بررسي ضرايب بيوسنتيك براي تصفيه بيولوژيكي فاضلاب‌هاي شهري در مناطق سردسير كشور

Determination of the biokinetic coefficients of sewage in cold regions of Iran

Background and aim: Selection of biokinetic coefficients, as local conditions, is necessary for proper designing of wastewater biological treatment processes and meeting to effluent discharge standards. This research was performed in order to determination of the biokinetic coefficients of sewage in cold regions of Iran. Methods: This study is a semi-empirical research that was done as interventional using an extended aeration activated sludge process in pilot-plant scale. Research variables were measured daily in order to calculate cell yield coefficient (Y), endogenous decay coefficient (kd), saturation constant (ks) and maximum specific growth rate (µm). The pilot was operated with three concentrations of mixed liquor suspended solids (MLSS) of 2000, 3000 and 4000 mg/l, a sludge retention time (SRT) of 20-30 days and a range of hydraulic retention time (HRT) of 20-28 hours. The coefficients were calculated according to chemical oxygen demand (COD), biochemical oxygen demand (BOD5). Achieved data were analyzed using Pearson correlation coefficient. Results: The results showed that the Y, K, Kd, Ks and µm coefficients; based on the COD, were equal to 0.14–0.49 mg/mg, 0.72–1.09 day?1, 0.002–0.015 day?1, 178.99–251.16 mg /l, and 0.15-0.35 day?1, respectively. The rate of these coefficients; based on the BOD5, were equal to 0.22–0.49 mg/mg, 0.53–1.05 day?1, 0.008–0.020 day?1, 102.38–214.60 mg /l, and 0.12-0.69 day?1, respectively. Achieved biokinetic coefficients in this research, except to low range of the Y and kd that were less than those in the same studies, were fitted in range of reported amounts in the same studies. The results also showed that removal efficiency of COD and BOD5 was in range of 85.15 – 93.6% and 88.20- 94.85%, respectively. Conclusion: The obtained coefficients in this study could be useful for designing of activated sludge processes in other regions with similar climate and culture.

زمينه و هدف: انتخاب ضرايب سينتيك رشد، متناسب با شرايط محلي، براي طراحي بهينه سيستم‌هاي تصفيه بيولوژيكي فاضلاب و دستيابي به استانداردهاي تخليه پساب‌ها به محيط الزامي است. اين پژوهش با هدف تعيين ضرايب سينتيك رشد در فرآيندهاي تصفيه بيولوژيكي فاضلاب‌هاي شهري در مناطق سردسير كشور انجام شد. روش بررسي: اين مطالعه به صورت مداخله‌اي - نيمه تجربي با استفاده از فرآيند سيستم لجن فعال با هوادهي ممتد در مقياس پايلوت انجام پذيرفته است. متغيرهاي تحقيق براي محاسبه ضرايب بازده سلولي (Y)، مرگ و مير (kd)، نيمه اشباع (Ks) و رشد حداكثر (µmax)به صورت روزانه اندازه گيري شد. پايلوت براي سه غلظت 2000، 3000 و mg/L 4000 جامدات معلق مايع مخلوط و در سن لجن‌هاي مختلف در محدوده 30-20 روز و زمان‌هاي ماند هيدروليكي بين 28-20 ساعت راهبري شد. ضرايب بيوسينتيك بر حسب COD و BOD5 محاسبه گرديد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه ضرايب Y، K، Kd، Ks و maxµ برحسب COD به ترتيب در محدوده 49/0-14/0، d-109/1-72/0، d-1 015/0-002/0، mg/L 16/251-99/178 و d-135/0– 15/0 بود. ميزان اين ضرايب بر حسب BOD5 به ترتيب برابر با 49/0-22/0، d-105/1- 53/0، d-1 020/0- 008/0، mg/L 60/214- 38/102 و d-1 69 /0 -12/0 به دست آمد. ضرايب سينتيك رشد به استثنا رنج پاييني ضريب حداكثر بازدهي سلولي و بازه ضريب مرگ و مير سلولي، كه در مقايسه با ساير مطالعات مشابه كمتر بودند، در ساير ضرايب در گستره مطالعات مشابه قرار داشتند. راندمان حذف COD و BOD5 به ترتيب در گستره 6/93 - 15/85% و 85/94-2/88% بود. نتيجه گيري: به منظور اثر بخشي هزينه‌ها، ضرايب به دست آمده از اين پژوهش را مي توان براي طراحي سيستم‌هاي لجن فعال در ساير مناطق كشور كه از شرايط اقليمي و فرهنگي مشابه اين تحقيق برخوردار هستند استفاده نمود.