| بررسی فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، غشایی و یونزدایی خازنی و کاربرد آنها در تصفیه فاضلاب | |
| تعداد صفحات | ۸۰ |
| نوع فایل | word |
| حجم فایل | ۶٫۴۸ Mb |
بررسی فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، غشایی و یونزدایی خازنی و کاربرد آنها در تصفیه فاضلاب
در این قسمت پروژه با موضوع ب بررسی فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، غشایی و یونزدایی خازنی و کاربرد آنها در تصفیه فاضلاب به صورت فایل word برای دانلود ارائه شده است.
قسمتی از متن پروژه در زیر نشان داده شده است.
چکیده
افزایش روزافزون جمعیت همراه با افزایش فاضلاب شهری مشکلات عدیدهای را ایجاد کرده است. مصرف آب در بخشهای شهری و صنعتی و تبدیل آنها به فاضلاب و رهاسازی آن در سطح زمین یا انتقال به اعماق زمین باعث افزایش آلودگی محیط زیست، تخریب منابع طبیعی و از بین رفتن منابع آب موجود میشود. در فناوریهای تصفیه آب، فرایندهای پیش تصفیه فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی مختلفی بر روی فاضلاب انجام میشود. از جمله روشهای فیزیکی-شیمیایی میتوان فیلتراسیون، منعقد کردن، تهنشین سازی، شناورسازی، جذب، تبادل یون، اکسیداسیون پیشرفته، الکترولیز و احیای شیمیایی را نام برد. از جمله روشهای بیولوژیکی نیز میتوان جذب بیولوژیکی، تخریب بیولوژیکی بهصورت هوازی، بیهوازی یا فرایندهای ترکیبی با استفاده از باکتری، مخمر، گیاهان، جلبک، قارچ و آنزیمها. در این پژوهش فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، غشایی و یونزدایی خازنی در رابطه با فرایندهای تصفیه فاضلاب مورد بررسی قرار گرفتهاند. ایدههای ارائه شده در این پژوهش یک دید کلی در مورد پیشرفت فرایندهای اکسیداسیون پیشرفته برای تصفیه فاضلاب بر اساس مکانیسمهای تشکیل رادیکال هیدروکسیل ارائه میدهد. این فرایندها برای حذف آلایندهها از فاضلاب یا تبدیل آلایندهها به ترکیبات تجزیهپذیر بیشتر بهعنوان مرحله پیش تصفیه اعمال شدهاند. AOP ها ممکن است در مقیاس صنعتی زمانی قابل استفاده شوند که فاکتورهای اثربخشی بهینه شده و فرایندهای مختلف با هم ترکیب شوند تا برخی از اشکالات تکنیکهای منفرد برای رسیدن به هدف نهایی برای دستیابی به حداکثر بازده با حداقل انرژی ورودی از بین بروند. در این پژوهش اطلاعات مفصلی در مورد کاربردهای فناوری غشا در تصفیه فاضلاب ارائه شده است. به طور کلی، ثابت شده است که از فنآوریهای مختلف غشایی میتوان برای تصفیه فاضلابهای مختلف استفاده کرد. با بررسی مقالات مختلف مشخص شده است که علیرغم کاربرد بالای CDI، هنوز محدودیتهایی برای اتخاذ فرایند CDI در کاربردهای تجاری وجود دارد. بنابراین، همکاریهای فشرده تحقیقاتی بین صنعت و دانشگاه برای بهبود (۱) طراحی ماژول CDI، (۲) طراحی و بهرهبرداری از کارخانههای CDI مقیاس بالا و (۳) پایداری روند CDI نیاز است.
کلمات کلیدی: تصفیه فاضلاب، اکسیداسیون پیشرفته، غشا، یونزدایی خازنی
تصفیه فاضلاب
افزایش روز افزون جمعیت همراه با افزایش فاضلاب شهری مشکلات عدیدهای را ایجاد کرده است. مصرف آب در بخشهای شهری و صنعتی و تبدیل آنها به فاضلاب و رهاسازی آن در سطح زمین یا انتقال به اعماق زمین باعث افزایش آلودگی محیط زیست، تخریب منابع طبیعی و از بین رفتن منابع آب موجود میشود. بررسی پیامدهای رهاسازی فاضلاب با شناخت انواع آن میتواند تا حدودی روشن گردد. فاضلابها را میتوان به چهار دسته زیر تقسیم نمود.
- فاضلاب خانگی
- فاضلاب صنعتی
- فاضلاب کشاورزی
- پساب ناشی از روان آبها (این فاضلابها در اثر برف، باران و ذوب یخها و روان شدن آنها ایجاد میشوند).
فاضلاب خانگی ناشی از دستگاههای بهداشتی همچون توالتها، حمام، ماشینهای لباسشویی و ظرفشویی، پساب آشپزخانه میباشد. البته یک بخشی از آبهای بارش و نشتابها نیز در شبکههای مجزای فاضلاب وارد تصفیهخانه فاضلاب میشوند. این فاضلاب از بیش از ۹۹ درصد آب تشکیل شده است ولی همان کمتر از ۱ درصد مواد خارجی موجود در فاضلاب به دلیل شامل شدن انواع آلودگیها نیاز به تصفیه دارد که در زیر ذکر شدهاند [۱].
- مواد آلی قابل مصرف و تجزیه توسط میکروارگانیسمها
- مواد آلی مقاوم به تجزیه بیولوژیکی
- مواد معلق و ذرات غير محلول و کلوئیدی
- مواد مغذی (ازت و فسفر)
- رنگ، بو، شفافیت
- مواد روغنی و شناور شامل اسیدهای چرب، چربیها، روغنها
- فلزات سنگین و سمی مانند جیوه، سرب، کروم و …
- جامدات غیر آلی محلول
- پاتوژنها (عامل بیماریزا)
انواع پیامدهای حاصل از رهاسازی فاضلاب به صورت زیر است:
- افزایش آلایندهها در محیط
- ایجاد اثرات منفی بر سلامتی انسانها
- تأثیر بر ویژگیهای فیزیکی خاک
پیامد اول ذکر شده در بالا، با افزایش آلایندهها بیش از استاندارد محیط، بر جنبههای مختلف محیط زیست اثرگذار است. پیامد دوم مستقیماً به اثرات منفی بر انسان اشاره دارد. در پیامد سوم با تغییر فیزیک خاک، امکانات طبیعی بهرهبرداری از منابع خاک و منابع آب زیرزمینی تحت خطر قرار میگیرد. احداث مراکز صنعتی جدید در مجاورت رودخانه، قناتها و دریاچهها و تخلیه برنامهریزی نشدهی پسابهای چنین مراکزی به این منابع آبی، و به دنبال آن استفاده کشاورزان و دامپروران محلی از همین آبهای آلوده جهت آبیاری مزارع و تأمین آب شرب احشام، همچنین تجمع فلزات سنگین و سایر آلایندهها علاوه بر آنکه موجب گسترش آلودگی میگردد، امکان ادامه کشاورزی و دامپروری را در این مناطق به شدت تهدید میکند و موجب از دست رفتن زمینهای ارزشمند زراعی میشود [۱].
طبقهبندی فاضلابهای صنعتی
فاضلاب دارای دو معنی میباشد: یکی به معنی آبی که برای انجام کارهای بزرگ ارزشی ندارد و دیگری آبی که حامل ذرات خطرناک می باشد و موجب آلودگی حوزههای آبی میشود . ازنظر یک کار صنعتی بزرگ (نظیر نیروگاه) کلمه « فاضلاب» میتواند برای آبی که در فرآیندهای صنعتی استفاده شده و به خاطر افت کیفیت آن، دیگر برای این منظور قابل استفاده نیست، به کار رود . چنین آبی باید با جدا شدن ناخالصیها از آن تصفیه شود و در واحد (یا فرآیندهای صنعتی دیگر) مجدداً مورد استفاده قرار گیرد و یا به حوزههای آبی تخلیه گردد . فاضلاب واحدهای صنعتی معمولاً به گروههای زیر تقسیم میشوند [۲].
الف ) فاضلابهای با آلودگی زیاد
ب ) فاضلابهای با آلودگی کم
ج ) آبهای تقریباً خالص که آلودگی خاصی در فرایندهای صنعتی ندارند، نظير آبهای خنککن
د) پسمانده تقطیر و شیرابهها که فاضلابهای خیلی غلیظی تولید میکنند
ه ) فاضلابهای بهداشتی
تجربه نشان میدهد که فاضلابهای با غلظت بالای آلایندهها، معمولاً دارای شدت جریان کمی بوده و در برخی موارد بهراحتی قابل تصفیه هستند. نوع دیگری از طبقهبندی بر اساس طبیعت آلایندهها و بر طبق خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آنها میباشد. طبق این طبقهبندی فاضلابها به گروههای زیر تقسیم میشوند[۲].
الف ) فاضلابهای شامل ناخالصیهای غیر محلول با اندازه ذرات nm ۱۰۳ – ۱۰۲ یا بیشتر
ب ) فاضلابهای با گونه سیستمهای کلوئیدی
ج ) فاضلابهای شامل گازهای محلول و اجزاء آلی که به طریقه مولکولی قابل انحلال میباشند.
د ) فاضلابهایی که شامل اجزاء کاملاً قابل حل میباشند.
ناخالصیهای موجود در فاضلابهای صنعتی
ناخالصیهای موجود در فاضلابهای صنعتی را میتوان به دو گروه کلی آلایندههای آلی و آلایندههای غیر آلی طبقهبندی کرد.
- آلایندههای غیر آلی شامل انواع نمکهای معدنی، مواد قلیایی، کلر، آمونیاک، اسیدهای معدنی
- آلایندههای آلی شامل انواع قندها، چربیها، روغن، پروتئینها، هیدروکربنها، اسیدهای آلی
در جدول ۱-۱ انواع آلایندههای موجود در فاضلابهای صنعتی به تفکیک صنعت تولیدکننده آن آورده شده است [۳].
برخی از آلایندههای آلی نسبت به تجزیه مقاوم هستند و وجود آنها برای زندگی آبزیان، سمی و خطرناک است. از طرف دیگر وجود آلایندههای آلی در آب موجب کاهش مقدار اکسیژن محلول در آب میشود. درصورتی که مقدار اکسیژن محلول در آب از حداقل مجاز آن کمتر باشد، آن آب آلوده محسوب میشود. با توجه به این موضوع، حذف یا کاهش غلظت آلایندههای آلی برای حفظ سلامت محیط و موجودات از اهمیت بالایی برخوردار است.
چالشهای پیش روی صنعت تصفیه فاضلاب
چالشهای توسعه تصفیه خانههای فاضلاب عبارتند از [۳]:
کمبود آب: یکی از عوارض تغییر آب و هوا، کمبود آب است. گرمتر شدن کره زمین موجب به وجود آمدن دورههای خشکسالی مختلف در نقاط مختلف جهان شده است. کمبود آب مسئلهای است که امروزه برای توسعه و تأمین آب بسیار مورد توجه است.
استفاده از فناوریهای جدید: آب سیاه یا همان فاضلاب امروزه بسیار با ارزش شده است. مهندسان و طراحان به دنبال ساخت و به کار بردن فناوریهای جدید در استفاده مجدد از فاضلابها و بازیابی و تصفیه فاضلابها هستند. اهمیت توسعه فناوریهای جدید تصفیه فاضلاب بسیار بالا است.
بازچرخانی فاضلابها و فاکتورهای بهینهسازی: جمعآوری فاضلاب و استفاده مجدد از آن، یکی از معضلات مهم در صنعت فاضلاب می باشد. هزینهها و فناوریهای مورد نیاز برای جمعآوری و بهینهسازی از جمله موارد مهم و مورد توجه در بازچرخانی فاضلابها هستند.
اتوماسیون پایش: یکی از نکات مهم در امر استفاده از آب و همچنین تصفیه فاضلاب، پایش لحظه به لحظه کیفیت فاضلاب خروجی است که باید بهصورت اتوماتیک صورت گیرد.
آنالیز فاضلاب: کنترل ترکیب شیمیایی فاضلاب و خنثی سازی آن نیازمند ابزارهای دقیق اندازهگیری است. امروزه یکی از چالشهای پیش روی صنعت فاضلاب تجهیزات دقیق اندازهگیری و دقت آنها در شرایط مختلف است.
آموزش در زمینههای فناوریهای تصفیه آب: یکی از مسائلی که در زمینه توسعه فناوریهای تصفیه آب باید انجام شود، بحث آموزش و ترویج عمومی در تمامی سطوح تحصیلی و سنی است.
کاهش سمیت: یکی از مسائل موجود در صنعت آب و فاضلاب حذف یا کاهش درصد عناصر فلزات سنگین است . حذف فلزات سنگین از فاضلابهای صنعتی، نیازمند استفاده از فناوریهای پیشرفته است که بتواند مقدار این فلزات را در آب تصفیه شده به حد مجاز برساند.
الگوی مصرف انسانها: الگوی مصرف آب توسط جوامع مختلف بشری متفاوت است. با اصلاح این الگو میتوان مقدار آلودگی موجود در فاضلابها را کنترل و تا حد مناسبی کاهش داد.
سیستم مدیریتی و کنترل فرایندها: نیاز به سازمان یا همکاری نهادهای مختلف ملی در زمینه کنترل و تصفیه آب بسیار حائز اهمیت است.
زیرساختها: قدیمی بودن زیرساختها از چالشهای اصلی تصفیه خانهها در آینده خواهد بود. ما به تکنیکهایی مثل شناسایی از راه دور برای یافتن محل لولهها و ارزیابی وضعیت آنها و نیز روشهای تعویض لولهها نیاز داریم.
فهرست مطالب
فصل اول مقدمه ۱
۱-۱- تصفیه فاضلاب ۲
۱-۲- طبقه بندی فاضلابهای صنعتی ۳
۱-۳- ناخالصیهای موجود در فاضلابهای صنعتی ۴
۱-۴- چالشهای پیش روی صنعت تصفیه فاضلاب ۶
۱-۵- روشهای مختلف تصفیه فاضلاب ۷
فصل دوم فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته (AOPs) ۹
۲-۱- فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته ۱۰
۲-۲- انواع فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته ۱۱
۲-۳- UV/O3، UV/H2O2، UV/O3/H2O2 13
۲-۳-۱- تابش فرابنفش / ازن (UV/O3) 13
۲-۳-۲- تابش فرابنفش / آب اکسیژنه (UV/H2O2) 14
۲-۳-۳- تابش فرابنفش / ازن / آب اکسیژنه (UV/O3/H2O2) 15
۲-۴- فوتوکاتالیست ۱۶
۲-۴-۱- تابش فرابنفش / دی اکسید تیتانیم (UV/TiO2) 17
۲-۴-۲- تابش فرابنفش /دی اکسید تیتانیم /آب اکسیژنه (UV/TiO2/H2O2) 17
۲-۴-۳- مکانیسم تجزیه ترکیبات آلی با فناوری (UV/TiO2/H2O2) 18
۲-۵- فرآیند فنتن ۲۰
۲-۶- فرآیندهای مبتنی بر ازن ۲۱
۲-۶-۱- واکنش مستقیم ۲۱
۲-۶-۲- واکنش غیرمستقیم ۲۲
۲-۷- اکسیداسیون الکتروشیمیایی ۲۴
۲-۸- کاربرد اکسیداسیون پیشرفته ۲۵
۲-۸-۱- حذف ترکیبات آروماتیک از فاضلاب ۲۶
۲-۸-۲- حذف رنگ از فاضلاب ۲۶
۲-۸-۳- حذف ترکیبات دارویی از فاضلاب ۲۷
۲-۸-۴- حذف سموم دفع آفات از فاضلاب ۲۷
۲-۸-۵- حذف سایر آلایندهها از فاضلاب ۲۷
فصل سوم فرآیندهای غشایی ۳۲
۳-۱- مقدمه ۳۳
۳-۲- دسته بندي غشاها ۳۴
۳-۳- فرآیندهای غشای تحت فشار ۳۶
۳-۳-۱- تعریف ۳۶
۳-۳-۲- پیکربندی جریان غشا ۳۷
۳-۳-۳- انواع غشاها: MF، UF، NF، RO ۳۷
۳-۳-۳-۱- میکروفیلتراسیون (MF) 38
۳-۳-۳-۲- اولترافیلتراسیون (UF) 39
۳-۳-۳-۳- نانو فیلتراسیون (NF) 39
۳-۳-۳-۴- اسمز معکوس RO ۴۰
۳-۴- اسمز رو به جلو (FO) 42
۳-۵- روش الكترودياليز(ED) و روش الكترودياليز معكوس (EDR) 43
۳-۶- تبخیر تراوشی ۴۵
۳-۷- سیستم های هیبریدی ۴۶
۳-۸- کاربرد فرآیند غشایی ۴۸
۳-۸-۱- کاربرد فرآیندهای غشای تحت فشار ۴۸
۳-۸-۲- کاربرد فرآیند اسمز رو به جلو (FO) 49
۳-۸-۳- کاربرد روش الكترودياليز(ED) و روش الكترودياليز معكوس (EDR) 50
۳-۸-۴- کاربرد فرآیند تبخیر تراوشی ۵۱
فصل چهارم یونزدایی خازنی ۵۲
۴-۱ مقدمه ۵۳
۴-۲- سازوکار و فرایندهای قالب در یو نزدایی خازنی ۵۵
۴-۳- عملکرد یون زدایی خازنی در حالت ولتاژ ثابت و جریان ثابت ۵۶
۴-۴- ظرفیت جذب یونی الکترود ۵۷
۴-۵- کاربردهای سیستم یونزدایی خازنی ۵۸
۴-۵-۱- حذف انتخابی ۵۸
۴-۵-۱-۱- حذف فلزات سنگین ۵۸
۴-۵-۱-۲- حذف فسفات و نیترات ۵۹
۴-۵-۲- سختی زدایی ۶۰
۴-۶- طراحی و شیوه های بهره برداری از فرآیند CDI ۶۱
۴-۷- کاربرد فرآیند یون زدایی خازنی ۶۳
۴-۷-۱- حذف فلزات سنگین ۶۳
۴-۷-۲- حذف فسفات و نیترات ۶۵
۴-۷-۳- سختی زدایی ۶۵
فصل پنجم نتیجهگیری ۶۷
منابع ۷۰
| بررسی فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته، غشایی و یونزدایی خازنی و کاربرد آنها در تصفیه فاضلاب | |
| تعداد صفحات | ۸۰ |
| نوع فایل | word |
| حجم فایل | ۶٫۴۸ Mb |