بررسی عملکرد سیستم فتولیز در حذف هیدروکربن های نفتی از فاضلاب و مدل‌سازی آن

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

• محمدقاسم رحیمی
• احمد خدادادی
• بیتا آیتی

دانشگاه تربیت مدرس

10.22067/civil.v28i2.35400

چکیده

آب آلوده به هیدروکربن های نفتی همواره بر روی محیط اطراف، اثرات منفی و زیان‌بار زیادی در ابعاد مختلف سلامتی جامعه، اقتصادی و محیط زیستی داشته است. بنابراین پژوهش حاضر با هدف مطالعه و بررسی تصفیه پذیری این نوع آلاینده ها از فاضلاب با استفاده از سیستم فتولیز و هم‌چنین مدل‌سازی آن صورت گرفت. در این سیستم به بررسی و مطالعۀ تأثیر COD های مختلف (50، 100، 250، 350 و 500 میلی گرم بر لیتر) و شدت تابش های متفاوت لامپ UV-C (60، 80، 100، 120 وات) پرداخته شد. براساس میزان مصرف انرژی به‌ازای حذف هر واحد COD، غلظت و شدت تابش بهینه به‌ترتیب 350 میلی گرم بر لیتر و 80 وات برای حذف هیدروکربن های نفتی به‌دست آمد. در مدل‌سازی این سیستم در شدت تابش 60 وات علاوه بر COD های مذکور، COD معادل 1000 میلی گرم بر لیتر نیز مورد بررسی قرار گرفت. با بررسی نتایج حاصل مشاهده شد که می توان از سیستم فتولیز به‌عنوان یک واحد پیش‌تصفیۀ مناسب برای سیستم های بیولوژیکی بهره گرفت.

کلیدواژه‌ها

• فتولیز
• هیدروکربن های نفتی
• COD
• شدت تابش
• انرژی مصرفی

---

عنوان مقاله [English]

Photolysis System Performance in Petroleum Hydrocarbons Removal from Wastewater and its Modeling

نویسندگان [English]

• Mohammad Ghasem Rahimi
• Ahmad Khodadadi
• Bita Ayati

Tarbiat Modares University

چکیده [English]

Water contaminated with petroleum hydrocarbons has harmful effects on health, economy and environment. In this study, photolysis process for treating petroleum hydrocarbons was investigated. Hence different initial CODs with different UV-C radiation power were examined. Based on the energy consumption per unit of COD removed, COD of 350 mg/L and radiation power of 80 W were chosen as the optimum conditions. To improve model prediction, in addition to the aforementioned CODs, COD=1000 mg/L in 60 W was also tested. The findings indicated that photolysis can be considered as a suitable pretreatment process for the biological systems.

کلیدواژه‌ها [English]

• Photolysis
• Petroleum Hydrocarbons
• COD
• Radiation Power
• Energy Consumption

مراجع

1. Tellez, G. T., Nirmalakhandan, N., & Gardea-Torresdey, J. L., "Performance evaluation of an activated sludge system for removing petroleum hydrocarbons from oilfield produced water". Advances in Environmental Research, Vol. 6, No 4, pp.455-470, (2002).

2. Mrayyana B., Battikhi M. N., "Biodegradation of total organic carbons (TOC) in Jordanian petroleum sludge", Journal of Hazardous Material, No 120, pp.127-134, )2005(.

3. Wake H., "Oil refineries: a review of their ecological impacts on the aquatic environment", Estuar. Coast Shelf Sci.,No. 62, pp. 131-140, )2005(.

4. Abdelwahab O., Amin N. K., El-Ashtoukhy E. S. Z., "Electrochemical removal of phenol from oil refinery wastewater", Journal of Hazardous Mater, No.163, pp.711-716, )2009(.

5. Schneider E. E., Cerqueira A.C.F.P., Dezotti M., "MBBR evaluation for oil refinery wastewater treatment with post-ozonation and BAC for wastewater reuse", Water Science & Technology, No.63(1): pp. 143-148, )2011(.

6. Gargouri B., Karray F., Mhiri N., Aloui F., Sayadi S., "Application of a continuously stirred tank bioreactor (CSTR) for bioremediation of hydrocarbon-rich industrial wastewater effluents", Journal of Hazardous Materials, No.189: pp.427-434, )2011(.

7. Rastegar S. O., Mousavi S. M., Shojaosadati S. A., Sheibani S., "Optimization of petroleum rfienery effluent treatment in a UASB reactor using response surface methodology", Journal of Hazardous Materials, No. 197: pp.26-32, )2011(.

8. Chavan, A., and Mukherji, S., "Treatment of hydrocarbon-rich wastewater using oil degrading bacteria and phototrophic microorganisms in rotating biological contactor: Effect of N:P ratio", Journal of Hazardous Mater, No.154,pp. 63-72, )2008(.

9. Fratila-Apachitei, L. E., Kennedy, M. D., Linton, J. D., Blume, I., & Schippers, J. C., "Influence of membrane morphology on the flux decline during dead-end ultrafiltration of refinery and petrochemical waste water", Journal of Membrane Science, No.182(1), pp.151-159, )2001(.

10. Shokrollahzadeh, S., Azizmohseni, F., Golmohammad, F., Shokouhi, H., & Khademhaghighat, F., "Biodegradation potential and bacterial diversity of a petrochemical wastewater treatment plant in Iran", Bioresource technology, No. 99(14), pp. 6127-6133, )2008(.

