SUPERVISOR
Ahmad Moheb,Mortaza Sadeghi
احمد محب (استاد مشاور) مرتضی صادقی (استاد راهنما)
STUDENT
Hossein Nouri Alavijeh
حسین نوری علویجه
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده مهندسی شیمی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Comparison of Chemical Coagulation and Electrocoagulation and Combined them by Ultrafiltration and Nanofiltration for Treatment of the Baker’s Yeast Wastewater
In this study, at first effective performance of electrocoagulation method using electrodes made of aluminum (Al) and coagulation-flocculation method using two types of coagulants lime and Polyaluminumchloride (PACl) in treatment of baker’s yeast wastewater were studied. In the electrocoagulation process effect of four factors including pH, current density, process time and magnetic stirrer mixing speed on removal efficiency of COD and turbidity were evaluated. The maximum removal efficiency of COD and turbidity in EC under optimum operating conditions, i.e., pH 5, current density of 120 A/m 2 , operating time of 20 minutes and mixing speed of 200 rpm were 77.64% and 97.49% respectively. Also in coagulation-flocculation method effect of three factors including concentration of coagulant, pH and fast mixing speed for lime and PACl investigated. The maximum removal efficiency of COD and turbidity using lime as coagulant under optimum operating conditions including concentration of 2000 milligrams per liter, pH 8 and fast mixing speed of 150 rpm, were 68.09% and 89.39% respectively and for PACl as coagulant in optimal conditions, i.e., concentration of 500 milligrams per liter, pH 8 and fast mixing speed of 200 rpm, were 71.05% and 90.62% respectively. In addition of removal efficiencies of pollutions, the operating cost of these two methods in their optimal conditions according to two units of dollars per every cubic meter of wastewater ($ / m3) and dollar per kilogram of COD removal from wastewater ($ / kg COD removed) evaluated and in electrocoagulation were 0.574 and 0.217 respectively, for coagulation by PACl 0.305 and 0.141 respectively and using lime as coagulant were 0.064 and 0.031 respectively. Then the treated wastewater with two electrocoagulation and coagulation-flocculation pretreatment processes used as feed of membrane systems ultrafiltration and nanofiltration. Two types of Hollow fiber membrane polypropylene (PP) and polyvinylidene fluoride (PVDF) in the same operating conditions (ambient temperature and pressure of 6 bar) used for ultrafiltration process and a spiral wound polyamide membrane at ambient temperature and pressure of 7 bar used in nanofiltration system. The maximum removal efficiencies of COD and turbidity using coagulation-flocculation as pretreatment in hybrid system of CC-PVDF-NF were 97.96% and 99.8%, respectively, and with treated wastewater of electrocoagulation pretreatment process in EC-PP-NF hybrid system were 98.99% and 99.9%, respectively. Also, for combination of two methods electrocoagulation and coagulation-flocculation, the removal efficiencies of COD and turbidity were 88.88% and 99.25% for EC-CC and 87.17% and 92.68% for CC-EC, respectively. Finally with combination of EC-CC system with ultrafiltration and nanofiltration systems, maximum COD removal efficiency of 99.67% for EC-CC-PVDF-NF hybrid system achieved. Keywords: Coagulation-flocculation, Electrocoagulation, Ultrafiltration, Nanofiltration, Baker’s yeast wastewater, hybrid methodes of wastewater treatment, COD removal efficiency, Turbidity removal efficiency
