متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد

عنوان : بررسي مقايسه‌اي پساب تصفيه شده به روش بيولوژيک نسبت به روش نانوفيلتر

پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد

عنوان : بررسي مقايسه‌اي پساب تصفيه شده به روش بيولوژيک نسبت به روش نانوفيلتر

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

چکيده

گسترش روزافزون جمعيت همراه با رشد صنعتي، زندگي بشر را با مشکلات فراواني مواجه کرده است. توليد مقدار زياد فاضلاب و کمبود منابع آب قابل استفاده از جمله اين مشکلات مي‌باشند. با توجه به افزايش شديد جمعيت، نياز بشر به منبعي پايدار و نامحدود امري غيرقابل انکار است. از اين‌رو بشر به استفاده دوباره از پساب‌هاي مختلف گرايش پيدا کرده است. امروزه يافتن روشي مناسب براي تصفيه آب و استفاده دوباره از آن يکي از موضوعات مهمي است که تحقيقات بسيار زيادي بر روي آن انجام شده است. فناوري نانو توانسته در تمامي رشته‌ها از جمله مهندسي آب و تصفيه آب، کارايي داشته باشد. گفته مي‌شود که استفاده از اين فناوري در زمينه تصفيه آب مي‌تواند کيفيت آب و پساب را به حد مطلوب برساند. در اين تحقيق پارامترهاي BOD5، COD، pH، EC، TDS، دما، نيترات، فسفات و سولفات مورد آزمايش قرار گرفتند که هر کدام از اهميت خاص خود برخوردار مي‌باشند. هدف اين پايان‌نامه بررسي مقايسه‌اي پساب تصفيه شده به روش بيولوژيک نسبت به روش نانوفيلتر بوده است. در نظر است به کمک اين مقايسه بتوان روش مناسب‌تر را جهت تصفيه پساب صنعتي تعيين نمود. تعيين روش مناسب‌تر از طريق محاسبه ميزان و درصد حذف هر يک از پارامترهاي مورد آزمايش و همچنين تحليل معني‌دار بودن اختلاف نتايج دو روش مورد استفاده با نرم‌افزار SPSS صورت گرفت. نوآوري اين پايان نامه به استفاده از فيلتري بوده که براي اولين بار طراحي و استفاده شده است. نانوفيلتر مورد استفاده از جنس کربن- نئون بوده و فشار کارکرد مطلوب آن 10 بار بوده است. قطر روزنه‌هاي آن نيز 50-80 نانومتر است. آزمايش‌ها به صورت هفتگي بوده و به مدت 11 هفته ادامه داشته است و در هر هفته، پارامترهاي مورد آزمايش اندازه‌گيري شدند و در آخر مورد تحليل قرار گرفتند. نتايج به دست آمده حاکي از ميانگين‌هاي pH=7.58، EC=1132.71µS/cm، TDS=894.55mg/L، COD=22mg/L، BOD5=6.87mg/L، NO3=0.37mg/L، PO4=5.82mg/L، SO4=20mg/L براي روش نانوفيلتر و ميانگين‌هاي pH=7.70، EC=2982.73µS/cm، TDS=2130.91mg/L، COD=40.37mg/L، BOD5=9.91mg/L، NO3=248.05mg/L، PO4=32.25mg/L، SO4=307.64mg/L براي روش بيولوژيک مي‌باشد. از نتايج حاصله چنين استنباط می‌شود که روش نانوفيلتر مناسب‌تر از روش بيولوژيک مورد استفاده مي‌باشد. موضوع بسيار مهم کارايي نانوفيلتر در کاهش BOD5 بوده که بسياري معتقدند فيلترهاي نانو توانايي کاهش آن را ندارند. براي اثبات برتري روش نانوفيلتر پيشنهاد مي‌گردد ساير پارامترها به خصوص فلزات سنگين نيز مورد آزمايش قرار گيرند.

واژه‌هاي کليدي: نانوفيلتراسيون، بيولوژيک، تصفيه، پساب صنعتي.


فصل اول

مقدمه و سوابق تحقيقي

 

  • مقدمه

باتوجه به گسترش روز افزون جمعيت که با رشد صنعتي همراه است، مشکلات و معضلات بسياري زندگي بشر را تحت تأثير قرار داده است. از جمله اين مشکلات مي‌توان به توليد مقدار زياد فاضلاب اشاره کرد که در گذشته اين فاضلاب‌ها از طريق طبيعت قابل جذب بودند اما با افزايش جمعيت و متناسب با آن افزايش فاضلاب‌هاي مختلف (شهري و صنعتي)، جذب مقدار بسيار زياد فاضلاب از طريق طبيعت امکان‌پذير نمي‌باشد. همچنين بايد در نظر گرفت که ايران در مناطق خشک و نيمه‌خشک واقع شده است و باتوجه به محدوديت منابع آب، جهت استفاده پايدار از منابع آب، شناسايي و استفاده از روش‌هايي توصيه مي‌شود که مي‌توان به منابع آب پايدار دست يافت. به اين ترتيب لزوم استفاده مجدد از فاضلاب و پساب مشخص مي‌شود. استفاده مجدد از آب پساب يکي از منابع پايدار آب بوده که حتي با وقوع خشکسالي نيز، مي‌توان روي اين منبع آب حساب ويژه‌اي باز کرد. البته در فرآيند توسعه نمي‌توان انتظار داشت که بدون هيچ تغييري در محيط زيست، رشد صنعتي و اقتصادي صورت گيرد و کسي هم به دنبال چنين امر محالي نيست اما رعايت اصول توسعه پايدار و حفاظت از محيط زيست امري اجتناب ناپذير است [6 و 50].

دلايل ذکر شده سبب شده است که در کشورهاي در حال توسعه و توسعه‌يافته، تصفيه فاضلاب و پساب مورد توجه قرار گيرد.

اگر منابع آب به گونه‌اي که تا کنون معرفي شده‌اند در نظر گرفته شوند، بايد گفت که منابع آب محدود بوده و روز به روز کاهش مي‌يابند؛ اما امروزه منابع آبي معرفي شده‌اند که با منابع آب گذشته متفاوت هستند. منابعي جديد که نه تنها سبب کاهش منابع آب محدود نمي‌شوند، بلکه سبب حفاظت و ذخيره بيشتر آن منایع مي‌گردند. شيرين‌سازي آب دريا و تصفيه فاضلاب و پساب از جمله اين منابع مي‌باشند. منابعي که حتي در خشکسالي‌ها نيز مقدار آن‌ها کاهش چنداني نخواهد داشت و علاوه بر رفع مشکلات کم‌آبي مي‌توانند سبب حفاظت از محيط زيست نيز بشوند [48].

براي تصفيه فاضلاب و پساب روش‌هاي بسياري وجود دارد که هر کدام به نوبه‌ي خود مزايا و معايبي دارند که متناسب با نياز مي‌توان روش مناسب را انتخاب کرد. براي مثال روش شيميايي براي تصفيه فاضلاب صنعت نفت و گاز بيشتر مورد استفاده قرار مي‌گيرد و روش بيولوژيک براي فاضلاب بهداشتي و صنايعي چون مواد غذايي.

اخيراً گرايش بسيار زيادي به فناوري نانو در کليه رشته‌ها شده است و رشته‌ي مهندسي آب نيز از اين امر مستثنا نمي‌باشد. شايد دليل اين امر آن باشد که فناوري‌هاي نانو گامي بلند براي دستيابي به توسعه‌ي پايدار مي‌باشند و يک فاصله‌ي قابل توجه با روش‌هاي قبلي ايجاد کرده‌اند. نانوفيلترها قابليت‌هاي زيادي دارند که اين امر سبب استفاده از آن‌ها در مراحل تصفيه مي‌گردد. از مزاياي نانوفيلترها مي‌توان به موارد زير اشاره کرد [13 و 54]:

– هزينه کارگري کم‌تر

– توانايي کاهش TDS

– قابليت کاهش مواد ارگانيک شيميايي

– امکان کاهش فلزات سنگين

– توانايي نرم کردن آب سخت

– امکان هوشمندسازي فيلترها براي حذف ترکيبات خاص و کاربردهاي خاص

– قابليت تنظيم فيلترها جهت بازيافت و جذب طبيعي بعد از استفاده

– قابليت حذف آلودگي متناسب با نياز

– توانايي تصفيه آب تا حد آب مقطر

از معايب اين فيلترها مي‌توان به هزينه‌ي اوليه زياد و نياز به نيروي کار ماهر جهت استفاده اشاره کرد. همچنين نياز به صرف انرژي زياد براي عبور دادن آب از فيلترها نيز از معايب و مشکلات استفاده از فيلترهاي نانو مي‌باشد.

عده‌ي زيادي معتقدند که جنگ جهاني سوم بر سر آب خواهد بود. در چنين شرايطي و با توجه به اهميت بسيار بالاي آب، در اختيار داشتن منابع آب بيشتر براي هر کشوري به يک اولويت تبديل مي‌شود. با اين تفاسير داشتن يک منبع نامحدود آب مي‌تواند مشکلات آبي هر دولتي را بر طرف سازد و آن‌ها را به يک قدرت استراتژيک تبديل نمايد [3].

امروزه بيشترين مصرف آب در بخش کشاورزي است (حدود 60 تا 95 درصد که در کشورهاي مختلف متفاوت است). مصارف صنعتي پس از کشاورزي بيشترين مصرف آب را به خود اختصاص داده‌اند (بين 3 تا 35 درصد که اين مقدار در کشورهاي توسعه‌يافته و صنعتي بيشترين مقدار و در کشورهاي توسعه نيافته، کم‌ترين مقدار است). مصارف شهري و شرب نيز در عمده‌ي کشورها کم‌ترين درصد مصرف آب را به خود اختصاص مي‌دهند. به طور معمول هرچه آب بيشتري در يک بخش مصرف شود، ميزان فاضلاب و پساب توليدي نيز بيشتر مي‌شود.

هرچند که بيشترين مصرف آب در بخش کشاورزي است، اما نمي‌توان مقدار آب مصرفي در بخش‌هاي صنعتي را ناديده گرفت. همچنين فاضلاب توليدي در بخش صنعتي و شهري نيز مقدار زيادي را به خود اختصاص مي‌دهند. به همين دليل تصفيه پساب صنعتي و استفاده مجدد از آن نيز از اهميت بسيار بالايي برخوردار است [7].

 

  • منابع آب

منابع آب در اصطلاح ذخيره‌هاي آبي هستند که مفيد يا ظرفيت مفيد بودن براي انسان‌ها دارند. مصارف آب شامل فعاليت‌هاي کشاورزي، صنايع، خانگي و محيط زيست مي‌باشد. هرچند که حدود سه چهارم سطح کره زمين از آب پوشيده شده است اما 7/96 درصد کل آب‌هاي کره زمين شور و مابقي آن (3/3 درصد) شيرين هستند. همچنين بيش از دو سوم آب‌هاي شيرين در يخچال‌هاي طبيعي و قطب‌هاي شمال و جنوب زمين قرار دارند که در دسترس نمي‌باشند. منبع آب شيرين، آب در گردش زمين است که به تدريج در حال کاهش مي‌باشد. مقدار تقاضاي آب از ميزان تأمين آن در مناطق زيادي از کره زمين که نرخ رشد جمعيت بالايي دارند فراتر رفته‌است. تا کنون روند کمبود منابع آب شيرين در دسترس بشر ادامه داشته است و به احتمال زياد همچنان ادامه خواهد داشت.

در گذشته منابع آب شيرين به دو دسته يعني آب‌هاي سطحي و آب‌هاي زيرزميني تقسيم مي‌شدند. آب جاري در رودخانه‌ها، درياچه‌ها و تالاب‌ها، آب سطحي گفته مي‌شود. آب سطحي به طور طبيعي از طريق بارش (برف و باران) تأمين مي‌شود و با ورود به درياها يا تبخير و يا نفوذ عمقي به سفره‌هاي آب زيرزميني از چرخه دسترسي خارج مي‌شوند. آب زيرزميني نيز به آب‌هاي شيريني که در خلل و فرج خاک و صخره‌ها موجود است، گفته مي‌شود. همچنين آبي که در لايه‌هاي آبدار (سفره‌هاي آب زيرزميني) زير سطح ايستابي مي‌باشد را نيز شامل مي‌شود [34].

