مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مقاله تاثیر دما و بارهیدرولیکی در نیتریفیکاسیون فاضلابهای با غلظت آمونیاک بالا در سیستمRBCp
بهمن یارقلی - عضو هیات علمی موسسه تحقیقات فنی و مهندسی کشاورزی کرج
مهدی برقعی - استاد دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه صنعتی شریف
چکیده مقاله:
صنایع غذایی، نفت و پتروشیمی، صنایع نظامی و کشتارگاههای دام و طیور، از صنایع پر مصرف آب بوده و فاضلابی با غلظت آمونیاک بالا تولید می کنند که قابل تصفیه در سیستم های رایج نیستند. با توجه به رشد سریع این صنایع و اثرات سوء ناشی از ورود پساب آنها به محیط زیست، ضرورت استفاده از روشهایی با هزینه کم و راندمان بالا احساس می شود. نیتریفیکاسیون مرحله اول و مهم ترین مرحله حذف بیولوژی ترکیبات آمونیاکی بوده که قابل اجرا در سیستم های بیوفیلمی است. این سیستمها به ویژه راکتورهای RBCp با نیاز به حداقل زمین و انرژی ، راهبری ساده، عدم نیاز به هوادهی و برگشت لجن، نسبت به سایر روشها اولویت دارند. با توجه به حساسیت سیستم های RBCp به دما و بار هیدرولیکی و اختلاف دمائی موجود در سطح کشور آزمون راکتور RBCp در شرایط دمائی و بار هیدرولیکی مختلف ضروری می باشد. در این تحقیق با ساخت سیستم RBCp در مقیاس آزمایشگاهی ، آنرا با فاضلاب سنتیک با ترکیبی مشابه با فاضلابهای صنعتی راه اندازی کرده و به بررسی اثر دما و بار هیدرولیکی در عملکرد آن پرداخته شد. نتایج نشان داد در محدوده دمایی 12/5 الی 22/5 درجه سانتیگراد میزان نیتریفیکاسیون افزایش سریعی داشته ولی از 22/5 الی 32/5 درجه سانتیگراد افزایش ناچیز است. همچنین مشاهده شد با افزایش بار هیدرولیکی راندمان نیتریفیکاسیون کاهش می یابد.
کلیدواژه‌ها:
نیتریفیکاسیون- RBCp - آمونیاک - فاضلاب صنعتی - دما - نیتروباکتر- نیتروزموناس

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

این روش فقط  برای آبهای نوشیدنی  تمیز و پسابهای فاضلابی که بدون رنگ بوده و همچنین حداقل مقدار آمونیاک  آنها بیش از ۲۰ میکرو گرم در لیتر باشد کاربرد دارد. برای فاضلابهای خانگی زمانی مناسب است که خطای ۱ تا ۲ میلی گرم بر لیتر چندان اهمیتی نداشته باشد.

روش آزمایش به شرح زیر است :

۱-  اگر نمونه کدورت داشت صافسازی شود و چنانچه در نمونه کلر وجود داشت کلر زدایی گردد و سپس ۱۰۰ سی سی را برداشته و در ارلن بریزید.

۲- ۱ سی سی znso₄ به آن اضافه کنید و کاملا هم بزنید . این عمل سبب می شود تا با کمک مرحله ی سوم حذف کلسیم و آهن و منگنز و سولفات و دیگر یونها انجام پذیرد.

۳- مقدار 4/0 تا 5/0 سی سی از NAOH  با نرمالیته ی ۶ به آن اضافه کرده تا PH به حدود 5/10 برسد. به آرامی هم بزنید و برای چند لحظه صبر کنید تا لخته های تشکیل شده ته نشین شود و مایع رویی بدون رنگ و کدورت گردد. که در اینجا مواد معلق و رنگی ته نشین می شود.

۴- نمونه را صاف کرده و دقت کنید که کاغذ صافی دارای آمونیاک نباشد و برای اطمینان می توانید آب مقطر را از کاغذ صافی عبور داده و از مرحله ی ۶ به بعد روی آن هم  انجام دهید .

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آنالیز و شناسایی آمونیاک:(NH₃)

 آمونیاک میتواند به آسانی از طریق بوی آن شناخته شود و مقدار آن با تیتراسیون قابل اندازه گیری است. آمونیاک در مقدار اضافی محلول استاندارد سولفوریک اسید رقیق جذب میشود و مقدار باقیمانده اسید در طی یک تیتراسیون برگشتی با سود سوز آور استاندارد و شناساگر متیل اورانژ تیتر میگردد.

همچنین میتوان از تیتراسیون پتانسیومتری نیز برای تعیین نقطه پایانی استفاده کرد. غلظتهای بسیار کم آمونیاک در فاضلاب، آبهای زیرزمینی، آبهای آشامیدنی و هوا را میتوان بوسیله تکنیکهای گوناگون رنگ سنجی یا به کمک الکترود انتخابگر آمونیاک تعیین کرد. آمونیاک با معرف نسلر در شرایط قلیائی واکنش داده و رنگ آن زرد میشود. شدت رنگ با اسپکتروفوتومتر، اندازه گیری میشود. مقدار جذب بستگی به مقدار آمونیاک دارد.

در دیگر حالت آمونیاک میتواند توسط روش یدو فنل آبی شناسایی شود. در این روش آمونیاک با هیپوکلریت واکنش دهد و مونوکلرآمین ایجاد میکند که این ترکیب با فنل در حضور کاتالیزور سولفات منگنز واکنش داده و یدوفنل آبی را ایجاد میکند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

اندازه گيري آمونياك :

 روش اول  :

مواد مورد نياز :

1-  محلول A :

75 گرم تري سديم فسفات دو آبه ( Na3PO4, 12H2O ) و 75 گرم سيترات سديم (C6H5NaO7 , 5 H2O) را در cc 500 آب مقطر حل كنيد.

2-   محلول B  :

1/62 گرم فنل را همرا با  متانول به حجم 100 ميلي ليتر برسانيد 1/0 گرم نيترو پروسيد   Na2 ( Fe (CN) NO) , 2 H2O )  ) را در cc 75 از محلول بالا حل كرده وسپس با همان محلول به حجم cc 100 برسانيد.

3- محلول C :

cc 75 هيپو كلريت سديم (NaClO) يا آب ژاول 5% را با هيدروكسيد سديم 5/67 % به حجم cc 100 برسانيد.

4- محلول مادر استاندارد آمونياك :

819/3 گرم NH4Cl خشك را در آب مقطر حل كرده و به حجم يك ليتر برسانيد .

 

1 ml =1.00 mg N-NH4+ = 1.28 mg  N-NH4+

5- محلول استاندارد آمونياك :      

cc 10 از محلول مادر برداشته به حجم يك ليتر برسانيد.

 

                           1ml = 0.01 mg  N-NH4+  = 0.0128  mg  N-NH4+

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

آمونياك را با NH3 نمايش داده و اندازه گيري آن بر حسب ppm مي باشد . آمونياك را برحسب آمونيوم +NH4 نيز گزارش ميكنند .

روشهاي اندازه گيري آمونياك:

    روش نسلر مستقيم   Direct Nesslerization
    روش تقطير و استفاده از معرف نسلر Nesslerization Distillation

روش نسلر مستقيم:

معرف نسلر محلول قليائي از يدور پتاسيم (KI) ويدور جيوه (HgI2) و پتاس(KOH )مي باشد.

2kI+HgI2 →    K2HgI4

پتاسيم مركوريك يديد K2HgI4 با آمونياك يا نمكهاي آمونيوم توليد رنگ زرد قهوه اي مي كند:

 

K2HgI4 + NH3 + 3KOH  →  NH2-Hg-O-Hg-H + 7KI + 2H2O

شدت رنگ ايجاد شده متناسب با غلظت آمونياك موجود در نمونه است كه مي توان توسط دستگاه اسپكتروفتومتر طول موج 425 نانو متر مقدار  آمونياك را اندازه گرفت.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب