استفاده همزمان فرايندهاي فنتون و الكتروشيميايي براي كاهش بار آلي لجن مازاد بيولوژيكي

Application of Fenton – Electrochemical combined reactor for organic loading removal of biological waste sludge

با ارايه راهكارهاي فراوان در راستاي ارتقاي سامانه‌هاي تثبيت لجن مازاد بيولوژيكي در چند دهه گذشته، اين موضوع همچنان مورد توجه ويژه بسياري از متخصصان مربوطه است. در اين تحقيق، بر اساس نتايج بررسي‌‌هاي اوليه در خصوص قابليت و مشكلات عملكردي روش‌هاي فنتون و الكتروشيميايي در مقياس آزمايشگاهي، به كارگيري سامانه تركيبي (همزمان) روش فنتون- الكتروشيميايي و پارامترهاي موثر در عملكرد سامانه آزمايشگاهي مزبور شامل نسبت آهن به پراكسيد‌‌هيدروژن، مقدار pH، مدت زمان ماند، غلظت پراكسيد‌‌هيدروژن، شدت جريان و غلظت آهن باقيمانده بررسي شد. همچنين، بررسي مقايسه‌اي عملكرد روش فنتون با روش تركيبي فنتون- الكتروشيميايي انجام گرفت. مطابق نتايج و بررسي‌‌هاي انجام‌شده بهترين نسبت غلظت آهن به پراكسيد‌‌هيدروژن برابر 58/0، مقدار بهينه pH برابر 1/3، بيشترين مدت زمان ماند 6 ساعت با غلظت پراكسيدهيدروژن برابر mg/L1568 و شدت جريان mA650- 750 براي حذف بهينه VSSحاصل شد. همچنين، با توجه به نتايج حاصل مي‌‌توان گفت كه افزايش كارامدي حذف VSS داراي همبستگي تصاعدي با ميزان مصرف انرژي است. با توجه به اهميت بسزاي استفاده مجدد از لجن حاصل به ويژه كشاورزي، غلظت آهن باقيمانده نيز بررسي شد. در اين خصوص با افزايش غلظت آهن ورودي به سامانه آزمايشي، افزايش غلظت آهن در لايه لجن قابل مشاهده است. بررسي مقايسه‌‌اي سرعت تجزيه مواد آلي در سامانه تركيبي به مراتب (حدود 3 برابر) بيشتر است. بنابراين، مي‌توان گفت گزينه فنتون- الكتروشيميايي از بسياري جوانب، راهكار مناسبي براي ارتقاي عملكرد فرايند حذف VSS و كاهش بار آلي لجن مازاد بيولوژيكي است.

In spite of several offering solutions for biological sludge stabilization processes in the last decades, new novel applications are investigating purposeful for process upgrading aims. In this research, based on initial examination and analysis’ results consist of advantages and disadvantages of Fenton and electrochemical process in lab-scale, application of Fenton-Electrochemical combined reactor was investigated. The related impressive parameters, i.e. [Fe2+]/[H2O2], pH, detention time, H2O2 concentration, current density and remaining iron concentration were considered accordingly. A comparative study regarding efficiency of Fenton process and Fenton-Electrochemical process was taken into consideration too. Relating to results and after due consideration we can say that the optimum operational condition of Fenton-Electrochemical reactor in Lab-scale for maximum VSS removal (equal to 81%) has been achieved by [Fe2+]/[H2O2]=0.58, pH=3.1, detention time=6 hours, [H2O2]= 1568 mg/L, and current density=650-750 mA. Organics degradation using F-E combined reactor was approximately three times quicker than Fenton reactor. It has also to be observed that raising VSS removal efficiency correlated exponential to energy consumption. Due to huge importance of stabilized sludge reuse for agricultural purposes, remaining iron concentration has been observed. In this regard, iron concentration in sludge increased corresponding to increasing influent’s iron concentration obviously. It can be concluded that Fenton-Electrochemical combined reactor could be an efficient novel method for optimizing VSS removal, i.e. organic loading reduction and also for achieving sustainable sludge condition for reuse purposes.