تصفیه آب و فاضلاب

در این مطالعه دو MABfR استفاده شد - هر دو راکتور از همان لاستیک سیلیکونی استفاده کردند که در آزمایش هوادهی به عنوان ماده غشایی استفاده می شد. MABfR A با پساب طراحی شده برای تکثیر ازت آمونیاک و غلظت کربن آلی در یک پساب ته نشین سازگار با عدم رضایت در یک WwTW و پساب MABfR B مورد استفاده برای تولید مجدد پساب از صنعت نساجی استفاده می شود.

613.2.1 تنظیمات راکتور 3.2.1.1MABfR AT تنظیمات تجهیزات مورد استفاده با MABfR Ais که در شکل 3-5 نشان داده شده است. شکل 3-5: نمودار شماتیک  سپتیک تانک MABfR A Setup. ماژول غشایی شامل 5.0 متر غشا rubber لاستیکی سیلیکون بود که به دو طول تقریباً یکسان تقسیم شده در اطراف یک لوله لوله PVC تقسیم شده است و یک سطح موثر غشای 0.024 متر مربع را ارائه می دهد 10? از سطح غشا available موجود به دلیل تماس با قاب PVC از بین می رود. حجم فعال (حجم کل منهای حجم ماژول غشا tank) مخزن راکتور 35/4 لیتر بود که سطح خاصی از 522/5 مترمربع را به دست می آورد. زباله های مصنوعی توسط پمپ پریستالتیک واتسون مارلو 101U / R به راکتور تحویل داده شد (واتسون مارلو ، انگلستان). پمپ قادر به سرعت بین 2 تا 32 دور در دقیقه است

62 و در صورت مجهز بودن به لوله قطر داخلی 3.2 میلی متر می تواند بین 25/3 تا 52 میلی لیتر در دقیقه به لوله کاروگیت تحویل دهد. پساب اجازه سرریز و تجزیه و تحلیل را داشت. راکتور در شرایط محیط بدون کنترل دما استفاده می شود. دما در حین جمع آوری نمونه ثبت شد ، و مشخص شد که در محدوده 17.1-21.8 درجه سانتیگراد عملکرد راکتور قرار دارد.ماژول غشایی شامل طول لاستیک سیلیکون است که دور یک قاب PVC پیچیده شده است. یک الیاف در مخازن پروپیلن، 1.58 متر طول در دشت افقی پیچیده شد و یک تار کوتاهتر ، 0.68 متر طول در دشت عمودی مرتب شد. باز هم امکان از دست دادن 10? سطح غشا به دلیل تماس با قاب ، این باعث می شود که یک سطح غشای موثر 0.00374 متر مربع باشد. حجم فعال راکتور ، از جمله مخزن نگهداری 0.91 لیتر بود ، و یک سطح غشای خاص از 4.11 مترمربع -3. همانطور که با MABfR A ، هیچ کنترل دما استفاده نشده است. پمپ تغذیه پمپ چرخش MABfRPIPCFIFC هوای فشرده مخزن خروجی هوا خروجی بیش از حد مخزن

63 زباله های مصنوعی توسط پمپ پریستالتیک Watson Marlow 101U / R (واتسون مارلو ، انگلستان) ، مشابه آنچه در MABfR ازن ژنراتور. استفاده می شود ، تحویل داده شد. از طریق یک لوله تغذیه در سختی گیر یک پمپ چرخش با بازگشت مایعات از مخزن نگهدارنده به لوله تغذیه راکتور مخلوط می کند. گردش مجدد توسط پمپ پریستالتیک واتسون مارلو 501U (واتسون مارلو ، انگلستان) با دبی 4.3 لیتر در ساعت انجام شد. پساب اجازه داشت از مخزن نگهداری سرریز کند و برای تجزیه و تحلیل جمع آوری شود.