11. Santo C. E., Vilar V. J. P., Botelho C. M. S., Bhatnagar A., Kumar E., Boaventura R. A. R., "Optimization of coagulation-flocculation and flotation parameters for the treatment of a petroleum refinery effluent from a Portuguese plant", Chemical Engineering Journal, No. 183: pp. 117-123, )2012(.

12. Huang C. R., Shu H. Y., "The reaction kinetics, decomposition pathways and intermediate formations of phenol in ozonation, UV/O3, and UV/H2O2 processes", J. Hazard. Mater, No. 41: pp. 47-64, )1995(.

13. Laoufi N. A., Tassalit D., Bentahar F., "The degradation of phenol in water solution by TiO2 photocatalyst in a chemical reactor", Global NEST J., No. 10: pp. 404-418, )2008(.

14. Kuyukina M. S., Ivshina I. R., Serebrennikova M. K., Krivorutchko A. B., Podorozhko E. A., Ivanov R. V., Lozinsky V. I., "Petroleum-contaminated water treatment in a fluidized-bed bioreactor with immobilized Rhodococcus cells", Int. Biodeterioration Biodegrad, No. 63: pp. 427-432, )2009(.

15. Guo J., Al-Dahhan M., "Catalytic wet air oxidation of phenol in concurrent downflow and upflow packed-bed reactors over pillared clay catalyst", Chem. Eng. Sci., No. 60: pp. 735-746, )2005(.

16. Li Y., Yan L., Xiang C., Hong L. J., "Treatment of oily wastewater by organic-inorganic composite tubular ultrafiltration (UF) membranes", Desalination, No. 196: pp. 76-83, )2006(.

17. Rahman M. M., Al-Malack M. H., "Performance of a crossflow membrane bioreactor (CF-MBR) when treating refinery wastewater", Desalination, No. 191: pp. 16-26, )2006(.

18. Gao W., Habib M., Smith D. W., "Removal of organic contaminants and toxicity from industrial effluents using freezing processes", Desalination, No. 245: pp. 108–119, )2009(.

19. Sun Y., Zhang Y., Quan X., "Treatment of petroleum refinery wastewater by microwave-assisted catalytic wet air oxidation under low temperature and low pressure", Sep. Purif. Technol., No. 62: pp. 565-570, )2008(.

20. Sozzi, D. A., & Taghipour, F., "Computational and experimental study of annular photo-reactor hydrodynamics", International journal of heat and fluid flow, No. 27(6), pp. 1043-1053, )2006(.

21. Yang L, Yu LE, Ray MB., "Degradation of paracetamol in aqueous solutions by TiO2 photocatalysis", Water Res., No. 42(13): pp. 3480-8, )2008(.

22. Hirahara Y., Ueno H., Nakamuro K., "Comparative Photodegradation Study of Fenthion and Disulfoton under Irradiation of Different Light Sources in Liquid-and Solid-Phases", J. Health Sci., No. 47(2): pp. 129-35, )2001(.

23. Minamidate, W., Tokumura, M., Znad, H. T., Kawase, Y., "Photodegradation of o-cresol in water by the H2O2/UV process", Journal of Environmental Science and Health Part A, No. 41(8): pp. 1543-1558, )2006(.

24. Zolfaghari M., Alamzadeh I., Vosoughi M., Tafti N., "Application of Hybrid Activated Sludge Reactor to Improve Activated Sludge Process for Oily Wastewater Treatment", Journal of Water & Wastewater, No. 1, pp. 43-52, )2013(.

25. Damodar A. R., You S. J., Ou S. H., "Coupling of membrane separation with photocatalytic slurry reactor for advanced dye wastewater treatment", Separation and Purification Technology. No. 76, pp. 64–71, )2010(.

26. Andrew, D. (Ed.), Standard methods for the examination of water and wastewater. American Public Health Association, Washington DC, 20th Ed, )2005(.

27. Konstantinou, I. K., Albanis T. A., "TiO2-assisted photocatalytic degradationof azo dyes in aqueous solution: Kinetic and mechanistic investigations-A review", Applay. Catalyst B: Environmental, No. 49 (1), pp. 1–14, )2004(.

28. Delnavaz M., Ayati B., Ganjidoust H., Sanjabi S., "Kinetics study of photcatalytic process for treatment of phenolic wastewater by TiO2 nano powder immobilized on concrete surfaces", Toxicological & Environmental Chemistry, No. 94(6): pp. 1086-1098, )2012(.

29. دلنواز، م.، "تصفیۀ فاضلاب حاوی فنل از فاضلاب با استفاده از خاصیت فتوکاتالیستی نانوذرات TiO2 پوشش داده شده بر سطح بتنی بهینه‌شده با مصالح بازیافتی"، رسالۀ دکترا، مهندسی عمران (محیط زیست)، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکدۀ مهندسی عمران و محیط زیست، (1390).

30. عسگری، ر.، "بررسی تأثیر اسکاونجر در حذف فتوکاتالیستی رنگ DB71 با نانوذرات دی‌اکسید تیتانیم پوشش داه شده بر سطح بتن"، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، مهندسی عمران (محیط زیست)، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکدۀ مهندسی عمران و محیط زیست، (1392).

31. ملکی، ا.، "مقایسۀ کارایی فرآیندهای فتولیز و التراسونولیز در تجزیۀ رنگزای راکتیو قرمز 198"، مجلۀ سلامت و محیط، فصلنامۀ علمی- پژوهشی انجمن علمی بهداشت محیط ایران، (1389).