مدل‌سازی و بهینه‌سازی فرایند انعقاد-لخته‌سازی شیرابه لندفیل با استفاده از روش سطح پاسخ

زمینه و هدف: امروزه با توجه به روش های متداول لندفیل کردن، دغدغه های محیط زیستی شیرابه های تولیدی به یک مشکل جهانی تبدیل شده است. فرایند فیزیکی-شیمیایی یک راه‌ حل بالقوه و مقرون به‌ صرفه برای تصفیه شیرابه لندفیل به شمار می‌رود. به دلیل وقت گیر بودن آزمایشات جارتست برای دستیابی به غلظت مناسب مواد منعقدکننده، هدف این پژوهش، بررسی تصفیه‌پذیری شیرابه لندفیل زباله مشهد با استفاده از روش سطح پاسخ به عنوان جایگزین روش های معمولی در فرایند انعقاد-لخته سازی بوده است. مواد و روش ها: آزمایشات در جارتست 6 خانه با حجم موثر ml 500 انجام شد. توانایی کلرید آهن 6 آبه در پاسخ به چهار پارامتر cod، tss، کدورت و قلیائیت مورد بررسی قرار گرفت. برای ارزیابی مدل و بهینه سازی غلظت منعقدکننده و ph با توجه به بالاترین راندمان حذف، طرح مرکب مرکزی و روش سطح پاسخ استفاده شد. آنالیزهای فیزیکی و شیمیایی بر مبنای روش‌های استاندارد آب و فاضلاب آمریکا انجام گردید.یافته ها: نتایج نشان داد که برای سه پاسخ (cod، tss و قلیائیت) مدل درجه دوم و کدورت نیز مدل درجه دوم کاهش یافته تحت شرایط بهینه برای غلظت g/l 10.23 در ph 8.85 حاصل شده است. آزمایشات تطبیق تحت شرایط بهینه منجر به حذف cod، tss، کدورت و قلیائیت به ترتیب برابر 66.79%، 88.61%، 97.53% و 67.89% شد. بررسی های آماری (جدول anova، مقادیر r2 و p-value) نشان داد که مدل ها برای ارائه داده های تجربی مناسب و در تمامی مدل ها، مقدار r2 بیشتر از 0.99 بود. مقادیر p-value نیز نشان داد که اثرات درجه دوم و درجه دوم کاهش یافته در غلظت کلرید آهن و ph انعقاد معنی دار بوده است. همسویی و تطابق نتایج تجربی نیز نزدیک به پیش بینی حاصل از مدل ها بود.نتیجه گیری: با توجه به نتایج حاصل از این پژوهش با روش سطح پاسخ، از فرآیند انعقاد-لخته سازی می توان به عنوان فرایندی موثر برای حذف ترکیبات بازدارنده شیرابه به کار گرفت.

Modelling and Optimization of Coagulation–Flocculation Process of Landfill Leachate by Response Surface Methodology

Background and Objective: Nowadays, due to the conventional methods of landfilling, the environmental concerns about generated leachate are becoming a global problem. Physicalchemical process is considered a potential and costeffective solution for the treatment of municipal landfill leachate. Since jartest are timeconsuming experiments for obtaining the appropriate concentration of coagulants, the aim of this research was the treatment of landfill leachate using response surface methodology as a substitute for conventional methods in coagulation -flocculation process.Materials and Methods: Experiments were performed in a sixcell jartest with effective volume of 500 mL. The ability of Ferric chloride hexahydrate to response to four parameters including COD, TSS, alkalinity and turbidity was investigated. To evaluate the model and optimization of coagulant concentration and pH, central composite design and response surface methodology were used due to the highest removal efficiency. Physical and chemical analyses were performed based on standard methods for the examination of water and wastewater.Results: The results showed that the quadratic model was achived for the three responses (COD, TSS and alkalinity) and the Reduced Quadratic model was obtained for Turbidity under the optimum conditions for the concentration of 10.23g/L at pH 8.85. Verification experiments, under optimum conditions in removal of COD, TSS, turbidity and alkalinity resulted 66.79%, 88.61%, 97.53% and 67.89%, respectively. Statistical studies (ANOVA table, the amounts of R2 and Pvalue) showed that the models were suitable for providing experimental data and in all models, the R2 value was greater than 0.99. Pvalue values also showed that the effects of quadratic model and reduced quadratic model were significant in ferric choloride dosage and coagulation pH. These experimental results were consistent with those predicted by the model. Conclusion: According to the obtained results by response surface methodology, coagulation -flocculation process can be used as the effective process to remove leachate inhibitors.