخلخل که درکف راکتور قرار دارد، به صورت مستمر و به شکل حبابهای بسیار ریزاز کف راکتور وارد می شود.در شروع آزمایش ابتدا 100میلی لیتر از شیرابه خام به راکتور اضافه می گردد.آزمایش با در نظرگرفتن غلظت ازن ورودی به راکتور به مقدارg/hr 5 و زمان تماس ازن با شیرابه خام درمحدوده ,20,30,40,50,60 10دقیقه، انجام خواهد شد.





همچنین pH بهینه درفرایند ازن زنی، با توجه به مطالعات انجام شده قبلی برابر 9 در نظرگرفته می شود. زمان تماس بهینه برای ازن در این مرحله تعیین می گردد ، شیرابه ازن زنی شده وارد مرحله نهایی تصفیه که شامل اکسیداسیون باOxone فعال شده با UV خواهد شد.











واکنشهای اکسیداسیون با Oxone:
پس از پایان مرحله ازن زنی، خروجی فرآیند مستقیما وارد مرحله نهایی تصفیه می گردد. این مرحله شامل فرآیند اکسیداسیون با Oxone فعال شده به وسیلهUV خواهد بود. متغییرهای موثر در این مرحله از آزمایش، شامل دوز Oxone(750-600-450-300-150 میلی گرم بر لیتر) ، زمان تماس برای انجام واکنش(480,420,360,300,180.120,60 دقیقه)، دما(45,40,35,30,25،درجه سانتیگراد)، pH (10و8,6,4,2) ، شدت تابش UV (8،15،30وات)می باشد. پارامترهای هدف (BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform) مورد بررسی قرار خواهند گرفت.
برای شروع آزمایش دراین مرحله ، شیرابه ازن زنی شده داخل راکتور استوانه ای از جنس شیشه ریخته می شود. برای حفظ درجه حرارت سیستم واکنش و خنک کردن آن از سیکل آب در راکتور استفاده می شود. تنظیم دما سیستم با استفاده از ترموستات انجام می شود .سپس غلظت مورد نظر از محلول استوک Oxone به راکتور اضافه می گردد. بعد از افزودن Oxone به راکتور، pHبه شدت افت پیدا می کند، بنابراین با استفاده از H2SO41 مولار ویا NaOH 1مولار، pHتاسطح مورد نظر تنظیم می شود. در اولین مرحله با ثابت گرفتن غلظت Oxone برابر mg/l150، زمان تماس 60 دقیقه، و دمای 25درجه سانتیگراد،آزمایشات برای تعیین pH بهینه انجام می شود که در طول آزمایش اشعه UV با توان 15 وات به عنوان فعال کننده Oxone به راکتور تابیده خواهد شد. زمان تماس ازوقتی گزارش می شود که UV به نمونه حاوی Oxone می تابد. از یک همزن مغناطیسی برای به هم زدن محلول واکنش استفاده میگردد که میزان دور همزن 280rpm می باشد.راکتور از دو قسمت اصلی تشکیل شده است قسمت اول محفظه اصلی یا محفظه واکنش می باشد که دارای حجم مفیدی برابر 1000 میلی لیتر است که کل مراحل آزمایش در آن انجام می شود.محفظه دوم که محفظه اصلی را در بر گرفته که آب بطور مداوم درون این محفظه جریان دارد. و لامپ UV مستقیما در بالای راکتور قرار می گیرد. و دیواره خارجی راکتور توسط فویل آلومینیوم پوشانده می شود تا تابش به طور موثرتری انجام می شود.

نمونه های لازم جهت آنالیز ، در فواصل زمانی از پیش تعیین شده، بوسیله پیپت از راکتور برداشته می شود و سپس نمونه ها از کاغذ صافی 45/0 میکرون عبور داده شده و پس از اندازه گیری در نهایت مورد و تجزیه و تحلیل قرار می گیرد.پس از تعیین pH بهینه، در ادامه آزمایشات غلظت بهینه Oxone ، زمان تماس بهینه و دمای بهینه نیز تعیین خواهد شد و در نهایت با داشتن مقدار بهینه متغییرهای مورد نظر، شدت تابشUV در مقادیر 8 و30 وات هم در آزمایش مورد بررسی قرار گرفته و تاثیرآن بر روی کارایی فرآیند تعیین می گردد. میزان راندمان فرایند جهت کاهش پارامترهای هدف (BOD, COD, TN,TP, Coliform, Total Coliform) محاسبه وگزارش خواهد شد.









لازم به ذکر است که افزودن Oxone در یک مرحله ممکن است بواسطه غلظت بالا در نقطه تزریق، باعث خودتخریبی اکسیدانت گردد، لذا برای اطمینان از مصرف کامل اکسیدانت در فرآیند اکسیداسیون، Oxone به صورت قطره قطره به سیستم واکنش اضافه می گردد.





روش آزمایشات بر اساس استاندارد متد:





BOD, COD, TN, TP, Coliform Total, Coliform بررسی پارامترهای مورد نظر در بر اساس روش مندرج در استاندارد متد 2005 به صورت زیر می باشد: نوع آزمایش و شماره آزمایش در استاندارد متد و وسایل اندازه گیری موجود در آزمایشگاه





BOD5, 5210 استفاده از دستگاه BODسنج ودستگاه انکوباتور موجود در آزمایشگاه





COD, 5220 استفاده از دستگاه5000 DR موجود در آزمایشگاه





TN, NH3—4500 اندازه گیری به روش تیتراسیون از طریق سنجش نیتروژن کجلدال





TP, P-4500 اندازه گیری بادستگاه اسپکتروفتومتر نوری





Total Coliform, B-9221 استفاده از روش کشت چند لوله ای، و قرار دادن نمونه ها در انکوباتور





Coliform, E-9221 استفاده از روش کشت چند لوله ای، وقرار دادن نمونه در انکوباتور











برای اندازه گیری pHاز دستگاه pH متر (مدل SAT 2002 ) موجود در آزمایشگاه استفاده می گردد.
روش تجزیه، تحليل و توصیف داده‌ها (نمونه‌اي از جدول توخالي ضميمه شود و روش هاي آماري مورد استفاده به طور كامل توضيح داده شود)(کیفی و کمی)
با استفاده از روشهای آماری توصیفی (شاخصهای مرکزی وپراکندگی، رسم جداول توزیع فراوانی) داده ها تجزیه وتحلیل خواهند شد وپس از کسب نتایج با استفاده از نرم افزار 2013 Excel منحنی های مربوط رسم وگزارش می شود.
ملاحظات اخلاقی ندارد
محدودیتهای اجرائی طرح و پیش بینی جهت حل آنهابا توجه به نزدیک شدن فصل گرما و کاهش میزان رطوبت پسماند دفن شده ، تولید شیرابه در محل دفن پسماند کاهش می یابد لذا باید هماهنگی لازم با مسئولین محل دفن پسماند، جهت تهیه نمونه شیرابه مورد نیاز صورت گیرد.
کلمات کلیدی
فرآینداکسیداسیون پیشرفته – شیرابه- ازن– رادیکال سولفات- پتاسیم پروکسی منوسولفات
Advanced Oxidation Process – Landfill leachate – Oxone – ozone – Radical sulphate
فهرست منابع و مراجع
1. چوبانوگلوس ج، کریث ف، مدیریت جامع پسماند جلد اول ، جعفر زاده حقیقی فرد ن، انتشارات خانیران،2010(1)،پیشگفتار و12-13.

2. Li W, Zhou Q, Hua T. Removal of organic matter from landfill leachate by advanced oxidation processes: a review. International Journal of Chemical Engineering.2010. (2010), 10pages.
3. Aziz H.A., Abu Amr S. S. Performance of Combined Ozone and Fenton process in treating different leachate concentrations. Journal of Sustainability, Energy and the Environment.2015, 2(1):3-20.

