بررسی عملکرد سیستم هوادهی گسترده در تصفیه فاضلاب بیمارستانی و تعیین ضرایب سینیتیکی آن- مطالعه موردی: تصفیه خانه فاضلاب بیمارستان قدس سنندج

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.

2 دکترای تخصصی مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.

3 دانشیار گروه مهندسی عمران محیط زیست، دانشکده شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

4 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب و فاضلاب، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.

5 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.

چکیده

زمینه و هدف: مهم­ترین عوامل مؤثر بر کارایی فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب انتخاب مناسب عوامل بیوسینتیکی می‌باشد. لذا هدف از این مطالعه بررسی عملکرد فرایند بیولوژیکی سیستم لجن فعال در تصفیه فاضلاب بیمارستان قدس شهر سنندج و تعیین ضرایب سینیتیکی آن می­باشد.
روش بررسی: این تحقیق از نوع توصیفی  مقطعی بوده که در سال 1390  به مدت 3 ماه به طول انجامید. در این پژوهش از فاضلاب خام، حوض هوادهی، پساب خروجی ثانویه و لجن برگشتی جمعاً 100  نمونه برداشت شد و در هریک از نمونه های مذکور،  پارامترهایCOD ، MLSS ، TSS، VSS، دبی فاضلاب ورودی وF/M   به طور روزانه و BOD5  بصورت هفته ای 2 بار  اندازه­گیری شد. همچنین ضرایب سینیتیکیmaxµ، Kd، Y، Ks و K با استفاده از معادلات مربوطه محاسبه گردید.
یافته‌ها: نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که میانگین BOD5، COD و TSS در پساب خروجی 9/11±39، 6/23±102 و 30±53 میلیگرم در لیتر حاصل شد و میانگین ضرایب سینتیکی  K ،Ks، Y،Kd  و maxµ به ترتیب 14/0±39/2، 97/5±7/36، 028/0±188/0، 01/0±04/0 و 017/0±39/0 بدست آمد.
نتیجه‌گیری: به طور کلی کارایی سیستم لجن فعال با توجه به هدف اصلی(تعیین ضرایب سینتیکی) نامناسب ارزیابی شد. 

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره نوزدهم،ویژه نامه شماره 5 ، تابستان1396

 

بررسی عملکرد سیستم هوادهی گسترده در تصفیه فاضلاب بیمارستانی و تعیین ضرایب سینیتیکی آن- مطالعه موردی: تصفیه خانه فاضلاب بیمارستان قدس سنندج

مقداد پیرصاحب[1]

عبداله درگاهی[2]

علی اکبر زینتی زاده [3]

راضیه خاموطیان [4]

مژگان مشیرپناهی4*

m.moshipanahi@gmail.com

حافظ گلستانی فر[5]

تاریخ دریافت: 23/05/1392

تاریخ پذیرش:03/07/1393

چکیده

زمینه و هدف: مهم­ترین عوامل مؤثر بر کارایی فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب انتخاب مناسب عوامل بیوسینتیکی می‌باشد. لذا هدف از این مطالعه بررسی عملکرد فرایند بیولوژیکی سیستم لجن فعال در تصفیه فاضلاب بیمارستان قدس شهر سنندج و تعیین ضرایب سینیتیکی آن می­باشد.

روش بررسی: این تحقیق از نوع توصیفی  مقطعی بوده که در سال 1390  به مدت 3 ماه به طول انجامید. در این پژوهش از فاضلاب خام، حوض هوادهی، پساب خروجی ثانویه و لجن برگشتی جمعاً 100  نمونه برداشت شد و در هریک از نمونه های مذکور،  پارامترهایCOD ، MLSS ، TSS، VSS، دبی فاضلاب ورودی وF/M   به طور روزانه و BOD5  بصورت هفته ای 2 بار  اندازه­گیری شد. همچنین ضرایب سینیتیکیmaxµ، Kd، Y، Ks و K با استفاده از معادلات مربوطه محاسبه گردید.

یافته‌ها: نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که میانگین BOD5، COD و TSS در پساب خروجی 9/11±39، 6/23±102 و 30±53 میلیگرم در لیتر حاصل شد و میانگین ضرایب سینتیکی  K ،Ks، Y،Kd  و maxµ به ترتیب 14/0±39/2، 97/5±7/36، 028/0±188/0، 01/0±04/0 و 017/0±39/0 بدست آمد.

