إعادة تدوير حمأة محطات معالجة مياه الصرف الصحي لإنتاج غاز الهيدروجين الحيوي والسماد العضوي وممتزات معالجة المياه

الباحث

احمد محمد فتحي

المشرف

احمد حسون علي

الجامعة

الجامعة المستنصرية

الكلية / القسم

الهندسة / هندسة البيئة

الشهادة

ماجستير

السنة

2022

لغة الرسالة

انكليزي

الكلمات المفتاحية

Sewage sludge;Biohydrogen;Compost;Adsorbents

تم جمع حمأة مياه الصرف الصحي من محطة الرستمية لإعادة تدويرها وفحص استخدامها في ثلاثة مجالات: الوقود الحيوي المعبر عنه بالهيدروجين الحيوي والسماد العضوي والممتزات. تم استخدام الهاضمات اللاهوائية على نطاق مختبري لدراسة تأثير الأس الهيدروجيني ونسبة الخلط (الحمأة/ الجزء العضوي من مخلفات المطبخ) وإجمالي المواد الصلبة ودرجة الحرارة على إنتاج الهيدروجين الحيوي. وجد أن إنتاج الهيدروجين الحيوي قد تحسن عندما كان الرقم الهيدروجيني ونسبة الخلط والمواد الصلبة الكلية ودرجة الحرارة / و ١ :١ و5١ و5" درجة مئوية ، على التوالي. تم العثور على الحد الأقصى لإنتاج الهيدروجين الحيوي التراكمي ليكون (75,؟١١ مل / غم مواد متطايرة) في ظل هذه الظروف. تم استخدام نظام الشبكات الاصطناعية لمعرفة أهمية العوامل المؤثرة على انتاج الهيدروجين الحيوي .حيث تبين ان اهمية نسبة الخلط 9,٠٠١ اما نسبة اهمية الأس الهيدروجيني واجمالي al gall الصلبة ودرجة الحرارة 97,7 و58,5 5 ZAV, على التوالي مع معامل ارتباط )298,95( وللربط بين كمية الهيدروجين المنتج والعوامل الموثرة على الانتاجية تم تطبييق معادلة الارتباط المتعددة والتي اظهرت تطابقا جيدا بين البيانات التجريبية والبيانات المتوقعة حيث بلغ معامل الارتباط (81,71//).تم تطبيق نموذج جومبيرتز المعدل لوصف إنتاج الهيدروجين المتراكم بايولوجيًا. حيث اظهرت النتائج أن القيمة النظرية للهيدروجين الحيوي (17,55؟١ مل / غم مواد متطايرة) وهي قريبة جدا من القيمة العملية VYY, FO) مل / غم مواد متطايرة) مع معامل ارتباط عالي (5 35,7/). بالنسبة للهاضم اللاهوائي الحقلي ، تم خلط حمأة الصرف الصحي مع الجزء العضوي من مخلفات المطبخ في الظروف المثالية المستحصلة من التجارب المختبرية . بعد انتهاء العملية اللاهوائية (؟١يوم) تم استخدام الغاز الحيوي الناتج كوقود لأشعال موقد الغاز ، حيث تبين ان الغاز المتولد كافيا لاشعال الموقد لمدة 7 دقيقة. تم استخدام المنتج النهائي لعملية الهضم كسماد عضوي. تمت مقارنة جودة السماد من حيث المعادن الثقيلة ومحتوى الرطوبة والتوصيل الكهربائي والمغذيات مع المواصفات الأمريكية والبريطانية حيث وجد أن السماد المنتج مقبول للغاية. علاوة على ذلك ، كان السماد الناتج فعالاً في تجربة إنبات بذور الرشاد حيث بلغ مؤشر الانبات 5,5١ 08/. من ناحية أخرى ٠، تم فحص استخدام حمأة الصرف الصحي كمواد ممتزة حيوية وفيرة لإزالة المعادن الثقيلة من مياه الصرف الصحي المحاكاة. تم اختيار الرصاص (ID) والنحاس (ID) والحديد (II) كمعادن مستهدفة. تم إجراء تجارب الامتزاز بنظام الدفعات لتحديد تأثير مختلف العوامل التشغيلية على امتزاز أيونات المعادن ، بما في ذلك الأس الهيدروجيني وسرعة المزج وكمية الممتز ووقت المزج والتركيز الأولي ودرجة الحرارة . كانت كفاءة الإزالة القصوى 18,45 و 38,4١ 18,7709 للرصاص (ID) والنحا س(1]1]) والحديد (IID) على التوالي عند العوامل المثلى الأس الهيدروجيني f= ، سرعة المزج - 760٠١ دورة في الدقيقة وكمية الممتز = ١,5 غم ووقت المزج = ١٠١ دقيقة والتركيز الأولي = 50٠ (ملغم / لتر) ودرجة الحرارة YY درجة مئوية . ايضا تم استخدام نظام الشبكات الاصطناعية لمعرفة نسب أهمية العوامل المؤثرة في كفاءة الإزالة للعناصر الثلاثة حيث كانت اهمية فاعلية كمية الممتزات ووقت المزج والأس الهيدروجيني وسرعة المزج والتركيز الأولي ودرجة الحرارة 7٠٠١ و AVY AVE) وا٠رهت/ و 8 LOK, و0 5350,7/ على التوالي. تمت دراسة توازن حرارة الامتزاز بأستخدام النماذج الثلاثة الأكثر شيوعًا ، وهي Freundlich و Temkin s Langmuir أظهرت نتائج دراسات توازن الحرارة أن نموذج bel Langmuir تفضيلاً واضحاً لمعامل الارتباط العالي 91,١( ، 18,7 و 90,1( للرصاص (LD) والنحا س(11) (I) sal على التوالي من نموذجي Temkin 5 Freundlich أثبت نموذج (Temkin) أيضًا أن عملية الامتزاز هي عملية فيزيائية حيث كانت قيم الثابت المرتبط بحرارة الامتزاز (b) أقل من ٠ جول/مول لأيونات المعادن الثلاثة.

Wastewater treatment plant sludge from Al-Rustamiyah was collected to be recycled and investigated in three fields: Biofuel expressed as biohydrogen, compost, and biosorbent materials. Anaerobic digesters were used on a laboratory scale to study the effect of pH, mixing ratio (sewage sludge/Organic Fraction Kitchen Waste), total solids and temperature on biohydrogen production. It was found that biohydrogen production was improved when the pH, mixing ratio, total solids and temperature were 7, 1:1, 15% and 34°C respectively. The maximum cumulative biohydrogen production was found to be (122.35 mL/g vs) under those conditions. Artificial neural networks (ANNs) system was used to find out the importance of factors affecting biohydrogen production. It was found that the importance of the mixing ratio was 100%, while pH, total solid and temperature were 93.7, 68.6 and 87.1%, respectively with a high correlation coefficient (R2) of 94.90%. To link the amount of hydrogen produced and the factors affecting this productivity, the multiple correlation equation was applied, which showed a good agreement between experimental and theoretical data, where the correlation coefficient reached 86.27%. The modified Gompertz model was applied to adequately describe the experimental cumulative biohydrogen production from lab scale anaerobic digesters. The theoretical biohydrogen yield was found to be (127.45 mL/gm vs) which was close to the experimental value (122.35 mL/gm vs) with a high correlation coefficient of 95.24%. For the pilot scale, sewage sludge was mixed with the organic fraction of kitchen waste under optimum conditions obtained from laboratory digester experiments. After the anaerobic process ended. The resulting biogas was used as fuel to ignite the gas stove, where the gas generated was enough to ignite the stove for 26 minutes. The end product of the digestion process was used as organic compost. The compost quality in terms of heavy metals, moisture content (MC), electric conductivity (EC) and nutrients (NPK) was compared to the USA and British standards. It was found that the producing compost was very acceptable. Furthermore, it was efficient for cress seeds germination where the indicator of the germination reached to 84.41%. On the other hand, the use of sewage sludge as an abundant biosorbent for removing heavy metals from simulated wastewater was examined. Lead (II), copper (II) and iron (III) were selected as the targeted metals. Batch experiments were done to determine the influence of various operational parameters on metal ions adsorption, including pH, shaking speed, adsorbent dosage, shaking time, initial concentration and temperature. The maximum removal efficiency was 98.95, 98.91 and 98.22 for Pb (II), Cu (II) and Fe (III) respectively at optimum factors pH=4, shaking time =250 rpm, shaking time=180 min, dose=1.5 g/100mL, initial concentration=50 (mg/L) and temperature 32°C. ANNs system also has been employed as well to find out the importance of affected factors on removal efficiency. The effectiveness of biosorbent dose, shaking time, pH, shaking speed, initial concentration and temperature was 100%, 74.1%, 70.7%, 65.0%, 53.4% and 33.2%, respectively. The equilibrium isotherm of the adsorption was studied using the three most common models, Freundlich, Langmuir, and Temkin. The results of the isotherm studies showed the Langmuir isotherm model gave an obvious preference for the high correlation coefficient (97.1, 98.6 and 95.1%) for Pb (II), Cu (II) and Fe (III) respectively. Temkin model also proved that the adsoption process is physical where the values of Temkin constant related to adsorption heat (b) was less than 40 J/mol for the three metal ions.

طلب نسخة من الملف

الملفات غير منشورة على الموقع. اترك بياناتك وسيتواصل معك موظفو قسم الشؤون الثقافية والفنون لإرسال النسخة مجاناً.

الاسم

رقم الهاتف

البريد الإلكتروني

الغرض من الطلب (اختياري)

إرسال الطلب