بهينه‌سازي فرايند حذف پروپيلن گليكول در يك راكتور لجن فعال داراي بستر ثابت به كمك روش تحليل آزمايشات تاگوچي

Optimization of propylene glycol removal in a fixed bed activated sludge bioreactor by Taguchi method

سابقه و هدف: روش تاگوچي يك روش تحليل آزمايش‌ها است كه بر مبناي آن مي‌توان با تعداد معيني آزمايش ميزان تاثير عوامل و سطوح بهينه مطالعات تجربي و آزمايشگاهي را پيش‌بيني كرد. پروپيلن گليگول يك تركيب شيميايي آلي است كه كاربرد گسترده‌اي در صنايع مختلف داشته و انتشار آن به محيط زيست اثرات بهداشتي و زيست محيطي مضري در پي دارد. هدف از اين مطالعه بهينه‌سازي فرايند حذف پروپيلن گليكول در يك راكتور لجن فعال داراي بستر ثابت به كمك روش تحليل آزمايشات تاگوچي بود. مواد و روش‌ها: پس از سازگاري ميكروارگانيسم‌هاي منتقله از يك تصفيه‌خانه فاضلاب شهري با غلظت‌هاي مختلف پروپيلن گليكول در يك راكتور لجن فعال داراي بستر ثابت، شرايط بهينه راهبري راكتور به لحاظ 4 پارامتر زمان‌ماند هيدروليكي، COD ورودي، نوع منبع نيتروژن و حجم بستر ثابت در سه سطح به كمك روش تاگوچي تعيين شد. يافته‌ها: بازده حذف COD فاضلاب ساختگي داراي ازت و فسفر بر حسب نسبت C:N:P برابر 100:5:1 در راكتور لجن فعال داراي بستر ثابت با زمان‌ماند هيدروليكي ثابت 14 ساعت در مرحله سازگارسازي در شش غلظت 500، 700، 900، 1100، 1300 و mg/L 1500 به ترتيب 95، 92، 91، 86، 81 و 77 درصد بود. بهينه‌سازي فرايند به وسيله روش تاگوچي نشان داد كه عوامل مورد نظر جهت بهينه‌سازي شرايط راهبري راكتور در تجزيه پروپيلن گليكول شامل زمان‌ماند هيدروليكي 6 ساعت، COD ورودي mg/L 1000، كلرور آمونيوم به عنوان منبع نيتروژن و حجم بستر ثابت 30 درصد با ميزان اهميت به ترتيب 47/96، 29/927، 13/25 و 8/857 درصد بوده‌اند. نتيجه‌گيري: نتايج حاصل از اين مطالعه نشان مي‌دهد كه با كمك روش طراحي آزمايشات تاگوچي مي‌توان شرايط بهينه راهبري راكتور لجن فعال بستر ثابت را براي حذف پروپيلن گليكول پيش‌بيني نمود

Introduction: Taguchi method is an experimental design approach based on, we can predicate the effect of factors and optimum levels of operational factors with a minimum number of experiments. Propylene glycol is a synthetic organic which can release to the environment and cause health and environmental effects. The objective of this study was to determine the optimum conditions of propylene glycol removal in a fixed bed activated sludge bioreactor by Taguchi method. Materials and Methods: Following the adaptation of microorganisms, which were obtained from a municipal wastewater treatment plant to different concentrations of propylene glycol in a fixed bed activated sludge reactor, optimum conditions of operational parameters of bioreactor such as hydraulic retention time, influent COD, source of nitrogen and volume of fixed bed of aeration basin with packing were determined in three levels by Taguchi method. Results: COD removal efficiency of synthetic wastewater containing N and P based on C:N:P ratio of 100:5:1 in the fixed bed activated sludge reactor with HRT of 14 h and influent COD of 500, 700, 900, 1100, 1300 and 1500 mg/L was 95%, 92%, 91%, 86%, 81 and 77% respectively. Optimization of the process by Taguchi method showed that HRT of 6 hours, influent COD of 1000 mg/L, fixed bed volume of 30% and NH4Cl as the source of nitrogen with importance priority of 47.96%, 29.927%, 13.25% and 8.857% were determined as optimum conditions of operational parameters of the fixed bed activated sludge rector for propylene glycol biodegradation respectively. Conclusion: Results of this study indicate that by the use of Taguchi method, optimum operational conditions of fixed bed activated sludge reactor for propylene glycol can be predicted