در اصل در گذشته نگاه جوامع تنها به منابع محدود آب بوده است و حرفي از منابع نامحدود آب به ميان نيامده است. اين در حالي است که امروزه منابع آب به دو دسته‌ي محدود و نامحدود تقسيم مي‌شوند و در بين منابع آب شيرين، آب‌هاي نامتعارف از جمله شيرين‌سازي آب شور، لب‌شور و آب دريا، تصفيه فاضلاب و پساب و ساير آب‌هاي نامتعارف نيز داراي جايگاه خاص خود مي‌باشند و از اهميت بالايي برخوردارند.

هرچند که شايد دسترسي به يک منبع آب کاملاً نامحدود غيرقابل تصور باشد اما شيرين‌سازي آب و تصفيه فاضلاب و پساب مي‌تواند بشر را به منبع آبي تقريباً نامحدود برساند. همچنين کاهش شديد منابع آب شيرين در سال‌هاي اخير سبب مي‌شود که يافتن و استفاده از منابع نامحدود آب در اولويت هر دولتي قرار گيرد [40].

 

  • آلاينده‌هاي آب

آب هرگز به طور خالص در هيچ کجاي طبيعت يافت نمي‌شود. حتي آب باراني که در مناطق غير آلوده نواحي جغرافيايي به زمين مي‌بارد، شامل گازهاي O2، CO2 و N2 محلول در آن است و همچنين گرد و غبار يا ذرات معلق در اتمسفر به صورت تعليق در آب حمل مي‌شوند. آب چشمه‌ها نيز معمولاً داراي ترکيباتي حمل شده از فلزاتي مثل Fe، Mg، Ca و Na است.

بر طبق يک تعريف، هر ماده و جسمي که مانع استفاده طبيعي از آب شود، آلوده کننده آب تلقي مي‌شود.

اکنون در جهان بيش از 500 کيلومترمکعب آب در ارتباط با صنعت مورد استفاده قرار مي‌گيرد که نصف آن پس از تصفيه پساب‌هاي صنعتي مجدداً استفاده مي‌شود (البته بر طبق محاسبات سازمان ملل يک سوم آب‌هاي شيرين جهان آلوده‌اند).

هيچ تعريف خاصي براي پاک يا آلوده بودن مطلق آب وجود ندارد. در واقع آب پاک بنا به کاربرد آن بايستي داراي شرايط خاصي باشد. مثلاً براي مصارف کشاورزي يا صنعت نيازمند استانداردهاي کيفيت خاص خود است [12].

معمولاً آبي را آلوده مي‌گويند که مقدار اکسيژن محلول در آن از مقداري که براي زندگي آبزيان ضروري است کم‌تر باشد. هرگاه مواد آلي از طريق تخليه فاضلاب به آب‌ها وارد شوند به علت خاصيت اکسيدشوندگي شديد اين مواد که با مصرف اکسيژن محلول در آب صورت مي‌گيرد، اکسيژن محلول در آب به صفر مي‌رسد و مي‌گويند آب به شدت آلوده است.

کيفيت آب عامل تعيين کننده‌اي براي آسايش و رفاه انسان‌ها است. اکنون در جوامعي که آب‌هاي آلوده به باکتري‌ها و مواد شيميايي وجود دارد شيوع بيماري‌ها امري اجتناب‌ناپذير است و بسياري از مرگ و ميرها ناشي از آلودگي آب مي‌باشد. با وجود تصفيه آب آشاميدني در شهرها هنوز هم بعضي از منابع آب شهري در برخي نقاط حاوي مقادير خطرناکي از عوامل بالقوه بيماري‌زا هستند. ترکيبات شيمياييي و سمي در اندازه‌هاي کم به هيچ وجه در آب آشاميدني قابل مشاهده نبوده و بدون انجام آزمايش‌ها ويژه به راحتي نمي‌توان در خصوص کيفيت آبي اظهار نظر کرد.

