تاثیر امواج اولتراسونیک بر میزان کلیفرم کل و اشرشیاکلی در لجن فاضلاب شهری

فرشاد گلبابایی کوتنایی, ناصر مهردادی, مهدی اسدی قالهری, غلامرضا نبی بیدهندی, حسن امینی راد

چکیده


سابقه و هدف: تصفیه لجن تصفیه‌خانه‌های فاضلاب یکی از مشکل‌ترین فرآیندهای تصفیه و چالشی اساسی برای متخصصین و مسئولان می‌باشد. مهمترین شاخص وجود عوامل بیماری‌زا در لجن و فاضلاب کلیفرم‌ها می‌باشند. امواج اولتراسوند در فرکانس‌های 20 تا 200 کیلو هرتز و سطوح بالای انرژی یکی از روش‌های جدید جهت گندزدایی در تاسیسات فاضلابی هستند. هدف از انجام این تحقیق، تعیین اثر سیستم انتشار امواج اولتراسونیک با طول موج پایین جهت حذف کلیفرم کل و Escherichia coli از لجن و تعیین محدوده بهینه پارامترهای راهبری در استفاده از روش‌ اولتراسونیک می‌باشد.

مواد و روش‌ها: اين تحقيق یک مطالعه توصیفی تحلیلی است که به صورت ناپیوسته و در مقیاس آزمایشگاهی انجام شد. بر این اساس طی دو فصل تابستان و پائیز سال 1394، تعداد 12 نمونه با فاصله زمانی 15 روزه از لجن تصفیه خانه فاضلاب جنوب تهران برداشت و تاثیر چگالی اولتراسوند (375/0، 75/0، 1، 3/1 و 5/2) بر حسب وات بر میلی‌لیتر و زمان (1، 5، 10، 15 و 30) بر حسب دقیقه بر میزان کلیفرم کل و Escherichia coli لجن بررسی شد. دستگاه اولتراسونيك مورد استفاده در اين تحقيق، از گونه پروبی با بیشینه توان خروجی 750 وات و با فرکانس ثابت راهبری 20 کیلوهرتز بود. کلیه آزمايش‌هاي ميکروبي به روش MPN در چند مرحله احتمالی، تائیدی و تکمیلی به روش 15 لوله‌ای انجام گردید و واحد به صورت MPN در 100 میلی لیتر گزارش گردید. این آزمایش‌ها در محل آزمایشگاه نانو و آب و فاضلاب دانشکده محیط‌زیست دانشگاه تهران و بر اساس آزمایش شماره 9221 کتاب روش‌های استاندارد برای آزمایشات آب و فاضلاب انجام گرفت.

نتایج و بحث: امواج اولتراسونیک با تخریب دیواره‌های سلولی عوامل بیماری‌زا، ویروس‌ها و میکروب‌ها و از هم پاشیدن این عوامل بیماری‌زا موجب گندزدایی جریان لجن می‌گردند. از سوی دیگر دمای بالای ایجاد شده در اثر پدیده کاویتاسیون نیز می‌تواند به صورت موضعی موجب از بین رفتن عوامل بیماری‌زا گردد. به نظر می‌رسد که نیروی هیدرودینامیکی بالا و دمای بالای موضعی ایجاد شده مهمترین مکانیسم‌های تاثیرگذار در فرآیند گندزدایی لجن بر اثر اعمال امواج اولتراسونیک می‌باشند. نتایج این تحقیق نشان‌داد که با افزایش زمان و افزایش چگالی اولتراسوند، میزان حذف کلیفرم کل و Escherichia coli افزایش می‌یابد. همچنین، زمان سونیفیکاسیون بهینه برابر 30 دقیقه و چگالی اولتراسوند بهینه برابر با 5/2 وات بر میلی‌لیتر در فرکانس 20 کیلوهرتز، بدست آمد. میزان حذف کلیفرم کل و Escherichia coli در این شرایط بیش از 99 درصد و معادل log 2 بوده است.

نتیجه‌گیری: با توجه به نتایج بدست آمده از این تحقیق، استفاده از امواج اولتراسوند تاثیر قابل توجهی بر قابلیت حذف کلیفرم کل و Escherichia coli داشته و می‌تواند به عنوان گزینه مناسبی برای تثبیت و گندزدایی لجن به کار رود. 


واژگان کلیدی


کلیفرم کل - لجن - اشرشیا کلی - امواج اولتراسونیک.

تمام متن:

PDF

منابع و مآخذ مقاله


Heidari A, Nabizadeh R, Mohammadi M, Gholami M, Mahvi A. A survey on the effect of ultrasonic method on dewatering of bio sludge in wastewater treatment plant. J Sabzevar Uni Med Sci. 2014; 21(3): 424-430.

Tchobanoglous G, Burton FL, Stensel HD. Wastewater engineering treatment & reuse. McGraw-Hill; 2003.

Metcalf & Eddy. Wastewater Engineering Treatment and Reuse. 4th ed. McGraw-Hill Inc.; 2003.

Shahmansouri M, Kargar M. Efficiency of Ozonation in Decreasing Total Organic Carbon and Total Coliform Bacteria in Isfahan Water Treatment Plant. Wastewater j. 2005; 16(2): 43-46. (Persian)

Gottschalk C, Libra JA, Saupe A. Ozonation of Drinking Water and of Wastewater. Wiley-Blackwell; 2000.

