کارایی فرایند تلفیقی الکتروکواگولاسیون با الکترودهای آهن و ستون فیلتری حاوی پامیس در حذف کروم و سیانید از فاضلاب شهرک صنعتی صفادشت

مقاله پژوهشی

پایداری، توسعه و محیط زیست، دوره چهارم، شماره 3، پاییز 1402(35-53)

کارایی فرایند تلفیقی الکتروکواگولاسیون با الکترودهای آهن و ستون فیلتری حاوی پامیس در حذف کروم و سیانید از فاضلاب شهرک صنعتی صفادشت

سید محسن بلادی ^[1]

رویا مافی غلامی  ^{[2]  *}

r.mafigholami@wtiau.ac.ir

مهراد مهردادیان ^[3]

چکیده

زمینه و هدف: امروزه حفظ محیط زیست به امری ضروری برای جامعه تلقی می‌شود. تصفیه فاضلاب‌های صنعتی به دلیل مشخصات فیزیکوشیمیایی منحصر بفردی که دارند، نیازمند فرایندهای مختلف از جمله موثر هستند. کیفیت و کمیت فاضلاب صنعتی به دلیل وجود صنایع مختلف، پیچیده تر از فاضلاب انسانی است و به دلیل داشتن بار آلودگی بالا باید قبل از تخلیه به محیط زیست تصفیه گردد. فلزات سنگین یکی از دلایل ایجاد آلودگی‌ در فاضلاب صنعتی، هستند. فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون به عنوان یک فرایند تلفیقی و دوستدار محیط زیست، دارای قابلیت بالایی در تصفیه فاضلاب‌هایی با آلودگی بالا است.

روش بررسی: در این مطالعه از فرایند انعقاد الکتریکی در مقیاس آزمایشگاهی به‌منظور حذف فلز کروم (شش ظرفیتی) و سیانید استفاده شد. در این فرایند، تاثیر متغیرهای pH اولیه فاضلاب (9-5)، زمان واکنش) 600- دقیقه(، جریان الکتریکی اعمال شده (3-1آمپر( و ارتفاع بستر فیلتراسیون) 30-10سانتی‌متر) مورد بررسی قرار گرفتند.

یافته ها: بر اساس نتایج به دست آمده بهترین شرایط فرایند انعقاد الکتریکی شامل pH برابر7 ، زمان انجام انعقاد الکتریکی برابر 60 دقیقه، جریان الکتریکی اعمال شده بر سطح الکترودها برابر 3 آمپر و ارتفاع پامیس به عنوان ماده فیلتر کننده در داخل ستون برابر 30 سانتی متر است. در این شرایط کارآیی حذف کروم و سیانید به ترتیب 92 و 88 درصد به دست آمد. بدین صورت که در شرایط بهینه تعیین شده، میزان غلظت کروم و سیانید از 13 و 9/08 میلی گرم به ترتیب به 1/56 و 0/72کاهش پیدا کرده است .

بحث و نتیجه گیری: بر اساس استانداردهای ارایه شده توسط سازمان حفاظت محیط زیست ایران، پساب تصفیه شده توانایی تخلیه به محیط زیست را دارا است.

واژه­های کلیدی: فرآیند انعقاد الکتریکی، فیلتراسیون، پامیس، فاضلاب شهرک صنعتی.

The efficiency of combined process of electrocoagulation with iron electrodes and a filter columns containing pumice in removing chromium and cyanide from the wastewater of Safa Dasht industrial estate

Seyed Mohsen Baladi ^[4]

Roya Mafi Gholami ^{[5] *}

r.mafigholami@wtiau.ac.ir

Mehrad Mehrdadian ^[6]

Abstract

Background and Objectives: Nowadays, environmental preservation is considered a necessary matter for society. Industrial wastewater treatment requires various effective processes, due to their unique physicochemical characteristics. The quality and quantity of industrial wastewater are more complicated than human wastewater due to the presence of various industries and must be treated before being discharged into the environment due to their high pollution load. One of the common pollutants in industrial wastewater is heavy metals. The electrocoagulation and filtration process, as an environmentally friendly and integrated process, have a high capability in treating wastewater with high levels of pollution.

Material and Methodology: In this study, the electrocoagulation process was used on a laboratory scale to remove chromium (hexavalent) and cyanide metal pollutants. In this process, the effect of various parameters, including the initial pH of the wastewater (5-9), reaction time (0-60 minutes), applied electric current (1-3 Amps), and filtration bed height (10-30 cm) were investigated.

Findings: Based on the obtained results, the best conditions for the electrocoagulation process include a pH of 7, a reaction time of 60 minutes, an applied electric current of 3 Amps, and a filter bed height of 30 cm. Under these optimal conditions, the removal efficiency of chromium and cyanide was 92% and 88%, respectively. In this way, in the determined optimal conditions, the concentration of chromium and cyanide decreased from 13 and 0.908 mg/L to 1.56 and 0.72 mg/L, respectively.

Discussion and Conclusion: Based on the standards provided by Iran's Environmental Protection Organization, treated wastewater has the ability to be discharged into the environment.

Key words: Electrocoagulation process, filtration, pumice, industrial town wastewater.