نتیجه‌گیری: به طور کلی کارایی سیستم لجن فعال با توجه به هدف اصلی(تعیین ضرایب سینتیکی) نامناسب ارزیابی شد.

واژه­های کلیدی: لجن فعال، فرآیند هوادهی گسترده، ضرایب سینیتیکی، فاضلاب بیمارستانی، سنندج.

 

 

J.Env. Sci. Tech., Vol 19, Special No.5, Summer 2017

 

 

 

 

 


Evaluating the performance of extended aeration processin treatment of hospital wastewater and determining its kinetic coefficients- Case study: Wastewater Treatment Plant of Quds Hospital in Sanandaj

 

Meghdad Pirsaheb [6]

Abdollah Dargahi [7]

AliAkbar Zinatizadeh [8]

Razieh Khamutian 2

Mojgan Mashirpanahi 3*

m.moshipanahi@gmail.com

Hafez Golestanifar  [9]

 

Abstract

Background and Objective: The most effective issues in biological processes of wastewater treatment are appropriate selection of bio-kinetics issues. Therefore, the goal of this study is to review the operation, to determine the kinetics parameters and to model the biological process of the activated sludge unit of Qods hospitals wastewater treatment plant in Sanandaj, Iran.

Method: This research is a descriptive sectional one which is conducted in the laboratory of Sanandaj wastewater treatment plant during 3 months in the 2011.As a result, a total of 100 samples were taken from raw wastewater, pond aeration, secondary effluent sludge and returned sludge. In each sample, COD, MLSS, TSS, VSS, discharge of raw sewage, F/M (on a daily basis), and BOD5 (two times a week) were measured.

Findings: The results from this study showed that the mean BOD5, COD, TSS in the secondary effluent were 39±11.9, 102±23.6 and 53±30 mg/l, respectively, and the mean of kinetics parameters of K, KS, Y, Kd, and µmax were 2.39±0.14, 36.7±5.97, 0.188±0.028, 0.04±0.01 and 0.39±0.017 respectively.

Conclusion: Considering the intended goal (determination of kinetic coefficients) the overall efficiency of the activated sludge system was obtained to beinappropriate.  

Keywords: Activated sludge, Extended aeration process, Kinetic coefficients, Hospital wastewater, Sananda.

 

مقدمه

 

متداولترین فرایند رشد معلق برای تصفیه فاضلاب شهری، فرایند لجن فعال می باشد که در سال 1913 در ایستگاه تحقیقاتی لاورنس در ماساچوست به وسیله کلارک و گک ایجاد و توسعه یافت(1). دلیل نامگذاری آن این است که چون جرم فعال میکروارگانیزم هایی را تولید می کند که قابلیت تثبیت کردن مواد زائد را تحت شرایط هوازی دارد. در حوض هوادهی زمان تماس برای اختلاط و هوادهی فاضلاب ورودی در یک سوسپانسیون میکروبی فراهم می شود که معمولاً جامدات معلق مایع مخلوط[10]یا جامدات معلق فرار مایع مخلوط[11] نامیده می شود. برای اختلاط و انتقال اکسیژن به فرایند از تجهیزات مکانیکی استفاده می شود، سپس مایع مخلوط به یک زلال ساز انتقال می یابد که در حضور ارگانیزم های زنده، لجن فعال نامیده میشود که برای تداوم تجزیه زیستی مواد آلی فاضلاب ورودی به حوضچه هوادهی برگشت داده می شود، بخشی از این جامدات تغلیظ  شده حین تولید جرم سلولی زیاد، ممکن است در طول فرایند همراه با جامدات غیرقابل تجزیه در فاضلاب ورودی تجمع یابند و به صورت روزانه یا دوره ای حذف می شوند (2). در طی تصفیه ی بیولوژیکی برای کنترل مؤثر رشد و توازن مناسب توده ی زیستی در سیستم، آگاهی و درک روشنی از سینیتیک های سرعت رشد میکروبی، سرعت مصرف سوبسترا (ماده ی آلی یا غذا)، سوبسترا یا نوترینت های محدود کننده ای که بر رشد سلول ها تاثیر می گذارند و سرعت مرگ میکروارگانیسم ها (تجزیه خودخوری) درسیستم ضرورت دارد. ثابت های تناسب که معادله های سینیتیکی سرعت های مذکور بدست آورده می شوند ضریب های سینیتیک زیستی یا ثابت های رشد نامیده میشوند(1). مهمترین عوامل مؤثر بر کارایی فرآیندهای بیولوژیکی تصفیه فاضلاب انتخاب مناسب عوامل بیوسینیتیکی بوده است(3 ). مطالعات مختلفی در نقاط مختلف جهان در ارتباط با تعیین ضرایب سینتیکی صورت گرفته است که میزان ضرایب مذکور را با توجه به نوع فاضلاب، شرایط آب و هوایی، دما و غیره مشخص کرده اند(3-5). تعیین پارامترهای بیوسینیتیکی تصفیه فاضلاب کمک شایانی در طراحی دقیق تصفیه خانه های فاضلاب و بررسی عملکرد آنها خواهد نمود و به دلیل عدم وجود ضرایب سینیتیکی واقعی بومی خصوصاً در تصفیه بیولوژیکی سیستم لجن فعال، استفاده از داده های سایر کشورها، لزوم دستیابی به این داده ها بر اساس شرایط محیطی ضرورت تام می یابد(5). علاوه بر آن جهت برطرف کردن نگرانی های زیست محیطی، پساب خروجی تصفیه خانه باید بطور مداوم از نظر پارامترهایی مانند TSS، BOD، COD، pH و DO مورد ارزیابی قرار گیرد(6-7). لذا هدف از این مطالعه بررسی عملکرد تصفیه خانه در پارامترهای و تعیین ضرایب سینیتیکیk ( حداکثر سرعت ویژه مصرف ماده غذایی)، Y ( ضریب بازدهی)، Kd( ثابت سرعت تجزیه خود تخریبی)، maxµ (ثابت حداکثر سرعت رشد ویژه)، Ks( ثابت اشباع) فرایند بیولوژیکی واحد لجن فعال تصفیه خانه فاضلاب بیمارستان قدس سنندج می باشد.

روش بررسی

این مطالعه  از نوع توصیفی – مقطعی می باشد که در واحد آزمایشگاه تصفیه خانه فاضلاب شهر سنندج در سال 1390 طی مدت 3 ماه (فصل پاییز) به انجام رسید. در این پژوهش از فاضلاب خام، حوض هوادهی، پساب خروجی ثانویه و لجن برگشتی جمعاً 30  نمونه برداشت شد و اقدام به اندازه گیری پارامترهایCOD ، BOD5 ،   TSSو VSS شد و 10 نمونه از حوض هوادهی و لجن برگشتی جهت اندازه گیری پارامترهای MLSS و MLVSS برداشت شد. کلیه شرایط نمونه برداری  و انجام آزمایشات بر اساس آخرین روش ارائه شده در کتاب استاندارد متد انجام گردید. همچنین برای تعیین ضرایب سینیتیکیmaxµ، Kd، Y، Ks و K در واحد بیولوژیکی از مدل اصلاح شده مونود استفاده گردید (8) و در نهایت با استفاده از معادلات مربوطه در این زمینه و رسم  نمودار های لازم، ضرایب سنتیکی واحد لجن فعال مذکور محاسبه شد. ضمناً کلیه شرایط نمونه برداری و انجام آزمایشات، طبق روش استاندارد آزمایش های آب و فاضلاب انجام پذیرفت (9).

تصفیه خانه فاضلاب بیمارستان قدس سنندج بطور متوسط 57 مترمکعب فاضلاب را به صورت تصفیه لجن برگشتی از نوع گسترده تصفیه می کند. این تصفیه خانه دارای آشغالگیر، دانه گیر، تانک ته نشینی اولیه، واحد هوادهی، واحد تانک ته نشینی ثانویه، واحد حوضچه تماس کلر،  واحد تلمبه خانه لجن برگشتی می باشد. در شکل 1دیاگرامی از محل های نمونه برداری ترسیم شده است.

تجزیه و تحلیل داده­های ضرایب سینتیکی  

 برای تعیین ضرایب سینتیکی در واحد بیولوژیکی از مدل اصلاح شده مونود استفاده شد. معادله مورد استفاده در این مطالعه به صورت زیر بدست آمد. (10)

معادله 1:                                                               

با تقسیم معادله 1 بر معادله زیر  بدست می آید:   

معادله 2:                                 

معادله 3  با معکوس نمودن معادله 2بدست آمد:                                                

معادله 3:                             

محاسبه ثابت اشباع ماده غذایی (Ks) وحداکثر سرعت ویژه مصرف ماده غذایی()

بعد از تعیین مقدار ماده آلی غیرقابل تجزیه بیولوژیکی در خروجی سیستم، این مقدار از کل COD محلول خروجی کسر و حاصل به عنوان ماده غذایی قابل تجزیه بیولوژیکی محلول در خروجی سیستم منظور می­شود.

طبق معادله خطی 3 با ترسیم نمودار عکس مصرف ماده غذایی() در برابر عکس ماده غذایی قابل تجزیه بیولوژیکی محلول خروجی () ضرایبK  و Ks قابل محاسبه است.

محاسبه ضریب بازدهی (Y) و ثابت سرعت خودتخریبی (Kd)

طبق معادله خطی  با ترسیم نمودار عکس زمان ماند سلولی (، سرعت رشد ویژه ) در برابر سرعت مصرف ماده غذایی (U)، شیب خط حاصل برابر با Y( ضریب بازدهی سلولی ) و عرض از مبداء آن برابر با Kd- ( ضریب خود تخریبی ) خواهد بود.

روش تعیین µmax و Yobs

پس از تعیینY  و K طبق روش مذکور، ثابت حداکثر رشد ویژه ( µmax) از رابطه زیر قابل محاسبه است 

 

نتایج

نتایج حاصل از این مطالعه در جداول 4-1 و نمودارهای 7-1 ارائه شده است. در جدول شماره 1، میانگین BOD5، COD وTSS  فاضلاب خام و پساب خروجی نهایی و در  جدول شماره 2، مقادیر پارامترهای مورد استفاده جهت تعیین ضرایب بیوسینتیک در جریان های مختلف، در جدول شماره 3، پارامترهای سینتیکی بدست آمده در جریان های متوسط،حداکثر و حداقل جریان در مدل مونود و در جدول شماره 4، میزان MLSS  تانک هوادهی و لجن برگشتی در جریان های مختلف ارائه شده است. نمودار 1، میانگین حذف پارامترهای مورد مطالعه در جریان های مختلف، نمودارهای 2، 4 و 6، رگرسیون بین  1/S وXθ/S0-S  برای تعیینK وKS و نمودارهای3، 5 و 7، رگرسیون خطی بین1/θ  و S0-S/ Xθ برای تعیین Kd وY  واحد بیولوژیکی تصفیه خانه فاضلاب بیمارستان سنندج در جریان های مختلف را نشان می دهد.

 

 

 

 

 

 

 

 

 


جدول 1- میانگین غلظت BOD5،COD،TSS و TPدر ورودی و خروجی در دبی های مختلف

Table 1- Average concentration of BOD5, COD, TSS and TP at the inlet and outlet at Different flows.

پارامتر

جریان

COD (mg/l)

BOD5 (mg/l)

TSS (mg/l)

VSS

TP

ورودی

خروجی

ورودی

خروجی

ورودی

خروجی

ورودی

خروجی

ورودی

خروجی

دبی حداکثر

108±5/357

5/11±2/97

53/31±196

74/9±4/44

47/43±6/148

04/14±7/44

42/36±1/124

57/8±35

5/0±3/3

6/0±8/1

دبی متوسط

7/89±5/285

3/12±9/98

5/25±4/155

7/3±5/39

88/39±6/124

89/12±7/39

38/31±4/83

83/7±1/26

82/0±6/4

8/1±47/2

دبی حداقل

9/36±7/202

12±87

29/25±1/122

01/9±2/36

46/37±3/106

09/16±7/35

89/32±7/89

55/10±6/28

66/0±9/5

68/0±2/3

استاندارد آبیاری کشاورزی

200

100

100

-

-

تخلیه به آبهای سطحی

60

30

40

 

 

 

 

جدول2-  مقادیر پارامترهای مورد استفاده جهت تعیین ضرایب بیوسینتیک در جریان های مختلف


Table 2- The values of the parameters used to determine the biosynthetic coefficients in Different flows.

F/M

) d-1 (

سن لجن

d) (

       

 

mg/L

 

mg/L

θ

 

 

mg VSS/L

پارامتر

جریان

0±01/0

3/0±3

015/0±146/0

114/0±213/0

266/0±649/0

04/0±052/0

25/23±6/122

37/5±3/33

77/0±91/6

85/96±9/1017

حداقل جریان

03/0±11/0

482/0±6/3

10/0±97/0

11/0±21/0

26/0±65/0

056/0±055/0

73/24±9/155

72/3±5/39

12/0±036/1

85/96±9/1017

متوسط جریان

15/0±46/0

396/0±5/3

10/0±97/0

112/0±198/0

28/0±66/0

0554/0±058/0

72/42±8/181

48/7±8/48

033/0±298/0

85/96±9/1017

حداکثر جریان

 

 


جدول 3- پارامترهای سینتیکی بدست آمده در جریان های متوسط،حداکثر و حداقل جریان در مدل مونود

Table 3-The kinetic parameters obtained in the mean, maximum and minimum flows in the monod model

                 پارامترهای سینتیکی

جریان                     

K

d-1

KS

mg/l.d

Kd

d-1

Y

µmax

d-1

حداکثر

44/2

36

04/0

165/0

4/0

متوسط

23/2

12/31

05/0

181/0

4/0

حداقل

5/2

43

03/0

22/0

37/0

 

جدول4- میزان MLSSتانک هوادهی و لجن برگشتی در جریان های مختلف

Table 4- MLSS of aeration tank and returning sludge in Different flows

پارامتر

MLSSهوادهی      (X)(mg/l)

MLSSلجن (Xw)(mg/l)

حداقل جریان

54/67±23/986

29/194±68/1496

متوسط جریان

85/96±9/1017

43/258±1/1905

حداکثر جریان

93/165±2108

76/398±3240

 

 

نمودار 1- میانگین حذف پارامترهای مورد مطالعه در جریان های مختلف

Figure 1- Average removal of the studied parameters in different flows

 

 

نمودار 2- رگرسیون بین  و   در تعیین  و در متوسط جریان

Figure 2- Regression in the determination K and Ks in the mean flow

 

نمودار 3- رگرسیون خطی بین  و در تعیین  و  در متوسط جریان

Figure 3- Regression in the determination Kd and Y in the mean flow

 

 

نمودار 4- رگرسیون بین  و   در تعیین  و در حداکثر جریان

Figure 4- Regression in the determination K and Ks in the max flow

 

 

نمودار 5- رگرسیون خطی بین  و در تعیین  و  در حداکثر جریان

Figure 5- Regression in the determination Kd and Y in the max flow

 

 

 

نمودار 6- رگرسیون بین  و   در تعیین  و در حداقل جریان

Figure 6- Regression in the determination K and Ks in the min flow

 

 

نمودار7- رگرسیون خطی بین  و در تعیین  و  در حداقل جریان

Figure 7- Regression in the determination Kd and Y in the min flow

 


بحث و نتیجه گیری

 

نتایج نشان داد که میانگین پارامترهای BOD5، COD پساب خروجی در هر سه جریان مورد بررسی با استانداردهای سازمان حفاظت محیط زیست کشور در ارتباط با استفاده مجدد در آبیاری کشاورزی مطابقت داشته ولی با استاندارد تخیله به آب های سطحی مطابقت نداشت. براساس نتایج ذکر شده در جدول شماره 1 مشاهده می­شود که تصفیه­خانه دارای یک فاضلاب ورودی معمولی و متوسط است. نوسان COD فاضلاب ورودی به دلیل شستشوی بیمارستان با مواد ضدعفونی کننده و دترجنت­های شیمیائی می­باشد که این مسئله در جریان حداکثر و جریان متوسط که زمان نهار و شستشوی ظروف می باشد، مشهود­تر بود. مطابق نتایج حاصله میانگین کلی راندمان حذف COD برای جریان­های حداکثر، متوسط و حداقل جریان به­ترتیب برابر با1/7±1/71، 3/6±8/63 و 8/4±6/56  بدست آمد. راندمان حذف در شرایط حداکثر جریان بالاتر از شرایط متوسط و حداقل جریان می­باشد. که این مسئله می تواند نشان­دهنده تحمل شوک­های وارده به سیستم ­باشد. در جریان حداکثر به علت رقیق شدن فاضلاب بار آلی سیستم کمتر از جریان متوسط است که در افزایش راندمان حذف نقش به سزائی دارد. در زمینه کارایی سیستم لجن­فعال در حذف COD  نیز مطالعات بسیاری صورت گرفته است. از جمله در پژوهشی که در سال 1386 توسط ززولی و همکاران انجام شد، عملکرد سیستم لجن­فعال را در استان گلستان از نظر میزان حذف COD مورد بررسی قرار دادند و میزان حذف این پارامتر 2/98%  به دست آمد(11). همچنین در مطالعه­ای که جعفرزاده و همکاران در سال 1380 انجام دادند، میزان حذف COD در سیستم لجن فعال برابر با 7/4 ± 6/96 %  بود(10).

