علوم و تکنولوژی محیط زیست، دورهبیست و دوم، شماره سه، خرداد ماه 99

بازیابی پساب کارخانه روغن نباتی ورامین به روش  IFAS

غزاله منظمی تهرانی[1]

هستی برقعی پور[2]^*

Hasti_bo@yahoo.com

علیرضا نظام پور[3]

چکیده

زمینه و هدف: از آن جا که کشور ایران در منطقه خشک و نیمه خشک جهان قرار دارد، تامین آب جزء چالش­های مهم حال و آینده می­باشد. بنابراین تصفیه مناسب فاضلاب که یکی از مهمترین راه حل ها در جهت رفع چالش کمبود آب است ضروری به نظر می رسد. هدف اصلی تحقیق حاضر، بازیابی پساب صنعت روغن نباتی ورامین با رویکرد استحصال صنعتی و کشاورزی است.

روش بررسی: در این راستا به منظور تصفیه فاضلاب کارخانه مورد مطالعه، اقدامات لازم جهت طراحی پایلوت آزمایشگاهی IFAS اتخاذ گردید و پساب خروجی جهت بررسی توانایی تصفیه فرآیند پیشنهادی، در زمان ماند­های مختلف به پایلوت تزریق و مورد بررسی قرار گرفت. پارامتر­های مهم جهت استفاده مجدد در صنعت و همچنین پارامتر­های مهم در استاندارد تخلیه به محیط و آبیاری مورد آنالیز قرار گرفت.

یافته ها: نتایج نشانگر آن است که مواد آلی و مواد مغذی مهمترین سهم را در آلودگی دارند. مشخصات پساب خروجی از پایلوت در تصفیه فاضلاب خام کارخانه، استاندارد مورد نیاز برای هیچ کدام از 4 گروه مصارف صنعتی را دارا نبود، در صورتی که مشخصات پساب خروجی از پایلوت در تصفیه پساب کارخانه، استاندارد مورد نیاز برای گروه­های سوم و چهارم را دارد.

بحث و نتیجه گیری: با توجه به هدف این پژوهش و رویکرد مصرف پساب در حیطه صنعتی، کشاورزی و آبیاری می­توان بیان نمود که روش IFAS یا تلفیق دو روش IFAS و انعقاد و لخته­سازی به علت راندمان مناسب و هزینه کم راهبری و انعطاف بالا در برابر شوک­های هیدرولیکی و آلی، گزینه مناسبی برای تصفیه فاضلاب کارخانه روغن نباتی ورامین است.

واژه‌های کلیدی: پساب، صنعت روغن نباتی، تصفیه فاضلاب، IFAS.

Reuse of Varamin Vegetable Oils Industry Wastewater by Using IFAS Method

Ghazaleh Monazami Tehrani[4]

Hasti Borgheipour[5]*

Hasti_bo@yahoo.com

Alireza Nezampour [6][7]

Abstract

Background and Objective: Iran is located in the arid and semi-arid region of the world and water supply is a major and future challenge. Therefore, proper wastewater treatment is one of the most important solutions to the water scarcity problem. The main purpose of the present research is the wastewater reuse of varamin vegetable oil plant with the approach of industrial and agricultural production.

Methods: In this regard, in order to treat the wastewater of the study plant, the necessary measures were taken to design the IFAS laboratory pilot and the effluent was injected into the pilot at different residual times to evaluate the purification ability of the proposed process. Important parameters for reuse in industry as well as important parameters in the standard of discharge to the environment and irrigation were analyzed.

Findings: The results show that organic matter and nutrients play the most important role in pollution. Pilot effluent specifications in the factory raw wastewater treatment did not meet the required standard for any of the 4 industrial use groups, while the pilot effluent specifications in the factory effluent treatment had the required standard for the third and fourth groups.

Discussion and Conclusion: Considering the purpose of this research and the approach of wastewater usage in industrial, agricultural and irrigation life, it can be stated that IFAS method or combining two methods of IFAS and collagenization due to efficient efficiency and low cost and high flexibility against hydraulic shock and Organic is an appropriate option for treating the sewage plant of varamin vegetable oil factory.

Key words: Wastewater, Vegetable Oils Industry, Wastewater Treatment, IFAS.

مقدمه

افزایش جمعیت و توسعه صنعت علاوه بر این که مشکلات موجود در زمینه تأمین آب را به مراحل بحرانی رسانده، موجب آلودگی پساب های خانگی، صنعتی، کشاورزی و آب های سطحی موجود نیز گردیده و علاوه بر خسارت های زیست محیطی، منابع آبی موجود را نیز غیرقابل استفاده نموده است. بنابراین تصفیه فاضلاب که هدف اصلی آن حفاظت محیط­زیست و منابع آب می باشد ضروری به نظر می رسد. تصفیه فاضلاب باید منطبق بر استانداردها و قوانینی باشد که از سوی سازمان­های معتبر بهداشت در سطح بین المللی تدوین شده و کیفیت پساب خروجی تصفیه خانه­ها باید به گونه ای تنظیم گردد که متناسب با شرایط محیط پذیرنده باشد (1). امروزه فرآیندهای نوین تصفیه فاضلاب به ویژه فرآیندهای از نوع رشد تلفیقی (ترکیب رشد معلق و رشد چسبیده) نظیر فرآیند لجن فعال با مدیای غوطه ور (MBBR)  و فرآیند لجن فعال با رشد تلفیقی (IFAS/INTEGRATED FIXED FILM ACTIVATED SLUDGE) به صورت روزافزونی برای ساخت تصفیه خانه های جدید و ارتقای تصفیه خانه های فاضلاب موجود مورد استفاده قرار می گیرند (2).

چندین ویژگی است که موجب می گردد سیستم IFAS گزینه ی مناسبی برای تصفیه انواع فاضلاب ها به ویژه فاضلاب های صنعتی باشد که از آن جمله می توان به طراحی ساده، قابلیت شوک پذیری بالا، کم بودن هزینه عملیاتی، کاهش حجم لجن تولیدی، عدم نیاز به لجن برگشتی، ته نشینی بسیار سریع لخته ها، پساب شفاف خروجی، راندمان بالاتر کاهش نیتروژن و فسفر فاضلاب، زمان ماند هیدرولیکی کم، زمان مانـد زیـاد بـرای لجـن و مقاومت نسبی به شوک های آلی و هیدرولیکی اشاره نمود (3). در سیستم­های IFAS زیست توده­های معلق و متصل به صورت موثری همزمـان بکـار گرفتـه شـده­انـد، در اصل، در سیستم IFSA مزایای مربوط به فرآیندهای رشد چسبیده به سایر مزایای لجن فعال اضافه می­گردد (4، 5، 6). مقایسه بعمل آمده بین روش IFAS و MBBR که توسط مالوونی[8] و همکاران در سال 2015 صورت گرفته است حاکی از آن است که راندمان سیستم IFAS در حذف ترکیب ازت یک و نیم برابر بوده و در هر دو سیستم نسبت COD/N معادل 8/1 بوده است. سیستم لجن فعال با رشد چسبیده برای فاضلاب­های شهری، صنعتی و یا مخلوط آن­ها قابل کاربرد است و با توجه به مزایای اشاره شده استفاده از آن رو به گسترش می­باشد. همچنین این سیستم برای ارتقای تصفیه­خانه­هایی که از قبل ساخته شده­اند، نیز قابل استفاده می­باشد (6). با توجه به کاربردی بودن روش IFAS در تصفیه پساب و خصوصیات متنوع پساب در صنایع مختلف، این پژوهش به بررسی تصفیه پساب صنایع غذایی در کارخانه روغن نباتی پرداخته است. از جمله مواردی که در فاضلاب صنایع غـذایی مهم تلقی می شود حضور آلاینده هـای سـمی در پساب اینگونه صنایع است (7). سیستم تصفیه پساب شرکت روغن نباتی ورامین متشکل از واحد انعقاد و لخته سازی است که این سیستم هزینه زا بوده و همچنین یکی از خروجی های مهم آن تولید لجن با ماهیت خطرناک می باشد. همچنین آنالیز پساب واحد انعقاد و لخته سازی نشان می دهد که با وجود حذف آلاینده ها از فاضلاب، میزان این آلاینده ها در هنگام تخلیه به آبهای سطحی در حد استاندارد نبوده و باعث آلودگی آب های سطحی می شود. با توجه به استفاده از آب شرب در صنعت روغن نباتی ورامین جهت شستشو و آبیاری فضای سبز و بار آلودگی بالای پساب تولیدی این صنعت، که موجب به خطر افتادن سلامت انسان و دیگر جاندارن می­شود، هدف اساسی این پژوهش ارزیابی کمی و کیفی فاضلاب تولیدی کارخانه روغن نباتی ورامین و تصفیه پساب به روش IFAS می باشد.

روش بررسی

این مطالعه از نوع توصیفی-مقطعی می­باشد که در طی 6 مرحله در سال 1396 به انجام رسیده است. درطول این مطالعه روزانه از فاضلاب کارخانه نمونه برداری صورت گرفت و در هر بار نمونه برداری، پارامتر های مورد نظر در ورودی و خروجی سیستم IFAS آنالیز گردید.

آزمایش های صورت گرفته بر اساس آخرین روش ارائه شده در کتاب استاندارد متد صورت پذیرفت و نتایج به دست آمده با استاندارد سازمان محیط زیست کشور مقایسه گردید (8). روش کنونی تصفیه در کارخانه روغن نباتی ورامین، فرآیند انعقاد و لخته سازی می باشد که برای تکمیل آن یک مرحله ته نشین سازی نیز به آن افزوده شده است. نکته ی حائز اهمیت در رابطه ی با فاضلاب تولیدی کارخانجات روغن نباتی، میزان بار آلی، مواد معلق و روغن و چربی بالا می­باشد که باید در بررسی سیستم تصفیه پساب، حذف و کاهش این پارامترها مورد توجه قرار گیرد. بنابراین نمونه برداری در فواصل زمانی معین (بر اساس روند تولید) قبل از ورود به تصفیه خانه و پس از خروج از آن انجام گردید. این نمونه برداری ها برای بررسی پارامترهای فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی صورت گرفت و انجام نمونه برداری تا رسیدن به دامنه تغییرات یکنواخت ادامه پیدا کرد.

طراحی و راه­اندازی پایلوت جهت تصفیه فاضلاب شرکت روغن نباتی ورامین

طی بررسی خصوصیات فاضلاب کارخانه روغن نباتی، پارامترهایی جهت تعیین نوع پایلوت و ابعاد آن مورد استفاده قرار گرفت که به قرار زیر است:

- دبی فاضلاب تولیدی شرکت روغن نباتی برای تعیین ابعاد عمرانی فرایند بر اساس فضای اختصاصی کارخانه جهت احداث تصفیه خانه.

 - خصوصیات کیفی مانند نسبت ترکیبات آلی به ترکیبات مغذی جهت تعیین مناسب بودن فرایند بی هوازی و هوازی برای تصفیه بیولوژیکی.

- تعیین خصوصیات ترکیبات سمی جهت بررسی مناسب بودن فرایند بیولوژیکی در مقابل فرایند شیمیایی و در نهایت میزان مواد آلی جهت تعیین نوع فرایند بیولوژیکی.

در نهایت طراحی پایلوت در مقیاس آزمایشگاهی جهت ارزیابی کارایی راکتور سیستم تلفیقی لجن فعال با بستر ثابت(IFAS)  جهت تصفیه فاضلاب شرکت صورت پذیرفت. دیاگرام شماتیک پایلوت مورد استفاده در این مطالعه به شرح شکل 1 می باشد.

شکل 1- نمای شماتیک راکتور لجن فعال دارای بستر ثابت رشد میکروبی

Figure 1. Schematic view of activated sludge reactor with fixed microbial growth platform

مواد آلی استفاده‌شده برای مطالعه اندرکنش با بنتونیت به نحوی انتخاب شدند که دارای ثابت‌های دی‌الکتریک و اندازه مولکولی متفاوتی باشند. بر این اساس در این تحقیق از اتانول و اسیـد استیک به‌ عنـوان آلاینده­های آلی استفاده شده است. کلیه مواد فـوق از شـرکت مرک تهیه شدند. مشخصات آلاینده‌ها در جدول (3) آورده شده است.

جدول 1- نتایج آنالیز خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، میکروبی و فلزات سنگین فاضلاب خام کارخانه پیش از تصفیه

Table 1. Analysis of the physical, chemical, microbial and heavy metals of the raw sewage of the pre-

purification plant

وجود عوامل میکروبی در پساب بیانگر حضور یا عدم حضور میکروارگانیسم ها و کمک به تصفیه بیولوژیکی می باشد به طوری که در صورت فقدان میکروارگانیسم در پساب، اضافه کردن آن ها با فرایند (بذر دهی) ضروری است (3).

نتایج آنالیز پساب کارخانه پس از انعقاد و لخته سازی

در این بخش پساب خروجی از واحدهای انعقاد و لخته سازی مورد آنالیز قرار گرفته است. با توجه  به نتایج به دست آمده میزان مواد آلی پساب خروجی و مواد مغذی از واحد انعقاد و لخته سازی بیشتر از حد استاندارد برای مصارف کشاورزی و صنعتی می­باشد (8).

جدول 2- نتایج آنالیز خصوصیات فیزیکی و شیمیایی، میکروبی و فلزات سنگین پساب کارخانه پس از انعقاد و لخته سازی

Table 2- Results of analysis of physical and chemical properties, microbial and heavy metals of factory waste after coagulation and flocculation

نتایج سنجش خصوصیات بیولوژیکی و غلظت فلزات سنگین در جدول 2 نشان داده شده است. علی رغم آن که میزان فلزات سنگین در ورودی واحد انعقاد و لخته سازی ناچیز می باشد، اما به خاطر افزودن مواد شیمیایی جهت انعقاد و لخته سازی، آنالیز فلزات سنگین در خروجی این واحد نیز انجام گرفت. با توجه به جدول 2، میزان غلظت برخی از فلزات به صورت جزئی افزایش پیدا کرده است و دلیل این امر می تواند ناشی از اضافه کردن مواد شیمیایی به فرایند باشد. نتایج به دست آمده از سنجش پساب سیستم انعقاد و لخته سازی و مقایسه با استاندارد سازمان محیط زیست به روشنی بیان می کند که این سیستم در برخی از موارد مانند اکسیژن مورد نیاز شیمیایی، اکسیژن مورد نیاز بیولوژکی و چربی و روغن، استاندارد تخلیه به محیط را نمی­تواند تامین کند. شایان ذکر است که غلظت پارامترهای کلر آزاد، فرمالدئید، فنل، سیانور، دترجنت، سولفیت، سولفید، نقره، بر، بریلیوم، نیکل، سلنیوم، وانادیوم، کادمیوم، کبالت، کرم، مس، جیوه، لیتیوم و مولیبدن در پساب خروجی در حد ناچیز بوده و به همین دلیل در جدول 2 قرار نگرفته است.