کنترل کننده sc100 با 2 خروجی آنالوگ (4-20 میلی آمپر) ارائه می شود. این خروجی ها که برای استفاده به عنوان یک حلقه کنترل طراحی شده اند ، از طریق ADC-11 Data logger (Pico Technology Limited ، انگلستان) به یک کامپیوتر متصل می شوند و برای ثبت داده های DO و دما استفاده می شوند. خروجی سیگنال 4-20 میلی آمپر متناسب با غلظت DO و قرائت دما توسط کاوشگر است و می تواند با استفاده از فاکتورهای کالیبراسیون از طریق نرم افزار ارائه شده در فهرست ثبت به مقادیر اصلی برگردد. در طول آزمایش های انتقال جرم ، یک دوره ثبت اطلاعات از 10 ثانیه استفاده شد. برای آزمایش غلظت اشباع ، و هنگامی که اکسیژن محلول فله در MABfR کنترل شد ، از یک دوره ثبت اطلاعات 10 دقیقه استفاده شد - همانطور که در این آزمایشات سرعت تغییر غلظت اکسیژن بسیار کندتر بود. 3.1.8 تنظیم تجربی تجهیزات شرح داده شده در بالا همانطور که در شکل 3-3 و شکل 3-4 نشان داده شده است ، تنظیم شده اند. شکل 3-3: نمودار شماتیک تنظیم آزمایشی

583.1.9 روش تجربی 3.1.9.1 آزمایش های هوادهی انتقال توده اکسیژن در لوله کاروگیت با استفاده از یک فرم اصلاح شده از روش توصیف شده توسط استاندارد ASCE (ASCE ، 1992)  در ازن ژنراتور مورد بررسی قرار گرفت و با استفاده از روش شرح داده شده توسط کاسلر (1997) تجزیه و تحلیل شد. دو لیتر آب لوله کشی بود در مخزن نگهداری قرار می گیرد ، درب آن نصب می شود و پروب DO ، اسپرهای گاز نیتروژن و لوله های ورودی و خروجی قرار می گیرند. سپس آب با جوشاندن ازت از طریق مخلوط تحت مخلوط شدید از اکسیژن خارج شد تا غلظت اکسیژن محلول به زیر 20/0 میلی گرم در لیتر کاهش یابد.هنگامی که این مقدار DO بدست آمد ، روشهای زیر برای انجام آزمایش انجام شد: سرعت پروانه به حداقل مقدار (100 دور در دقیقه) کاهش یافت شکل 3-4: مخزن مخزن آب ، همزن مغناطیسی و متر اندازه گیری LDO Hach-Lange

59? هوای فشرده از طریق لوله های ماژول غشاrate با تنظیم فشار هوای ورودی و جریان هوای خروجی به مقادیر مورد نظر به گردش در آمد? آب با کارکرد پمپ در تنظیمات دلخواه در سختی گیر از طریق پوسته ماژول غشا circ جریان یافت این آزمایش سپس تا رسیدن غلظت DO 6 میلی گرم در لیتر ادامه یافت. 3.1.9.2 آزمایشات غلظت اشباع به منظور استفاده از روش تجزیه و تحلیل جزئیات توسط کاسلر (1997) برای تعیین ضرایب انتقال جرم ، غلظت اشباع در شرایط آزمایش باید شناخته شود. برای بدست آوردن مقادیر اشباع مورد نیاز ، از روشی اصلاح شده که قبلاً برای تعیین رابطه غلظت اشباع دما و هوادهی سطح استفاده شده است - برای محاسبه غلظت اکسیژن در دوره های آب (هندریکسونت ، 1960) استفاده شده است. کار هندریکسون و دیگران (1960) دریافت که غلظت اشباع وابستگی چند جمله ای مرتبه سوم را به دمای مایع نشان می دهد ، و رابطه ای از فرم را ایجاد می کند:از آنجا که عمل غنی سازی غشا به میزان نفوذ اکسیژن در ماده غشا و غلظت اکسیژن سمت گاز بستگی دارد ، باید نقطه اشباع برای هر یک از مواد غشایی مورد استفاده در مطالعه در هر یک از مقادیر فشار ورودی در سپتیک تانک مورد استفاده در آزمایش قرار گیرد. دویدن. با اطمینان از ثابت بودن موارد استفاده در معادله 3-1 ، فرم اصلاح شده تنظیم شده در بخش 3.1.9 استفاده شده است. در حد امکان تجهیزات آزمایشگاهی در حمام آب Grant Instruments JB5 (Grant Instruments، U.K.) قرار داده شده و دمای حمام آب برای مقدار مورد نظر تنظیم شده است. به منظور دستیابی به دمای زیر محیط ، کویل های مسی که از طریق آن مایع خنک کننده جریان می یافت ، در حمام آب قرار گرفتند. این مایع خنک کننده توسط چیلر چرخشی Büchi CH 9230 (بوچی ، سوئیس) به گردش در آمد ، که می تواند دما را در محدوده -10 درجه سانتیگراد - + 10 درجه سانتیگراد داشته باشد. سپس ماژول غشایی با حداکثر دبی سمت آب کار می کرد تا زمانی که تغییری در غلظت اکسیژن در مخازن پروپیلن مشاهده نشد (به طور معمول بعد از 24 ساعت). به دلیل تلفات حرارتی ، تعادل گرمایی بین آب گرم کننده / خنک کننده و آب هوادهی قابل دستیابی نبود ، اما درجه حرارت پایدار به دست آمد

این واحد با استفاده از اتصالات لوله کشی اصلاح شده George Fischer (RS Components، U.K.) باعث تنگ شدن آب و هوا شد و به ماژول امکان اتصال به هوای فشرده و تأمین آب را در صورت لزوم داد. این تنظیمات اساساً مربوط به مبدل جرمی پوسته و لوله است ، با یک پاس پوسته و یک لوله. این واحد در جریان ضد جریان کار می کند ، زیرا این روش عملکرد تفاوت میانگین انتقال بیشتری را نسبت به جریان هم جریان ایجاد می کند (Coulsonet al. ، 1999b) .3.1.3 اندازه گیری پارامتر 3.1.3.1 اکسیژن محلول غلظت اکسیژن محلول (DO) و دما در طول هر دوره آزمایشی با استفاده از یک دستگاه اکسیژن سنج محلول Hach-Lange LDO (Isis Environment ، انگلستان) متصل به کنترل کننده sc100 Hach-Lange (Isis Environment ، انگلستان) اندازه گیری شد. این کاوشگر از یک ماده غشایی استفاده می کند که با تغییر غلظت اکسیژن محلول ، پاسخ آن به نور لیزر حادثه ای تغییر می کند. اجازه اندازه گیری غلظت DO بدون مصرف اکسیژن ، بنابراین اندازه گیری دقیق تر DO به خصوص در سطح پایین DO. این کاوشگر قادر به اندازه گیری غلظت DO از 0-20 میلی گرم در لیتر تا وضوح 0.01 ± میلی گرم در لیتر و دمای 0-50 درجه سانتی گراد تا دقت 0.2 º سانتی گراد است. 3.1.3.2 جریان هوا جریان هوا با استفاده از دو کنتور کنترل جریان هوا (Key Instruments، U.S.A.) ، در دو طرف ورودی و اگزوز ماژول غشا در ازن ژنراتور بر اساس حجم اندازه گیری شد. کنتور کنترل جریان سمت اگزوز جریان هوا در سختی گیر را از طریق ماژول غشا کنترل می کند ، در حالی که سمت ورودی  در سپتیک تانک صرفاً برای اهداف اندازه گیری بود. از دو دامنه مختلف متر استفاده شد: قادر به اندازه گیری 0-1.2 lpm یا 0 -5 lpm بر حسب شرایط آزمایشگاهی است.

فشار هوا ورودی هوا توسط یک IMI Norgren (RS Components، U.K.) فشار منظم در سمت ورودی کنترل می شود و توسط فشار سنج ها در مخازن پروپیلن (RS Components، U.K.) اندازه گیری می شود ، که می تواند بین 0 تا 2.5 بار اندازه گیری شود. از فشار سنج مشابهی برای اندازه گیری فشار هوا در سمت اگزوز استفاده شد. هوای فشرده از یک خط سرویس با حداکثر فشار تقریباً 6 بار در دسترس بود.قبل از شروع هر آزمایش آزمایشی ، اکسیژن محلول با پاشش با گاز نیتروژن از آب لوله کشی شد. گاز نیتروژن (BOC ، انگلستان) با استفاده از دو اسپارگر شیشه ای Pyrex Grade 1 (شاخص منافذ 90 تا 150 میکرومتر) (SciLabWare ، انگلستان) از طریق مخزن حباب زده شد .3.1.5 تجهیزات تکان دهنده برای اطمینان از اینکه آب مخزن نمونه به خوبی مخلوط شده است ، یک IKA همزن مغناطیسی Combimag Reo (IKA Labortechnik ، آلمان) در ترکیب با کک مغناطیسی منشور مثلثی 25 میلی متر در 5 میلی متر در 5 میلی متر استفاده شد (سیگما آلدریچ ، انگلستان). از سرعت چرخش تقریبی 500 دور در دقیقه استفاده شد ، بدون هیچ گونه چرخش یا هوادهی سطح قابل توجهی مخلوط خوبی ایجاد می کند. 3.1.6 تجهیزات پمپاژ در طول هر آزمایش آزمایشی ، حجم معلوم آب از مخزن اندازه گیری ، از طریق ماژول غشا circ گردش می یابد و با عملکرد پمپ پریستالتیک به مخزن اندازه گیری بازگشت. پمپ مورد استفاده در لوله کاروگیت یک واتسون-مارلو 302S (واتسون-مارلو ، انگلستان) بود که می تواند با سرعتی بین 0 تا 65 دور در دقیقه کار کند. پمپ با یک لوله با قطر داخلی 8 میلی متر مورد استفاده قرار گرفت و جریان را تا 550 میلی لیتر در دقیقه می داد.

آزمایش های آزمایشگاهی انجام شده در لوله کاروگیت در طول این پروژه به دو دسته تقسیم می شود: آزمایشات انتقال جرم در ازن ژنراتور، جایی که انتقال اکسیژن از هوا به آب از طریق غشاهای پلیمری مشخص می شود و برای مواد مختلف در سختی گیر غشایی مقایسه می شود و مطالعات بیوراکتور هوادهی غشایی ، که در آن بیوفیلم ها روی سطح غشاهای پلیمری و مورد استفاده برای حذف آلاینده ها از فاضلاب. تنظیمات و روش های آزمایشی استفاده شده برای این مطالعات آزمایشگاهی در اینجا در این فصل شرح داده شده است. مطالعات مقیاس خلبان نیز در WwTWs شهرداری انجام شد. تنظیمات و روشهای انجام این کار در فصل 7 شرح داده شده است. 3.1 مطالعات انتقال جرم 3.1.1 مواد غشایی غشای متراکم و پلی اترسولفون (PES) ، نمونه ای از غشا mic ریز متخلخل. ساختارهای تکراری این دو پلیمر در شکل 3-1 نشان داده شده است. شکل 3-1: ساختار لاستیک سیلیکون (سمت چپ) و پلیمرهای پلی اترسولفون لاستیک سیلیکون مورد استفاده قرار گرفت لوله پمپ پریستالتیک (پمپ های واتسون-مارلو ، انگلستان) با سوراخ متوسط ??لوله 1 میلی متر و ضخامت دیواره 0.35 میلی متر در سپتیک تانک