در جوامع صنعتي سرچشمه‌هاي گوناگوني براي وارد شدن آلودگي‌هاي شيميايي به درون آب وجود دارد، فضولات حاصل از صنايع شيميايي و آبکاري و عبور از ميان زمين‌هاي کشاورزي سمپاشي‌شده، منابع جدي آلودگي شيميايي آب هستند.

در حال حاضر مواد سمي که توسط آب منتقل مي‌شوند مهم‌ترين عوامل زيان‌بار موجود در آب‌هاي آشاميدني هستند [12].

گروه‌هاي عمده آلاينده آب عبارتند از مواد آلي و معدني، عوامل بيماري‌زا، نمک‌ها، آلودگي‌هاي حرارتي، عناصر کمياب نظير فلزات سنگين، آفت‌کش‌ها و ترکيبات سمي که در اين ميان مهم‌ترين آلودگي در فاضلاب انساني وجود مواد آلي و عناصر غذايي محلول در آب از جمله کربن، نيتروژن و فسفر است. آب، زماني آلوده به مواد غذايي است که غلظت آن‌ها در آب براي تشديد رشد گياهان آبزي به حد کافي بالا باشد.

با تشديد رشد جلبک‌ها در آب از کيفيت آن براي مصارفي همچون شنا، قايقراني، تأمين آب شرب کاسته مي‌شود. به علاوه محيط آبي مذکور به عنوان يک سيستم زيستي براي ساير موجودات زنده آبزي نامساعد مي‌گردد [38 و 64].

غني شدن آب از عناصر غذايي باعث تشديد رشد جلبک‌ها مي‌گردد که اين جلبک‌ها در نهايت تجزيه شده و باعث مصرف اکسيژن محلول و کاهش آن مي‌گردد. اين امر باعث مرگ برخي آبزيان، ايجاد شرايط بي‌هوازي و توليد گازهاي نامطبوع نظير H2S و CH4، رشد حشرات مزاحم و همچنين باعث پديده اوتريفيکاسيون[1] مي‌گردد [51].

آلاينده‌هاي نفتي نيز از آلاينده‌هاي مهم آب در مناطق نفت‌خيز مي‌باشند. سالانه مقدار زيادي نفت خام در جهان استخراج مي‌شود که توليد، توزيع و استفاده از يک چنين مقدار زيادي نفت پيامدهاي زيست‌محيطي زيادي دارد. آلودگي نفتي باعث مي‌شود خاصيت هيدروفوبي پرندگان به شدت کاهش يابد. البته آلودگي‌هاي نفتي، مشکلات و مضرات ديگري نيز به همراه دارند.

لازم به ذکر است که آلودگي‌هاي راديواکتيو نيز از آلاينده‌هاي مهم آب در سال‌هاي اخير و آينده به شمار مي‌روند. چهار نوع آلودگي مهم توسط کارخانجات انرژي هسته‌اي توليد مي‌شود. زباله‌هاي مايع توليدي از مواد راديواکتيو، زباله‌هاي مايع و گازي حاصل از عناصر سوختي، پسماندهاي حاصل از نيروگاه‌هاي هسته‌اي و گرما، چهار آلودگي مهم مي‌باشند.

به طور کلي مي‌توان آلوده‌کننده‌هاي آب را به 9 دسته اصلي يعني زباله‌هاي متقاضي اکسيژن، عوامل بيماري‌زا، مواد غذايي گياهي، ترکيبات آلي سنتز شده (مصنوعي)، نفت، مواد شيميايي معدني و کاني‌ها، رسوبات، مواد راديواکتيو (پرتوزا) و گرما تقسيم کرد [27].

[1] Utrification

تعربف از اوتريفيکاسيون :غني سازي آب توسط موادمغذي مخصوصاً تركيبات نيتروژن‌دار و فسفردار، كه رشد سريع جلبک‌ها و بسياري از گياهان آبزي را تقويت كرده و متعاقباً يك اختلال نامطلوب در تعادل ارگانيزم‌ها و كيفيت آب به وجود مي‌آورند.

تعداد صفحه : 137

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

:        ****       serderehi@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

***  *** ***

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :