چکیده
در این پروژه کارایی روش انعقاد و لخته سازی در تصفیه پساب کشتارگاه مرغ مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا مواد منعقد کننده سولفات آهن(3)، سولفات آهن(2)، کلرید فریک، پلی آلومینیوم کلراید و آلوم جهت تصفیه پساب انتخاب گردید. سپس جهت تعیین ماده منعقد کننده مناسب، شرایط عملیاتی مختلفی مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج جارتست نشان داد که در صورت استفاده از منعقد کننده سولفات آهن(3)و کلرید فریک و پلی آلومینیوم کلراید، به ترتیب با دُز مصرفی 1670، 1250 و5800 (mg/L)، مقدار کدورت نمونه به حدود(NTU) 3 کاهش می یابد. با تغییر PH نمونه بهبود چندانی در مقدار کدورت مشاهده نگردید(PH نمونه حدود 6)،ولی با افزایش دور همزن مقدار کدورت نمونه کاهش یافت(حداکثر دور همزن rpm 300). سولفات آهن(3)در دور تند rpm300 و مدت زمان 15 دقیقه موجب ایجاد 86% حجم زلال شده می گردد، که این مقدار از مقادیر حاصله در صورت استفاده از کلرید فریک و پلی آلومینیوم کلراید بیشتر است. در صورت استفاده از سولفات آهن(2)و آلوم، مقدار کدورت نمونه بترتیب به 71 و 25 (NTU) کاهش یافت. لذا این دو ماده جهت تصفیه پساب مرغ مناسب نمی باشند.
پلی آلومینیوم کلراید نیز علی رغم کاهش میزان کدورت به 3، با توجه به دز مصرفی بالا و زمان نسبتاً زیاد مورد نیاز برای زلال سازی نمونه، جهت تصفیه پساب مرغ توصیه نمی گردد. در مجموع با توجه به نتایج آزمایشات، استفاده از کلرید فریک و سولفات آهن(3) در مراحل اولیه تصفیه پساب کشتارگاههای مرغ توصیه می گردد. مقدار کاهش COD نمونه در صورت استفاده از کلرید فریک و سولفات آهن(3) به ترتیب 32% و 39% می باشد. البته این مقادیر خیلی بیشتر از حد مجاز بوده و باید در مراحل بعدی تصفیه بهبود یابند.
کلمات کلیدی
انعقاد و لخته سازی- جارتست - تصفیه پساب کشتارگاه مرغ - سولفات آلومینیوم- کلرید فریک- پلی آلومینیوم کلراید
مقدمه
تاریخچه استفاده از مواد منعقد کننده در تصفیه آب به منظور حذف کدورت بسیار طولانی است و به استفاده مصریان از آلوم در 2000 سال قبل از میلاد بر می گردد. در سال 1767 در انگلستان، مردم عادی جهت زلال سازی آبهای گل آلود از این ماده استفاده نمودند. در سال 1884 اولین امتیاز فرایند انعقاد به وسیله پر کلراید آهن در شرکت نئواورلئان به ثبت رسید و یکسال بعد دانشگاه Rutger نتایج اولین تحقیقات خود را در مورد آلوم بعنوان یک منعقد کننده انتشار داد.
به هم چسبیدن ذرات در گروهها و افزایش اندازه موثر و بنابراین سرعت ته نشینی، در بعضی مواقع امکان پذیر است. با وجود این، ذرات در گستره اندازه کلوئیدی دارای خصوصیاتی هستند که از به هم چسبیدن جلوگیری می کند. بارهای الکتریکی در سطح ذره می باشد. ترتیب مولکولی داخل بلورها، از دست دادن اتمها در اثر سایش سطوح و عوامل دیگر ممکن است باعث بوجود آمدن بار الکتریکی بر سطوح بشود. در اکثر آبهای سطحی، سطوح کلوئیدی بار منفی دارند. سوسپانسیونهای کلوئیدی که بطور طبیعی متراکم نمی شوند پایدار نامیده می شوند. مهمترین عامل پایداری سوسپانسیونهای کلوئیدی، نسبت سطح به حجم بالای ناشی از اندازه کوچک آنها می باشد.
انعقاد و لخته سازی فرایندهایی هستند که در آن ذرات بسیار ریز (کدریت و رنگ) بصورت توده هایی به اندازه کافی درشت در می آیند که در نهایت حذف آنها به روش های مختلف (ته نشین) با فیلتراسیون و یا شناوری با سرعت معقولی انجام می پذیرد. انعقاد و لخته سازی پدیده های پیچیده ای هستند که هنوز کاملاً شناخته نشده اند هر چند که تئوری هایی در این مورد وجود دارد[1].
