بررسی تاثیر میدان مغناطیسی ثابت بر راندمان حذف COD از منابع آب در سیستم تصفیه اربال

قهرمان زاده, هومن; الهیاری بیک, سارا; جاوید, امیرحسین; حسنی, امیر  حسام

بررسی تاثیر میدان مغناطیسی ثابت بر راندمان حذف COD از منابع آب در سیستم تصفیه اربال

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

هومن قهرمان زاده ¹

سارا الهیاری بیک ²

امیرحسین جاوید ³

امیر حسام حسنی ¹

¹ گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست و انرژی، دانشگاه علوم تحقیقات، تهران، ایران

² گروه علوم دریایی، دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست ، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم تحقیقات، تهران ، ایران

³ گروه مهندسی و محیط زیست، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

با توجه به نیاز روزافزون انسان به تصفیه منابع آب و استفاده مجدد از آن، بهبود عملکرد روش‌های تصفیه آب و افزایش راندمان آن بسیار موردتوجه قرار دارد. استفاده از راکتور اربال برای حذف COD به‌وسیلة لجن فعال در گذشته در تحقیقات متعدد توصیه شده است. علاوه‌براین، پیدا کردن روش‌ها و ابزار جدید به‌منظور افزایش بازده این سیستم بسیار موردتوجه است. در این مقاله تأثیر وجود میدان مغناطیسی در راکتور اربال و تأثیر آن بر راندمان حذف COD بررسی شده است. بدین منظور در گام نخست با راه‌اندازی یک پایلوت در ابعاد آزمایشگاهی و رساندن آن به شرایط پایدار، راندمان سیستم در حذف COD در شرایط ایده‌آل به‌دست آمد. در ادامه دو میدان مغناطیسی با شدت‌های مختلف (mT8/0 وmT 5/1) در پایلوت ایجاد شد. این آزمایش در مدت 100 روز انجام شد و در یک دوره 80 روزه به‌منظور مشاهده تفاوت بین وجود و نبود میدان مغناطیسی در راندمان حذف COD نمونه‌برداری انجام شد. پس از تحلیل نتایج تفاوت معناداری در خروجی راکتور پس از اعمال میدان مشاهده شد و راندمان راکتور حدود 7% بهبود پیدا کرد. البته لازم به بیان است، تفاوت چندانی در خروجی‌های به‌دست‌آمده از دو میدان مغناطیسی با شدت‌های مختلف مشاهده نشد.

کلیدواژه‌ها

میدان مغناطیسی

لجن فعال

اربال

حذف COD

20.1001.1.24767131.1400.7.2.3.6

عنوان مقاله English

Investigation to determine the effects of magnetic field on the removal efficiency of COD within an Orbal reactor

نویسندگان English

Hooman Ghahremanzadeh ¹

Sara Allahyaribeik ²

Amirhossein Javid ³

Amir hessam Hassani ¹

¹ Department of Environmental Engineering, Faculty of natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

² Department of industry and energy, Faculty of natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

³ Department of Environmental Engineering, Faculty of natural Resources and Environment, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

چکیده English

Taking into account the evergrowing human demands for refining and recycling water, issues related to it including wastewater, wastewater treatment and wastewater reuse are important points of consideration. Using of an Orbal reactor for COD removal by activated sludge is considered suitable and efficient by numerous studies in the literature. Moreover, to improve removal efficiencies, it is significant to discover the required tools and methods to decrease over sludge creation. This study aims to investigate the performance of COD removal by combining a magnetic field within an oxidation ditch Orbal reactor. First the study was piloted in a laboratory context to test the impact of the application of the magnetic field in ideal conditions. Then, two magnetic fields of different strengths, 0.8mT and 1.5mT, were applied to the reactor including several neodymium magnets. The methodology for gathering and analysis of the data lead to a steady state for the reactor. To confirm validity, results and conclusions from other relatable studies were compared with the results of the present study. The research lasted approximately 100 days and sampling was completed over an 80 day period to observe the effects when implementing a magnetic field compared to that of its absence within an Orbal reactor. This study examined the removal of COD in activated sludge. Results revealed that removal of COD was significantly affected when implementing the magnetic field. Upon application of a 0.8mT magnetic field, removal efficiency of COD increased by 7%, Results also indicated that use of different power magnetic fields had very insignificant differences.

کلیدواژه‌ها English

Magnetic field

activated sludge

Orbal oxidation reactor

COD removal

[1] Metcalf, Eddy. Wastewater Engineering: Treatment and Reuse. 4th edition. New York: McGraw-Hill; 2003.

[2] Hao X, Doddema HJ, van Groenestijn JW. Conditions and mechanisms affecting simultaneous nitrification and denitrification in a Pasveer oxidation ditch. Bioresource Technology.1997; 59:207–215.

[3] Park HD, Regan JM, Noguera DR. Molecular analysis of ammonia-oxidizing bacterial populations in aerated-anoxic Orbal processes. Water Science and Technology. 2002; 46:273–280.

[4] Daigger G, Littleton H. Mechanism for Simultaneous Nitrification / Denitrification and Biological Phosphorus Removal in Orbal Oxidation Ditch es and Their Full-Scale Application. 2001; Corpus ID: 33875542.

[5] Drew RJ, Greeff AM. Nitrogen elimination by rapid alternation of aerobic/ “anoxic” conditions in “Orbal” activated sludge plants. Water Resources.1973; 7(8): 1183-94.

[6] Burrows L, West JR, Forster CF, Martin A. Mixing studies in an Orbal Activated Sludge System. Water SA 2001; 27(1): 79-84.

[7] Zhou X, Guo X, Han Y, Liu J, Ren J., Wang Yu., Guo Y. Enhancing nitrogen removal in an Orbal Oxidation Ditch by optimization of oxygen supply: practice in a full-scale municipal wastewater treatment plant. Bioprocess and Biosystems Engineering. 2012; 35:1097–1105.

[8] Yong Q, Chi Zh, Bing L, Ji L, Xiaoyuan Zh, Yanchen L, Peng L Xia, H. Optimal Surface Aeration Control in Full-Scale Oxidation Ditches through Energy Consumption Analysis. Water.2018; 10(7): 945-52.

[9] Wang X, Chen T, Jin P, Zhang A, Gao Ch, Qi X, Zhang Y. Enhanced total nitrogen removal performance in a full scale Orbal Oxidation Ditch by a novel step aeration mode. Bioresource technology. 2019; 294(2): 122228.

[10] Wang X, Gao Ch, Jin P, Zhang Y, Xie Y, Chen T, Zhang A. Nitrogen removal performance and bacterial community in a full-scale modified Orbal Oxidation Ditch with internal nitrate recycle and bio carriers. Journal of Water Process Engineering.2020; 40:101791.

[11] Coco K, Agbewornu D, Adyel T, Zhai J. Optimizing nitrogen removal in a hybrid oxidation ditch. Journal of Environmental and Chemical Engineering 2021; 9(4).

[12] Ji Y, Wanga Y, Sun J, Yan T, Li J, Zhao T, Yin X, Sun, Ch. Enhancement of biological treatment of wastewater by magnetic field. Bioresource Technology. 2010; 101:8535–40.

[13] Yao C, Lei HY, Yu Q, Li SP, Li HL, Chen K, Zhang XH. Application of magnetic enhanced bio-effect on nitrification: a comparative study of magnetic and non-magnetic carriers. Water Science and Technology. 2013; 6:1280-87.

[14] Liu ZM, Liang Z, Wu SG, Liu F. Treatment of municipal wastewater by a magnetic activated sludge device. Journal of Desalination and Water Treatment. 2015; 53:909-18.

[15] Liu Y, Li J, Guo W, Ngo HH, Hu J, Gao MT. Use of magnetic powder to effectively improve the performance of sequencing batch reactors (SBRs) in municipal wastewater treatment. Bioresource Technology 2017; 148:135-9.

[16] سید مظفری آرش. بررسی عملکرد سیستم لجن فعال به روش اربال [پایان‌نامه کارشناسی ارشد]. تهران: دانشگاه علوم تحقیقات؛ 1385.

[17] اسددخت علیرضا. تصفیه فاضلاب‌های با بار آلی بالا توسط سیستم لجن فعال اوربال [پایان‌نامه کارشناسی ارشد]. تهران: دانشگاه آزاد واحدعلوم تحقیقات؛ 1392.

[18] Gao SY, Peng YZ, Wang SY, Yan J. Novel strategy of nitrogen removal from domestic wastewater using pilot Orbal Oxidation Ditch. Res. Environmental Science. 2006; 18(5):833-39.

[19] Zilles JL, Peccia J, Noguera DR. Microbiology of Enhanced Biological Phosphorus Removal in Aerated—Anoxic Orbal Processes. Water Environment Research. 2002; 74: 428-36.

[20] Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater. 23th edition. Washington DC, USA: Water Works Association; 2017.