Gottschalk C, Libra JA, Saupe A. Ozonation of Water and Waste Water: A Practical Guide to Understanding Ozone and its Applications. Wiley-VCH; 2010.

Amin MM, Hashemi H, Ebrahimi A, Bina B, Attar H, Jaberi A, et al. Using Combined Processes of Filtration and Ultraviolet Irradiation for Effluent Disinfection of Isfahan North Wastewater Treatment Plant in Pilot Scale, Wastewater j. 2011; 22(2): 71-77. (Persian)

Dabbagh R. Microbial Removal Efficiency of UV in Tehran Shahid Mahallati Wastewater Treatment Plant. Wastewater j. 2009; 20(1), 59-66. (Persian)

Hashemi H, Amin MM, Ebrahimi A, Rezaie R, Safari M. Evaluation of health, environmental, economic and technical aspects of disinfection of WWTP effluent in the north of Isfahan with UV instead of chlorine. Wastewater j. 2012; 16(4): 71-77. (Persian)

Black & Veatch Corporation. White's Handbook of Chlorination and Alternative Disinfectants. Wiley; 2010.

Foladori P, Andreottola G, Ziglio G. Sludge reduction technologies in wastewater treatment plants, IWA Publishing; 2010.

Show KY, Mao T, Lee DJ. Optimisation of sludge disruption by sonication, Water Res. 2007; 41: 4741 – 4747.

Pilli S, Bhunia P, Yan S, LeBlanc RJ, Tyagi RD, Surampalli RY. Ultrasonic pretreatment of sludge: A review, Ultrason Sonochem. 2011; 18: 1-18.

Jyoti KK, Pandit AB. Effect of cavitation on chemical disinfection efficiency. Water Res. 2004; 18: 9-19.

Blume T, Neis U. Improved wastewater disinfection by ultrasonic pre-treatment. Ultrason Sonochem. 2004; 11: 333–336.

Bougrier C, Carrere H, Delgenes JP. Solubilisation of waste-activated sludge by ultrasonic treatment, Chem Eng J. 2005; 106: 163-169.

Schlafer O, Sievers M, Klotzbucher H, Onyeche TI. Improvement of biological activity by low energy ultrasound assisted bioreactors, Ultrasonics. 2000; 38: 711-716.

Mohammadi AR, Mehrdadi N, Nabi G, Torabian A. Excess sludge reduction using ultrasonic waves in biological wastewater treatment, Desalination, 2011; 275 (1-3): 67-73.

Yan Y, Feng L, Zhang Ch, Wisniewski C, Zhou q. Ultrasonic enhancement of waste activated sludge hydrolysis and volatile fatty acids accumulation at pH 10.0, Water res. 2010; 44: 3329-3336.

Antoniadis A. Poulios I. Nikolakaki E, Mantzavinos D. Sonochemical disinfection of municipal wastewater. J Hazard Mater. 2007; 146: 492-495.

Mehrdadi N, Nabi G, Zahedi A, Mohamadi A, Aghajani A. Application of ultrasonic Wave irradiation in wastewater treatment, Tehran: University of Tehran Press, 2013. (Persian)

APHA. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, 21st ed. Washington: American Public Health Association/American Water Works Association/Water Environment Federation, 2005.

Neis U, Blume T. The Effect of Ultrasound on Particulate Matter, Especially Microorganisms in Complex Water and Waste Water Media. Enviro Prog Sustain. 2011; 25(3): 257-260.

Zhang G, Zhang P, Yang J, Liu H. Energy-efficient sludge sonication: Power and sludge characteristics. Bioresource Technol. 2008; 99: 9029-9031.

Dehghani MH. Effectiveness of Ultrasound on the Destruction of E. coli. American J Environ Sci. 2005; 1(3): 187-189.

Hulsmans A, Joris K, Lambert N, Rediers H, Declerck P, Delaedt Y, et al. Evaluation of process parameters of ultrasonic treatment of bacterial suspensions in a pilot scale water disinfection system. Ultrason Sonochem. 2010; 17: 1004–1009.

Drakopoulou S, Terzakis S, Fountoulakis MS, Mantzavinos D, Manios T. Ultrasound-induced inactivation of gram-negative and gram-positive bacteria in secondary treated municipal wastewater. Ultrason Sonochem. 2009; 16: 629-634.

Naddeo V, Landi M, Belgiorno V, Napoli R. Wastewater disinfection by combination of ultrasound and ultraviolet irradiation. J Hazard Mater. 2009; 168: 925-92.

Gholami M, Mirzaei R, Mohammadi R, Zarghampour Z, Afshari A. Destruction of Escherichia coli and Enterococcus faecalis using Low Frequency Ultrasound Technology: A Response Surface Methodology. Health Scope. 2014; 3(1): e14213.

Pilli S, Bhunia P., Yan S, LeBlanc RJ, Tyagi RD, Surampalli RY. Ultrasonic pretreatment of sludge: A review. Ultrason Sonochem. 2011; 18: 1–18.

Naddeo V, Cesaro A, Mantzavinos D, Fatta-Kassinos D, Belgiorno V. Water and wastewater disinfection by ultrasound irradiation a critical review. 2014; Global NEST J. 16(3): 561-577.

Wang F, Wang Y, Ji M. Mechanisms and kinetics models for ultrasonic waste activated sludge disintegration. J Hazard Mater. 2005; B123: 145–150.


ارجاعات

  • در حال حاضر ارجاعی نیست.