نتایج آنالیز خروجی پایلوت IFAS در تصفیه فاضلاب خام کارخانه

بالا بودن غلظت مواد آلی فاضلاب خام موجب شد علاوه بر سیستم IFAS از حوضچه بی­هوازی برای کاهش میزان بار آلی استفاده  شود. فاضلاب خام بعد از انتقال از کارخانه به ترتیب به حوض بی­هوازی منتقل گردید و بعد از تصفیه در این حوض خروجی آن به سیستم IFAS انتقال داده شد. جهت تصفیه فاضلاب خام 6 فاز بهره برداری تدوین شد به صورتی که به ترتیب فاضلاب خام با زمان ماند 2 روز بی­هوازی 4،6 و8 ساعت هوازی،1 روز بی­هوازی 4،6 و8 ساعت هوازی مورد تصفیه قرار گرفت. برای بررسی میزان توانایی سیستم پیشنهادی، فاضلاب ورودی به حوض بی­هوازی و پساب خروجی از حوض هوازی مورد آنالیز قرار گرفت. اکسیژن مورد نیاز شیمیایی از ورودی حوض بی­هوازی، خروجی حوض بی­هوازی (که خود ورودی حوض هوازی می­باشد) و  خروجی IFAS، در تمامی روزها جهت مشخص شدن پایداری سیستم مورد آنالیز قرار گرفت و پایدار شدن سیستم با عدم تغییر معنی دار پارامتر معیار تعیین گردید. بعد از پایدار شدن سیستم پارامتر BOD و COD در ورودی حوض بی­هوازی، خروجی حوض بی­هوازی و خروجی IFAS آنالیز شد. همچنین مواد مغذی و کل مواد معلق تنها در ورودی حوض بی­هوازی و خروجی IFAS سنجش شد. لازم به ذکر است مهمترین کاربرد حوض بی­هوازی کاهش دادن مواد آلی فاضلاب ورودی می­باشد، به همین دلیل فقط پارامتر BOD و COD مورد سنجش قرار گرفتند. نتایج حاصل از آنالیز پارامترهای معیار در فاضلاب خام ورودی به حوض بی­هوازی و پساب خروجی از سیستم IFAS در زمان­ماندهای 1 و 2روز بی­هوازی، 1 روز بی­هوازی 4، 6 و 8 ساعت هوازی و همچنین 2 روز بی­هوازی 4، 6 و 8 ساعت هوازی در جدول 3 نشان داده شده است. با توجه به جدول 3، حوض بی­هوازی بیش از 50 درصد از بار آلی فاضلاب خام را حذف نموده است بنابراین طراحی این حوض باعث کاهش بار آلی بر روی سیستم  IFAS شده و به تبع آن باعث بهبود کارکرد سیستم هوازی شده است. نتایج آنالیز خصوصیات شیمیایی پساب خروجی حاصل از تصفیه فاضلاب خام در زمان­ماندهای مختلف (1 روز بی­هوازی4، 6 و 8 ساعت هوازی و 2 روز بی­هوازی 4، 6 و 8 ساعت هوازی) نیز در جدول3 نشان داده شده است. طی آنالیز های انجام یافته از پساب سیستم IFAS، غلظت عناصر آرسنیک، باریم، سیانید، مولیبدن، روی، منگنز، نقره، آلومینیوم، بر، بریلیوم، کادمیوم، کبالت، کرم، مس، نیکل، سلنیوم، کمتر از حد تشخیص دستگاه مورد استفاده بود و بدین علت در جدول ذکر نشده است. سیستم های بیولوژیکی توانایی کمی در حذف فلزات سنگین، آنیون و کاتیون ها از فاضلاب دارند و آنالیز این پارامترها در خروجی سیستم IFAS بیشتر به دلیل بررسی ماهیت پساب جهت استفاده در کشاورزی و صنعت می­باشد. پساب خروجی از سیستم IFAS به واحد گندزدایی انتقال داده شد تا اثر گندزدای کلر بر حذف شاخص بیولوژیکی بررسی شود.