مقدمه

گسترش زندگی شهرنشینی پس از انقلاب صنعتی و بالاخص در قرن کنونی در کنار همه مزایایی که برای انسان و محیط زیست داشته، باعث ایجاد مشکلاتی نیز گردید. حضور آلاینده‌های مختلف در محیط زیست به ویژه محیط‌های آبی مانند آب و فاضلاب باعث بروز پیامدهای محیط‌زیستی ناگواری شده است. از سویی حضور انکار ناپذیر آب در فرایندهای حاصل از زندگی، آن را به عنوان یک جز اساسی برای همه شکل های حیات، تبدیل کرده است. امروزه آلودگی آب ها و تولید فاضلاب‌ها از بخش‌های مختلف از جمله فاضلاب شهری، صنعتی، کشاورزی و رواناب، از مسائل نگران کننده آلودگی محیط زیست به شمار می آیند (2و1). همان گونه که اشاره شد، یکی از عوامل تهدید کننده محیط زیست فاضلاب های تولیدی در جوامع بویژه فاضلاب‌های صنعتی هستند که شامل طیف وسیعی از ترکیبات آلی تجزیه پذیر، تجزیه ناپذیر و انواع فلزات از قبیل فلزات سنگین هستند(4و3). امروزه روش‌های تصفیه ی بیولوژیکی به دلیل حضور آلاینده های آلی سخت تجزیه پذیر یا تجزیه ناپذیر موفقیت چندانی را کسب نکرده اند(6-4). اینگونه فرآیند ها بیشتر برای تصفیه فاضلاب‌های حاصل از مناطق شهر (مسکونی) که دارای مشخصات متداول و همچنین مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیک هستند بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند ولی از آنجاییکه در فاضلاب‌های صنعتی دارای ترکیبات آلی غیر قابل تجزیه بیولوژیک و همچنین ترکیبات معدنی خاص هستند تصفیه زیستی را با مشکل مواجه می کنند(7و2). روش های بیولوژیکی شامل روش‌های هوازی و بی هوازی هستند که بر اساس مشخصات فاضلاب )به‌طور عمده مقدار BOD وCOD ) مورد استفاده قرار می گیرند(8). بر اساس گزارشات ارایه شده، فاضلاب‌های صنعتی معمولاً دارای نسبت بالای اکسیژن مورد نیاز شیمیایی به اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی هستند که تاکید کننده حضور مواد آلی غیرقابل تجزیه بیولوژیکی است و این موضوع اثبات می کند که فرایندهای تصفیه بیولوژیکی هوازی و بی هوازی در تصفیه اینگونه فاضلاب‌ها دچار مشکل خواهند شد(11-9). در کنار نسبت بالای اشاره شده، حضور سایر ترکیبات مانند فلزات به ویژه فلزات سنگین به دلیل خاصیت سمی که برای میکروارگانیسم‌ها دارد باعث محدودتر شدن فرایندهای بیولوژیک در استفاده برای تصفیه فاضلاب‌های صنعتی می شوند(12). کروم و سیایند به‌عنوان فلز و ترکیب شیمیایی پرکاربرد در صنایع هستند که مقادیر مختلفی از این فلزات در فاضلاب‌های صنعتی یافت می شود(13). کروم در فاضلاب صنایع مختلفی مانند آهن و استیل، تولید قطعات خودرو، عکاسی، داروسازی، پلاستیک سازی، استخراج ذغال سنگ، آبکاری و غیره وجود دارد. سمیت بالا و اثرات سو آن بر سلامتی موجودات زنده و اثر جذب بیوزیستی و تجمع زیستی، دلیلی بر ضرورت کنترل غلظت این آلاینده‌ها در طبیعت است. تماس کوتاه مدت با سیانید، عوارضی مانند تنفس‌‌های سریع، رعشه، اثرات عصبی را در پی دارد و تماس طولانی مدت باعث کاهش وزن، اثر بر تیرویید، آسیب‌های عصبی و مرگ می شود. اثرات زیست محیطی و انسانی کروم معمولاً به کروم شش ظرفیتی مرتبط می گردد که در تماس‌های مکرر با آن باعث عوارض خونی به خصوص کاهش گلبول های قرمز، صدمات ژنتیکی )آسیب بهDNA)، انواع سرطان‌ها و غیره می گردد(14). لزوم تصفیه و حذف آلاینده‌های فاضلاب‌های صنعتی بویژه فلزات سنگین امری بدیهی است. پژوهشگران امروزه به دنبال جایگزین کردن فرآیندهای تلفیقی و پیشرفته به جای فرآیندهای بیولوژیکی هستند تا بتوانند با کارایی بالاتری فلزات سنگین را از محیط حذف کنند. یکی از روش های متداولی که در مقیاس آزمایشگاهی، پایلوت و واقعی برای تصفیه فاضلاب صنعتی استفاده شده است و نتایج نسبتاً مطلوبی از آن گزارش شده، فرایند الکتروکواگولاسیون است(15). فرایند الکتروکواگولاسیون یک عمل موثر در حذف آلاینده‌های مختلف مانند آلاینده‌های آلی تجزیه ناپذیر، فلزات سنگین، COD و غیره از فاضلاب است(16). این روند برای ناپایدار کردن ذرات معلق و آلاینده‌هایی که بصورت محلول هستند با موفقیت مورد استفاده قرار گرفته است. در فرایند الکتروکواگولاسیون از جریان الکتریسته برای تصفیه بهره برده می شود. صفحات رسانای فلزات آهن یا آلومنیوم به عنوان الکترود قربانی به کار می روند. در فرایند الکتروکواگولاسیون توسط فرایند الکتروشیمیایی عواملی مانند یون های آهن و آلومنیوم دو ظرفیتی تولید می­شوند که باعث خنثی شدن بار الکتریکی آلاینده‌ها و ذرات کلوییدی و حذف آنها به صورت هیدروکسید های فلزی سه ظرفیتی می شود. از مزایای این فرایند می توان به عدم نیاز به مواد شیمیایی مانند مواد منعقد کننده آهنی یا آلومینیومی، نیاز به فضای کوچک، هزینه بهره برداری و راه اندازی اندک و راهبری آسان اشاره نمود. فرایند الکتروکواگولاسیون در 3 مرحله انجام می گیرد. مرحله اول لخته‌سازی است که به وسیله‌ی الکترود آند )الکترود قربانی( صورت می‌گیرد. در مرحله بعد اکسیداسیون آلاینده‌ها صورت می گیرد که شامل ناپایدارسازی آلودگی، معلق‌سازی مواد و شکست امولوسیونی است. در مرحله سوم ذرات ناپایدار برای تشکیل فلوک با هم ترکیب می‌شوند. ساز و کار ناپایدارسازی در این فرایند شامل فشردگی لایه دوبل الکتریکی، جذب، خنثی کردن شارژ، به دام انداختن در رسوبات و پل‌زنی بین ذرات است. همچنین در این فرایند امکان رخ دادن اکسیداسیون آندی نیز وجود دارد که باعث افزایش کارایی فرآیند می‌شود (20-17). فرآیند الکتروکواگولاسیون در کنار مزایایی که دارد، باعث ایراداتی از قبیل باقی ماندن لخته‌ها، خروج آلاینده، ایجاد رنگ در فاضلاب و غیره می‌شود(21). بنابراین محققان از فرایندهای تلفیقی استفاده می نمایند(22). فرآیندهای تلفیقی باعث افزایش کارایی سیستم و جبران نواقص می گردند. یکی از فرآیندهای مورد استفاده در کنار الکتروگواگولاسیون، فیلتراسیون است(23).

سنگ آتش فشانی پامیس یکی از مواد معدنی مناسبی است که برای انجام فرآیند فیلتراسیون استفاده می شود. این ترکیب ماده ای سبک با چگالی کمتر از یک کیلوگرم در لیتر و دارای خلل و فرج بالا )حجم منافذ خالی تا 85 درصد) است. این نوع سنگ دارای ساختاری منفذدار و نسبت سطح به حجم بزرگ است و همین موضوع موجب شده تا فرآیند جذب و انجام عمل فیلتراسیون بر روی آن امکان پذیر شود(24). در مطالعات صورت گرفته پامیس در حذف و کاهش برخی آلاینده‌های آب نظیر: مواد آلی طبیعی، رنگ ها، نیترات و فلوراید بکار رفته و کارایی قابل ملاحظه ای نیز داشته است(25). در این زمینه تا کنون تحقیقات مشابه داخلی و خارجی صورت گرفته است که می‌توان به آنها اشاره کرد مانند: جنیدی و همکاران در سال 1392 طی مطالعه ای به بررسی حذف همزمان سیانید و کروم شش ظرفیتی از محلول‌های آبی با استفاده از فرآیندهای انعقاد و لخته سازی پرداخته اند، بر اساس نتایج این مطالعه مشخص شد که کروم و سیانید با غلظت های اولیه 10 میلی گرم در لیتردر شرایط بهینه (pH=7) Fecl₃ برابر با 7/0 گرم در لیتر بعد از مدت زمان ته نشینی 60 دقیقه به ترتیب راندمان حذفی معادل 38 و 93 درصد خواهند داشت. به‌علاوه، با افزایش زمان ته نشینی به بالاتر از 60 دقیقه، تغییر محسوسی در روند افزایش راندمان‌های حذف مشاهده نشد(26).

2- محوی و همکاران طبق مطالعاتی که در سال 2010 انجام دادند حذف کادمیوم از فاضلاب‌های صنعتی به روش الکتروکواگولاسیون را مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که غلظت اولیه بر روی راندمان حذف تاثیرگذار است و برای غلظت بالاتر کادمیوم به پتانسیل الکتریکی بالاتر و زمان واکنش بیشتر نیاز است. pH نهایی نسبت به pH اولیه در طی فرآیند واکنش، افزایش می یابد. در این مطالعه در جریان الکتریکی 40 ولت در مدت زمان  20دقیقه سریع‌ ترین حذف با راندمان بالای 99 درصد صورت گرفت (27) .

3- نتایج مطالعه انجام گرفته توسط Zhengo و همکاران در سال 2009 که از دو الکترود آهن و آلومینیوم به منظور تصفیه فاضلاب صنایع نساجی با استفاده از فرایند الکتروکواگولاسیون انجام گرفت، حاکی از آن بود که استفاده از الکترود آهن نتایج بهتری در تصفیه پساب در مقایسه با الکترود آلومینیوم داشته است(28).

4- مطالعه ای توسط Tchamango و همکاران در سال 2010 با عنوان تصفیه فاضلاب صنایع لبنی به وسیله انعقاد الکتریکی با استفاده از الکترودهای آلومینیوم انجام شد. نتایج نشان داد که میزان حذف COD برابر 61 درصد بود، در حالی که میزان حذف نیتروژن، فسفر و کدورت به ترتیب برابر89 ، 81 و 100 درصد بود(29).

5- پژوهشی توسط Y. Mountassir در سال 2015 در فرانسه در رابطه با پتانسیل استفاده از رس در فرایند انعقاد الکتریکی در فاضلاب نساجی انجام شد. نتایج نشان داد این فرایند در حذف رنگ ، COD و کدورت تاثیر زیادی دارد (30).

6- مطالعه ای مروری در ترکیه توسط I. Kabdash در سال 2012 در خصوص کاربرد انعقاد الکتریکی برای فاضلاب صنعتی انجام شد و نشان داد کاربرد این فرایند به صورت ترکیبی به همراه فرایندهای متداول دیگر سبب بهبود افزایش راندمان تصفیه خواهد شد(31).

قابل ذکر است نوآوری این پژوهش در استفاده از فرایند اکسیداسیون پیشرفته بر پایه دی پراکسی پرسولفات در حضور نانوذرات آهن صفر (Fe⁰) ظرفیتی و نانوذرات آهن مغناطیسی (Fe₃O₄) به‌منظور افزایش تولید رادیکال های اکسید کننده مانند رادیکال سولفات، رادیکال هیدروکسیل و سوپراکساید در راستای تصفیه پساب صنعت چرم سازی است. لذا بر اساس توضیحات بالا، هدف از این مطالعه، تعیین کارایی فرایند تلفیقی الکتروکواگولاسیون با الکترودهای آهن و ستون فیلتری حاوی پامیس در حذف فلز کروم و سیانید از فاضلاب شهرک صنعتی صفادشت بود.

مواد و روش‌ها

منطقه مورد مطالعه

بخش صفادشت با وسعت 7510 کیلومتر مربع در غرب شهرستان ملارد قرار دارد. از شمال و غرب به استان البرز )شهرهای محمدشهر و ماهدشت(، از شرق به بخش مرکزی شهرستان ملارد و از جنوب به ساوه محدود شده است. بر اساس ضوابط کسب پروانه بهره برداری ویژه شهرک‌های صنعتی غیردولتی مربوط به سازمان صنایع کوچک و شهرک های صنعتی ایران و منطبق بر مصوبه 25 دی ماه 1389 هیئت وزیران، شهرک صنعتی صفادشت به عنوان شهرک صنعتی غیردولتی ثبت رسمی شد. بر این اساس شرکت خدماتی “شهرک صنعتی غیر دولتی صفادشت” مجاز به بهره برداری از شهرک غیر دولتی صنعتی صفادشت شد. گفتنی است فاز اول این شهرک در زمینی به مساحت کل ۲۹۵ هکتار مصوب شده بود که شامل ۲۱۷ هکتار زمین صنعتی، ۵ هکتار زمین خدماتی ، ۵۴ هکتار معابر و ۱۹ هکتار فضای سبز بوده است. سپس با پیگیری‌های به‌عمل آمده و تلاش مسئولین محترم استان و شهرستان فاز دوم شهرک مطابق با بند ۵ مصوبه شورای برنامه‌ریزی (توسعه) استان تهران مورخ ۱۰/۱۲/۹۴ به مساحت ۸۰۰ هکتار به تائید و تصویب رسید و با عنایت به موقعیت مناسب شهرک در نزدیکی به پایتخت و دیگر مزیت‌های نسبی مورد استقبال صنعتگران قرار گرفت و به‌سرعت موجب گردید ساخت و توسعه واحدهای تولیدی در شهرک صنعتی صفادشت انجام پذیرد. لازم به‌ذکر است این شهرک اکنون با بیش از ۴۵۰ شرکت واحد تولیدی فعال و برخوردار از ۳ حلقه چاه برای تامین حدود 4۰-5۰ لیتر بر ثانیه آب، ۱۴ مگا وات برق، ۸۰۰ خط تلفن، ۷۵۰ مترمکعب در ساعت گاز با ایستگاهی اختصاصی است و به عنوان یکی از فعالترین شهرک‌های صنعتی استان تهران محسوب می‌گردد. موقعیت شهرک صنعتی صفادشت در شکل 1 نمایش داده شده است(32) .

شکل 1- موقعیت شهرک صنعتی صفادشت(32)

Figure 1. Location of Safadasht industrial town(32)

تصفیه‌خانه شهرک صنعتی صفادشت

تصفیه‌خانه شهرک صنعتی برای تصفیه روزانه حدود 3000 متر مکعب و بار 2000 COD میلی گرم در لیتر مورد بهره‌برداری قرار گرفت. فرآیند تصفیه، در تصفیه‌خانه از نوع بیولوژیکی است. مدول اول شامل تصفیه بی هوازی (لاگون بی هوازی) و در ادامه لاگون هوادهی بوده، در ابتدای فرآیند بیولوژیک، یک لاگون بی‌هوازی در نظر گرفته شده است. حجم لاگون حدود 12000 متر مکعب و عمق مفید آن 4 متر است. عمده ترین هدف از این مرحله کاهش مواد معلق به طریق ته‌شینی بوده و غلظت مواد آلی نیز به دلیل آن کاهش می باید که در این قسمت به علت تولید گاز H₂S به همراه بوی نامطبوع متصاعد می‌شود. پس از مرحله بی هوازی فاضلاب وارد لاگون‌های هوادهی می‌گردد حجم هر لاگون حدود  7400 متر مکعب و عمق مفید آنها 2/3 متر است. مواد آلی موجود در فاضلاب توسط باکتری‌های هوازی این لاگون‌ها مصرف شده و به سلولهای جدید باکتری تبدیل می‌شوند، سپس خروجی این لاگون‌ها وارد مخزن زلال ساز شده و فاضلاب به تدریج ته نشین و خروجی زلال می‌گردد(32). در شکل 2 نمایی از لاگون هوادهی ارایه شده است.

