امکان‌سنجی استفاده مجدد لجن تصفیه‌خانه آب در تصفیه لجن تصفیه‌خانه فاضلاب

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آب، فاضلاب و محیط‌زیست، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

2 استاد گروه مهندسی آب، فاضلاب و محیط‌زیست، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران.

چکیده

در این مطالعه، امکان‌سنجی بهبود عملکردی فرآیندهای تغلیظ، هضم بی‎هوازی و آبگیری لجن تصفیه‎خانه‌های فاضلاب با هدف کاهش 50 درصدی پلی‎الکترولیت مصرفی و جایگزینی آن با  لجن شیمیایی تصفیه‎خانه ‎آب در مقیاس پایلوت آزمایشگاهی انجام پذیرفت. برای این منظور، پارامترهای اندیس حجمی لجن 1(SVI)، مقاومت ویژه فیلتراسیون 2(SRF)، ضریب تراکم‎پذیری، نرخ فیلتراسیون و میزان تولید بیوگاز بررسی شدند. نتایج حاصل نشان می‎دهند که با افزودن دوز بهینه 200 میلی‎گرم ‎بر‎گرم لجن تصفیه‎خانه ‎آب به لجن فاضلاب، ضریب تراکم‎پذیری کاهش 27 درصدی و نرخ فیلتراسیون افزایش 70 درصدی داشته و SVI و SRF به‌ترتیب برابر 9/64 و 3/43 درصد کاهش یافته داشته‎اند و در نهایت منجر به تسهیل ته‌نشینی و آزادسازی آب آزاد شده است. از سوی دیگر افزودن لجن تصفیه‎خانه‎آب دسترسی میکروارگانیزم‎ها به مواد ریزمغذی را بهبود داده منجر به افزایش 77/7 درصدی تولید بیوگاز شده است. آهن موجود در فرایند هضم با افزایش فعالیت آنزیم‎ها، کاهش پتانسیل اکسایش-کاهش و بهبود انتقال مستقیم الکترون بین‎گونه‎ای منجر به افزایش بیوگاز تولیدی می‎شود. افزودن لجن تصفیه‎خانه ‎آب در مقادیر مناسب می‌تواند علاوه بر مدیریت بهینه ‎محیط‌زیستی پسماندهای تصفیه‎خانه‎های آب و فاضلاب، نقش به‌سزایی در کاهش قابل‌توجه پلی‎الکترولیت مصرفی و افزایش میزان تولید بیوگاز داشته باشد. 

