تعيين شرايط بهينه اكسيداسيون فنتون در حذف الكيل بنزن سولفونات خطي با روش تاگوچي و نيازسنجي به آن براي تصفيه تكميلي پساب فرايند بيولاك

Determination of Optimum Conditions for Fenton Oxidation to Remove Linear Alkyl Benzene Sulfonate using Taghuchi Method and Requirement Evaluation to it for Additional Treatment of Biolac Effluent

زمینه و هدف: ورود سورفاكتانت ها از طریق پساب تصفیه خانه های فاضلاب به منابع آبی موجب تغییر طعم و بوی آب، مرگ و میر آبزیان، محدودیت انتقال اكسیژن به آب و اختلال در فرایندهای تصفیه می گردد. لذا هدف از این مطالعه، تعیین شرایط بهینه فرایند اكسیداسیون فنتون با روش تاگوچی در حذف الكیل بنزن سولفونات خطی از محیط های آبی و نیازسنجی به آن برای تصفیه تكمیلی پساب فرایند بیولاك در حذف الكیل سولفونات خطی (LAS) از فاضلاب شهری است. روش بررسی: حذف LAS با اكسیداسیون فنتون، به صورت تجربی در مقیاس آزمایشگاهی در یك راكتور ناپیوسته mL500 مورد بررسی قرار گرفت. به منظور صرفه جویی در هزینه های مربوطه، برای تعیین شرایط بهینه اكسیداسیون فنتون، 25 حالت با روش Taghuchi بوسیله نرم افزار Minitab 16 استخراج شدند. نمونه برداری و آزمایش های لازم بر اساس كتاب روش های استاندارد آزمایش های آب و فاضلاب انجام شدند. برای كفایت سنجی فرایند بیولاك در حذف LAS، راندمان بیولاك در تصفیه خانه فاضلاب شهر ارومیه در سال 1391 مورد ارزیابی قرارگرفت. یافته ها: نرم افزار Minitab 16 براساس میزان حذف LAS و مواد شیمیایی موردنیاز، شرایط بهینه اكسیداسیون فنتون را در mg/L 900 پراكسید هیدروژن، mg/L 170یون فرو، pH برابر 4 و زمان min20 معرفی نمود. نتایج نشان دادند كه اكسیداسیون فنتون در شرایط بهینه به عنوان واكنش درجه دوم با ضریب سرعت L/mg.min 0/0152 می تواند mg/L 25 از LAS ورودی را 86/5 درصد حذف كند. فرایند بیولاك با عنایت به تامین استاندارد LAS در پساب تصفیه فاضلاب شهری، به تصفیه تكمیلی شیمیایی نیاز ندارد. بطوریكه این فرایند، مقدار LAS فاضلاب شهری را بطور میانگین ازmg/L 5/28 به mg/L 0/734 كاهش داد. نتیجه گیری: علیرغم اینكه اكسیداسیون فنتون به عنوان یك فرایند شیمیایی، راندمان زیادی در حذف LAS دارد؛ پایین بودن راندمان «COD متناظر با LAS»، نشانگر تجزیه ناقص الكیل بنزن سولفانات خطی توسط اكسیداسیون فنتون است.

Background & Objectives: Entering LAS through the wastewater plant’s effluent to water resources causes taste and odor changes, aquatics death, oxygen transfer limitation, and disorders in water treatment processes. Therefore, the study objective was to determine optimum conditions for fenton oxidation process to remove linear alkyl benzene sulfonate from aqueous environments using taguchi method and its requirement evaluation for additional treatment of Biolac effluent. Materials &Methods: LAS removal using Fenton oxidation was evaluated in a 500 mL laboratory-scale batch reactor. In order to save the costs, to determine the optimum conditions of the Fenton oxidation, 25 runs were computed using Taghuchi method by Minitab 16 software. Sampling and required tests were performed based on standard methods examination for water and wastewater. For evaluation of Biolac process sufficiency in LAS removal, biolac efficiency in Urmia Wastewater Treatment Plant was studied in 2012. Results: Based on the LAS removal and chemicals required, Minitab software (Ver. 16) recommended the optimum conditions of Fenton oxidation at 900 mg/L H2O2, 170 mg/L Ferrous ion, pH of 4, and reaction time of 20 minutes. It was found that the Fenton oxidation for LAS removal had 86.5% efficiency under optimum condithions and it was second order reaction with the rate coefficient of 0.0152 L/mg.min. Biolac process does not need any additional treatment due to meeting LAS standard in municipal wastewater treatment. Thus, this process decreased annually mean LAS from 5.28 mg/L to 0.734 mg/L in municipal wastewater. Conclusion: Although the Fenton oxidation appears as a chemical process with high efficiency in the removal of LAS, the low efficiency of COD corresponding to the LAS indicated partial decomposition of linear alkyl benzene sulfonate by Fenton oxidation.