بررسی و مقایسه امکان‌سنجی استفاده از هاضم‌های بی‌هوازی در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب با فرآیندهای SBR و MLE

فصلنامه آب و توسعه پایدار

مقاله 8، دوره 8، شماره 3 - شماره پیاپی 21، آذر 1400، صفحه 63-72   

نوع مقاله: پژوهشی بنیادی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v8i3.2102.1023

نویسندگان

محمود مهرگان^{* 1}؛ میلاد تمجیدی فرح بخش²؛ اشکان کاظمی³؛ مسعود روحبخش⁴؛ امیر اکبرزاده⁵

¹دانشیار دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران.

²دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد دانشکده مهندسی مکانیک، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران.

³دانش‌آموخته کارشناسی ارشد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شاهرود، ایران.

⁴دانش‌آموخته کارشناسی مکانیک دانشگاه آزاد اسلامی مشهد، شرکت آب و فاضلاب مشهد، ایران.

⁵دانشجوی دکترای برق دانشگاه فردوسی مشهد، شرکت آب و فاضلاب مشهد، ایران.

چکیده

امروزه به علت کاهش منابع سوخت‌های فسیلی، تولید بیوگاز از ضایعات فسادپذیر مورد توجه قرار گرفته است. هاضم‌های بی‌هوازی برای تولید انرژی تجدیدپذیر از ضایعات قابل تجزیه و همچنین مدیریت کردن پسماندها استفاده می‏شوند. به‌طورکلی هاضم‌های بی‌هوازی مواد فسادپذیر را به متان و کربن دی اکسید تبدیل می‌کنند. از عوامل تأثیرگذار بر فرایند هضم بی‌هوازی می‌توان به نوع راکتور، محدوده دمایی راکتور، نوع اختلاط و پسماند مورد استفاده نام برد. در این پژوهش به بررسی استفاده از لجن تولید شده در تصفیه‌خانه‌های فاضلاب با فرایندهای SBR و MLE در هاضم‌های بی‌هوازی پرداخته شده است. به‏این‏منظور، تصفیه‌خانه‌های فاضلاب خین عرب و التیمور در مشهد که فرایندهای آن‌ها به ترتیب از نوع SBR و MLE می‌باشد، به‌عنوان نمونه‌های مورد مطالعه در نظر گرفته شده است. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد لجن تولید شده از فرایند SBR (تصفیه‌خانه خین عرب) قابلیت مناسبی برای تولید بیوگاز ندارد، درحالی‌که پتانسیل تولید بیوگاز در تصفیه‌خانه التیمور وجود دارد و می‌توان در آینده بر روی تصفیه‌خانه فاضلاب التیمور سرمایه‌گذاری نمود.

کلیدواژه‌ها

هاضم بی‌هوازی؛ فرایند SBR؛ فرایند MLE تصفیه‌خانه فاضلاب خین عرب؛ تصفیه‌خانه فاضلاب التیمور

مراجع

Ali S.M.H., Lenzen M., Sack F. and Yousefzadeh M. 2020. Electricity generation and demand flexibility in wastewater treatment plants: Benefits for 100% renewable electricity grids. Applied Energy, 268: 114960.
Bresters A.R. 1998. Sludge treatment and disposal: management approaches and experiences, Office for official publications of the European communities.
Calli B., Mertoglu B., Inanc, B. and Yenigun, O. 2005. Effects of high free ammonia concentrations on the performances of anaerobic bioreactors. Process Biochemistry, 40(3-4): 1285-1292.
Dos Santos I.F.S., Barros R.M. and Tiago Filho G.L. 2016. Electricity generation from biogas of anaerobic wastewater treatment plants in Brazil: an assessment of feasibility and potential. Journal of cleaner production, 126: 504-514.    
Feng Q., Song Y.C., Kim D.H., Kim M.S. and Kim D.H. 2019. Influence of the temperature and hydraulic retention time in bioelectrochemical anaerobic digestion of sewage sludge. International Journal of Hydrogen Energy, 44(4): 2170-2179.
Gikas P. 2017. Towards energy positive wastewater treatment plants. Journal of environmental management, 203: 621-629.
Hernández-Sancho F., Molinos-Senante M. and Sala-Garrido R. 2011. Energy efficiency in Spanish wastewater treatment plants: A non-radial DEA approach. Science of the Total Environment, 409(14): 2693-2699.
Junior I.V., de Almeida R. and Cammarota M.C. 2020. A review of sludge pretreatment methods and co-digestion to boost biogas production and energy self-sufficiency in wastewater treatment plants. Journal of Water Process Engineering, 16: 101857.
Karim K., Hoffmann R., Klasson K.T., Al-Dahhan M.H. 2005. Anaerobic digestion of animal waste: effect of mode of mixing. Water Research, 39: 3597–3606.
Khalid A., Arshad M., Anjum M., Mahmood T. and Dawson L. 2011. The anaerobic digestion of solid organic waste.Waste Management, 31: 1737–1744.
Koupaie E.H., Johnson T. and Eskicioglu C. 2017. Advanced anaerobic digestion of municipal sludge using a novel and energy-efficient radio frequency pretreatment system. Water research, 118: 70-81.
Lafratta M., Thorpe R.B., Ouki S.K., Shana A., Germain E., Willcocks M. and Lee J. 2020. Dynamic biogas production from anaerobic digestion of sewage sludge for on-demand electricity generation. Bioresource technology, 310: 123415.
Meegoda J.N., Li B., Patel K. and Wang L.B. 2018. A review of the processes, parameters, and optimization of anaerobic digestion. International journal of environmental research and public health, 15(10): 2224.
Metcalf & Eddy, Inc., Burton F.L., Stensel H.D. and Tchobanoglous G. 2003. Wastewater engineering: treatment and reuse. McGraw Hill. New York, United States.
Mir M.A., Hussain A. and Verma C. 2016. Design considerations and operational performance of anaerobic digester: A review. Cogent Engineering, 3(1): 1181696.
Milieux Z.d., Sludge dewatering, S. FLOERGER, Editor. 2003, SNF FLOERGER.
Procházka J., Dolejš P., Máca J. and Dohányos M. 2012. Stability and inhibition of anaerobic processes caused by insufficiency or excess of ammonia nitrogen. Applied microbiology and biotechnology, 93(1): 439-447.
Romano RT. and Zhang R: 2011 Anaerobic digestion of onion residuals using a mesophilic Anaerobic Phased Solids Digester. Biomass Bioenerg, 35(10): 4174–4179.
Rulkens W. 2008. Sewage sludge as a biomass resource for the production of energy: overview and assessment of the various options. Energy & Fuels, 22(1): 9-15.
Singh A.D., Upadhyay A., Shrivastava S. and Vivekanand V. 2020. Life-cycle assessment of sewage sludge-based large-scale biogas plant. Bioresource technology, 309: 123373.
Skinner S.J., Studer L.J., Dixon D.R., Hillis P., Rees C. A., Wall R.C. and Scales P.J. 2015. Quantification of wastewater sludge dewatering. water research, 82: 2-13.
Wang S., Ma F., Ma W., Wang P., Zhao G. and Lu X. 2019. Influence of temperature on biogas production efficiency and microbial community in a two-phase anaerobic digestion system. Water, 11(1): 133.
Ward A. J., Hobbs P. J., Holliman P. J. and Jones D. L. 2008. Optimisation of the anaerobic digestion of agricultural resources. Bioresource technology, 99(17): 7928-7940.