کشتارگاه دام معمولاً در اکثر شهرهای ایران وجود دارد که عمل کشتار در آنها به صورت سنتی و غیر اتوماتیک انجام می شود. گوشت مرغ از عمده ترین منابع تامین کننده مواد پروتئینی برای انسان می باشد. ذبح و آماده سازی مرغ برای مصرف از طریق صنعتی می تواند از اتلاف ضایعاتی که بعنوان منابع پروتئینی و مکمل غذایی طیور و مرغ و ماهی می باشند، جلوگیری کند. آب در کشتارگاههای مرغ در موارد پر کنی طیور (دستگاه اسکالدر) و تولید بخار جهت سیستم پخت ضایعات و سیستم پخت و شستشوی لاشه حیوان و انجماد و برودت بکار می رود. مشخصات فاضلاب تولیدی کشتارگاهها بر حسب ساده و پیچیده بودن آنها متفاوت می باشد .
با توجه به مکانیزه بودن سیستم های بکار رفته در کشتارگاههای مرغ، میزان مصرف آب در حداقل مقدار خود در حدود 10 الی 15 لیتر برای هر قطعه مرغ با وزن 5/1 کیلوگرم برآورد شده است آب ناشی از شستشوی لاشه مرغ یکی از عمده ترین منابع فاضلاب این صنعت را تشکیل می دهد، اگر چه خون حیوان بطور عمده برای تولید مواد پروتئینی به سیستم پودر گوشت منتقل می گردد، ولی خون باقیمانده و مایعات داخل بدن حیوان منبع اصلی مواد آلاینده در فاضلاب کشتارگاه محسوب می گردد. پساب ناشی از سیستم پر کنی و پساب ناشی از شستشوی دستگاهها، بخصوص دستگاه پخت از منابع دیگر ورود مواد آلاینده به فاضلاب محسوب می شوند.
مطالعات انجام شده در مورد غلظت فاضلاب کشتارگاههای مدرن مرغ، فاضلابی حدود 3 برابر فاضلاب انسانی را نمایان می سازد. موضوع پسابهای صنعتی با توجه به تنوع آلاینده های تشکیل دهنده های آنها بعلت بهره گیری از هزاران ترکیب جدیدی که مورد استفاده قرار می دهند و مشکلاتی که دفع نادرست این پسابها ممکن است بوجود آورد از مدتها پیش مورد توجه بوده و قوانین بسیار سختی در حال حاضر در اکثر کشورهای صنعتی از نظر تخلیه پسابها به محیط به موارد اجراء در آمده است[1].
فصل اول
کلیات
1-1 اهمیت آب در زندگی انسان
آب که به مصداق آیه من الماء کل شیئی حی، منشاء حیات بوده و زندگی از آن آغاز گردیده، ادامه دهنده حیات نیز می باشد و مهمترین عاملی است که وظایف فیزیولوژی بدن انسان و حیوانات را انجام می دهد و احتمالاً بیش از هر ماده اولیه دیگری در ساختمان بدن بکار رفته بیش از هر چیزی در زندگی و حیات گیاهان و حیوانات که مستقیماً در زندگی انسان موثرند نیز بکار رفته است.
اگر توجه کنیم در بزاق 5/99 درصد، خون 79 درصد، بافت قلب 79 درصد، ریه 79 درصد، پوست 72 درصد، چربیها30 درصد، بدن ماهیها 75 درصد، دانه ها و اکثر محصولات گیاهی 10تا 90 درصد آب موجود می باشد و نیز بپذیریم که زندگی بعضی موجودات زنده مانند انواع ماهیها که یکی از مهمترین منابع تامین پروتئین حال و آینده انسان هستند به آب بستگی دارد، اهمیت آب در ادامه حیات انسان روشن تر و آشکارتر خواهد بود[2].
وجود آب در سیاره زمین باعث متمایز بودن آن از سایر سیارات شده است. توجه انسان به آب از قدیم الایام به اندازه ای بوده که خالق شاهکارهای مهندسی کارهای آبی باشد، بلکه بعضی از فلاسفه یونان در 500 سال قبل از میلاد آب را جزو 4 یا 5 عنصر اولیه ای که تمام چیزها در دنیا از آن پدید آمده می دانستند. به مرور با ارتقاء سطح دانش عمومی و اطلاع از اینکه آب عامل حیات در صورت آلودگی قاتل حیات خواهد بود، بشر نسبت به کیفیت آب مصرفی مخصوصاً در موارد شرب سختگیرتر شد. بالاخره به جائی رسید که برای قابلیت شرب آب و مصارف کشاورزی و صنعتی، ضوابط و استانداردهائی را در نظر گرفت. با وجود دهها مرکز تحقیقاتی در دنیا که برای نمک زدائی آّبهای شور مشغول مطالعه هستند ، هنوز نتوانسته اند روش اقتصادی در زمینه نمک زدائی آبهای شور پیدا نمایند و این عمل را در مقیاس بزرگ با موفقیت انجام دهند. موفقیتهای بدست آمده بصورتی کاملاً محدود آن هم درجهت تامین آب آشامیدنی اجتماعات بسیار کوچک بوده است.
