مطالعه و بررسی اثرهای تخلیه لجن تصفیه خانههای آب به شبکه فاضلاب شهری و تأثیر آن بر فرایند تصفیه | ||
| فصلنامه علوم محیطی | ||
| مقاله 5، دوره 19، شماره 4، دی 1400، صفحه 67-84 اصل مقاله (634.3 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.52547/envs.2021.35737 | ||
| نویسندگان | ||
| پونه عبدالله پور سالاری؛ سینا فرد مرادی نیا* | ||
| گروه مهندسی عمران، واحد تبریز ، دانشگاه آزاد اسلامی، تبریز، ایران | ||
| چکیده | ||
| سابقه و هدف: امروزه با توسعه تصفیه خانه های آب، مدیریت لجن به یکی از مسئله های مهم محیط زیستی تبدیل شده است که می تواند هم به عنوان یک تهدید و هم به عنوان یک فرصت باشد. بنابراین با توجه به توسعه روزافزون تصفیه خانه های آب در کشور و تولید مقدار قابل توجهی لجن، ضروری است که تمهیداتی صورت پذیرد . مواد و روش ها: در این تحقیق پلی الکترولیت کاتیونی و پلی الکترولیت آنیونی گرید صنعتی از شرکت Basf آلمان، پلی آلومینیوم کلراید (AL2 (OH)n Cl6) با گرید صنعتی از شرکت چینی، کلرو فریک (FeCl3 ) در گرید صنعتی از شرکت فناوران آریا محور، کلرو فریک (FeCl3 ) در گرید صنعتی از شرکت Merc آلمان، و سولفات آلومینیوم (Al2(SO4)3) در گرید صنعتی از شرکت کیمیا اکسیر خریداری و مورد استفاده قرار گرفت. برای تعیین نوع و مقدار مناسب منعقدکننده ها از آزمایش جارتست استفاده شد. در این آزمایش شش ظرف شیشه ای و یک دستگاه هم زن که به طور هم زمان محتویات همه ظرف ها را به هم می زند استفاده مورد استفاده قرار گرفت. یک لیتر از نمونه ای که کدورت آن از قبل تعیین شده است، به هریک از ظرف ها اضافه شد. ابتدا همزن روی دور تند 200 دور بر دقیقه تنظیم شد. سپس برای هر منعقدکننده، یک محدوده مشخص از آن به طور هم زمان به ظروف اضافه شد و به مدت یک دقیقه روی دور 200 قرار گرفت. در مرحله بعدی همزن روی دور کند 20 دور بر دقیقه به مدت 15 دقیقه قرار داده شد و در نهایت به مدت 30 ثانیه به محلول ها اجازه داده شد که ته نشین شده و کدورت لایه رویی اندازه گیری شد. برای مقایسه ته نشینی توسط مواد کواگولانت و فلوکالانت مقدار دو در صد (وزنی/حجمی) از مواد کواگولانت و فلوکالانت تهیه گردید و در حجم های یکنواخت و مساوی به نمونه های لجن حاصل از تصفیه خانه آب مراغه اضافه گردید تا عملکرد مواد در محیط های اسیدی و بازی مقایسه شوند . با ایجاد محیط های اسیدی و بازی مساوی برای تمام نمونه ها، ته نشینی نیم ساعته اندازه گیری شد.برای مشاهده ته نشینی بیشتر و مقایسه نمونه ها ته نشینی 1 و2و3ساعته هم اندازه گیری گردید. درآزمایش آخرکه بدون مواد کواگولانت و تنها با بالابردن Tss و مخلوط با لجن فاضلاب انجام شد، زمانهای بیشتری به ته نشینی داده شد و نتیجه خیلی خوبی حاصل شد. منطقه مورد مطالعه شهرستان مراغه از توابع تبریز می باشد. در این تحقیق نیاز به انتخاب منطقه ای بود که اولا دارای تصفیه خانه آب بود و دوما دارای تصفیه خانه فاضلاب باشد؛که این امکان در شهرستان مراغه امکان پذیر بود . تصفیه خانه آب مراغه واقع در کنار سد صوفی رود میباشد و از مواد کواگولانت برای تصفیه آب شرب این شهرستان استفاده می شود . تصفیه خانه فاضلاب این شهرستان دارای دو فاز بوده که بنا به نیاز ما از لجن ته نشینی اول برای بالا بردن TSS ،از فاز اول این تصفیه خانه نمونه برداری و آزمایشات انجام شد. نتایج و بحث: در این مطالعه، روش های کاهش لجن حاصل از انعقاد آب با استفاده از انواع مواد کواگولانت و فلوکالانت و تغییر نسبت آنها در محیط های اسیدی و بازی مورد ارزیابی قرار گرفت. همچنین انعقاد لجن حاصل از تصفیه خانه آب با بالا بردن TSS با استفاده از لجن ته نشینی اولیه فاضلاب که حاوی مواد جامد جداشدنی فاضلاب شهری بود، مورد بررسی قرار گرفت. نمونهگیریها به صورت ادواری و از تصفیهخانه آب مراغه و تصفیه خانه فاضلاب مراغه انجام گرفت. در آزمایش مربوط به مخلوط لجن حاصل ازتصفیه خانه آب و لجن حاصل از ته نشینی اولیه تصفیه خانه فاضلاب بهداشتی نتایج ایده الی به دست آمد به طوریکه حجم انعقاد به بیش از 50%رسید و با افزایش زمان ماند این راندمان تابیش از 70% هم بالا رفته به طوریکه بعد از زمان 5 ساعت میزان لجن ته نشین شده فقط 80 میلی لیتر بود یعنی 420 واحد آن ته نشین شده بود. لجن ژلاتینه موجود در لجن حاصل از تصفیه آب که ناشی از هیدروکسیدهای آلومینیوم و ترکیب های سایر مواد منعقدکننده با لجن می باشد آبگیری بیشتر را غیر ممکن می سازد و با وجود افزایش مواد کواگولانت و استفاده از مواد منعقدکننده دیگر، آبگیری خوبی انجام نشد. برای گرفتن نتایج بهتر آزمایش در محیط های اسیدی و بازی انجام شد.تا میزان کاهش لجن مورد بررسی قرارگیرد در عمل در این محیط ها نیز نتایج خوبی به دست نیامد و ته نشینی مانند آزمایش های محیط خنثی با شکست مواجه شد. نتیجه گیری: با توجه به نتایج حاصله از آزمایشات می توان نتیجه گرفت که بدون انجام هیچ گونه هزینه مواد ، با دادن زمان برای ته نشینی،مخلوط کردن دو نوع لجن وبا استفاده از انواع روش های لجن خشک کنی، آبگیری از این لجن ژله ای انجام پذیر است. در صورت عملی کردن این موضوع، از آلودگی آب های سطحی و غیره جلوگیری شده و مشکل دفع این لجن از بین خواهد رفت. | ||