کلیدواژه‌ها


 
طاهریون، م., آقابابایی، ب.، محمدی، س.، غلمان، س.و.، و صالحی وزیری، ا.، (1401)، "بررسی اثر هضم هوازی لجن بر کیفیت آبگیری لجن مازاد سیستمSBR  تصفیه‌خانه شهر یزد"، علوم و مهندسی آب و فاضلاب، 7(2)، 34-41. 
Ahmad, T., Ahmad, K., Ahad, A., and Alam, M., (2016), "Characterization of water treatment sludge and its reuse as coagulant", Journal of Environmental Management, 182, 606-611, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2016.08.010. Amin, P., (2014), "Primary sludge addition for enhanced biosludge dewatering", M.Sc. Thesis,  University of Toronto, Canada.
APHA, (2012), APHA, AWWA, WEF, Standard methods for examination of water and wastewater, Anales de Hidrología Médica.
Arif, S., Liaquat, R., and Adil, M., (2018), "Applications of materials as additives in anaerobic digestion technology", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 97, 354-366, https://doi.org/10.1016/j.rser.2018.08.039.
Azarmanesh, R., Zonoozi, M.H., and Ghiasinejad, H., (2020), "Characterization of food waste and sewage sludge mesophilic anaerobic co-digestion under different mixing ratios of primary sludge, secondary sludge and food waste", Biomass and Bioenergy, 139, 105610, https://doi.org/10.1016/j.biombioe.2020.105610.
Gobena, B., Adela, Y., Serbessa, G.G., and Alemayehu, E., (2020), "Evaluation of residual Al3+ and Fe3+ concentration in blended Alum-Ferric Chloride coagulant use", International Journal of Water and Wastewater Treatment, 6(3).
Ebrahimi-Nik, M., Heidari, A., Ramezani Azghandi, S., Asadi Mohammadi, F., and Younesi, H., (2018), "Drinking water treatment sludge as an effective additive for biogas production from food waste; kinetic evaluation and biomethane potential test", Bioresource Technology, 260, 421-426, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2018.03.112.
Farhat, S., Kamel, F., Jedoui, Y., and Kallel, M., (2012), "The relation between the RO fouling membrane and the feed water quality and the pretreatment in Djerba Island plant", Desalination, 286, 412-416, http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2011.11.058.
Garlicka, A., Zubrowska-Sudol, M., Umiejewska, K., Roubinek, O., Palige, J., and Chmielewski, A., (2020), "Effects of thickened excess sludge pre-treatment using hydrodynamic cavitation for anaerobic digestion", Energies, 13(10), 2483, https://www.mdpi.com/1996-1073/13/10/2483.
Guo, J., Jiang, S., and Pang, Y., (2019), "Rice straw biochar modified by aluminum chloride enhances the dewatering of the sludge from municipal sewage treatment plant", Science of the Total Environment, 654, 338-344, https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.10.429.
Guo, Z., Ma, L., Dai, Q., Ao, R., Liu, H., Wei, Y., and Mu, L., (2020). "Role of extracellular polymeric substances in sludge dewatering under modified corn-core powder and sludge-based biochar pretreatments", Ecotoxicology and Environmental Safety, 202, 110882, https://doi.org/10.1016/j.ecoenv.2020.110882.
Joseph-Soly, S., Saldanha, T., Nosrati, A., Skinner, W., and Addai-Mensah, J., (2019), "Improved dewatering of clay rich mineral dispersions using recyclable superabsorbent polymers", Chemical Engineering Research and Design, 142, 78-86, https://doi.org/10.1016/j.cherd.2018.07.032.
Kapp, H., (1984), "Sludge thickening prior to anaerobic digestion", Water Science and Technology, 16(12), 419-432, https://doi.org/10.2166/wst.1984.0010.
Lai, J.Y., and Liu, J.C., (2004), Co-conditioning and dewatering of alum sludge and waste activated sludge, Water Science and Technology, 50(9), 41-48, https://doi.org/10.2166/wst.2004.0530.
Li, J., Liu, L., Liu, J., Ma, T., Yan, A., and Ni, Y., (2016), "Effect of adding alum sludge from water treatment plant on sewage sludge dewatering", Journal of Environmental Chemical Engineering, 4, 746-752, http://dx.doi.org/10.1016/j.jece.2015.07.021.
Likus, M., Komorowska-Kaufman, M., Pruss, A., Zych, Ł., and Bajda, T., (2021), "Iron-based water treatment residuals: Phase, physicochemical characterization, and textural properties", Materials, 14(14), 3938, https://doi.org/10.3390/ma14143938.
Luiz, M.A., Sidney Seckler, F.F., and Passos, P.R., (2018), "Full-scale effects of addition of sludge from water treatment stations into processes of sewage treatment by conventional activated sludge", Journal of Environmental Management, 215, 283-293, https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.03.072.
Mangunda, C., Petersen, J., and Lewis, A.E., (2019), "The effect of Fe(III) concentration on the dewatering behaviour of Fe(III) oxyhydroxide precipitates from low-tenor solutions", Hydrometallurgy, 183, 20-28, https://doi.org/10.1016/j.hydromet.2018.11.010.
Masihi, H., and Badalians Gholikandi, G., (2020), "Using acidic-modified bentonite for anaerobically digested sludge conditioning and dewatering", Chemosphere, 241, 125096, https://doi.org/10.1016/j.chemosphere.2019.125096.
Metcalf, W., and Eddy, C., (2014), Wastewater engineering: Treatment and resource recovery, Fifth Edition, McGraw-Hill.
Puchajda, B., and Oleszkiewicz, J., (2008), "Impact of sludge thickening on energy recovery from anaerobic digestion", Water Science and Technology, 57(3), 395-401, http://dx.doi.org/10.2166/wst.2008.021.
Qasim, S.R., Motley, E.M., and Zhu, G., (2000), Water works engineering: Planning, design, and operation, Prentice Hall.
Qi, Y., Thapa, K.B., and Hoadley, A F.A., (2011), "Application of filtration aids for improving sludge dewatering properties, A review", Chemical Engineering Journal, 171(2), 373-384, https://doi.org/10.1016/j.cej.2011.04.060.
Rahmani, A.R., Nematollahi, D., Godini, K., and Azarian, G., (2013). "Continuous thickening of activated sludge by electro-flotation", Separation and Purification Technology, 107, 166-171, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2013.01.022.
Ren, B., Lyczko, N., Zhao, Y., and Nzihou, A., (2020), "Integrating alum sludge with waste-activated sludge in co-conditioning and dewatering: A case study of a city in south France", Environmental Science and Pollution Research, 27(13), 14863-14871, https://doi.org/10.1007/s11356-020-08056-0.
Romero-Guiza, M.S., Vila, J., Mata-Alvarez, J., Chimenos, J.M., and Astals, S., (2016), "The role of additives on anaerobic digestion: A review", Renewable and Sustainable Energy Reviews, 58, 1486-1499, https://doi.org/10.1016/j.rser.2015.12.094.
Wang, S., Yang, Y.K., Chen, X.G., Lv, J.Z., and Li, J., (2017), "Effects of bamboo powder and rice husk powder conditioners on sludge dewatering and filtrate quality", International Biodeterioration and Biodegradation, 124, 288-296, https://doi.org/10.1016/j.ibiod.2017.05.013.
Wójcik, M., (2020), "Investigation of filtration properties and microbiological characteristics of sewage sludge after physical conditioning with the use of ground walnut shells", Powder Technology, 361, 491-498, http://dx.doi.org/10.1016/j.powtec.2019.11.100.
Xie, S., Li, X., Pham, C.U., Nguyen, H.V., Song, Y., Chetty, K., Kulandaivelu, J., Wang, C., Hai, F., and Jiang, G., (2021), "Co-digestion of primary sewage sludge with drinking water treatment sludge: A comprehensive evaluation of benefits", Bioresource Technology, 330, 124994, https://doi.org/10.1016/j.biortech.2021.124994.
Zhang, J., Yue, Q., Xia, C., Yang, K., Zhao, P., Gao, B., and Yu, H., (2017), "The study of Na2SiO3 as conditioner used to deep dewater the urban sewage dewatered sludge by filter press", Separation and Purification Technology, 174, 331-337, https://doi.org/10.1016/j.seppur.2016.11.004.