با احاطه سه چهارم سطح کره زمین به وسیله آبهای شور، بجا است بشر تلاش خود را برای تامین آب مورد نیاز از این منابع آبی ادامه داده و تشدید نمایند. همانطور که گفته شد هنوز تهیه نگردیده است به نظر نمی رسد تکنولوژی های نمک زدائی بتواند در آینده نزدیک در دسترس کشورهای در حال توسعه قرار گیرد[2].
فهرست مطالب
عنوان صفحه
چکیده......................................................................1
مقدمه 2
فصل اول: کلیات
1-1 اهمیت آب در زندگی انسان 5
1-2 اهداف تصفیه فاضلاب 6
1-3 مصارف مجدد فاضلاب 6
1-3-1 مصارف کشاورزی فاضلاب 7
1-3-2 فاضلاب در تغذیه مصنوعی سفره های آب زیرزمینی 7
1-3-3 فاضلاب در پرورش آبزیان 8
1-3-4 مصارف صنعتی فاضلاب 8
1-3-5 فاضلاب در مصارف شهری 8
1-4 روشهای تصفیه فاضلاب صنایع غذایی 9
1-4-1 تصفیه فیزیکی 9
1-4-1-1 آشغالگیری 10
1-4-1-2 ته نشین کردن مواد معلق 10
1-4-1-3 شناور سازی 10
1-4-1-4 حوضهای متعادل کننده یا یکنواخت ساز 10
1-4-2 تصفیه شیمیایی 11
1-4-2-1 تنظیم PH فاضلاب ورودی قبل از تصفیه بیولوژیکی 11
1-4-2-2 اکسیداسیون مواد آلی مقاوم 11
1-4-2-3 گند زدایی 11
1-4-2-4 انعقاد و لخته سازی 12
1-4-2-5 جذب سطحی مواد آلی محلول و مقاوم 12
1-4-3 تصفیه بیولوژیکی 12
1-4-3-1 تصفیه هوازی 13
1-4-3-1-1 سیستم لجن فعال 13
1-4-3-1-2 صافی چکنده 13
1-4-3-1-3 تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان(RBC) 13
1-4-3-2 تصفیه بی هوازی 14
1-5مشخصه های کیفی فاضلاب 14
1-5-1 مشخصه های فیزیکی 14
1-5-1-1 کل مواد جامد(TS) 14
1-5-1-2 کل مواد جامد محلول (TDS) 14
1-5-1-3 مواد جامد معلق(SS) 15
1-5-2 مشخصه های شیمیایی 15
1-5-2-1 ماده آلی 15
1-5-2-2 اکسیژن مورد نیاز بیولوژیکی(BOD) 15
1-5-2-3 اکسیژن مورد نیاز شیمیایی COD 16
1-5-2-4 گازها 17
1-5-3 مشخصه های بیولوژیکی 17
فصل دوم: انعقاد
2-1 انعقاد 19
2-2 مکانیسم انعقاد سازی 20
2-2-1 انعقاد سازی ارتوسنتیک ( تحرک ذرات) 20
2-2-2 انعقاد سازی الکتروسینتیک 21
2-2-2-1 نیروی الکترواستاتیکی (پتانسیل زتا) 21
2-2-2-2 نیروی وان دروالس 22
2-3 انعقاد سازی موفق با منعقد کننده های معدنی 22
2-4 ویژگی های منعقد کننده ها 22
2-5 متداولترین مواد منعقد کننده معدنی 22
2-5-1 آلومینیوم سولفات ( زاج سفید) Al2(so4)3.18H20)) 22
2-5-2 سدیم آلومینات (Na2Al2O4) 23
2-5-3 منعقد کننده های آهن 23
2-5-3-1 فرو سولفات ( زاج سبز،FeSO4.7H2O ) 24
2-5-3-2 فریک سولفات (Fe2(SO4)3.7H20) : 24
2-5-3-3 فریک کلرید(FeCl3.6H2O) 25
2-5-4 منیزیم اکسید(MgO) 26
2-5-5 پلی آلومینیوم کلراید 26
2-6 کمک منعقد کننده ها 26
2-6-1 سیلیس فعال 27
2-6-2 عوامل وزنی و جذب کننده 27
2-6-3 پلی الکترولیت ها 27
2-7 ترکیبات شیمیایی مورد استفاده برای افزایش قلیائیت 28
2-8 لخته سازی 28
فصل سوم: مروری بر کارهای انجام شده توسط دیگران
3-1 فرایند انعقاد/لخته سازی در تصفیه پساب کشتارگاه 30
3-2 مقایسه منعقد کننده ها و کمک منعقد کننده ها 31
3-3 مشاهده میکروسکوپی کاهش ذرات در پساب کشتارگاه 34
3-4 کاربرد سیستم ترکیبی انعقاد و لجن فعال و اسمز معکوس 36
3-5 تصفیه بیولوژیکی پساب صنعت گوشت 37
3-6 ارزیابی کارایی برکه های تثبیت در تصفیه پساب کشتارگاه دام 39
3-7 بررسی مقایسه ای کارایی منعقد کننده ها 40
3-8 بهینه سازی انعقاد و لخته سازی با استفاده از مواد منعقد کننده جایگزین 41
فصل چهارم:شرح کارهای انجام شده
4-1 مشخصات کشتارگاه 43
4-1-1 طرز عمل کشتارگاه 44
4-1-2 بخش تبدیل ضایعات به پودر گوشت 44
4-1-3 بخش تبدیل خون به پودر خون 45
4-1-4 مصرف آب در کشتارگاه مرغ 45
4-1-5 پساب کشتارگاه مرغ 45
4-2 نحوه تهیه نمونه پساب خام 46
4-3 مواد لازم و تجهیزات مورد نیاز 47
4-4 خواص پساب خام 47
4-4-1 روشهای اندازه گیری خواص پساب 48
4-4-1-1 روش اندازه گیری PH 48
4-4-1-2 روش اندازه گیری قلیائیت 49
4-4-1-3 روش اندازه گیری کل جامدات( TS) 49
4-4-1-4 روش اندازه گیری کل جامدات معلق ( TDS) 50
4-4-1-5 روش اندازه گیری اکسیژن مورد نیاز شیمیاییCOD)) 50
4- 4-1-6 روش اندازه گیری کدورت 52
4-5 شرح آزمایشات کلی 52
4-5-1 آزمایش تعیین دز بهینه ماده منعقد کننده 54
4-5-2 آزمایش تعیین PH بهینه 54
4-5-3 آزمایش تعیین دور تند بهینه 54
4-6 اندازه گیری خواص نمونه پس از آزمایش 55
4-7 آزمایش تعیین حجم زلال شده 55
فصل پنجم: بیان نتایج و تجزیه وتحلیل نمودارها
5-1 نتایج آزمایشات انعقاد، لخته سازی و تعیین دز بهینه 57
5- 1- 1 نتایج فرایند انعقاد و تعیین دز بهینه با کمک سولفات آهن (3) 57
5- 1- 2 نتایج فرایند انعقاد و تعیین دز بهینه با کمک کلرید فریک 59
5- 1- 3 نتایج فرایند انعقاد و تعیین دز بهینه با کمک پلی آلومینیوم کلراید 60
5- 1- 4 نتایج فرایند انعقاد با کمک آلوم 61
5- 1- 5 نتایج فرایند انعقاد با کمک سولفات آهن(2) 62
5-1-6 مقایسه مواد منعقد کننده 63
5-2 نتایج آزمایشات تعیین PH بهینه 64
5-2-1 تعیین PH بهینه سولفات آهن (3) 64
5-2-2 تعیین PH بهینه کلرید فریک 65
5-2-3 تعیین PH پلی آلومینیوم کلراید 66
5-3 نتایج آزمایشات تعیین دور تند بهینه 67
5 -4 تعیین درصد حجم زلال شده 71
5 – 5 جدول نتایج بدست آمده 75
فصل ششم: نتیجه گیری و پیشنهادات
نتیجه گیری: 78
پیشنهادات: 79
منابع و ماخذ
فهرست منابع فارسی 80
فهرست منابع غیر فارسی 81
خلاصه انگلیسی 83
فهرست جدول ها
عنوان صفحه
جدول1-1 رده بندی آبها نسبت به درجه آلودگی آنها بر حسب میلی گرم در لیتر [1] 16
جدول 2-1 ویژگیهای ذرات از نظر ابعاد و سرعت ته نشینی[1] 19
جدول 3-1 خصوصیات پساب کشتارگاه نیجریه[13] 30
جدول3-2 خصوصیات پساب نمونه خام برزیل[16] 31
جدول3-3 شرایط عملیاتی برای سرعت جریان هوای مختلف استفاده شده برای شناورسازی[16] 33
جدول 3- 4 شرایط عملیاتی مختلف برای سولفات فریک به تنهایی و همچنین در ترکیب با کمک منعقد کننده ها 35
جدول 3- 5 مقادیر آلاینده های پساب و خصوصیات پساب پس از انعقاد[25] 37
جدول 3-6 خصوصیات پساب خام در جنوب لهستان[26] 38
جدول 3-7 اثر تصفیه پساب با بکارگیری روش لجن فعال تحت بیشترین شرایط عملیاتی مساعد [27] 39
جدول 3-8 تاثیر تصفیه پساب از طریق RO پس از پیش تصفیه با استفاده از روش بیولوژیکی[28] 39
جدول 4-1 خصوصیات پساب خام کشتارگاه مرغ 49
جدول 5-1 تعیین حجم ته نشین شده و درصد حجم زلال شده برای سه منعقد کننده 76
جدول 5-2 نتایج بدست آمده پساب تصفیه شده 77
جدول 5-3 استاندارد خروجی فاضلابها (سازمان حفاظت محیط زیست ایران) 78
فهرست نمودارها
عنوان صفحه
نمودار 5-1 تعیین دز بهینه سولفات آهن (3) 60
نمودار 5-2 تعیین دز بهینه کلرید فریک 61
نمودار 5-3 تعیین دز بهینه پلی آلومینیوم کلراید 63
نمودار 5-4 تعیین دز بهینه آلوم 64
نمودار 5-5 تعیین دز بهینه سولفات آهن (2) 65
نمودار 5-6 تعیین دز بهینه برای پنج ماده منعقد کننده 66
نمودار5-7 تعیین PH بهینه سولفات آهن (3) 67
نمودار 5 -8 تعیینPH بهینه کلرید فریک 68
نمودار5-9 تعیینPH بهینه پلی آلومینیوم کلراید 69
نمودار 5-11 تعیین دور تند کلرید فریک 71
نمودار 5- 12 تعیین دور تند بهینه پلی آلومینیوم کلراید 73
نمودار 5-13 تعیین درصد حجم زلال شده در دورهای تند مختلف برای سولفات آهن(3) 74
نمودار 5-14 تعیین درصد حجم زلال شده در دورهای تند مختلف برای کلرید فریک 74
نمودار 5-15 تعیین حجم زلال شده در دور تند rpm 300 برای پلی آلومینیوم کلراید 76
فهرست شکل ها
عنوان صفحه
شکل 4-1 دستگاه اسکالدر و سپس دستگاه پرکن کشتارگاه صنعتی طیور قوچان 45
شکل 4-2 حوض چربی گیری تصفیه خانه گشتارگاه طیور قوچان 47
شکل 4-3 بطری حاوی نمونه پساب خام گشتارگاه پس از عبور از صافی پارچه ای 48
شکل4-4 دستگاه PH متر 50
شکل4-5 آزمایش اندازه گیری قلیائیت 51
شکل4-6 دستگاه TDS متر 51
شکل 4-7 دستگاه COD راکتور یا هیتر و دستگاه اسپکترفوتومتر (به ترتیب از راست به چپ) 52
شکل 4-8 یک نمونه از ویال 53
شکل4-10 دستگاه جارتست 55
شکل 5-1 تعیین دز بهینه سولفات آهن (3) 60
شکل 5-2 تعیین دز بهینه کلرید فریک 62
شکل 5-3 تعیین دز بهینه پلی آلومینیوم کلراید 63
شکل 5-4 تعیین PH بهینه سولفات آهن(3) 67
شکل 5- 5 تعیین PH بهینه کلرید فریک 68
شکل 5-6 تعیین PH بهینه پلی آلومینیوم کلراید 69
شکل 5- 7 تعیین دور تند بهینه کلرید فریک پس از ته نشینی 72
شکل 5- 8 تعیین دور تند بهینه کلرید فریک بعد از گذشت مدت زمانی پس از ته نشینی 72
شکل 5- 9 جدا شدن لخته های ته نشین شده کلرید فریک در دور تند rpm 150 72
شکل 5-10 آزمایش شماره(1): تعیین درصد حجم زلال شده 75
شکل 5-11 درصد حجم زلال شده پلی آلومینیوم کلراید در دور تند rpm 300 75
شامل 97 صفحه Word
دانلود تحقیق تصفیه پساب کشتارگاههای مرغ به روش انعقاد و لخته سازی
