کلمات کلیدی: راکتور بیهوازی RBC، راکتور هوازی MBBR، بیوگاز، تصفیه بیهوازی- هوازیفهرست مطالب1 کلیات.. 1-1 ضرورت تحقیق21-2 هدف تحقیق41-3 روش تحقیق51-4 ساختار پایان نامه72 توضیح مفاهیم پایه.. 2-1 کلیات تصفیه بیولوژیکی92-1-1 تصفیهی بیولوژیکی92-1-2 اهداف تصفیهی بیولوژیکی92-1-3 انواعفرايندهايمتعارفتصفيهبيولوژيکيفاضلاب102-1-4 تقسیمبندی تصفیهی بیولوژیکی از نقطه نظر بستر رشد میکروارگانیسمها102-1-5 مزایا و معایب فرآیند های رشد چسبیده142-1-6 آشنایی با سوخت و ساز میکروبی (متابولیسم میکروارگانیسمها و تقسیمبندی آنها)152-1-7 انواع سوخت و ساز میکروبی172-2 فرآیند هضم بی هوازی192-2-1 محصولات202-2-2 چگونگی تولید بیوگاز262-2-3 روند مرحله به مرحلهی هضم بیهوازی272-2-4 میکروارگانیسمهای موثر در تصفیهی بی هوازی292-2-5 مزايا و معايب هاضمهای بي هوازي302-2-6 انواعهاضمهايبيهوازی302-2-7 عوامل کنترل کنندهی هضم بیهوازی312-2-8 محاسبهی مقدار گاز تولیدی473 فصل سوم.. 3-1 دیسک دوار بیولوژیکی RBC))503-1-1 مقدمه503-1-2 مشخصات فرآيندي دیسک دوار بيولوژيكي533-1-3 شيوه طراحي تجربي سيستم543-1-4 ملاحظات طراحی فرآیند553-1-5 مرحله بندی واحد های RBC563-1-6 معایب سیستمRBC583-1-7 مروری بر تاریخچه پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی دیسک دوار بیولوژیکی ( AnRBC)593-2 راکتورهای بیوفیلمی با بستر متحرک (MBBR)643-2-1 فاکتورهای موثر در فرآیند MBBR643-2-2 حذف مواد آلی663-2-3 ویژگیهای کاربردی مهم663-2-4 فشردگی راکتورها683-2-5 سرعت راهاندازی سیستم683-2-6 تحمل در برابر تغییرات دما693-2-7 تحمل در برابر تغییرات میزان بارگذاری( پایداری و خود کنترل کنندگی)703-2-8 رژیم هیدرولیکی کاملا" مخلوط713-2-9 توان تصفیه فاضلابها با غلظت مواد آلی کم713-2-10 انعطاف پذیری در طراحی فرایند723-2-11 انعطاف پذیری در طراحی راکتور733-2-12 معایب سیستمMBBR733-2-13 نحوه عملکرد سیستم در حالت هوازی و بی هوازی733-2-14 سیتم MBBR هوازی743-2-15 مروری بر پیشینه استفاده از راکتور بیولوژیکی با بستر متحرک (MBBR)743-3 فرآیند بیهوازی- هوازی793-3-1 مزایای فرآیندهای بیهوازی-هوازی803-3-2 دسته بندی سیستمهای بیهوازی-هوازی813-3-3 بیوراکتور یکپارچه بر اساس مجموع کشت میکروبی هوازی-بیهوازی823-3-4 کنترل فرآیند و بهینه سازی حذفCOD در سیستمهای بیهوازی-هوازی با استفاده از بیوراکتورهای نرخ بالا833-3-5 مروری بر پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی-هوازی843-4 پیشینه استفاده از یک سیستم هوازی بعد ازAnRBC893-5 سینتیک واکنش های بیولوژیکی903-5-1 مدل Monod913-5-2 مدل اصلاح شدهی Stover–Kincannon913-5-3 مدل Grau923-5-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا934 مواد و روش تحقیق.. 4-1 ساختار پایلوت954-1-1 راکتور AnRBC984-1-2 واحد ته نشی اولیه1054-1-3 راکتور MBBR1074-1-4 واحد ته نشینی ثانویه1114-2 نحوهی تهیهی خوراک1124-3 محل استقرار پایلوت و روش آزمایشهای انجام شده1134-3-1 درصد غوطه وری دیسکها1144-3-2 درصد پرشوندگی راکتورMBBR با آکنه1154-4 آزمایشهای انجام شده1154-4-1 COD و روش تعیین آن1164-4-2 اندازه گیری مواد جامد معلق1184-4-3 اندازه گیری مواد جامد معلق فرار1184-4-4 اندازه گیری اسیدیته، دما، کدورت1194-4-5 كنترل كيفيت و اطمینان از نتایج آزمایشات1205 بحث و بررسی نتایج.. 5-1 روند تغییراتCOD1225-1-1 روند تغییراتPH1275-2 حذف مواد آلی1305-2-1 تاثیر تغییرات COD برروی درصد حذف AnRBC1305-2-1 تاثیر تغییراتCOD برروی درصد حذف MBBR1315-2-2 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذفAnRBC1315-2-3 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف MBBR1325-3 بازیافت گاز متان1345-3-1 بررسی تاثیر تغییرات غلظت COD ورودی بر روی تولید گاز متان1345-3-2 بررسی تاثیر تغییرات سرعت چرخش بر روی تولید گاز متان1345-3-3 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی تولید گاز متان1365-4 تعیین ضرایب سینتیکی برای بیوراکتور دیسک دوار بیولوژیکی (RBC)1375-4-1 مدل Monod1375-4-2 مدل Stover–Kincannon1385-4-3 مدل Grau1385-4-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا1395-5 تعیین ضرایب سینتیکی برای راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک ( MBBR)1405-5-1 مدل Monod1405-5-2 مدل Stover–Kincannon1415-5-3 مدل Grau1415-5-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا1425-6 تعیین ضرایب سینتیکی برای کل سیستم1435-6-1 مدل Monod1435-6-2 مدل Stover–Kincannon1445-6-3 مدل Grau1445-6-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا1456 نتیجه گیری و پیشنهادات.. 6-1 نتایج1496-2 پیشنهادات1557 منابع.. فهرست اشکال شکل1‑1: انتشار جهانی متان ناشی از زباله ها[1]. 3شکل2‑1. تصویر شماتیک از خصوصیات لایهی بیوفیلمی [8].. 12شکل 2‑2. تصویر شماتیک تشکیل بیومس روی سطح [8].. 13شکل2‑3. تصویر شماتیک عوامل موثر بر جدا شدن بیومس از سطح آکنه [8] 13شکل2‑4. مکانيزم رشد چسبيده میکروارگانیسم ها در سيستم ديسک دوار بيولوژيکي [4].. 14شکل2‑5 : مخزن بیوگاز با میلههای محافظتی رعد و برق و مشعل گاز [10] 23شکل2‑6: مادهی هضم شدهی اسیدوژنیک حاصل از هضم بی هوازی [10] 25شکل2‑7:شمای واکنش های هضم بي هوازی [13].. 27شکل2‑8: اثرSRT بر اجزای قابل تجزیه و تولید متان [17].. 33شکل2‑9:اثرات دما و SRT بر تولید متان و تجزیه جامدات فرار [17] 35شکل2‑10:رابطه بین pH و غلظت بیکربنات در 35درجه [21].. 37شکل2‑11. کاهش جامدات فرار نسبت به زمان ماند جامدات [25] 45شکل3‑1: یک واحد RBC متداول: الف) RBCمتداول با نیروی محرکه متداول و هوای ورودی اختیاری،.. 52شکل3‑2: منحني طراحي فرايند سيستم ديسک دوار بيولوژيکي بر مبناي درصد تخليه BOD [16].. 55شکل3‑3: منحني طراحي فرايند سيستم ديسک دوار بيولوژيکي بر مبناي ميزان تخليه BOD محلول و کل [26].. 55شکل3‑4: آرایش معمول RBC مرحله ای: الف) جریان موازی باشفت، ب) جریان عمود بر شفت،.. 57شکل3‑5:انواع سیستمهای بی هوازی-هوازی.. 82شکل4‑1: نمای کلی از پایلوت.. 96شکل 4‑2: نمایی از شماتیک پایلوت بی هوازی- هوازی RBC-MBBR.. 97شکل 4‑3:نمایی ازمخزن AnRBC.. 99شکل 4‑4: دیسک پلی-اورتان قبل از راه اندازی پایلوت.. 101شکل4‑5: دیسکها بعد از تشکیل بیوفیلم.. 101شکل4‑6: موتور القایی.. 102شکل4‑7: دستگاه توزیع کننده SV004ic5-1. 102شکل4‑8: توزیع کننده و تایمر.. 103شکل4‑9:سرپوش جمع آوری گاز بیوراکتور RBC.. 103شکل 4‑10: دستگاه جریان سنج.. 104شکل 4‑11: بخاری آکواریوم.. 105شکل4‑12: واحد ته نشینی اولیه.. 106شکل4‑13:بیوراکتور MBBR به همراه آکنه های کالدنس.. 108شکل4‑14: آکنه کالدنس قبل از راه اندازی راکتور.. 110شکل4‑15:آکنه های کالدنسبعد از تشکیل شدن بیوفیلم روی آنها 110شکل4‑16:سنگ هوا.. 111شکل4‑17:فاضلاب سنتز شده.. 113شکل 4‑18: راکتور حرارت COD.. 117شکل4‑19: دستگاه اسپكتروفتومتر.. 117شکل4‑20: ترازو.. 118شکل 4‑21: دستگاه اندازه گیری اسیدیته،دما،EC، TDS. 119شکل 4‑22: دستگاه کدورت سنج به همراه ظرف های نمونه.. 119شکل 5‑1: روند تغییرات COD در مراحل مختلف پایلوت.. 123شکل5‑2: مقایسه روند تغییرات COD در آزمایشات.. 124شکل5‑3: مقایسه درصد حذف کلی و درصد حذف در مرحله AnRBC و مرحله MBBR 125شکل5‑4: مقایسه COD خوراک رودی ، COD خروجی بیوراکتور AnRBC ، COD خروجی بیوراکتور MBBR.. 126شکل5‑5: روند حذف COD در بهینه ترین آزمایش.. 127شکل5‑6: روندو بازه تغییرات PH در مراحل آزمایش.. 128شکل5‑7:تاثیر تغییرات PH بر روی درصد حذف.. 129شکل5‑8: بررسی تاثیر تغییرات غلظت COD بر روی درصد حذف AnRBC 130شکل 5‑9:بررسی تاثیر تغییرات غلظت COD بر روی درصدحذف MBBR 131شکل 5‑10: بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف AnRBC 132شکل5‑11: بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف MBBR 133شکل5‑12:بررسی تغییرات غلظت COD بر روی تولید گازمتان.. 134شکل5‑13: بررسی تاثیر تغییراتسرعت چرخش بر روی تولیدگاز 135شکل 5‑14: بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی تولید گاز 136شکل5‑15: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل مونود 137شکل5‑16. تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Stover–Kincannon. 138شکل5‑17. تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Grau. 139شکل 5‑18 تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل حذف درجهی اول سوبسترا.. 139شکل 5‑19 تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل مونود 140شکل 5‑20: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Stover–Kincannon. 141شکل 5‑21: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Grau. 142شکل 5‑22: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل حذف درجهی اول سوبسترا.. 142شکل 5‑23: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل مونود 143شکل 5‑24. تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Stover–Kincannon. 144شکل 5‑25: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Grau. 145شکل 5‑26: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل حذف درجهی اول سوبسترا.. 145شکل مقادیر بهینه.6‑1-جدول:.. 152فهرست جداولجدول2‑1: انواع سوخت و ساز تنفسی در واکنش باکتریایی [9] 18جدول 2‑2: محتویات بیوگاز [11].. 21جدول 2‑3: ویژگی مراحل مختلف شرایط بی هوازی [13،4و14].. 28جدول 2‑4: ویژگیهای میکروارگانیسمهای مؤثر در تصفیهی بی هوازی [14] 29جدول2‑5. الزامات مواد مغذی برای تصفیه بی هوازی [8].. 39جدول 2‑6. مواد آلی سمی و بازدارنده در هضم بی هوازی [20] 40جدول 2‑7. مواد غیرآلی سمی و بازدارنده در هضم بی هوازی [20] 41جدول 2‑8. زمان ماند جامدات توصيه شده براي هاضم پر سرعت [20] 44جدول 3‑1. اطلاعات متعارف طراحی تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان [4] 56شکل3‑2.مروری بر تاریخچه پیشینه استفاده از سیستمهای AnRBC.. 60جدول 3‑3: پیشینه استفاده از راکتور بیولوژیکی با بستر متحرک (MBBR) 76جدول3‑4: مقایسه فرایندهای بی هوازی و هوازی]2[. 79شکل3‑5:پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی-هوازی ]2[. 85جدول4‑1: مشخصات راکتور AnRBC.. 98جدول4‑2: مشخصات آکنه های استفاده شده.. 109جدول4‑3: ترکیبات خوراک ورودی.. 112جدول 5‑2: مقایسه مدلهای واکنش جهت پیش بینی رفتار سیستم 146جدول5‑3:ضرایب سینتیکی به دست آمده برای مدل Stover-Kincannon. 147 فصل اول کلیات 1 کلیاتتخمین زده میشود 1500 km3/d فاضلاب تجزیهپذیر بیولوژیکی در جهان تولید میشود. فاضلابها از نظر بارآلی موجود متقاوتند، فاضلابها با COD کم (COD ≤ 700 mg/l) " آب خاکستری"[1] نامیده میشوند ، فاضلابها با COD بالا که " آب سیاه"[2] نامیده میشوند ( COD بالای 1500 mg/l) و جریانهای قویتر COD ای نزدیک 35000mg/l دارند. این نوع فاضلابها اگر در شرایط بیهوازی قرار بگیرند تا زمانیکه تمام مواد قابل تجزیه بیولوژیکی آنها تجزیه شوند، متان تولید خواهند کرد.بر اساس بیانیه آژانس محافظت محیط زیست آمریکا [3] ، متان منتشر شده از فاضلابها، 6 درصد ، معادل 450 میلیون تن CO2گاز گلخانه ای جهان را در سال 2010 تولید کرده اند.گاز گلخانهای منتشر شده از زباله و فاضلاب در شکل 1-1 نشان داده شده است. از آنجا که مقدار زیادی متان از فاضلابها و زباله منتشر میشود و این روند رو به رشد است، جمعآوری آن امری ضروری به نظر میرسد.]1[شکل1‑1: انتشار جهانی متان ناشی از زباله ها[1]هاضمهای بیهوازی با سرعت بالا چنین امکانی را فراهم خواهند آورد ،که با این کار علاوه بر کنترل گازهای گلخانهای ، یک منبع پاک برای انرژی خواهد بود. صنایعی که آلودگی زیادی تولید میکنند ترجیحا" از راکتورهای بیهوازی به علت COD بالا، پتانسیل تولید انرژی و تولید لجن مازاد کم استفاده میکنند. برخلاف بهرهبرداری بالای فرآیندهای بیهوازی و مزایای آنها به علت سرعت تهنشینی کم ، نیاز به پس تصفیه برای فاضلابهای حاوی NH4+ و HS- استفاده از آنها محدود شده است. برای رفع این مشکل ،پس تصفیه توسط روشهای هوازی برای پساب حاصل از راکتورهای بیهوازی مناسب خواهد بود. به عنوان مثال ، تصفیه فاضلابهایی مانند فاضلاب کارخانه زیتون سبز با COD متغییر بین 100000-25000 میلیگرم بر لیتر مشاهده شده است که نه فرآیند بیهوازی و نه فرآیند هوازی به تنهایی نمیتوانند جوابگو باشند و نه صرفه اقتصادی خواهند داشت و تنها استفاده از سیستم بیهوازی-هوازی میتواند جوابگو باشد، که نتیجه استفاده از این سیستم بهرهوری بالای حذف مواد ارگانیک، مقدار کم لجن در قسمت هوازی و عدم نیاز به تصیحح PH میباشد.[2]
تصفیه بیهوازی- هوازی فاضلابها با COD بالا با روش RBC-MBBR با هدف بازیافت گاز متان وحذف بالای مواد آلی word
کلمات کلیدی: راکتور بیهوازی RBC، راکتور هوازی MBBR، بیوگاز، تصفیه بیهوازی- هوازیفهرست مطالب1 کلیات.. 1-1 ضرورت تحقیق21-2 هدف تحقیق41-3 روش تحقیق51-4 ساختار پایان نامه72 توضیح مفاهیم پایه.. 2-1 کلیات تصفیه بیولوژیکی92-1-1 تصفیهی بیولوژیکی92-1-2 اهداف تصفیهی بیولوژیکی92-1-3 انواعفرايندهايمتعارفتصفيهبيولوژيکيفاضلاب102-1-4 تقسیمبندی تصفیهی بیولوژیکی از نقطه نظر بستر رشد میکروارگانیسمها102-1-5 مزایا و معایب فرآیند های رشد چسبیده142-1-6 آشنایی با سوخت و ساز میکروبی (متابولیسم میکروارگانیسمها و تقسیمبندی آنها)152-1-7 انواع سوخت و ساز میکروبی172-2 فرآیند هضم بی هوازی192-2-1 محصولات202-2-2 چگونگی تولید بیوگاز262-2-3 روند مرحله به مرحلهی هضم بیهوازی272-2-4 میکروارگانیسمهای موثر در تصفیهی بی هوازی292-2-5 مزايا و معايب هاضمهای بي هوازي302-2-6 انواعهاضمهايبيهوازی302-2-7 عوامل کنترل کنندهی هضم بیهوازی312-2-8 محاسبهی مقدار گاز تولیدی473 فصل سوم.. 3-1 دیسک دوار بیولوژیکی RBC))503-1-1 مقدمه503-1-2 مشخصات فرآيندي دیسک دوار بيولوژيكي533-1-3 شيوه طراحي تجربي سيستم543-1-4 ملاحظات طراحی فرآیند553-1-5 مرحله بندی واحد های RBC563-1-6 معایب سیستمRBC583-1-7 مروری بر تاریخچه پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی دیسک دوار بیولوژیکی ( AnRBC)593-2 راکتورهای بیوفیلمی با بستر متحرک (MBBR)643-2-1 فاکتورهای موثر در فرآیند MBBR643-2-2 حذف مواد آلی663-2-3 ویژگیهای کاربردی مهم663-2-4 فشردگی راکتورها683-2-5 سرعت راهاندازی سیستم683-2-6 تحمل در برابر تغییرات دما693-2-7 تحمل در برابر تغییرات میزان بارگذاری( پایداری و خود کنترل کنندگی)703-2-8 رژیم هیدرولیکی کاملا" مخلوط713-2-9 توان تصفیه فاضلابها با غلظت مواد آلی کم713-2-10 انعطاف پذیری در طراحی فرایند723-2-11 انعطاف پذیری در طراحی راکتور733-2-12 معایب سیستمMBBR733-2-13 نحوه عملکرد سیستم در حالت هوازی و بی هوازی733-2-14 سیتم MBBR هوازی743-2-15 مروری بر پیشینه استفاده از راکتور بیولوژیکی با بستر متحرک (MBBR)743-3 فرآیند بیهوازی- هوازی793-3-1 مزایای فرآیندهای بیهوازی-هوازی803-3-2 دسته بندی سیستمهای بیهوازی-هوازی813-3-3 بیوراکتور یکپارچه بر اساس مجموع کشت میکروبی هوازی-بیهوازی823-3-4 کنترل فرآیند و بهینه سازی حذفCOD در سیستمهای بیهوازی-هوازی با استفاده از بیوراکتورهای نرخ بالا833-3-5 مروری بر پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی-هوازی843-4 پیشینه استفاده از یک سیستم هوازی بعد ازAnRBC893-5 سینتیک واکنش های بیولوژیکی903-5-1 مدل Monod913-5-2 مدل اصلاح شدهی Stover–Kincannon913-5-3 مدل Grau923-5-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا934 مواد و روش تحقیق.. 4-1 ساختار پایلوت954-1-1 راکتور AnRBC984-1-2 واحد ته نشی اولیه1054-1-3 راکتور MBBR1074-1-4 واحد ته نشینی ثانویه1114-2 نحوهی تهیهی خوراک1124-3 محل استقرار پایلوت و روش آزمایشهای انجام شده1134-3-1 درصد غوطه وری دیسکها1144-3-2 درصد پرشوندگی راکتورMBBR با آکنه1154-4 آزمایشهای انجام شده1154-4-1 COD و روش تعیین آن1164-4-2 اندازه گیری مواد جامد معلق1184-4-3 اندازه گیری مواد جامد معلق فرار1184-4-4 اندازه گیری اسیدیته، دما، کدورت1194-4-5 كنترل كيفيت و اطمینان از نتایج آزمایشات1205 بحث و بررسی نتایج.. 5-1 روند تغییراتCOD1225-1-1 روند تغییراتPH1275-2 حذف مواد آلی1305-2-1 تاثیر تغییرات COD برروی درصد حذف AnRBC1305-2-1 تاثیر تغییراتCOD برروی درصد حذف MBBR1315-2-2 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذفAnRBC1315-2-3 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف MBBR1325-3 بازیافت گاز متان1345-3-1 بررسی تاثیر تغییرات غلظت COD ورودی بر روی تولید گاز متان1345-3-2 بررسی تاثیر تغییرات سرعت چرخش بر روی تولید گاز متان1345-3-3 بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی تولید گاز متان1365-4 تعیین ضرایب سینتیکی برای بیوراکتور دیسک دوار بیولوژیکی (RBC)1375-4-1 مدل Monod1375-4-2 مدل Stover–Kincannon1385-4-3 مدل Grau1385-4-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا1395-5 تعیین ضرایب سینتیکی برای راکتور بیوفیلمی با بستر متحرک ( MBBR)1405-5-1 مدل Monod1405-5-2 مدل Stover–Kincannon1415-5-3 مدل Grau1415-5-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا1425-6 تعیین ضرایب سینتیکی برای کل سیستم1435-6-1 مدل Monod1435-6-2 مدل Stover–Kincannon1445-6-3 مدل Grau1445-6-4 مدل درجه اول حذف سوبسترا1456 نتیجه گیری و پیشنهادات.. 6-1 نتایج1496-2 پیشنهادات1557 منابع.. فهرست اشکال شکل1‑1: انتشار جهانی متان ناشی از زباله ها[1]. 3شکل2‑1. تصویر شماتیک از خصوصیات لایهی بیوفیلمی [8].. 12شکل 2‑2. تصویر شماتیک تشکیل بیومس روی سطح [8].. 13شکل2‑3. تصویر شماتیک عوامل موثر بر جدا شدن بیومس از سطح آکنه [8] 13شکل2‑4. مکانيزم رشد چسبيده میکروارگانیسم ها در سيستم ديسک دوار بيولوژيکي [4].. 14شکل2‑5 : مخزن بیوگاز با میلههای محافظتی رعد و برق و مشعل گاز [10] 23شکل2‑6: مادهی هضم شدهی اسیدوژنیک حاصل از هضم بی هوازی [10] 25شکل2‑7:شمای واکنش های هضم بي هوازی [13].. 27شکل2‑8: اثرSRT بر اجزای قابل تجزیه و تولید متان [17].. 33شکل2‑9:اثرات دما و SRT بر تولید متان و تجزیه جامدات فرار [17] 35شکل2‑10:رابطه بین pH و غلظت بیکربنات در 35درجه [21].. 37شکل2‑11. کاهش جامدات فرار نسبت به زمان ماند جامدات [25] 45شکل3‑1: یک واحد RBC متداول: الف) RBCمتداول با نیروی محرکه متداول و هوای ورودی اختیاری،.. 52شکل3‑2: منحني طراحي فرايند سيستم ديسک دوار بيولوژيکي بر مبناي درصد تخليه BOD [16].. 55شکل3‑3: منحني طراحي فرايند سيستم ديسک دوار بيولوژيکي بر مبناي ميزان تخليه BOD محلول و کل [26].. 55شکل3‑4: آرایش معمول RBC مرحله ای: الف) جریان موازی باشفت، ب) جریان عمود بر شفت،.. 57شکل3‑5:انواع سیستمهای بی هوازی-هوازی.. 82شکل4‑1: نمای کلی از پایلوت.. 96شکل 4‑2: نمایی از شماتیک پایلوت بی هوازی- هوازی RBC-MBBR.. 97شکل 4‑3:نمایی ازمخزن AnRBC.. 99شکل 4‑4: دیسک پلی-اورتان قبل از راه اندازی پایلوت.. 101شکل4‑5: دیسکها بعد از تشکیل بیوفیلم.. 101شکل4‑6: موتور القایی.. 102شکل4‑7: دستگاه توزیع کننده SV004ic5-1. 102شکل4‑8: توزیع کننده و تایمر.. 103شکل4‑9:سرپوش جمع آوری گاز بیوراکتور RBC.. 103شکل 4‑10: دستگاه جریان سنج.. 104شکل 4‑11: بخاری آکواریوم.. 105شکل4‑12: واحد ته نشینی اولیه.. 106شکل4‑13:بیوراکتور MBBR به همراه آکنه های کالدنس.. 108شکل4‑14: آکنه کالدنس قبل از راه اندازی راکتور.. 110شکل4‑15:آکنه های کالدنسبعد از تشکیل شدن بیوفیلم روی آنها 110شکل4‑16:سنگ هوا.. 111شکل4‑17:فاضلاب سنتز شده.. 113شکل 4‑18: راکتور حرارت COD.. 117شکل4‑19: دستگاه اسپكتروفتومتر.. 117شکل4‑20: ترازو.. 118شکل 4‑21: دستگاه اندازه گیری اسیدیته،دما،EC، TDS. 119شکل 4‑22: دستگاه کدورت سنج به همراه ظرف های نمونه.. 119شکل 5‑1: روند تغییرات COD در مراحل مختلف پایلوت.. 123شکل5‑2: مقایسه روند تغییرات COD در آزمایشات.. 124شکل5‑3: مقایسه درصد حذف کلی و درصد حذف در مرحله AnRBC و مرحله MBBR 125شکل5‑4: مقایسه COD خوراک رودی ، COD خروجی بیوراکتور AnRBC ، COD خروجی بیوراکتور MBBR.. 126شکل5‑5: روند حذف COD در بهینه ترین آزمایش.. 127شکل5‑6: روندو بازه تغییرات PH در مراحل آزمایش.. 128شکل5‑7:تاثیر تغییرات PH بر روی درصد حذف.. 129شکل5‑8: بررسی تاثیر تغییرات غلظت COD بر روی درصد حذف AnRBC 130شکل 5‑9:بررسی تاثیر تغییرات غلظت COD بر روی درصدحذف MBBR 131شکل 5‑10: بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف AnRBC 132شکل5‑11: بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی درصدحذف MBBR 133شکل5‑12:بررسی تغییرات غلظت COD بر روی تولید گازمتان.. 134شکل5‑13: بررسی تاثیر تغییراتسرعت چرخش بر روی تولیدگاز 135شکل 5‑14: بررسی تاثیر تغییرات زمان ماند بر روی تولید گاز 136شکل5‑15: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل مونود 137شکل5‑16. تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Stover–Kincannon. 138شکل5‑17. تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Grau. 139شکل 5‑18 تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل حذف درجهی اول سوبسترا.. 139شکل 5‑19 تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل مونود 140شکل 5‑20: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Stover–Kincannon. 141شکل 5‑21: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Grau. 142شکل 5‑22: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل حذف درجهی اول سوبسترا.. 142شکل 5‑23: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل مونود 143شکل 5‑24. تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Stover–Kincannon. 144شکل 5‑25: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل Grau. 145شکل 5‑26: تعیین ضرایب سینتیکی بر حسب COD برای مدل حذف درجهی اول سوبسترا.. 145شکل مقادیر بهینه.6‑1-جدول:.. 152فهرست جداولجدول2‑1: انواع سوخت و ساز تنفسی در واکنش باکتریایی [9] 18جدول 2‑2: محتویات بیوگاز [11].. 21جدول 2‑3: ویژگی مراحل مختلف شرایط بی هوازی [13،4و14].. 28جدول 2‑4: ویژگیهای میکروارگانیسمهای مؤثر در تصفیهی بی هوازی [14] 29جدول2‑5. الزامات مواد مغذی برای تصفیه بی هوازی [8].. 39جدول 2‑6. مواد آلی سمی و بازدارنده در هضم بی هوازی [20] 40جدول 2‑7. مواد غیرآلی سمی و بازدارنده در هضم بی هوازی [20] 41جدول 2‑8. زمان ماند جامدات توصيه شده براي هاضم پر سرعت [20] 44جدول 3‑1. اطلاعات متعارف طراحی تماس دهنده های بیولوژیکی چرخان [4] 56شکل3‑2.مروری بر تاریخچه پیشینه استفاده از سیستمهای AnRBC.. 60جدول 3‑3: پیشینه استفاده از راکتور بیولوژیکی با بستر متحرک (MBBR) 76جدول3‑4: مقایسه فرایندهای بی هوازی و هوازی]2[. 79شکل3‑5:پیشینه استفاده از سیستمهای بی هوازی-هوازی ]2[. 85جدول4‑1: مشخصات راکتور AnRBC.. 98جدول4‑2: مشخصات آکنه های استفاده شده.. 109جدول4‑3: ترکیبات خوراک ورودی.. 112جدول 5‑2: مقایسه مدلهای واکنش جهت پیش بینی رفتار سیستم 146جدول5‑3:ضرایب سینتیکی به دست آمده برای مدل Stover-Kincannon. 147 فصل اول کلیات 1 کلیاتتخمین زده میشود 1500 km3/d فاضلاب تجزیهپذیر بیولوژیکی در جهان تولید میشود. فاضلابها از نظر بارآلی موجود متقاوتند، فاضلابها با COD کم (COD ≤ 700 mg/l) " آب خاکستری"[1] نامیده میشوند ، فاضلابها با COD بالا که " آب سیاه"[2] نامیده میشوند ( COD بالای 1500 mg/l) و جریانهای قویتر COD ای نزدیک 35000mg/l دارند. این نوع فاضلابها اگر در شرایط بیهوازی قرار بگیرند تا زمانیکه تمام مواد قابل تجزیه بیولوژیکی آنها تجزیه شوند، متان تولید خواهند کرد.بر اساس بیانیه آژانس محافظت محیط زیست آمریکا [3] ، متان منتشر شده از فاضلابها، 6 درصد ، معادل 450 میلیون تن CO2گاز گلخانه ای جهان را در سال 2010 تولید کرده اند.گاز گلخانهای منتشر شده از زباله و فاضلاب در شکل 1-1 نشان داده شده است. از آنجا که مقدار زیادی متان از فاضلابها و زباله منتشر میشود و این روند رو به رشد است، جمعآوری آن امری ضروری به نظر میرسد.]1[شکل1‑1: انتشار جهانی متان ناشی از زباله ها[1]هاضمهای بیهوازی با سرعت بالا چنین امکانی را فراهم خواهند آورد ،که با این کار علاوه بر کنترل گازهای گلخانهای ، یک منبع پاک برای انرژی خواهد بود. صنایعی که آلودگی زیادی تولید میکنند ترجیحا" از راکتورهای بیهوازی به علت COD بالا، پتانسیل تولید انرژی و تولید لجن مازاد کم استفاده میکنند. برخلاف بهرهبرداری بالای فرآیندهای بیهوازی و مزایای آنها به علت سرعت تهنشینی کم ، نیاز به پس تصفیه برای فاضلابهای حاوی NH4+ و HS- استفاده از آنها محدود شده است. برای رفع این مشکل ،پس تصفیه توسط روشهای هوازی برای پساب حاصل از راکتورهای بیهوازی مناسب خواهد بود. به عنوان مثال ، تصفیه فاضلابهایی مانند فاضلاب کارخانه زیتون سبز با COD متغییر بین 100000-25000 میلیگرم بر لیتر مشاهده شده است که نه فرآیند بیهوازی و نه فرآیند هوازی به تنهایی نمیتوانند جوابگو باشند و نه صرفه اقتصادی خواهند داشت و تنها استفاده از سیستم بیهوازی-هوازی میتواند جوابگو باشد، که نتیجه استفاده از این سیستم بهرهوری بالای حذف مواد ارگانیک، مقدار کم لجن در قسمت هوازی و عدم نیاز به تصیحح PH میباشد.[2]