4. Pieczykolan B, Płonka I, Barbusiński K, Amalio-Kosel M. Comparison of Landfill Leachate Treatment Efficiency Using the Advanced Oxidation Processes. Archives of Environmental Protection. 2013;39(2):107-115.

5. Kulikowska D, Klimiuk E. The effect of landfill age on municipal leachate composition. Bioresource Technology. 2008;99(13):5981-5985.

6. Öman CB, Junestedt C. Chemical characterization of landfill leachates–400 parameters and compounds. Waste management. 2008;28(10):1876-1891.

7. حسنی ا , مختارانی ن , بیات فرد ا .تصفیه تکمیلی شیرابه کمپوست با استفاده از راکتورهای هوازی با جریان اختلاط کامل و پیستونی.علوم وتکنولوژی محیط زیست، 14(4)2013.

8. Sun J, Li X, Feng J, Tian X. Oxone/Co2+ oxidation as an advanced oxidation process: Comparison with traditional Fenton oxidation for treatment of landfill leachate. Water research. 2009;43(17):4363-4369.

9. جرفی س, حقیقی فرد ح, کلانتری ر, هاشم پور ی. تصفیه شیرابه زباله با استفاده از فرآیند لجن فعال تخلیه منقطع وکاربرد پودر کربن فعال. سلامت و محیط. 2010;2:16-27.

10. Landfil Point Source Category, Protection of Environment ,Chapter I - Environmental Protection Agency,Subchapter N - Effluent Guidelines And Standards, Subpart B-RCRA Subtitle C Hazardous Waste Landfill.. Availabel from www.epa.org , 2013-07-01.

11. Roodbari A, Nodehi RN, Mahvi A, Nasseri S, Dehghani M, Alimohammadi M. Use of a sonocatalytic process to improve the biodegradability of landfill leachate. Brazilian Journal of Chemical Engineering. 2012;29(2):221-230.
12. Del Moro G, Mancini A, Mascolo G, Di Iaconi C. Comparison of UV/H2O2 based AOP as an end treatment or integrated with biological degradation for treating landfill leachates. Chemical Engineering Journal. 2013;218:133-137.

13. Swaminathan M, Muruganandham M, Sillanpaa M. Advanced oxidation processes for wastewater treatment. International Journal of Photoenergy. 2013;2013.

14. De Morais JL, Zamora PP. Use of advanced oxidation processes to improve the biodegradability of mature landfill leachates. Journal of Hazardous Materials. 2005;123(1):181-186

15. Wang Y, Degradation of synthetic organic compounds by sulfate- and hydroxyl radical-based advanced oxidation processes. Wei Chu, Degree of Doctor of Philosophy, Hong Kong Polytechnic University March 2012, 16-32


16. Trapido M , ozone -Based Advanced Oxidation Process. jornal Ozone Science And Technology.

17. ملکوتیان م, جعفرزاده ن, احمدیان م, لولویی م، بررسی تصفیه پذیری شیرابه زباله شهر کرمان با استفاده از فرایند فنتون.فصلنامه انجمن علمی بهداشت محیط ایران،3(2)،2011:123-134

18. کریمی ب, احرام پوش م, مختاری م, ابراهیمی ا. تصفیه شیرابه زباله با استفاده از روش اکسیداسیون مرطوب با هوا ،فصلنامه انجمن بهداشت محیط ایران،4(1).2012:23-34

19. مصطفایی غ, دهقانی ر, حسن زاده م, غ موسوی, مقایسه روش های اکسیداسیون پیشرفته H2O2/UV و O3/UV در تصفیه شیرابه زباله شهری. مجله علمی پژوهشی فیض دانشگاه علوم پزشکی کاشان. 2012;16(1):78-71
20. Anandan S, Lee G-J, Yang C-K, Ashokkumar M, Wu JJ. Sonochemical synthesis of Bi2CuO4 nanoparticles for catalytic degradation of nonylphenol ethoxylate. Chemical Engineering Journal. 2012;183:46-52.

21. Abu Amr SS, Aziz HA, Adlan MN. Optimization of stabilized leachate treatment using ozone/persulfate in the advanced oxidation process. Waste Management. 2013;33(6):1434-1441.

