تعيين مدل سينتيكي مناسب راكتور بيوفيلمي بستر متحرك در تصفيه فاضلاب شهري و صنعتي

Determination of an Appropriate Kinetic Model for Moving Bed Biofilm Reactors in Municipal and Industrial Wastewater Treatment

كمبود آب يكي از مهمترين چالش هاي پيش روي بشر در اكثر نقاط جهان است. با افزايش جمعيت جهان و گسترش سطح رفاه و بهداشت، به‌تبع ميزان تقاضا براي آب افزايش مي يابد. افزايش تقاضا براي اين منبع محدود و ارزشمند باعث ايجاد استراتژي هاي جديد براي مديريت آب شيرين ميشود. از جمله اين موارد، ابداع تكنيك هاي نوآورانه براي تصفيه فاضلاب است. يكي از روشهاي نوين تصفيه فاضلاب و همچنين ارتقا تصفيه خانه هاي موجود، استفاده از پكينگ مديا در حوض هوادهي است، ازاين‌رو ايده استفاده از راكتورهاي بيوفيلمي بستر متحرك به ميان مي آيد. اين پژوهش به بررسي عملكرد راكتور بيوفيلمي بستر متحرك در تصفيه فاضلاب شهري و صنعتي و تعيين مدل سينتيكي مناسب براي آن پرداخته است. اين پژوهش از نوع پايلوت آزمايشگاهي است و به‌اين منظور از يك راكتور به حجم 15 ليتر استفاده شد، آزمايش ها با دو COD ورودي 500 و 1500 ميليگرم بر ليتر و سه درصد پرشدگي 30، 50 و 70 در سه زمان ماند 4، 8 و 12 ساعت انجام شد. با توجه به نتايج به دست آمده، زمان ماند 4 ساعت و سطح پرشدگي 50 درصد براي فاضلاب شهري و سطح پرشدگي 70 درصد براي فاضلاب صنعتي به‌عنوان موارد بهينه انتخاب شدند. همچنين بررسي مدلهاي سينتيكي موجود نشان داد كه مدل مرتبه دوم گراو براي توضيح ضرايب سينتيكي حذف مواد آلي در راكتور مورد آزمايش مناسبترين مدل است. به‌طور كلي ميتوان نتيجه گرفت كه خروجي راكتور بيوفيلمي با بستر متحرك با زمان ماند و سطح پرشدگي هاي ذكر شده، مناسب تصفيه فاضلاب شهري و پساب هاي صنعتي و استفاده مجدد از آنها در بخش كشاورزي و آبياري فضاي سبز است.

Human being encounters the lack of water as a main challenge in most parts of the world. As the world’s population soars and welfare levels rise, the demand for water increases. Increasing demand for this limited and valuable resource is creating new strategies for freshwater management; among these are innovative techniques for wastewater treatment. One of the new methods of wastewater treatment as well as upgrading existing treatment plants is the use of packing media within the aeration tank, i.e., a Moving Bed Biofilm Reactor. In this way, a bench-scale reactor possessing a volume of 15 liters has been used and the experiments with influent COD of 500 and 1500 mg/l, media filling percentages of 30%, 50%, and 70% and hydraulic retention times of 4, 8, and 12 hours have been carried out. The observed data show that the optimum bulk density and hydraulic retention time for municipal wastewater are 50% and 4 hours and for industrial wastewater is 70% and 4 hours, respectively. Also, the kinetic study of reactor performance indicates that Grau second order model, at an acceptable level, conforms to Moving Bed Biofilm Reactor observed data. MBBR experimental results including hydraulic residence time and filling percentage data mentioned above can be utilized as reliable data in municipal and industrial wastewater treatment and afterwards reuse of treated water for irrigation.