بررسي كارايي فرآيند الكتروپرسولفات بهينه شده با پركسيدهيدروژن در حذف COD فاضلاب بيمارستاني به كمك روش سطح پاسخ

Efficiency of Electro-Persulfate Process Optimized with Hydrogen Peroxide in Removal of Hospital Wastewater COD by Response Surface Methodology

زمينه و هدف: فاضلاب­ هاي بيمارستاني داراي تركيبات مقاومي مثل عوامل ميكروبي، دترژنت‌ها، تركيبات آلي‌هالوژن دار، هورمون‌ها، آنتي بيوتيك‌ها، ايزوتوپ­هاي راديواكتيو است كه از فعاليت­ هاي مختلف درماني و تحقيقاتي توليد مي‌گردد. هدف اين مطالعه حذف اكسيژن مورد نياز شيميايي (Chemical Oxygen Demand) COD فاضلاب بيمارستاني توسط روش الكتروپرسولفات بهينه شده با استفاده از روش سطح پاسخ است. مواد و روش‌ها: در اين مطالعه آزمايشگاهي، از يك رآكتور الكتروشيميايي مجهز به 4 الكترود ميله اي آهني، متصل به يك منبع برق مستقيم به منظور حذف COD فاضلاب استفاده شد. متغيرهاي مستقل (دانسيته جريان، غلظت پرسولفات، غلظت پركسيد هيدروژن و pH اوليه) در برابر حذف COD به عنوان متغير پاسخ، توسط نرم‌افزار 8.0.6 Design Expert با روش سطح پاسخ، بررسي و مدل پيشنهادي توسط آناليز واريانس ANOVA تحليل شد. يافته‌ها: كارآيي فرآيند حذف COD در شرايط بهينه در pH برابر با 5/2، غلظت پرسولفات 31 ميلي‌گرم در ليتر، دانسيته جريان 40 ميلي‌آمپر بر سانتي‌متر مربع و غلظت پركسيد هيدروژن 45 ميلي‌مول بر ليتر برابر با 92/6 درصد به­ دست آمد. ميزان بالاي ضريب تعيين برابر با 92/4 درصد و مقدار پايين ضريب تغييرات برابر با 58/4 درصد به­ دست آمد. نتيجه‌گيري: روش سطح پاسخ نشان داد كه بين مقادير پيش ­بيني شده توسط مدل و نتايج حاصل از آزمايش‌ها تطابق وجود دارد. استفاده همزمان از دو واكنش ­گر (پركسيد هيدروژن و پرسولفات) راندمان حذف COD را افزايش مي‌دهد. بنابر اين به نظر مي رسد، فرآيند الكتروپرسولفات با پركسيد هيدروژن يك روش كارآمد براي حذف COD فاضلاب ‌باشد. طراحي آزمون به روش سطح پاسخ از طريق كاهش تعداد آزمون‌ها، بهترين شرايط حذف COD را نشان مي‌دهد.

Background and Objectives: Hospital wastewaters contain persistent substances such as microbial factors, deterjents, halogenated organic compounds, hormones, antibiotics, and radioactive isotopes that are produced by a variety of research and treatment activities. This study aimed to remove COD (Chemical Oxygen Demand) of hospital wastewater by optimized electro-persulfate process using response surface methodology Materials and Methods: In this laboratory study, an electrochemichal batch reactor equipped with four iron electrodes connected to a DC power supply was used for eliminating COD of wastewater. The independent variables (current density, initial pH, H2O2 dosage, persulfate dosage) against COD removal as the dependent variable were investigated using 8.0.6 Design Expert software by the response surface method, and the proposed model was analyzed using ANOVA. Results: The optimal operational condition for COD removal with current density of 40 mA/cm2, initial pH of 5.2, persulfate dosage of 31 mg/L, and hydrogen peroxide dosage of 45 mM was 92.6%. High value of coefficient of determination was 92.4 % and low value of coefficient of variation 4.58%. Conclusion: The response surface method showed that there was an agreement between the predicted values by the model and the results obtained from the experiments. Simultaneous use of two reactives (persulfate/H2O2) increaces the COD removal efficiency. Therefore, it seems that electro-persulfate oxidation with hydrogen peroxide is an effective method for the the removal of hospital wastewater COD. Designing experiment using response surface methodology can show the best conditions for COD removal through reducing the number of experimental tests.