نتایج آنالیز خروجی پایلوت IFAS در تصفیه پساب کارخانه

در تحقیق حاضر پساب خروجی به صورت روزانه از کارخانه به محل استقرار پایلوت انتقال داده شد. برای تصفیه پساب کارخانه مانند تصفیه پساب خام نیازی به حوض بی هوازی نمی باشد، دلیل این امر پایین بودن مقدار مواد آلی است که به واسطه فرایند انعقاد و لخته سازی حذف شده است. پایلوت در سه زمان ماند 4، 6 و 8 ساعت هوازی راهبری شد. غلظت اکسیژن مورد نیاز شیمیایی برای تعیین پایداری سیستم به صورت روزانه در ورودی و خروجی IFAS سنجش شد. جهت بررسی کارایی سیستم IFAS به عنوان سیستم مکمل واحد انعقاد و لخته سازی پارامترهای معیار در ورودی و خروجی پساب سنجش شد. آنالیز شیمیایی تنها از پساب خروجی انجام شد که شامل فلزات سنگین، آنیون ها و کاتیون های مهم می­باشد. نتایج حاصل از آنالیز کیفیت فاضلاب (پساب کارخانه) ورودی به سیستم IFAS به همراه نتایج آنالیز پساب خروجی از این سیستم در زمان ­ماندهای مختلف (4، 6 و 8 ساعته هوازی) در جدول 4 نشان داده شده است.بر این اساس، سیستم IFAS قادر است در کمترین زمان ماند هیدرولیکی آلاینده های معیار را به کمترین سطح ممکن برساند.

غلظت عناصر آهن، منگنز، رنگ، چربی و روغن، سیانید و فلزات سنگین در خروجی پایلوت کمتر از حد تشخیص بوده است. پساب خروجی از سیستم IFAS به حوض کلرزنی انتقال داده شد تا کارایی حذف میکروارگانیسم­ها مورد بررسی قرار گیرد. با توجه به نتایج به دست آمده شاخص میکروبی و انگل در پساب خروجی وجود ندارد که دلیل این امر پایین بودن غلظت مواد آلی و ذرات معلق می­باشد.

جدول 4- نتایج آنالیز فاضلاب ورودی و پساب خروجی از سیستم IFAS در تصفیه پساب خروجی کارخانه

Table 4- Results of inlet and wastewater sewage analysis from the IFAS system in the factory wastewater treatment plant

(X>) : روش سنجش و دستگاه های مورد استفاده کمتر از آن غلظت را نمی توانند سنجش کنند.

بحث و نتیجه گیری

با توجه به نتایج آزمایش ها می­توان مشاهده نمود در زمان­ماند هیدرولیکی 2 روز بی­هوازی، راندمان حذف بیشتر از زمان­ماند یک روزه می­باشد. دلیل افزایش راندمان را می­توان این­گونه بیان کرد که هر چه میزان زمان ­ماند در حوض بی­هوازی بیشتر باشد، فرصت کافی برای حذف آلاینده­های آلی در اختیار میکروارگانیسم­ها قرار می­گیرد (3). همچنین با افزایش زمان ماند، میزان ته نشینی ذرات معلق نیز افزایش می­یابد. حداکثر میزان حذف COD در حوض بی­هوازی 5/60 درصد در زمان­ماند هیدرولیکی 2 روز به دست آمد. در بررسی رضایی و همکاران در سال 1395 بر روی تصفیه فاضلاب فاز 1 و 2 شهرک صنعتی ارومیه، میزان حذف COD به ترتیب 45 و 55 درصد به دست آمده است که نسبت به مطالعه حاضر راندمان کمی را دارد و دلیل این امر را می­توان به حضور ترکیبات آلی دیر تجزیه پذیر نسبت داد(9). مقایسه راندمان پایلوت با راندمان تصفیه­خانه کارخانه روغن­نباتی نشان از راندمان بالای IFAS در حذف COD می باشد. در مطالعات انجام یافته توسط شائو [9] و همکاران در سال 2017 و همچنین مطالعات کومار سینک[10]  و همکاران در سال 2016، میزان حذف COD کمتر از مقدار حذف این پارامتر در مطالعه حاضر می­باشد (10، 11). این تفاوت را می­توان به دلیل سهل تجزیه پذیر بودن مواد آلی فاضلاب روغن نباتی دانست. میزان حذف COD در مطالعه آندرئوتولا[11] و همکاران در سال 2002 بر روی تصفیه فاضلاب کارخانجات لبنیات و همچنین ملمکوئیست[12] و همکاران در سال 2003 در تصفیه فاضلاب خروجی کارخانجات چوب و کاغذ به ترتیب برابر 80 و 66 درصد بوده است و نشانگر راندمان پایین در هر دو مطالعه یاد شده نسبت به مطالعه حاضر است (13، 12). با توجه به سهل تجزیه پذیر بودن پساب خروجی روغن نباتی و بار آلی کم، میزان حذف COD در مطالعه حاضر در زمان ­ماند هیدرولیکی 4، 6 و8 ساعت به ترتیب 3/97< ، 3/97< و 7/97< می­باشد. ترکیبات معلق (TSS) در پساب خروجی می­تواند باعث اختلال در مصرف مجدد پساب گردد. ذرات معلق کارایی سیستم گندزدایی را پایین می­آورد و می­تواند نشانه­ای بر عملکرد نا مناسب حوض ته­نشینی باشد (3).

