تعیین مدل سینتیکی مناسب راکتور بیوفیلمی بستر متحرک در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی

کمبود آب یکی از مهم‏ترین چالش‏های پیش روی بشر در اکثر نقاط جهان است. با افزایش جمعیت جهان و گسترش سطح رفاه و بهداشت، به‌تبع میزان تقاضا برای آب افزایش می‏یابد. افزایش تقاضا برای این منبع محدود و ارزشمند باعث ایجاد استراتژی‏های جدید برای مدیریت آب شیرین می‏شود. از جمله این موارد، ابداع تکنیک‏های نوآورانه برای تصفیه فاضلاب است. یکی از روش‏های نوین تصفیه فاضلاب و همچنین ارتقا تصفیه‏خانه‏های موجود، استفاده از پکینگ مدیا در حوض هوادهی است، ازاین‌رو ایده استفاده از راکتورهای بیوفیلمی بستر متحرک به میان می‏آید. این پژوهش به بررسی عملکرد راکتور بیوفیلمی بستر متحرک در تصفیه فاضلاب شهری و صنعتی و تعیین مدل سینتیکی مناسب برای آن پرداخته است. این پژوهش از نوع پایلوت آزمایشگاهی است و به‌این منظور از یک راکتور به حجم 15 لیتر استفاده‏ شد، آزمایش‏ها با دو cod ورودی 500 و 1500 میلی‏گرم‏ بر ‏لیتر و سه درصد پرشدگی 30، 50 و 70 در سه زمان ماند 4، 8 و 12 ساعت انجام شد. با توجه به نتایج به‏دست‏آمده، زمان ماند 4 ساعت و سطح پرشدگی 50 درصد برای فاضلاب شهری و سطح پرشدگی 70 درصد برای فاضلاب صنعتی به‌عنوان موارد بهینه انتخاب شدند. همچنین بررسی مدل‏های سینتیکی موجود نشان داد که مدل مرتبه دوم گراو برای توضیح ضرایب سینتیکی حذف مواد آلی در راکتور مورد آزمایش مناسب‏ترین مدل است. به‌طور کلی می‏توان نتیجه گرفت که خروجی راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک با زمان ماند و سطح پرشدگی‏های ذکر شده، مناسب تصفیه فاضلاب شهری و پساب‏های صنعتی و استفاده مجدد از آنها در بخش کشاورزی و آبیاری فضای سبز است.

Determination of an Appropriate Kinetic Model for Moving Bed Biofilm Reactors in Municipal and Industrial Wastewater Treatment

Human being encounters the lack of water as a main challenge in most parts of the world. As the world’s population soars and welfare levels rise, the demand for water increases. Increasing demand for this limited and valuable resource is creating new strategies for freshwater management; among these are innovative techniques for wastewater treatment. One of the new methods of wastewater treatment as well as upgrading existing treatment plants is the use of packing media within the aeration tank, i.e., a Moving Bed Biofilm Reactor. In this way, a benchscale reactor possessing a volume of 15 liters has been used and the experiments with influent COD of 500 and 1500 mg/l, media filling percentages of 30%, 50%, and 70% and hydraulic retention times of 4, 8, and 12 hours have been carried out. The observed data show that the optimum bulk density and hydraulic retention time for municipal wastewater are 50% and 4 hours and for industrial wastewater is 70% and 4 hours, respectively. Also, the kinetic study of reactor performance indicates that Grau second order model, at an acceptable level, conforms to Moving Bed Biofilm Reactor observed data. MBBR experimental results including hydraulic residence time and filling percentage data mentioned above can be utilized as reliable data in municipal and industrial wastewater treatment and afterwards reuse of treated water for irrigation.