: در این پژوهش ابتدا کارکرد موثر دو روش انعقاد الکتریکی با استفاده از الکترود آلومینیوم ( Al) و انعقاد شیمیایی با استفاده از دو نوع منعقدکننده آهک و پلیآلیومینیومکلراید (PACl) در تصفیه پساب کارخانه خمیرمایه مورد بررسی قرار گرفت. در فرآیند انعقاد الکتریکی تاثیر چهار عامل فرآیندی pH، چگالی جریان، زمان فرآیند و سرعت دور همزن مغناطیسی بر بازدهی حذف COD و کدورت ارزیابی شد. بیشترین بازدهی حذف COD وکدورت برای فرایند انعقاد الکتریکی در شرایط بهینه عملیاتی شامل pH 5، چگالی جریان 120 آمپر بر مترمربع، زمان 20 دقیقه و سرعت دور همزن برابر با 200 دور بر دقیقه به ترتیب 64/77 % و 49/97 % به دست آمد. برای تصفیه پساب به روش انعقاد شیمیایی تاثیر سه عامل غلظت منعقدکننده، pH و سرعت دور همزن در اختلاط سریع برای دو نوع منعقدکننده آهک و PACl جداگانه مورد بررسی قرار گرفت. بیشترین بازدهی حذف COD وکدورت برای منعقدکننده آهک در شرایط بهینه عملیاتی شامل غلظت 2000 میلیگرم بر لیتر، pH 8 و سرعت دور همزن در اختلاط سریع 150 دور بر دقیقه به ترتیب 09/68 % و 39/89 % و برای منعقدکننده PACl با شرایط بهینه عملیاتی غلظت 500 میلیگرم بر لیتر، pH 8 و سرعت دور همزن در اختلاط سریع 200 دور بر دقیقه به ترتیب 05/71 % و 62/90 % به دست آمد. علاوه بر بازدهی حذف آلودگی، هزینههای عملیاتی این دو روش در شرایط بهینه بر اساس دو واحد دلار برای تصفیه هر مترمکعب پساب ( $/m 3 ) و دلار به ازای هر کیلوگرم حذف COD ( $/kg COD removed ) مورد ارزیابی قرار گرفت که برای فرآیند انعقاد الکتریکی به ترتیب 574/0 و 217/0 ، برای انعقاد شیمیایی با منعقدکننده PACl به ترتیب 305/0 و 141/0 و برای منعقدکننده آهک به ترتیب 064/0 و 031/0 به دست آمد. سپس پساب پیشتصفیه شده با دو فرآیند انعقاد الکتریکی و انعقاد شیمیایی، بهعنوان خوراک به سامانههای غشایی اولترافیلتراسیون و سپس نانوفیلتراسیون وارد شد. در سامانه اولترافیلتراسیون از دو نوع غشا الیاف توخالی پلی پروپیلن (PP) و پلی وینیلیدین فلوراید (PVDF) در شرایط عملیاتی یکسان (دمای محیط و فشار 6 بار) و در سامانه نانوفیلتراسیون از غشا مارپیچی پلی آمید در دمای محیط و فشار 7 بار استفاده شد. بیشترین بازدهی حذف COD و کدورت با استفاده از پساب پیشتصفیه شده با فرایند انعقاد شیمیایی، در سامانه ترکیبی CC-PVDF-NF به ترتیب 96/97 % و 8/99 % و با استفاده از پساب پیشتصفیه شده توسط فرآیند انعقاد الکتریکی، در سامانه ترکیبی EC-PP-NF به ترتیب 88/98 % و 9/99 % به دست آمد. همچنین از ترکیب دو روش انعقاد الکتریکی و انعقاد شیمیایی بازدهی حذف COD و کدورت برای سامانه EC-CC به ترتیب 88/88 % و 25/99 % و برای سامانه CC-EC به ترتیب 17/87 % و 68/92 % به دست آمد. در نهایت با ترکیب سامانه EC-CC با سامانههای اولترافیلتراسیون و نانوفیلتراسیون بیشترین بازدهی حذف COD در حدود 67/99 % برای سامانه ترکیبی EC-CC-PVDF-NF به دست آمد. واژههای کلیدی: انعقاد شیمیایی، انعقاد الکتریکی، اولترافیلتراسیون، نانوفیلتراسیون، پساب خمیرمایه، روشهای ترکیبی تصفیه پساب، بازدهی حذف COD، بازدهی حذف کدورت