در کل سیستم (راکتور بی­هوازی و IFAS) کمترین و بیشترین راندمان حذف BOD به ترتیب مربوط به زمان­ماند هیدرولیکی 1 روز بی­هوازی 4 ساعت هوازی(6/93 درصد) و 2 روز بی­هوازی 8 ساعت هوازی(2/98 درصد) می­باشد. رضایی و همکاران در سال 1395 بالاترین میزان حذف BOD را در زمان ماند هیدرولیکی 3 روز بی­هوازی 8 ساعت هوازی برای تصفیه فاضلاب شهرک صنعتی ارومیه فاز 1 و 2 به ترتیب 98 و 95 درصد به دست آوردند. نتایج نشان می­دهد کارایی سیستم IFAS در مطالعه یاد شده و مطالعه حاضر نزدیک به هم است، با این تفاوت که میزان زمان ماند برای مطالعه رضایی و همکاران در سال 1395 بیشتر از مطالعه حاضر می­باشد (9). در مطالعه کومار سینگ² و همکاران در سال 2016 میزان حذف BOD در تصفیه فاضلاب شهری 92 درصد بوده و کمتر از مطالعه حاضر می­باشد که این امر می­تواند به دلیل دیر تجزیه پذیر بودن فاضلاب ورودی باشد(11). نتایج نشان داد که بیشترین میزان حذف ذرات معلق در زمان ­ماند هیدرولیکی 2 روز بی­هوازی 8 ساعت هوازی رخ داده است. به دلیل جریان پیوسته فاضلاب درون سیستم و ثابت بودن حجم واحد ته­نشینی ثانویه، با افزایش زمان­ ماند هیدرولیکی درون این حوضچه میزان حذف TSS افزایش پیدا می­کند. مقایسه نتایج راندمان حذف BOD و TSS پایلوت با داده­های واقعی به دست آمده از تصفیه­خانه نشان داد که استفاده از IFAS با کاهش محسوس این پارامترها همراه است. بیشترین میزان حذف TSS در مطالعه رضایی و همکاران در سال 1395 مربوط به زمان­ماند 2 روز بی هوازی 8 ساعت هوازی 96 درصد می­باشد (9). همچنین در مطالعه کومار سینگ² و همکاران در سال 2016 میزان کارایی 88 درصد می­باشد (11). سیستم IFAS در مطالعه حاضر توانایی بیشتری در حذف TSS نسبت به مطالعات یاد شده دارد و دلیل این امر توجه به تخلیه مناسب لجن و راهبری مناسب سیستم می­باشد. کارایی سیستم تصفیه بیولوژیکی IFAS در حذف TSS از فاضلاب خام در زمان­ماندهای مختلف نشان می­دهد که غلظت TSS همانند BOD در خروجی سیستم IFAS کمترین مقدار را دارا می­باشد. راندمان حذف سیستم IFAS در تصفیه پساب کارخانه بسیار مطلوب­تر از مطالعه رضایی و همکاران در سال 1395 و مطالعه کومار سینگ و همکاران در سال 2016 می­باشد. تصفیه بهتر در این مطالعه نسبت به مطالعات ذکر شده به دلیل پایین بودن بار آلی ورودی می­باشد.

بیشترین و کمترین میزان حذف فسفر در زمان ماند هیدرولیکی 2 روز بی­هوازی 8 ساعت هوازی 5/62 درصد و 1 روز بی­هوازی 4 ساعت هوازی 1/36 درصد می­باشد. با توجه به بالا بودن غلظت فسفر در پساب خروجی ضروری است که فرایند بی­هوازی تغییر یابد و یا زمان­ ماند هیدرولیکی حوض بی­هوازی بیشتر شود. میزان حذف ترکیبات نیتروژنه و فسفره در مطالعه خسروی و همکاران در سال 1394 به ترتیب برابر 74 تا 98 درصد و 51 تا 92 درصد می­باشد (14). همچنین میزان حذف فسفات در مطالعه محمدیاری در سال 1380 بیش از 90 درصد و حذف آمونیاک در مطالعه شائو و همکاران در سال 2016 بیش از 89 درصد به دست آمده است(10و15). در تمامی مطالعات ذکر شده میزان حذف ترکیبات مغذی بیشتر از مطالعه حاضر بوده است و دلیل این امر استفاده از حوض­های انوکسیک و بی­هوازی قبل از واحد هوازی می­باشد. استفاده از حوض­های بی­هوازی و انوکسیک توانایی سیستم برای حذف ترکیبات مغذی را بالا می­برد. در مطالعه محمدیاری، نسبت COD به فسفر در ورودی سیستم مساوی یا بیشتر از 100 بوده است، اما علی­رغم وجود تناسب مناسب COD/P با افزایش زمان ماند از 6 ساعت هوازی به 8 ساعت هوازی افزایش راندمانی مشاهده نگردید و دلیل این امر می­تواند به علت از بین رفتن تعادل باکتری­های تجزیه کننده فسفر باشد. لازم به ذکر است که استفاده از یک واحد کوچک بی­هوازی قبل از سیستم IFAS می­تواند راندمان حذف فسفر را به حد استاندارد مورد نیاز برساند. به دلیل کاهش جمعیت میکروبی برای حذف ترکیبات فسفره راندمان حذف این ترکیب در مطالعه حاضر کمتر از مطالعه یاد شده می­باشد (15). مطالعه ای که مصطفایی و همکاران در سال 1386 بر روی حذف ترکیبات مغذی با استفاده از فرایند IFAS به همراه استفاده از حوض های انوکسیک و بی هوازی انجام دادند، مشخص می­کند بالا بودن راندمان حذف ترکیبات مغذی استفاده از حوض­های انوکسیک و بی­هوازی می­باشد(16). به دلیل بافریت مناسب در فاضلاب خام و پساب کارخانه تغییرات کمی در pH طی عمل تصفیه رخ داده است.

