بررسي گندزدايي پساب توسط فرايند ازناسيون كاتاليزوري با استفاده از نانو كامپوزيت كربني و مقايسه اقتصادي آن با كلريناسيون

Disinfection of Effluent Using Catalytic Ozonation Process and Economical Comparison with Chlorination

سابقه و هدف: بسياري از روش هاي گندزدايي متداول پساب داراي مشكلات راندمان پايين، مسايل فني و هزينه هاي بالا مي باشند. لذا اين تحقيق به منظور افزايش كارايي فرايند گندزدايي پساب واقعي با استفاده از ازن زني كاتاليزوري انجام شده است و از لحاظ اقتصادي با فرايند كلرزني مورد مقايسه قرار گرفته است. مواد و روش ها: در اين فرايند، كربن فعال مغناطيسي به عنوان كاتاليست در راكتور نيمه پيوسته براي گندزدايي پساب شهري تصفيه خانه فاضلاب بندرگز در سال 1394 استفاده شد. راندمان گندزدايي با استفاده از شاخص كليفرم هاي گرماپاي صورت گرفت و تاثير پارامترهاي غلظت كاتاليست (صفر، 0/5، 1، 2 و 5 گرم در ليتر)، زمان تماس (1، 2، 5، 10، 20 و 40 دقيقه) و دانسيته ميكروبي و بازيابي مجدد كاتاليست بر فرايند گندزدايي به روش شرايط بهينه مورد بررسي قرار گرفت و در پايان، هزينه هاي اقتصادي آن با روش مرسوم كلرزني مقايسه گرديد. يافته ها: راندمان گندزدايي با افزايش غلظت نانوكامپوزيت كربني و زمان تماس افزايش مي يابد؛ به طوري كه در غلظت g/L1 از كاتاليست، با 1/99 لگاريتم حذف پس از 2 دقيقه زمان تماس، استاندارد تخليه پساب حاصل شد. اين در حالي بود كه كاهش ميكروارگانيسم ها براي ازناسيون منفرد، 1/911 لگاريتم سنجش شد. ثابت سينتيك درجه اول فرايند در ازن زني منفرد، min-10/42 بود كه با افزودن كاتاليست (g/L2) افزايش 9 برابري يافت. هم چنين نانوكامپوزيت كربني، بدون كاهش محسوس در راندمان (1/5 درصد)، تا 7 مرتبه مورد استفاده مجدد قرار گرفت و در بررسي اقتصادي، كاهش بيش از 57 درصد هزينه هاي گندزدايي در يك دوره 5 ساله، نسبت به كلريناسيون محاسبه گرديد. استنتاج: روش ازن زني كاتاليزوري با كاتاليست جديد به دليل زمان اندك فرايند و راندمان بالا در گندزدايي پساب و نيز مقرون به صرفه بودن نسبت به روش هاي متداول مي تواند به عنوان روشي موثر و مقرون به صرفه در تصفيه خانه هاي فاضلاب هاي شهري به كار رود.

Background and purpose: Many conventional disinfection methods of effluents raise some health, efficiency and economic concerns. In order to increase the efficiency of disinfection of real effluent, in this study, the catalytic ozonation process was performed and economically compared with chlorination. Materials and methods: Magnetic activated carbon was used as acatalyst in a semi-continuous reactor for disinfection of effluent of municipal wastewater treatment plant in Bandargaz, Iran in 2015. The efficiency of disinfection was determined by thermo-tolerant coliform as indication, and the effect of parameters such as catalyst concentration (0, 0.5, 1, 2, and 5 g/L), initial number of coliforms, contact time (1, 2, 5, 10, 20 and 40 min) and catalyst reuse on disinfection process was evaluated. Finally economic comparison was done with the chlorination. Results: The results showed that the efficiency of disinfection was increased by increase in the concentration of carbon nano-composite and contact time; at 1 g/L concentration of Catalyst about 1.99 log reduction was observed after 2 min exposure time in which the effluent standards were obtained; while 1.91 log reduction of micro-organisms was measured for single ozonation. The first-order kinetics constant of single ozonation (0.42 min-1) showed an approximately 9-fold increase when the catalyst (2 g/L) was added to the solution. After 7 times reuse of nano-composite, the diminution of efficiency was negligible (1.5%); and more than 57% fall of the cost was observed in a 5-year operational period compared with chlorination. Conclusion: The catalytic ozonation with the new catalyst of effluent could effectively disinfect the effluent in a short-contact-time, and due to economic considerations it can be used as an effective and economical method in wastewater treatment plants.