تحقیق حذف نیترات و فسفات از فاضلاب شهری با فناوری نانو

چکیده

حدود دو سوم کره زمین را آب فرا گرفته است، که از این میزان آب حدود 97 درصد آب ها در دریاها وجود داردکه غیر قابل آشامیدن است . رشد روز افزون جمعیت جهان، همگام با گسترش فعالیت های کشاورزی و صنعتی و خشکسالی های پی در پی از سوی دیگر، موجب شده که منابع موجود آب های شیرین سطحی در اکثر کشورهای واقع در کمربند مناطق خشک به اوج بهره داری خود برسد که کشور ما ایران نیز هم اکنون جزو کشورها به حساب می آید.این موضوع اهمیت تصفیه فاضلاب را پر رنگتر می کند. در این تحقیق از بین آلاینده های موجود در فاضلاب شهری حذف نیترات و فسفات مورد مطالعه قرار گرفته است. نیترات در غلظت بالا در آب آشامیدنی در نوزادان زیر شش ماه با هموگلوبین تولید متهموگلوبین و ایجاد سندرم بچه آبی(blue baby (می کند و همچنین باعث ایجاد سرطان می شود. غلظت بالای فسفات اثر مخربی روی اکولوژی آبی داشته باشدو موجب تسریع در پدیده اتریفیکاسیون در آبها می شود که باعث ایجاد طعم و بو در آب شده و زندگی گیاهی را بیش از حد تقویت می کند که این امر سبب امرگ و میر آبزیان می شود.برای حذف نیترات از فاضلاب شهری اردبیل از نانو ذره اکسید روی استفاده شده است. آزمایش ها در PH های 5 و 7 و 9 و در زمان های 30 دقیقه و 60 دقیقه و 120 دقیقه با نانو ذره اکسید روی به وزن های (2/0 ، 4/0 ،6/0 ،8/0، 1) گرم در لیتر انجام گرفت و برای حذف فسفات از نانو ذره اکسید تیتانیوم استفاده شد که آزمایش ها در PH های 5 و 7 و 9 و در زمان های 30 دقیقه و 60 دقیقه و 120 دقیقه با نانو ذره اکسید روی به وزن های (2/0 ، 4/0 ،6/0 ،8/0، 1)گرم در لیتر مورد بررسی قرارگرفت.نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که نانوذره اکسید روی و نانو ذره اکسید تیتانیوم کارایی خوبی در جذب نیترات و فسفات دارند. کارایی حذف نیترات و فسفات با افزایش PH کاهش می یابد. بیشترین میزان حذف در 5 PH= بدست آمد . با افزایش زمان ماند درصد حذف نیترات و فسفات نیز افزایش می یابد و بیشترین راندمان حذف در 30 دقیقه اول بدست آمد.درصد حذف با وزن نانو ذرات رابطه مستقیم دارد که با افزایش وزن نانو ذرات میزان حذف نیز بیشتر می شود.

مواد آلاینده موجود در فاضلاب

فاضلاب ها برحسب منشا تولید محتوی مواد آلاینده متفاوتی هستند. فاضلاب های صنعتی نسبت به فاضلاب های شهری دارای تنوع آلودگی بوده به طوریکه نوع مواد آلاینده آنها بستگی به نوع کارخانه و نوع تولیدات آن دارد. مشخصات بعضی از فاضلاب های صنعتی از نظر نوع آلودگی قابل مقایسه با فاضلابهای شهری است. فاضلاب صنایعی که محتوی گازها و ترکیبات سمی و خورنده هستند می تواند بر روی شبکه های فاضلاب و فرایندهای تصفیه بیولوژیکی دارای اثرات مخرب و مختل کننده باشد به همین دلیل انجام پیش تصفیه قبل از تخلیه آنها به فاضلاب های شهری ضروری است .

هدف از پیش تصفیه، کاهش غلظت آلودگی فاضلاب های صنعتی به حدی است که پس از تخلیه به فاضلابروهای شهری دارای اثرات تخریبی بر روی شبکه های فاضلاب و تصفیه خانه های بیولوژیکی نباشد.

مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی

شامل پروتئین ها، قندها و چربی ها است که بیشترین آن مربوط به پروتئین ها به میزان ۶۵ درصد و کمترین آن مربوط به چربی ها به میزان ۱۰ درصد است. ورود مواد آلی به منابع آب سبب مصرف اکسیژن محلول شده نامطلوب ایجاد می نماید. برای سنجش غلظت مواد آلی قابل تجزیه بیولوژیکی در فاضلاب از پارامترهایی همچون COD,BOD,TOC استفاده می شود. مواد آلی موجود در فاضلاب توسط میکروارگانیسم ها به عنوان منبع مواد غذا برای رشد و تکثیر و حصول انرژی به کار می رود. از نظر سرعت تجزیه بیولوژیکی، قندها در مرحله اول، پروتئین ها در مرحله دوم و چربی ها از همه دیرتر تجزیه می شوند...

فهرست مطالب

فصل اول

کلیات پژوهش

بیان مسئله

اهمیت و ضرورت پژوهش

اهداف پژوهش

فرضیه های پژوهش

تعاریف نظری و عملیاتی متغیر ها

فصل دوم

مبانی نظری و پیشینه تحقیق

آب واهمیت آن در جهان

بحران آب در خاورمیانه

چالش های پیش روی منابع آب در خاورمیانه و ایران

ضرورت پژوهش بحران آب

فاضلاب

تعریف فاضلاب

مشخصات فاضلاب

مشخصات فیزیکی

مشخصات شیمیایی

مواد غیر آلی ( معدنی )

انواع فاضلاب

فاضلاب های خانگی

فاضلاب های صنعتی

فاضلاب های سطحی (آب های سطحی)

تصفیه فاضلاب

تاریخچه

ضرورت و اهداف تصفیه فاضلاب

ج بازیابی فاضلاب

روشهای تصفیه فاضلاب

سیستمهای رشد معلق

فرآیند لجن فعال

شناسایی و دلایل ساخت تصفیه خانه های کوچک

الف عدم نیاز به تصفیه کامل فاضلاب

ج نوع آلودگی فاضلاب

اهمیت استفاده مجدد از پساب فاضلاب

دلایل جمع آوری فاضلاب در جهان امروز

نقش فاضلاب احیاء شده در توسعه و مدیریت منابع آب

محدود بودن منابع آب

حفاظت منابع آب از آلودگی

مدیریت منابع آب

انواع روش های استفاده مجدد از فاضلاب

استفاده مجدد به صورت آب آشامیدنی

استفاده مجدد غیر مستقیم به صورت آب آشامیدنی

استفاده مجدد مستقیم برای مصارف غیرشرب

برخی کار بردهای استفاده مجدد از پساب

آینده استفاده مجدد از آب

استانداردهای استفاده مجدد از فاضلاب

رهنمود (2004) US-EPA

استاندارد FAO

رهنمود(WHO, 2006)

استاندارد سازمان محیط زیست ایران

مواد آلاینده موجود در فاضلاب

تحقیقات انجام شده در داخل و خارج کشور

پیشینه فارسی

پیشینه خارجی

فصل سوم

موارد و روش ها

نیترات

چاه های فاضلاب، عامل اصلی افزایش نیترات

اثرات نیترات بر سلامتی انسان

روش های حذف نیترات

تبادل یونی

حذف بیولوژیکی نیترات

اسمز معکوس

فسفات

اثرات فسفر بر سلامتی انسان

الف) افزایش مواد شیمیایی

ب) روشهای بیولوژیکی

ج) نانو ذرات

برخینانو ذراتی که کاربر بیشتری و کاربردهای نانو ذرات دارند

نانو ذرات اکسید تیتانیوم (TiO2)

محل برداشت نمونه ها

نمونه برداری

ظرف نمونه برداری

اسپکتروفتومتر

روش کار

روش آزمایش حذف نیترات

روش آزمایش حذف نیترات

روش آزمایش حذف فسفات

فصل چهارم

فصل پنجم

منابع