22. McBarnette A. Treatment of landfill leachate via advanced oxidation [M.S.]. Ann Arbor: Florida Atlantic University; 2011.

23. Cortez S, Teixeira P, Oliveira R, Mota M. Ozonation as polishing treatment of mature landfill leachate. Journal of Hazardous Materials. 2010;182(1–3):730-734.

24 Ji F, Li C, Deng L. Performance of CuO/Oxone system: Heterogeneous catalytic oxidation of phenol at ambient conditions. Chemical Engineering Journal. 2011;178(0):239-243.

25. محوی ا, نبی زاده ر, واعظی ف, تقی پورع، دهقان زاده ر.بررسی کارآیی سیستم تلفیقی (انعقاد و لخته سازی/ازن زنی) در تصفیه شیرابه تازه زباله شهر تبریز. سلامت و محیط. 2005;4(1):57-64

26. Sun J, Song M, Feng J, Pi Y. Highly efficient degradation of ofloxacin byUV/Oxone/Co2+ oxidation process. Environ Sci Pollut Res. 2012;19(5):1536-1543.

27. Zhang J, Shao X, Shi C, Yang S. Decolorization of Acid Orange 7 with peroxymonosulfate oxidation catalyzed by granular activated carbon. Chemical Engineering Journal. 2013;232:259-265.

28. Pi Y, Feng J, Sun J, Sun J. Facile, effective, and environment-friendly degradation of sulfamonomethoxine in aqueous solution with the aid of a UV/Oxone oxidative process. Environ Sci Pollut Res. 2013;20(12):8621-8628.

29. Wang Y, Sun H, Ang HM, Tadé MO, Wang S. Magnetic Fe3O4/carbon sphere/cobalt composites for catalytic oxidation of phenol solutions with sulfate radicals. Chemical Engineering Journal. 2014;245:1-9.

30. Muhammad S, Shukla PR, Tadé MO, Wang S. Heterogeneous activation of peroxymonosulphate by supported ruthenium catalysts for phenol degradation in water. Journal of Hazardous Materials. 2012;215–216(0):183-190.

31. نصیری ع، مختارانی ن، گنجی دوست ح، تصفیه تکمیلی شیرابه بوسیله ترکیب ازن زنی وجذب سطحی .مجله عمران مدرس،14(1)2013.
32. Su S, Guo W, Leng Y, Yi C, Ma Z, Heterogeneous activation of Oxone by CoxFe3−xO4 nanocatalysts for degradation of rhodamine B, Journal of Hazardous Materials 244– 245 (2013) 736– 742.

33. Deng J, Shao Y, Gao N, Xia S, Tan C, Zhou S, et al. Degradation of the antiepileptic drug carbamazepine upon different UV-based advanced oxidation processes in water. Chemical Engineering Journal. 2013;222(0):150-158.

34. Liu X, Zhang T, Zhou Y, Fang L, Shao Y. Degradation of atenolol by UV/peroxymonosulfate: Kinetics, effect of operational parameters and mechanism. Chemosphere. 2013;93(11):2717-2724.

35. Khan JA, He X, Khan HM, Shah NS, Dionysiou DD. Oxidative degradation of atrazine in aqueous solution by UV/H2O2/Fe2+, UV/Fe2+ and UV/Fe2+ processes: A comparative study. Chemical Engineering Journal. 2013;218(0):376-383.

36. Tarell Cabre T, Environmental and Health Risk Assessment of Controlled Release Oxidation Prototypes Designed To Remediate Wastewater. Luster-Teasley S, Zhu D, Master Of Science. North Carolina A&T State University. 2012.




پیوست ها
hide/show

نام فایل تاریخ درج فایل اندازه فایل دانلود
Payannameh (Z.Maghsudi).doc1393/12/16485888دانلود
proposal pas as davari.doc1393/12/16879104دانلود
proposal pas az shora.doc1393/12/203334656دانلود
proposal pas az shora(6).doc1393/12/253335680دانلود