 جهت بررسی قابلیت استفاده از پساب خروجی از پایلوت برای مصارف صنعتی لازم است خصوصیات این پساب در 4 گروه تعیین شده مورد مقایسه قرار گیرد (17).

جدول5- مقایسه مشخصات پساب خروجی و آب خروجی از سیستم IFAS با استاندارد آب صنعتی

Table 5.Comparison of output and output water discharge from the IFAS system with industrial water standard

با توجه به جدول 5، مشخصات پساب خروجی از پایلوت در تصفیه فاضلاب خام استاندارد مورد نیاز برای مصارف صنعتی را دارا نمی­باشد در حالی که مشخصات پساب خروجی از پایلوت در تصفیه پساب کارخانه، استاندارد گروه سوم و چهارم آب صنعتی را دارد. استاندارد میزان TDS در گروه 1 و 2 و میزان کلراید در گروه 1 توسط تصفیه پیشنهادی در این تحقیق تامین نشده است، اما در صورت استفاده از تصفیه پیشرفته مانند اسمز معکوس می­توان به این استاندارد­ها نیز دست یافت. براساس نتایج به دست آمده از مطالعه رضایی و همکاران در سال 1395، سیستم IFAS در تصفیه بیولوژیکی فاضلاب­های فاز 1 و 2 شهرک صنعتی ارومیه، پساب فاز 2 جزو گروه 2 ، 3 و 4 قرار می­گیرد، در حالی که پساب فاز 1 فقط در سه زمان­ماند 2 روز بی­هوازی 8 ساعت هوازی، 3 روز بی­هوازی 6 ساعت هوازی و 3 روز بی­هوازی 8 ساعت هوازی می­تواند در گروه 2، 3 و 4 قرار گیرد (9). همچنین نتایج مطالعه حسنی و همکاران در سال 1392 نشان داد پساب تصفیه خانه انباج تنها برای مصارف صنعتی گروه 3 و 4 مناسب می­باشد (18). از نتایج مطالعات استنباط می­شود که سیستم بیولوژیکی توانایی تصفیه فاضلاب برای مقاصد صنعتی مطابق با استاندارد­های گروه 1 را ندارد و تامین استاندارد گروه­های 2، 3 و 4 نیز وابستگی شدیدی به کیفیت پساب ورودی دارد.

با توجه به نتایج به دست آمده از آب خروجی از سیستم IFAS در تصفیه پساب کارخانه روغن و مقایسه با استاندارد سازمان محیط زیست ایران، سیستم پیشنهادی در سه زمان ­ماند هیدرولیکی 4، 6 و 8 ساعت هوازی با استاندارد مطابقت دارد. همچنین پساب­های خروجی از سیستم IFAS با زمان ماندهای 2 روز بی­هوازی 6 ساعت هوازی و 2 روز بی­هوازی 8 ساعت هوازی برای فاضلاب خام و تمامی زمان ماندهای هیدرولیکی برای تصفیه پساب کارخانه از نظر WHO برای آبیاری قطره­ای، سنتی، آبیاری بارانی برای مراتع و درختان، آبیاری چمن­ها، زمین­های ورزشی و فضای سبز مناسب می­باشد (3). نتایج مطالعه حاضر نشان می­دهد که پساب خروجی از سیستم IFAS جهت مصارف کشاورزی کاربرد داشته است اما ذکر این نکته ضروری است که استفاده از پساب برای کشاورزی تنها به کیفیت پساب بستگی نداشته و کیفیت خاک زراعی، نوع کشت و سیستم آبیاری نیز در این امر موثر است. بنابراین با توجه به اینکه بعد از تصفیه فاضلاب می­توان از پساب در آبیاری فضای سبز و صنعت استفاده نمود، فاضلاب تصفیه شده می­تواند یک منبع ثابت و قابل دسترس برای مصارف فوق باشد. بر اساس آب بهای منتشر شده سال 1396 سازمان آب و فاضلاب کشور و میزان پساب به دست آمده می­توان نتیجه گرفت که با احداث سیستم پیشنهادی حاضر (با صرف نظر از هزینه ساخت اولیه تصفیه خانه) سالانه 500 میلیون تومان صرفه اقتصادی برای کارخانه به همراه خواهد داشت.