| کلیدواژهها | ||
| لجن ته نشین شده؛ جارتست؛ مواد منعقد کننده | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Study of the effects of sludge discharge from water treatment plants to the municipal wastewater network and its effect on the wastewater treatment process | ||
| نویسندگان [English] | ||
| pouneh Abdolahi Salari؛ Sina Fard Moradinia | ||
| Department of Civil Engineering, Tabriz Branch, Islamic Azad University, Tabriz, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction: Today, with the development of water treatment plants, sludge management has become one of the most important environmental issues that can be both a threat and an opportunity. Therefore, due to the increasing development of water treatment plants in the country and the production of a significant amount of sludge, it is necessary to take measures. Material and methods: In this research, cationic polyelectrolyte and anionic polyelectrolyte of industrial grade from Basf company, Germany, polyaluminum chloride (AL2 (OH) n CL6) with industrial grade from Chinese company, ferric chloride (FeCl3) in industrial grade from Fanavaran Aria Mehvar company, ferric chloride (FeCl3) in industrial grade from Merc Germany, and aluminum sulfate (Al2(SO4)3) in industrial grade from Kimia Exir were purchased and used. The jar test was used to determine the appropriate type and amount of coagulants. In this experiment, sixglass containers and a stirrer were used to stir the contents of all the containers at the same time. One liter of the sample with pre-determined turbidity was added to each container. First, the mixer was set to a high speed of 200 rpm. Then for each coagulant, a certain range of it is added to the dishes at the same time and was mixed at 200 rpm for one minute. In the next step, the stirrer was placed on a slow speed of 20 rpm for 15 minutes, and finally the solutions were allowed to settle for 30 seconds and the turbidity of the top layer was measured. To compare sedimentation by coagulant and flocculant, 2% (w/v)of coagulant and flocculant were prepared and equal volume of each one was added to the sludge sample from Maragheh water treatment plant to improve the performance of materials in acidic and alkaline environments. . By creating acidic and equal alkaline environments for all samples, half-hour sedimentation was measured. To observe more sedimentation and compare the samples, 1, 2 and 3 hour sedimentation was also measured. In the last experiment, which was performed without coagulant and it was done just by raising the Tss and mixing with the sewage sludge, more settling time was given and a very good result was obtained. Maragheh city is one of the environs of Tabriz. In this research, it was necessary to select an area which firstly had a water treatment plant and secondly had a wastewater treatment plant, which was possible in Maragheh city. Maragheh water treatment plant is located next to Sufi River dam and coagulant materials are used to treat drinking water in this city. The wastewater treatment plant of this city has two phases, which according to our need for the first settling sludge to increase the TSS, the first phase of this treatment plant was sampled and tested. Results and discussion: In this study, the methods of reducing sludge from