مواد و تجهیرات:

جدول 1- تجهیزات آزمایشگاهی

Table 1. Laboratory equipment

جدول 2- مواد شیمیایی استفاده شده در پژوهش

Table 2. Chemicals used in the research

روش تحقیق:

این پژوهش در آزمایشگاه خصوصی پایا پرداز محیط واقع در خیابان آزادی انجام شد. در این مطالعه از یک راکتور واکنش انعقاد الکتریکی به حجم مفید 500 میلی لیتر و یک بستر فیلتراسیون 50 سانتی‌متری در آزمایشگاه استفاده شد. راکتور مورد استفاده مجهز به دستگاه مولد جریان الکتریکی مستقیم و بستر فیلتراسیون بود، همچنین از پمپ برای انتقال جریان از راکتور الکترکوآگولاسیون به داخل ستون جذب استفاده گردید. برای بررسی تاثیر فرایندهای اشاره شده در تصفیه فاضلاب صنعتی در کاهش میزان فلز سنگین کروم و سیانید، از دستگاه جذب اتمی مدلSavant AA  ساخت کمپانی GBC استرالیا استفاده شد. دو کالیبراسیون برای دستگاه جذب اتمی در آزمایشگاه پایا پرداز محیط انجام می‌گردد: اول اینکه از طرف شرکت بهسا هرسال یکبار دستگاه ها کالیبره می‌شوند و اما دوم: قبل از آنالیز، محلول های استاندارد به عنوان کنترل کننده با غلظت های معین از رقیق به غلیظ وارد می‌شوند، پس از آنکه جذب به مقدار ثابت رسید دستگاه 3 بار جذب را می‌خواند و میانگین آن را ثبت می کند این کار برای تمامی استاندارد ها انجام می‌شود و بعد از آن نوبت به نمونه‌‎هایی با غلظت مجهول می‌رسد که توسط اپراتور جذب آن ها ثبت می‌شود در آخر نمودار کالیبراسیون رسم می‌شود. لازم به ذکر است طول موجی که مقادیر کروم و سیانید در آن ها قرائت شده اند به ترتیب برابر با 7/359 و 612 نانومتر است. آزمایشات با استفاده از فرایند انعقاد الکتریکی و ستون فیلتراسیون با طراحی مرحله به مرحله (OFAT) هر یک از متغیرها، صورت گرفته است (شکل3 و 4). به این شکل که در هر مرحله یکی از متغیرهای مورد مطالعه، در مقادیر تعیین شده، در نظر گرفته شدند، باقی متغیرها در یک مقدار میانی ثابت قرار گرفته و تاثیر تغییرات آن ها سنجیده شد و مقداری که بالاترین کارایی را داشت انتخاب گردید و در مراحل بعدی آن متغیر در مقدار به دست آمده، مورد استفاده قرار گرفت. برای تعیین مقادیر کروم و سیانید با استفاده از دستگاه جذب اتمی بالا، یک میلی‌لیتر نمونه فاضلاب پس از انجام فرایند توسط سانتریفیوژ خالص‌سازی و به ورودی دستگاه تزریق گردید. در ادامه در دمای 270 درجه سلسیوس به مدت 15 دقیقه پیک‌های فلزات سنگین در دستگاه قرائت شد.

شکل 2- تصویر شماتیک فرایند انعقاد الکتریکی و ستون حاوی پامیس

Figure 2. Schematic image of electrocoagulation process and column containing pumice

شکل 3-تصویر واقعی فرایند انعقاد الکتریکی

Figure 3. Actual image of electrocoagulation process

تعیین مقدار مطلوب متغیرها در فرایند انعقاد الکتریکی:

1- تعیین تاثیر pH محیط و زمان واکنش:

 بدین منظور، ابتدا مقدار 500  میلی لیتر فاضلاب خام صنعتی با مشخصات فیزیکوشیمیایی اولیه‌ی مشخص برداشته شد، سپس با استفاده از اسید و باز، pH نمونه‌ها در مقادیر اشاره شده در جدول 3 تنظیم گردید. سایر مقادیر از جمله میزان جریان الکتریکی 2 (آمپر) و ارتفاع بستر فیلتراسیون) 20 سانتی متر( ثابت در نظر گرفته شد )با توجه به نتایج مطالعات گذشته فرض می‌گیریم). از زمان صفر تا ثابت شدن کارایی فرایند، نمونه برداری در بازه‌های زمانی اشاره شده در جدول 3 صورت گرفت. در انتهای این مرحله pH و زمان واکنش به صورت همزمان بهینه سازی شد و شرایطی که بالاترین مقدار حذف در آن صورت گرفت، به عنوان شرایط بهینه تعیین گردید. در این مطالعه از منبع مولد جریان الکتریکی مستقیم با توان 220 وات استفاده شد. این دستگاه جریان متناوب شهری را به جریان مستقیم تبدیل کرده و با توان حداکثر 60  ولت و جریان 5 آمپر در دسترس قرار می دهد.

جدول 3- متغیرها و محدوده ها

 Table 3. Variables and ranges

2- تعیین تاثیر جریان الکتریکی مستقیم:

بدین منظور ، ابتدا مقدار 500 میلی لیتر فاضلاب خام صنعتی با مشخصات فیزیکوشیمیایی اولیه‌ی مشخص برداشته شد. در ادامه با استفاده از اسید و باز، pH نمونه‌ها در مقدار بهینه به دست آمده در مرحله اول تنظیم گردید. همچنین در این مرحله ارتفاع ستون فیلتراسیون همانند مرحله قبل 20 سانتی متر در نظر گرفته شد و جریان‌های مختلف بر اساس جدول3  به سطح الکترودها اعمال گردید. در انتها، جریان الکتریکی بهینه ای که در آن فرایند انعقاد الکتریکی دارای بالاترین کارایی حذف سیانید و کروم بود به عنوان جریان الکتریکی بهینه انتخاب و در مرحله بعد از این مقدار جریان استفاده شد.

3-تعیین تاثیر ارتفاع ستون فیلتراسیون:

بدین منظور ، ابتدا مقدار 500 میلی لیتر فاضلاب خام صنعتی با مشخصات فیزیکوشیمیایی اولیه مشخص برداشته شد. در ادامه با استفاده از اسید و باز، جریان الکتریکی و pHنمونه‌ها در مقدار بهینه به دست آمده در مرحله اول در مقدار بهینه تنظیم شدند. در این مرحله بر اساس جدول 3 ارتفاع ستون فیلتراسیون حاوی پامیس10 ، 20 و 30 سانتی متر به کار برده شد و در انتهای این مرحله، ارتفاع ستونی که در آن فرایند انعقاد الکتریکی دارای بالاترین کارایی حذف بود به عنوان تعداد ارتفاع بهینه ستون انتخاب شد. با انجام این 3 مرحله بهینه سازی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون توسط پامیس در تصفیه فاضلاب صنعتی انجام گردید و بهترین شرایط برای بالاترین میزان حذف کروم و سیانید بدست آمد. آزمایشات و تعداد نمونه ها در جدول 4 ارایه شده است.

جدول 4- تعداد نمونه ها و مراحل انجام فرآیند

Table 4. Number of samples and steps of the process

تعداد مراحل آزمایش 9 مرحله تعیین شد. تعداد نمونه‌های برداشت شده بر اساس زمان‌های نمونه‌برداری 60، 40، 10،20 و صفر دقیقه و در نظر گرفتن متغیرهای pH ، جریان الکتریکی و ارتفاع ستون 45 نمونه بود.

بهینه سازی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون

1-بهینه سازی همزمان زمان و pH اولیه فاضلاب:

در این مرحله دو پارامتر pH اولیه فاضلاب صنعتی خام و زمان واکنش مورد بهینه‌سازی قرار گرفتند که نتایج آن در جداول 6 و 7 برای فلز کروم و سیانید ارایه شده است. در این بخش pH با استفاده از اسید سولفوریک و سدیم هیدروکسید در مقادیر 9، 7و 5 تنظیم گردید. سایر متغیرها در نقطه میانی ثابت در نظر گرفته شد (جریان=2 آمپر، ارتفاع پامیس در ستون فیلتراسیون=20 سانتی متر). در بازه زمانی 0 تا 60 دقیقه در زمان‌های 60، 40، 20، 10، 0 دقیقه نمونه‌برداری از محفظه واکنش انجام شد و میزان کاهش اشاره شده مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت pH و زمان واکنشی که در آن بالاترین میزان حذف مشاهده شد، به عنوان pH و زمان بهینه انتخاب و در ادامه مراحل، از این مقادیر استفاده شد.

