بررسي پارامترهاي مؤثر بر عملکرد بيوراکتورهاي نوين رشد تلفيقي (USBF ارتقاء يافته) در تصفيه فاضلاب شهري

در اين مطالعه عملکرد بيوراکتورهاي نوين USBF در حالت متعارف (بدون آکنه) و در حالت رشد تلفيقي (با اضافه کردن آکنه‌هاي معلق) در تصفيه فاضلاب شهري مورد بررسي قرار گرفته است. اثر تغييرات اکسيژن مورد نياز شيميايي (COD ) در غلظت خوراک ورودي در دو سطح 20±270 و 100±490 ميلي‌گرم بر ليتر، غلظت زيست توده معلق در سه سطح 3000، 4000 و 5000 ميلي‌گرم بر ليتر و زمان ماند هيدروليکي کل درسه سطح 4، 8 و 12 ساعت، در بيوراکتور مورد تحقيق قرار گرفت. در اين تحقيق تانک ته‌نشيني در انتهاي دستگاه قرار داشت و در آن از صفحات لاملا استفاده شد. در حالت رشد تلفيقي از آکنه‌هاي معلق کالدنس 2، با درصد پرشدگي 30 درصد استفاده و به سامانه زيستي اضافه گرديد. همچنين با توجه به سطوح تعيين شده براي عوامل مورد بررسي و به منظور به دست آوردن عوامل مهم و برهمکنش بين عوامل در هر دو حالت متعارف و رشد تلفيقي، از طراحي آزمايش‌ها به روش تاگوچي با سطوح مختلف استفاده شد. نتايج نشان داد که سامانه در حالت رشد تلفيقي راندمان مطلوب‌تري نسبت به حالت متعارف دارد و در زمان‌هاي ماند هيدروليکي کمتر، راندمان سيستم تا 10 درصد بالاتر از حالت متعارف بوده است. سيستم در هر دو حالت متعارف و رشد تلفيقي در COD 20±270 ميلي‌گرم بر ليتر با غلظت زيست توده معلق 5000 ميلي‌گرم بر ليتر و زمان ماند هيدروليکي 4 ساعت بهترين عملکرد را داشت. در اين شرايط در حالت متعارف راندمان حدود 94 درصد و در حالت رشد تلفيقي حدود 97 درصد بود. همچنين نتايج نشان مي‌دهد که در هر دو حالت متعارف و رشد تلفيقي، در بعضي موارد با افزايش زمان ماند هيدروليکي، راندمان سيستم کاهش يافته است. کاهش راندمان سيستم در اين حالت به دليل قرار گرفتن ميکروارگانيسم‌ها در فاز خودخوري مي‌باشد. با توجه به نتايج در هر دو حالت بررسي شده با افزايش بار آلي وارد بر سيستم، راندمان کاهش يافته است و با افزايش غلظت زيست توده در سامانه، راندمان فرايند افزايش يافته است. نتايج به دست آمده از طراحي آزمايش‌ها به روش تاگوچي با سطوح مختلف براي هر دو حالت متعارف و رشد تلفيقي نشان داد که عوامل غلظت خوراک ورودي، غلظت زيست توده، زمان ماند هيدروليکي و برهمکنش بين غلظت خوراک ورودي و زمان ماند هيدروليکي از اهميت بيشتري برخوردار هستند. در حالت متعارف زمان ماند هيدروليکي و در حالت رشد تلفيقي، غلظت زيست توده بيشترين اثر را بر عملکرد سيستم داشته‌اند. همچنين مهم بودن برهمکنش بين زمان ماند هيدروليکي و غلظت خوراک ورودي به دليل رفتار متفاوت سيستم در زمان‌هاي ماند هيدروليکي در غلظت‌هاي مختلف خوراک ورودي و قرار گرفتن ميکروارگانيسم‌ها در فاز خودخوري در بعضي زمان‌هاي ماند هيدروليکي، قابل توجيه است. در اين تحقيق براي به دست آوردن ثوابت سينتيکي، مدل‌ لارنس-مک کارتي براي حالت متعارف و مدل‌هاي گراو و استوور-کينکانون براي حالت رشد تلفيقي مورد بررسي قرار گرفت. نتايج نشان داد که در هر دو حالت، نتايج آزمايشگاهي از تطابق بالايي با مدل‌هاي مورد بررسي برخوردارند. بنابراين اين مدل‌ها مي‌توانند براي طراحي بيوراکتورهاي اصلاح شده USBF و بيوراکتورهاي نوين رشد تلفيقي مورد استفاده قرار گيرند.