water coagulation using various coagulants and flocculants and changing their ratio in acidic and alkaline environments were evaluated. Also, coagulation of sludge from water treatment plants by raising TSS was investigated using initial sewage sludge containing detachable municipal wastewater solids. We also tried to evaluate the volume of sludge produced, the amount of ion removal, and the amount of residual ions by selecting different coagulants and changing their ratios. Sampling was done periodically from Maragheh water treatment plant and Maragheh wastewater treatment plant. In the experiment related to the mixture of sludge from the water treatment plant and sludge from initial sedimentation of sanitary wastewater treatment plant, ideal results were obtained so that the coagulation volume reached more than 50% and with increasing retention time, this efficiency increased by more than 70%. For 5 hours, the amount of sediment was only 80 ml, and 420 units had been deposited. The gelatinous sludge in the water treatment sludge, which is due to aluminum hydroxides and compounds of other coagulants with sludge, makes further dehydration impossible, and despite the increase in coagulant and the use of other coagulants, no good dewatering was performed. In order to obtain better results experiments were performed in acidic and alkaline environments to examine the extent of sludge reduction. In practice, in these environments, good results were not obtained and setteling failed , such as in neutral medium experiments, Conclusion: According to the results of the experiments, it can be concluded that without any cost of materials, by giving time for settling, mixing the two types of sludge and using a variety of sludge drying methods, dewatering of this jelly sludge is possible. If this is done, surface water pollution will be prevented and the problem of disposing of this sludge will be practically eliminated. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Coagulants, Sedimented sludge, Jar test | ||
| مراجع | ||
|
Abdo, M.S.E., Ewida, K.T. and Youssef ,Y.M., 1992. Recovery of alum from wasted sludge produced from water treatment plants. Journal of Environmental Sience and Health. 28, (6), 1205-1216. Abdolah zadeh, M., Torabian, A. and Hassani, A.H., 2009. Comparison of the performance of poly Aluminum Chloride (PACl), Ferric Chloride (FeCl3), in Turbidity and organic matter removal; from water source, Case-study: Karaj River, in Tehran water treatment plant. Journal of Water and Waste Water. 20(2), 23-31. Asilian, H., Mousavi, G. and Mahmoudi, M., 2010. Removal of reactive red azure dye 198 from aqueous solution by adsorption on sludge from the coagulation process of water treatment plant. Journal of Health and Environment, Scientific Research Quarterly of the Iranian Scientific Association of Environmental Health. 3(1) , 15-93. Babatunde, A. O. and Zhao, Y. Q., 2006. Constructive Approaches Toward Water Treatment Works Sludge management: An International Review of Beneficial. Journal of Critical Reviews in Environmental Sience and technology, Reuses. 37 (2), 129-164. Balto, B., Gregory,G., 2007. Review Organic polyelectrolytes in water treatment, 41(11), 2301-2324. Birjandi, N., Younesi, H., Bahramifar, N. and Hadavi Far, M., 2015. Comparison of the Efficiency of Alum and Polyaluminium Chloride for Removal of Paper Mill Wastewater Pollution. Environmental science and technology. 16(4), 53 – 60. Dorairaja, R., Hsin-Neng, H., Thomas, N. and Ching-Tzer, Y., 1997. Water Treatment Plant Sludge as Landfill Liner, Civil and Environmental Engineering. ASCE. 13(13), 744-758. Elliott, H. A., Dempsey, B. A. and Maille, P. J., 1989. Content and Fractionation of heavy metals in water Treatment. Journal of Environmental Quality Abstract. 19 (2), 330-334. Ghernaout, D., Algahmdi, A., Aichouni, M. and Touahmia, M., 2018. The lethal water tri-therapy: chlorine, alum, and polyelectrolyte. World Journal of Applied Chemistry. 3(2), 65-71. Hakimi, B., Ganji Doost, H. and Mokhtarani, N., 2014. Investigation of the possibility of using water treatment plant sludge in brick construction. Journal of Water and Wastewater. 11(4), 59- 65. (In Persian with English abstract). Hashemi nejad, H., Taebi, A. and Paydar, P., 2018. Evaluation of Tannic Acid as Coagulant for Water Turbidity Reduction in Preliminary Water Treatment. rchive of SID Journal of Water and Soil Science (Science and Technology of Agriculture and Natural Resources). 22(2) , 189-198. (In Persian with English abstract). Heil, D.m. and Barbarick, K. A.,1998. Journal of Environmental Quality Abstract. 18(3), 292-298. Hoshyari, M. and Fatahzadeh, M., 2014. A comparative study of the effectiveness of different coagulants in the country for the treatment of sewage sludge in Tehran . Journal of Zanko Medical Sciences / Kurdistan University of Medical Sciences, 16(50), 63-71. (In Persian with English abstract). Hsin, W., Cheng-Fang, L. and Wan –Ru, C., 2004. Regeneration and Reuse of Water Treatment plant sludge: Adsorbent for cations. Journal of Environmental of Sience and Health, 39(3), 717-728. Hussein, A. M., Mahmoud, R. K., Mika Sillanpää, Abdel Wahed, M.S.M., 2021. Impacts alum DWTPs sludge discharge and changes in flow regime of the Nile River on the quality of surface water and cultivated soils in Fayoum watershed, Egypt. Science of The Total Environment. 66,144333. Keeley, J., Jarvis, P., Smith, A.D. and Judd, S.J., 2016. Coagulant recovery and reuse for drinking water treatment. Water Research. 88, 502-509. Mahdavian, S.E. and Ostovar, F., 2018. Coagulant recovery from waterworks sludge by acid digestion method. Journal of Environmental Research and Technology . 3(4), 31-39. Mobasher Moghadam, E. and Fataei, E., 2017. Efficiency of Ferric Chloride (FeCl3) and Poly-Ferric Sulfate (PFS) as coagulants to remove turbidity and organic materials in Ardabil Water Treatment Plant. Journal of health. 8 (1), 65-73. (In Persian with English abstract). Pourmand, H., Leili, M., Shokouhi, R. and Asgari, G.H., 2016. Investigation of sludge properties of water treatment plant and feasibility study of its application based on environmental standards; Case study of Shahid Beheshti water treatment plant in Hamadan. Scientific Journal of University of Medical Sciences and Health Services Hamedan. 23rd period, (1), serial number 79, 57 - 64. (In Persian with English abstract). Precious, S.N., Rathilal, S. and Emmanuel, K.T., 2021. Coagulation treatment of wastewater: kinetics and natural coagulant evaluation. Molecules. 26(3), 698. Rebosura, J., Salehin, M,. S., Pikaar, I., Sun, X., Keller, J., Sharma, K. and Yuan, Z., 2018. A comprehensive laboratory assessment of the effects of sewer-dosed iron salts on wastewater treatment processes. Water research. 146, 109-117. Sadri Moghadam, S. and Arami, M., 2010. Coagulation and Flocculation process for dye removal using sludge from water treatment plant: Optimization through response surface methodology. Journal of Hazardous Materials. 175( 1-3), 651-657. (In Persian with English abstract). Shokoohi, R., Dargahi, D. and Karami, A., 2020. A survey on efficiency of natural wastewater treatment systems and activated sludge for municipal wastewater treatment. Journal of environmental science and technology. 22(1), 15-25. 10.22034/JEST.2018.15742.2426. (In Persian with English abstract). Texeira, S.R. and Souza N. R., 2011. Applied Clay Science.The effect of incur poration of a Brazilian water treatment plant sludge on the properties of ceramic materials. 53, (4), 561-565. | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 14,180 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 8,506 |
||