جدول 5- تعیین تاثیر زمان واکنش و pH بر کارایی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در حذف سیانید  (شرایط فرایند: جریان2= آمپر، ارتفاع بستر فیلتراسیون20= سانتی متر(   

Table 5. Determining the effect of reaction time and pH on the efficiency of the electrocoagulation process Filtration to remove cyanide (Process conditions: current = 2 amps, filtration bed height = 20 cm)

جدول 6- تعیین تاثیر زمان واکنش و pH بر کارایی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در حذف کروم  (شرایط فرایند: جریان2= آمپر، ارتفاع بستر فیلتراسیون 20=سانتی متر(

Table 6. Determining the effect of reaction time and pH on the efficiency of the electrocoagulation process Filtration to remove chromium (Process conditions: current = 2 amps, filtration bed height = 20 cm)

بر اساس نتایج مشخص شد که کارایی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در کاهش میزان سیانید، درpH  برابر 7 و مدت زمان 60  دقیقه، دارای بالاترین کارایی است و در این شرایط 74 درصد از غلظت اولیه سیانید) 13 میلی گرم در لیتر) اولیه حذف شده و غلظت سیانید به 38/3 میلی گرم در لیتر رسیده است. همچنین بر اساس نتایج ارایه شده مشخص گردید که کارایی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در کاهش میزان فلز کروم، در pH برابر 7 و مدت زمان 60 دقیقه، دارای بالاترین کارایی است. در این شرایط 75 درصد از غلظت اولیه کروم ) 9/08 میلی گرم در لیتر) اولیه حذف شده و غلظت سیانید به 2/27 میلی گرم در لیتر رسیده است. تغییر pH و زمان واکنش باعث کاهش کارایی فرایند می شود. بنابراین pH برابر 7 و زمان واکنش 60 دقیقه به عنوان بهترین شرایط در این مرحله در نظر گرفته شد. باید اشاره شود که به دلیل مسائل اقتصادی و مصرف انرژی زمان واکنش 60 دقیقه در نظر گرفته شده است )به دلیل در نظر گرفتن نقاط میانی سایر پارامترها). در فرایند کواگولاسیون )انعقاد شیمیایی(pH  گزارش شده برای منعقد کننده‌های خانواده آهن در محدوده 5/5 تا 5/8 ذکر شده است. در pH برابر 7 به دلیل خنثی بودن بارهای مثبت و منفی و تشکیل بهتر لخته های با وزن مناسب، انتظار می رود کارایی فرایند بالاتر از سایر pH ها باشد.

2-بهینه سازی جریان الکتریکی

در این مرحله، جریان الکتریکی مستقیمِ اعمال شده به سطح الکترودها، مورد بهینه سازی قرار گرفت. در این بخش pH با استفاده از اسید سولفوریک و سدیم هیدروکسید در pH برابر 7  pH)تعیین شده در مرحله قبل (تنظیم گردید. جریان الکتریکی مستقیم در مقادیر3، 2، 1 آمپر

متغیر و متغیر ارتفاع بستر در نقطه میانی ثابت در نظر گرفته شد )ارتفاع بستر=  20سانتی متر). در بازه زمانی صفر تا 60 دقیقه در زمان های 60، 40، 20، 10 و صفر دقیقه نمونه برداری از محفظه واکنش انجام شد و میزان کاهش مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت آن جریان الکتریکی که در آن بالاترین میزان حذف کروم و سیانید مشاهده شد، به عنوان جریان الکتریکی مستقیم بهینه انتخاب و در ادامه مراحل، از این جریان استفاده شد.

جدول 7-تعیین تاثیر زمان جریان الکتریکی مستقیم بر کارآیی فرآیند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در حذف سیانید (شرایط فرآیند: 7pH=  ، ارتفاع بستر فیلتراسیون= 20 سانتی متر)                                    

Table 7- Determination of the effect of direct electric current time on process efficiency Electrocoagulation and filtration in cyanide removal (Process conditions: pH = 7, filtration bed height = 20 cm)

جدول 8-تعیین تاثیر زمان جریان الکتریکی مستقیم بر کارآیی فرآیند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در حذف کروم (شرایط فرآیند: 7pH=  ، ارتفاع بستر فیلتراسیون= 20 سانتی متر)       

Table 8. Determination of the effect of direct electric current time on process efficiency Electrocoagulation and filtration in chromium removal (Process conditions: pH = 7, filtration bed height = 20 cm)

بر اساس نتایج ارایه شده در جداول 9و8 مشخص شد که کارایی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در کاهش بار آلودگی فاضلاب صنعتی در جریان برابر 3 آمپر دارای بالاترین میزان در حذف کروم و سیانید بوده است، در این شرایط کارایی فرایند به ترتیب برابر 84 و 85 درصد برای کروم و سیانید است. در پایان این مرحله، جریان الکتریکی مستقیم برابر با  3 آمپر در نظر گرفته شد و در مراحل بعدی از این جریان استفاده شد. با افزایش میزان جریان الکتریکی به سطح الکترودها، مقدار بیشتری آهن دو ظرفیتی از سطح الکترودهای آند جدا می شود و تشکیل

لخته را تسریع می کند. همچنین در بخش کاتد، مقدار بیشتری یون هیدروژن تولید می شود که به شناورسازی آلاینده ها کمک می کند.

3-بهینه سازی ارتفاع ستون فیلتراسیون

در این مرحله، متغیر ارتفاع ستون فیلتراسیون، مورد بهینه سازی قرار گرفت. در این بخش pH با استفاده از اسید سولفوریک و سدیم هیدروکسید برابر 7 و جریان الکتریکی مستقیم در مقدار 3 آمپر )مقدار بهینه تعیین شده در مرحله قبل) در نظر گرفته شدند. ارتفاع ستون فیلتراسیون در مقادیر10 ، 20 و 30 سانتی متر در نظر گرفته شد. در بازه زمانی 0 تا 60 دقیقه در زمان های صفر، 10 ، 20 ، 40 و 60 دقیقه نمونه برداری از محفظه واکنش صورت گرفت و میزان کاهش کروم و سیانید مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، ارتفاع ستونی که در آن بالاترین میزان حذف سیانید و کروم مشاهده شد، به عنوان ارتفاع بهینه انتخاب شد.

جدول9-تعیین تاثیر ارتفاع ستون فیلتراسیون بر کارآیی فرآیند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در حذف سیانید  (شرایط فرآیند: 7pH=  جریان=3 آمپر، زمان: 60-0 دقیقه)

Table 9. Determining the effect of the height of the filtration column on the efficiency of the electrocoagulation and filtration process in removing cyanide (process conditions: pH= 7, current = 3 amps, time 0-60 minutes)

جدول10-تعیین تاثیر ارتفاع ستون فیلتراسیون بر کارآیی فرآیند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در حذف کروم (شرایط فرآیند: 7pH=  جریان=3 آمپر، زمان: 60-0 دقیقه)

Table10.Determining the effect of the height of the filtration column on the efficiency of the electrocoagulation and filtration process in removing chromium (process conditions: pH= 7, current = 3 amps, time 0-60 minutes)

بر اساس نتایج ارایه شده مشخص شد که که فرایند انعقاد الکتریکی با تلفیق عمل فیلتراسیون توسط پامیس، در کاهش بار آلودگی کروم و سیانید از فاضلاب صنعتی کارآیی مناسبی دارد. بالاترین کارآیی حذف در ارتفاع ستون برابر 30 سانتی متر بدست آمد. این کارایی به ترتیب برای سیانید و کروم برابر 88 و 92 درصد بوده است.