تشکر و قدردانی

نویسندگان این مقاله از مدیریت محترم شرکت روغن­نباتی ورامین، مدیریت بخش محیط زیست و کلیه کارکنان تصفیه خانه این شرکت که نهایت همکاری را به عمل آوردند، قدردانی می­نمایند.

Reference

1. Ashegh Moalla, M., Mohammadi Fazel, A. & Homami, M., 2014. The role of Assimilative capacity of the river in determination of limit parameters of Effluent quality. Environmental Science and Engineering, Volume 1, pp. 37-49. (In Persian)
2. Azimi, A., Hoshyari, B., Mehrdadi, N., Nabi bidehendi, G., 2008. Increasing the efficiency of removal of organic carbon, nitrogen and phosphorus in the process of hybrid activated sludge with integrated growth. Iranian Journal of Science and Technology, Volume 31, pp. 523-533. (In Persian)
3. Metcalf & Eddy, Burton FL, Stensel HD, Tchobanoglous G. Wastewater engineering: treatment and reuse. McGraw Hill; 2003.
4. Randall CW, Sen D. Full-scale evaluation of an integrated fixed-film activated sludge (IFAS) process for enhanced nitrogen removal. Water science and Technology. 1996 Jun 1; 33(12):155-62.
5. Ben-Asher, Y., Feldman, M., Feldman, S. & Gurfil, P., 2007. IFAS: Interactive flexible ad hoc simulator. Simulation Modelling Practice and Theory, 15(7), pp. 817-830.
6. Malovanyy, A., Trela, J. & Plaza, E., 2015. Mainstream wastewater treatment in integrated fixed film activated sludge (IFAS) reactor by partial nitritation/anammox process. Bioresource Technology, Volume 198, pp. 478-487.
7. Mohammadi, N. & Dadallahi Sohrab, A., 2012. Investigating the Effect of Vegetable Vegetable Oil Plant and Dough Filling in Dezful Province on Water Consumption of Agriculture. Quarterly Journal of Environmental Science and Technology, Volume 13, pp. 55-62. (In Persian)
8. Iran Department of Environment, 1998. Regulations and Environmental Standards [Online], Tehran: s.n.
9. Rezaei, M., Samiy Bareq, A., Rahimi, S., Meshkini, M., 2016. Reuse of treated wastewater in industrial towns of Urmia 1 and 2 with the approach of industrial water extraction from wastewater. Mining and Environmental Research Group of Research Vice-Chancellor of Jihad University of Amir Kabir Industrial Complex. (In Persian)
10. Shao, Y., Shi, Y., Mohammed, A., Liu, Y., 2017. Wastewater ammonia removal using an integrated fixed-film activated sludge-sequencing batch biofilm reactor (IFAS-SBR): Comparison of suspended flocs and attached biofilm. International Biodeterioration & Biodegradation, Volume 116, p. 38e47.
11. Kumar Singh, N. & Ahmad Kazmi, A., 2016. Environmental performance and microbial investigation of a single stage aerobic integrated treating municipal wastewater. Journal of Environmental Chemical Engineering, Volume 4, p. 2225–2237.
12. Andreottola, G., Foladori, P., Ragazzi, M. & Villa, R., 2002. Dairy wastewater treatment in a moving bed biofilm reactor. Water Science & Technology, 45(12), pp. 321-328.
13. Malmqvist, A., Welander, T. & Berggren, B., 2003. Removal of chronic toxicity and organic matter from a paper mill effluent in a MBBR process. United States, Environmental Science (miscellaneous).
14. Khosravi, M., Hassani, A., Khani, M., Yagmayan, K., 2015. The kinetics of nitrogen and phosphorus removal from municipal wastewater by continuous batch reactor with fixed bed biofilm. Environmental science and technology, Volume 67, pp. 64-75. (In Persian)
15. Mohammadyari, N., 2002. Comparison of Biofilm Reactor Performance with Movable Substrate with Active Sludge Reactor. Sharif University of Technology: Master's thesis - Chemistry Engineering (Environment). (In Persian)
16. Mostafaei, F., Movahedian Attar, H., Parvaresh, A., Bina, B., 2008. Investigating the Function of the Activated Mud Activated Asbestos System (IFAS) in Removing Nutrients from Wastewater. 10th National Conference on Environmental Health. (In Persian)
17. Guidelines for the classification of raw water, wastewater and water for industrial and recreational purposes. Issue No. 462 (2008). Vice President of Strategic Planning and Control. (In Persian)
18. Hassani, A., Salary, M., Javid, A., Saiady, M., Bahram Nejad, Z., 2014. Feasibility of reuse of sewage treatment plant wastewater for various uses, with emphasis on artificial nutrition of groundwater. Journal of Environmental Geology, Volume 22, pp. 22-31. (In Persian)