.54 غشاهای PES مورد استفاده 0.2 میکرومتر (اندازه منافذ اسمی) غشاهای میکروفیلتراسیون (A / G Technology Corporation ، ایالات متحده آمریکا) ، با قطر خارجی 1.5 میلی متر ، ضخامت دیواره متوسط ??50 میکرومتر و تخلخل 30? در مخازن پروپیلن بود.به منظور توصیف خصوصیات انتقال اکسیژن مواد غشایی ، ساخت ماژول غشا ضروری بود. ماژولها با استفاده از همان اصول مرتبط با مبدل حرارتی پوسته و لوله - طراحی شده اند که اجازه می دهد سرعت جریان بالایی حتی در سطوح پایین جریان مایع حجمی نیز بدست آید و ساخته شود و بنابراین رژیم اختلاط خوبی حفظ می شود (Coulsonet al.، 1999b). این مجموعه مشابه آنچه در مطالعات Doig و همکاران استفاده شده است. (1999) بررسی میزان انتشار املاح در یک عملیات استخراج مایع مایع با غشاهای لاستیکی سیلیکون و توسط یانگ و کاسلر (1986) در تحقیق در مورد خصوصیات انتقال مایع گاز - غشاهای الیاف توخالی پلی پروپیلن. شکل 3-2: ماژول غشای لاستیکی سیلیکون از یک لوله پلی کربنات استوانه ای با قطر داخلی 25 میلی متر برای تشکیل پوسته استفاده شده است ، که الیاف غشا forming لوله ها را تشکیل می دهد. تعداد مورد نظر (12) الیاف از طریق صفحه انتهایی پلی کربنات تغذیه می شود ، داخل لوله قرار می گیرد و با استفاده از یک ترکیب گلدان رزین اپوکسی محکم و مهر و موم می شود (RS Components، UK). این الیاف به طور مساوی در اطراف یک تکیه گاه مرکزی از جنس استنلس استیل قرار داشتند که طی ساخت ماژول فاصله ثابت بین دو صفحه انتهایی پلی کربنات را حفظ می کرد.

با این وجود ، در تمام محاسبات محققان ، سازگاری واحدها وجود ندارد که اعتبار نتایج آنها در لوله کاروگیت را زیر سوال می برد. علاوه بر این ، در این مطالعه ازن ژنراتور از یک تعلیق مونودیسپرسانس ماسه استفاده شده و اندازه ذرات در نظر گرفته نشده است. تحلیل اخیر دینامیک سیالات محاسباتی (CFD) توسط سالم و همکاران. (2011) تأثیر تغذیه مهاجران صفحه تمایل با استفاده از سیستم نازل را بررسی کرد. محققان دریافتند این پیکربندی ورودی جدید منجر به توزیع جریان بهتر روی صفحات مایل با بهبود مرتبط در کارایی جداسازی می شود. به خصوص در دانه های بالاتر توافق خوبی بین مدل CFD و نتایج آزمایش نیز حاصل شد. با این حال ، کار بر اساس جداسازی سوسپانسیون های خرد شده گردو با اندازه ذرات یکنواخت بود و بنابراین در کاربردهای تصفیه فاضلاب ، که در آن اندازه ذرات با پارامترهای دیگر از جمله ویسکوزیته و چگالی در سختی گیر بسیار متفاوت است ، استفاده محدودی می شود. این مطالعات با موفقیت مدل هایی تولید کرده اند که نتایج تولید شده  سپتیک تانک را به اندازه کافی توضیح می دهند. با این حال ، مطالعات به طور کلی با استفاده از اندازه ذرات گسسته و تغییر کمی یا بدون تغییر در "چسبندگی" یا توانایی تشکیل لخته های جامد ، به سیستم های مدل پرداخته اند. بنابراین ، این مطالعات به مجموعه ای جامع از معادلات طراحی منجر نشده است و طراحی تهویه صفحه تمایل بر اساس تجربه از صنعت باقی مانده است.بیشتر کارهایی که در زمینه استفاده از بیوفیلم های هوادهی غشایی برای تصفیه فاضلاب شهری انجام شده است ، در تصفیه پساب اولیه متمرکز شده است. این کار با تحقیق در مورد تصفیه فاضلاب ثانویه بر اساس مجموعه تحقیقات موجود است. علاوه بر این ترکیب بیوفیلم های هوادهی غشایی با ته نشین کننده های صفحه تمایل به ایجاد یک فن آوری جدید تصفیه فاضلاب. این کار همچنین کاهش رنگ زباله های آزو رنگ را کشف می کند. چیزی که قبلاً گزارش نشده است از بیوفیلم های هوادهی غشایی در مخازن پروپیلن استفاده می کند ، اما با سایر فرآیندهای بیولوژیکی به دست آمده است.