تعیین اثر هم افزایی انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون

 برای تعیین تاثیر هر یک از فرایندهای انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون، در شرایط بهینه، هریک از آنها بصورت مجزا مورد مطالعه قرار گرفتند. نتایج این بخش مشخص نمود که فرایند انعقاد الکتریکی به تنهایی 65 و 70 درصد از غلظت اولیه کروم و سیانید را حذف کرده است و فرایند فیلتراسیون مجزا به ترتیب 15 و 22 درصد از کروم و سیانید را توانست از فاضلاب جدا کند. افزایش کارایی فرایند تلفیقی انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون را می توان این گونه توصیف نمود که ایجاد لخته های درشت در فرایند انعقاد الکتریکی کمک بسیاری برای به دام انداختن فلزکروم و سیانید می نماید و در ادامه حین فیلتراسیون در خلل و فرج بستر به دام می افتند، در نهایت:

1- شرایط بهینه فرایند عبارت است از pH برابر 7، زمان واکنش برابر 60 دقیقه، جریان الکتریکی برابر 3 آمپر و ارتفاع ستون برابر 30 سانتی متر 2- در این شرایط، کارایی فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در حذف کروم و سیانید می تواند 88 و 92درصد از غلظت اولیه را کاهش دهد. 3- در فرایند انعقاد الکتریکی pH بهینه در حدود 7-5 است، که بر اساس مستندات و مقالات  pHبرابر 7 برای فرایند انعقاد الکتریکی با الکترودهای آهن، شرایط بهینه محسوب می شود(43). 4- افزایش جریان الکتریکی مستقیم در محفظه واکنش باعث افزایش جریان در سطح الکترودهای آهن شده و مقدار بیشتری آهن دو ظرفیتی از سطح الکترود جدا می شود و وارد محیط واکنش می شود. این یون های دو ظرفیتی با آلاینده ها واکنش داده و هیدروکسیدهای فلزی تولید می نماید. این هیدروکسیدها بر اساس نیروی وزن از محیط جدا شده و فرایند تصفیه اتفاق می افتد. نتایج این مطالعه نشان داد که افزایش جریان باعث افزایش کارایی می‌شود. 5- افزایش ارتفاع ستون در بستر این اجازه را به جریان فاضلاب می‌دهد که مدت زمان بیشتری را در بستر طی نماید، همین امر باعث افزایش شانس فیلتراسیون می‌گردد.

6- میزان فلز کروم و سیانید به ترتیب از مقدار 13 و 08/9 میلی گرم در لیتر با راندمان 92 و 88 درصدی به 72/0 و 56/1 میلی گرم در لیتر رسیده است که بر اساس استاندارد محیط زیست )جدول استاندارد به خروجی فاضلاب (از نظر غلظت فلز کروم و سیانید، اجازه تخلیه به چاه جاذب و یا مصارف کشاورزی و آبیاری را داراست.

جدول 11- شرایط بهینه فرآیند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون در کاهش کروم و سیانید

Table 11. Optimum conditions of electrocoagulation and filtration process in reducing chromium and cyanide

بحث و نتیجه گیری

فرایند انعقاد الکتریکی و فیلتراسیون به دلیل کارایی بالا )حذف 88 درصد از سیانید و حذف  92درصد از فلز کروم اولیه(، می‌تواند برای تصفیه فاضلاب‌های حاوی این ترکیب شیمیایی و  فلز، به‌ویژه فاضلاب‌های صنعتی مورد استفاده قرار گیرد. از نقاط قوت این فرایند، سادگی آن در راه اندازی و راهبری است و در این پروسه فلزات به صورت کامل و مؤثر حذف می‌شوند. نتایج نشان داد که فرایند مورد استفاده دارای کارایی مناسبی در تصفیه فاضلاب صنعتی است و امکان استفاده از این فرایند، به عنوان تصفیه کامل و یا پیش تصفیه نیز فراهم است. نکته ای که باید به آن اشاره شود این است که فرایند مورد نظر با کاهش غلظت به کمتر از حد مجاز تعیین شده توسط استانداردها، این قابلیت را ایجاد کرد که بتوان پساب خروجی از این سیستم را به محیط زیست تخلیه نمود.

تاثیر تغییرات pH در فرایند انعقاد الکتریکی نشان دهنده تاثیرگذاری pH اولیه فاضلاب بسته به نوع فرایند بکار برده شده و نوع آلاینده و پساب بسیار گوناگون است. به عنوان مثال فرآیندهای اکسیداسیون پیشرفته مبنی بر تولید رادیکال هیدروکسیل در pH های اسیدی، فرایندهای جذب بر اساس خصوصیات جاذب و فرآیند هایی بر پایه ازن‌زنی در شرایط قلیایی دارای کارایی بالاتری هستند (35). این متغیر مهم در فرایندهای کواگولاسیون شیمیایی و الکتروکواگولاسیون )انعقاد شیمیایی و انعقاد الکتروشیمیایی) از طریق تاثیر بر تشکیل انواع هیدروکسیدهای فلزی مانند هیدروکسیدهای آهن و آلومینیوم بر کارایی فرآیند در تصفیه آلاینده‌ها از محیط‌های آبی به ویژه آب و فاضلاب تاثیرگذار است(37و36)

نتایج حاکی از آن است که تغییرات pH پساب در کاهش COD در هنگام استفاده از الکترودهای آهن به عنوان آند موثر بوده است. علت این امر را می توان تولید و حضور گونه‌های رایج آهن در محلول یعنی  Fe(OH)₂و Fe(OH)₃ دانست که در هر شرایطی می توانند تشکیل گردند. در سایر مطالعات انجام گرفته نیز در واکنش های الکتروشیمیایی از تاثیر pH محیط به عنوان یک عامل مهم در انجام واکنش و نوع آلاینده تصریح شده است(38). در این زمینه تکدستان و همکاران در سال 2011 بهترین کارایی حذف کدورت را در هنگام استفاده از فرایند انعقاد الکتریکی در pH محیط برابر با 7 تخمین زده اند(39).

در این تحقیق نتایج مرتبط به تاثیر تغییرات جریان الکتریسته بر فرایند انعقاد الکتریکی، نشان می‌دهد که جریان الکتریکی بر کارایی تصفیه اثر زیادی دارد. همان طور که انتظار می رفت مشاهده شد، برای یک زمان واکنش معین، با افزایش جریان برق اعمال شده در آن فرآیند، کارایی حذف کروم و سیانید نیز به طور قابل ملاحظه ای افزایش می‌یابد. در شرایط جریان بالا مقدار بیشتری از فلز آهن )الکترود آند( اکسید می شود و نرخ جدا شدن یون‌های آهن دو ظرفیتی افزایش می‌یابد. در نتیجه، تولید مقادیر بیشتر رسوبات و لخته‌های هیدروکسیدی آهنی برای حذف کروم و سیانید تشکیل می‌شود. با افزایش جریان الکتریکی از 1 به 3 آمپر، میزان خوردگی الکترودهای آهن زیاد می‌شود. بنابراین تولید یون   Fe⁺³  افزایش می‌یابد که این امر به نوبه خود باعث افزایش تشکیل هیدروکسیل فلزی می‌شود. بنابراین، کارایی حذف افزایش می‌یابد. علاوه بر این، این نکته که با افزایش در جریان، دانسیته و تعداد حباب‌های تشکیل شده در بخش کاتد افزایش یافته به اثبات رسیده است و این امر حذف سریع تر و بیشتر کروم و سیانید را به دنبال خواهد داشت(41و40). از سوی دیگر با کاهش میزان جریان الکتریسیته )اختلاف پتانسیل) زمان مورد نیاز برای دست‌یابی به راندمان های حذف مشابه افزایش می‌یابد، که این امر در مطالعه حاضر نیز مشاهده شد(40). این رفتار که راندمان تصفیه تا حدود زیادی تحت تاثیر بارگذاری جریان الکتریسیته است توسط برخی محققین به اثبات رسیده است. در این زمینه Sharma و همکاران در سال 2014 طی مطالعه ای که حذف آرسنیک را با استفاده از فرایند انعقاد الکتریکی را مورد مطالعه قرار داده اند، به تأثیر ولتاژ در مطالعه اشاره کرده اند و نتایج مطالعاتشان نشان می دهد که افزایش ولتاژ مستقیم باعث افزایش کارایی حذف آرسنیک می شود.(42).

یکی دیگر از عوامل تاثیرگذار بر کارایی فرایند انعقاد الکتریکی، مدت زمان واکنش در طی انجام فرایند است. بدیهی است که با افزایش این مدت زمان کارایی نیز افزایش پیدا می کند. با افزایش زمان واکنش، این فرصت به عوامل دخیل بر کارایی داده می شود که تاثیرگذاری بیشتری بر کارایی حذف آلاینده داشته باشند. در فرآیند انعقاد الکتریکی مستقیم به واسطه تولید یون های آهن ایجاد لخته و در ادامه به دام انداختن آلاینده ها و در نهایت کاهش حذف سیانید و کروم در کارایی فرایند دخیل بوده بنابراین واضح است که هر میزان زمان واکنش بالاتر باشد، حذف آلاینده بیشتر صورت می گیرد. باید توجه نمود که ممکن است با افزایش زمان واکنش کارایی افزایش پیدا نماید اما باید به این نکته توجه نمود که بحث اقتصادی فرایند نیز مطرح است و باید در نظر گرفت که افزایش کارایی دارای توجیه اقتصادی است یا خیر(43) در این زمینه Ensano و همکاران در سال 2019 طی مطالعه ای به بررسی کارایی فرآیند الکتروکواگولاسیون در تصفیه فاضلاب شهری حاوی ترکیبات دارویی پرداخته اند. در این مطالعه زمان واکنش بهینه 90 دقیقه گزارش شده است(44).

بر اساس نتایج بدست آمده کاملا پرواضح است که کارایی فرآیندها رابطه مستقیمی با افزایش ارتفاع ستون دارد. همانطور که اشاره شد بر اساس تئوری انتقال جرم، افزایش میزان جرمی و حجمی عامل فیلتراسیون (پامیس) در بستر ستون باعث افزایش شانس به دام افتادن فلز کروم و سیانید در بستر ستون می گردد و از آنجایی که هرچقد ارتفاع بیشتری از پامیس در ستون باشد، فاضلاب مدت زمان بیشتری در ستون باقی می ماند، بنابراین انتظار می رود با افزایش ارتفاع ستون موجب افزایش کارایی فرآیند شود(45).

قابل ذکر است می‌توان موارد دیگری که در این مطالعه پوشش داده نشد را هم انجام داد از جمله: 1-سایر متغیرهای تاثیر گذار بر کارایی فرایند مانند نحوه اتصال الکترودها، تعداد آن‌ها و دما مورد مطالعه قرار گیرد.2- فرایند در حالت جریان پیوسته مورد مطالعه قرار گیرد.3- فرایند در حالت جریان پیوسته مورد مطالعه قرار گیرد. 4- پساب تصفیه شده توسط فرایند تلفیقی الکتروکواگولاسیون و فیلتراسیون، وارد سیستم تصفیه بیولوژیک گردد 5- پساب تصفیه شده توسط فرایند تلفیقی الکتروکواگولاسیون و فیلتراسیون، وارد سیستم تصفیه بیولوژیک گردد .6- از سایر مواد معدنی به جای پامیس در ستون فیلتراسیون استفاده شود. 7- فرایند مورد مطالعه برای سایر فاضلاب‌های صنعتی مختص هر صنعت مورد استفاده قرار گیرد. 8- فرایند مورد مطالعه برای فاضلاب های دیگر مانند فاضلاب های سطحی مورد مطالعه قرار گیرد.

References

1. Bird K, Boopathy R, Nathaniel R, LaFleur G. Water pollution and observation of acquired antibiotic resistance in Bayou Lafourche, a major drinking water source in Southeast Louisiana, USA. Environmental Science and Pollution Research. 2019:1-13.
2. Teng Q, Hu X-F, Luo F, Wang J, Zhang D-m. Promotion of rice–duck integrated farming in the water source areas of Shanghai: its positive effects on reducing agricultural diffuse pollution. Environmental Earth Sciences. 2019;78(5):171.
3. Rivas J, Gimeno O, Beltrán F. Wastewater recycling: Application of ozone based treatments to secondary effluents. Chemosphere. 2009;74(6):854-9.
4. Bernal-Martínez LA, Barrera-Díaz C, Solís-Morelos C, Natividad R. Synergy of electrochemical and ozonation processes in industrial wastewater treatment. Chemical Engineering Journal. 2010;165(1):71-7.
5. Suman Raj DS, Anjaneyulu Y. Evaluation of biokinetic parameters for pharmaceutical wastewaters using aerobic oxidation integrated with chemical treatment. Process Biochemistry. 2005; 40 (1) 165 – 75
6. Di M, Liu X, Wang W, Wang J. Manuscript prepared for submission to environmental toxicology and pharmacology pollution in drinking water source areas: Microplastics in the Danjiangkou Reservoir, China. Environmental toxicology and pharmacology. 2019; 65:82-9.
7. Bautista P, Mohedano A, Casas J, Zazo J, Rodriguez J. An overview of the application of Fenton oxidation to industrial wastewaters treatment. Journal of Chemical Technology and Biotechnology. 2008;83(10):1323-38.
8. Leven S. Creativity: reframed as a biological process. Brain and values: Psychology Press; 2018. p. 427-70.
9. Esplugas S, Bila DM, Krause LGT, Dezotti M. Ozonation and advanced oxidation technologies to remove endocrine disrupting chemicals (EDCs) and pharmaceuticals and personal care products (PPCPs) in water effluents. Journal of Hazardous Materials. 2007;149(3):631-42.
10. Burdon F, Munz N, Reyes M, Focks A, Joss A, Räsänen K, et al. Agriculture versus wastewater pollution as drivers of macroinvertebrate community structure in streams. Science of the Total Environment. 2019; 659:1256-65.
11. Antonie RL. Fixed biological surfaces-wastewater treatment: the rotating biological contactor: CRC press; 2018.
12. Feng Y, Yang S, Xia L, Wang Z, Suo N, Chen H, et al. In-situ ion exchange electrocatalysis biological coupling (i-IEEBC) for simultaneously enhanced degradation of organic pollutants and heavy metals in electroplating wastewater. Journal of hazardous materials. 2019; 364:562-70.
13. JONIDI JA, Golbaz S, REZAEI KR. Concurrent removal of cyanide and hexavalent chromium from aqueous solution by coagulation and flocculation processes. 2014.
14. Baral A, Engelken RD. Chromium-based regulations and greening in metal finishing industries in the USA. Environmental Science & Policy. 2002;5(2):121-33.
15. Asadollahfardi G, Zangooei H, Motamedi V, Davoodi MJAIER-AIJ. Selection of coagulant using jar test and analytic hierarchy process: A case study of Mazandaran textile wastewater. 2018;7(1):1-11.
16. Kabdaşlı I, Arslan-Alaton I, Ölmez-Hancı T, Tünay O. Electrocoagulation applications for industrial wastewaters: a critical review. Environmental Technology Reviews. 2012;1(1):2-45.
17. Tanneru CT, Chellam S. Mechanisms of virus control during iron electrocoagulation–Microfiltration of surface water. Water research. 2012;46(7):2111-20.
18. Harif T, Khai M, Adin A. Electrocoagulation versus chemical coagulation: coagulation/flocculation mechanisms and resulting floc characteristics. water research. 2012;46(10):3177-88.
19. Emamjomeh MM, Sivakumar M. Review of pollutants removed by electrocoagulation and electrocoagulation/flotation processes. Journal of Environmental Management. 2009;90(5):1663-79.
20. Malakootian M, Mansoorian H, Moosazadeh M. Performance evaluation of electrocoagulation process using iron-rod electrodes for removing hardness from drinking water. Desalination. 2010;255(1):67-71.
21. Mollah MYA, Schennach R, Parga JR, Cocke DL. Electrocoagulation (EC)—science and applications. Journal of hazardous materials. 2001; 84 (1) 29 - 41 .
22. Shin D, Shin W, Kim Y-H, Ho Han M, Choi S. Application of a combined process of moving-bed biofilm reactor (MBBR) and chemical coagulation for dyeing wastewater treatment. Water science and technology. 2006;54(9):181-9.
23. Baudequin C, Couallier E, Rakib M, Deguerry I, Severac R, Pabon M. Purification of firefighting water containing a fluorinated surfactant by reverse osmosis coupled to electrocoagulation–filtration. Separation and Purification Technology. 2011;76(3):275-82.
24. Babaee A, alavi Na, Jafarzadeh N. Engineering of Environmental chemistry. 2 ed. Tehran: Andisheh Rafie; 1389. p. 147.
25. Turan NG, Mesci B, Ozgonenel O. The use of artificial neural networks (ANN) for modeling of adsorption of Cu (II) from industrial leachate by pumice. Chemical Engineering Journal. 2011;171(3):1091-7
26. JONIDI JA, Golbaz S, REZAEI KR. Concurrent removal of cyanide and hexavalent chromium from aqueous solution by coagulation and flocculation processes. 2014.
27. Mahvi AH, Bazrafshan E. Removal of cadmium from industrial effluents by electrocoagulation process using aluminum electrodes. World Appl Sci J. 2007;2(1):34-9.
28. Feng J-w, Sun Y-b, Zheng Z, Zhang J-b, Shu L, Tian Y-c. Treatment of tannery wastewater by electrocoagulation. Journal of Environmental Sciences. 2007;19(12):1409-15.
29. Xiang DG. Electrocoagulation for varicose veins of the lower extremity [J]. JOURNAL OF BEIJING MEDICAL UNIVERSITY. 2000;2.
30. Zhang S, Zhang J, Wang W, Li F, Cheng X. Removal of phosphate from landscape water using an electrocoagulation process powered directly by photovoltaic solar modules. Solar Energy Materials and Solar Cells. 2013; 117:73-80.
31. Pi K-W, Xiao Q, Zhang H-Q, Xia M, Gerson AR. Decolorization of synthetic methyl orange wastewater by electrocoagulation with periodic reversal of electrodes and optimization by RSM. Process safety and environmental protection. 2014;92(6):796-806.

32. Tehran province, Mallard city, Safadasht, south side of Nabi Akram (pbuh) square, non-profit construction and maintenance institute of Safadasht non-governmental industrial town (http://safadashtiec.ir), (http://www.eiec.ir)

1. Ghodrati S, Moussavi G. The optimization of electrocoagulation process for treatment of the textile wastewater by Response Surface Methodology (RSM). Iranian Journal of Health and Environment. 2014;7(2):239-52.
2. Maryam.m, Bahram. A, ali. T, Investigate the importance of self-purification ability of rivers in the preparation of wastewater discharge standards
3. Liu W, Jin L, Xu J, Liu J, Li Y, Zhou P, et al. Insight into pH dependent Cr (VI) removal with magnetic Fe3S4. Chemical Engineering Journal. 2019; 359:564-71.
4. Zhao H, Liu H, Qu J. Effect of pH on the aluminum salts hydrolysis during coagulation process: Formation and decomposition of polymeric aluminum species. Journal of Colloid and Interface Science. 2009;330(1):105-12.
5. Lee S, Ihara M, Yamashita N, Tanaka H. Improvement of virus removal by pilot-scale coagulation-ultrafiltration process for wastewater reclamation: Effect of optimization of pH in secondary effluent. Water research. 2017; 114:23-30.
6. Hakizimana JN, Gourich B, Chafi M, Stiriba Y, Vial C, Drogui P, et al. Electrocoagulation process in water treatment: A review of electrocoagulation modeling approaches. Desalination. 2017; 404:1-21.
7. TAKDASTAN A, AZIMI A, SALARI Z. The use of electrocoagulation process for removal of turbidity, COD, detergent and phosphorus from carwash effluent. 2011.
8. Yavuz Y, Ögütveren Ü. Treatment of industrial estate wastewater by the application of electrocoagulation process using iron electrodes. Journal of environmental management. 2018; 207:151-8.
9. Mohammadi AS, Mehralipour J, Shabanlo A, Roshanaie G, Barafreshtepour M, Asgari G. Comparing the electrocoagulation and electro-Fenton processes for removing nitrate in aqueous solution for Fe electrodes. Journal of Mazandaran University of Medical Sciences. 2013;23(104).
10. Sharma A, Adapureddy SM, Goel S. Arsenic Removal from Aqueous Samples In Batch Electrocoagulation Studies. Int Proc Chem Biol Environ Eng. 2014; 64:40-3.
11. Oturan N, Wu J, Zhang H, Sharma VK, Oturan MA. Electrocatalytic destruction of the antibiotic tetracycline in aqueous medium by electrochemical advanced oxidation processes: effect of electrode materials. Applied Catalysis B: Environmental. 2013; 140:92-7.
12. Ensano BMB, Borea L, Naddeo V, Belgiorno V, de Luna MDG, Balakrishnan M, et al. Applicability of the electrocoagulation process in treating real municipal wastewater containing pharmaceutical active compounds. Journal of hazardous materials. 2019; 361:367-
13. Yildiz S, Oran E. Sewage sludge disintegration by electrocoagulation. International journal of environmental health research. 2019;29(5):531-43.

1- کارشناسی ارشد مهندسی عمران محیط زیست، گروه محیط زیست، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب.

2- دانشیار گروه محیط زیست، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب. ^* (مسوول مکاتبات)

3- کارشناسی ارشد مهندسی عمران محیط زیست، گروه محیط زیست، دانشکده هنر و معماری، دانشگاه آزاد اسلامی واحد تهران غرب.

1- Master of Environmental Civil Engineering, Department of Environment, Faculty of Art and Architecture, Islamic Azad University, Tehran West Branch.

[5]- Associate Professor, Department of Environment, Faculty of Art and Architecture, Islamic Azad University, Tehran West Branch.  *(Corresponding Author)

[6]- Master of Environmental Civil Engineering, Department of Environment, Faculty of Art and Architecture, Islamic Azad University, Tehran West Branch.