 

بررسی BOD5 ورودی تصفیه­خانه در دوره نمونه­برداری حاکی از آن است که مقادیر ورودی در محدوده فاضلاب­های بیمارستانی بوده و نوسانات آن هم کمتر از نوسانات COD می­باشد. مقادیر BOD5 خروجی بالاتر از استانداردهای تخلیه به آبهای پذیرنده سطحی است. که این نشان­دهنده عملکرد نسبتاً ضعیف تصفیه­خانه در حذف BOD5 می باشد. البته دامنه تغییرات آن از  ورودی پایین­تر بوده که نشان می­دهد سیستم به خوبی قادر به تحمل شوک­های ناگهانی بوده است. بر طبق نتایج حاصله میانگین کلی راندمان حذف BOD5  برای جریان­های حداکثر، متوسط و حداقل جریان به ترتیب برابر با16/3±1/76 ، 4±1/74 و 58/5±9/67 به دست آمد. راندمان حذف در شرایط حداکثر جریان بالاتر از شرایط متوسط و حداقل جریان می­باشد. که این مسئله نشان­دهنده تحمل شوک­های وارده به سیستم می­باشد. در تحقیقی که توسط ززولی و همکاران انجام گرفت راندمان حذف BOD5 حدود 6/96­­% گزارش شد(11). یوسفی و همکاران در طرح بهینه­سازی تصفیه فاضلاب بیمارستانی راندمان حذف BOD5 را 79 % اعلام کردند(5). در تحقیقی که در همدان روی کارائی سیستم تصفیه فاضلاب بیمارستان آتیه­سازان انجام شد راندمان حذف BOD5 حدوداً 4/86 گزارش شد(بینواپور و همکاران، 1386). با مقایسه  کارایی حذف BOD5  در این سیستم با سایر مطالعات مشابه مشاهده می­شود میزان کارایی آن به نسبت پایین می­باشد که دلیل آن می­تواند مشکلات بهره­برداری سیستم باشد. نسبت میانگین COD/BOD5 در ورودی تصفیه­خانه درحداکثر، متوسط و حداقل جریان به ترتیب برابر است با 82/1، 84/1و 66/1 بوده در حالیکه این نسبت برای خروجی جریان برابر با2/2، 5/2 و 4/2 است. این نسبت در رنج معیارهای موجود قرار دارد. میزانTSS  در خروجی تصفیه­خانه نسبت به پارامترهای دیگر تقریباً مناسب­تر است به خصوص در شرایط حداقل جریان که رقت فاضلاب کمتر از شرایط هیدرولیکی دیگر است. بر طبق نتایج حاصله میانگین کلی راندمان حذف TSS در سه جریان حداکثر، متوسط و حداقل به­ترتیب برابر با19/4±2/69، 64/2±69 و71/4±4/69  و میانگین کلی راندمان حذف VSS در سه جریان حداکثر، متوسط و حداقل به ترتیب برابر 96/5±4/70، 38/8±3/65 و 08/7±5/68 بدست آمد. که نشان می­دهد تقریباً راندمان حذف در همه شرایط بارگذاری هیدرولیکی با هم برابرند اما میزان حذف VSS در شرایط پیک حداکثر بالاتر از بقیه حالات است. در زمینه کارایی سیستم لجن­فعال در حذف TSS نیز مطالعات بسیاری صورت گرفته است. از جمله در پژوهشی که در سال 1386 توسط زوزولی و همکاران انجام شد، عملکرد سیستم لجن­فعال را در استان گلستان از نظر میزان حذف TSS مورد بررسی قرار دادند و میزان حذف این پارامتر 6/97% بدست آمد(11). با مقایسه کارایی حذف TSS  در این سیستم با سایر مطالعات مشابه مشاهده می­شود میزان کارایی آن به نسبت پایین می­باشد که دلیل آن می­تواند مشکلات بهره­برداری سیستم باشد با این­حال مقادیر TSS در خروجی کمتر از استاندارد­های زیست­محیطی جهت تخلیه به آب­های سطحی و استفاده مجدد در کشاورزی است. مقادیرTP  در فاضلاب­های بیمارستانی به علت شستشوی مکرر بخش­ها، البسه و آشپز­خانه معمولاً بالاست که فاضلاب بیمارستان قدس نیز از این امر مستثنی نیست. البته این مقادیر از میانگین TP در فاضلاب­های بیمارستانی کمی پائین­تر است که می­تواند به دلیل مصرف زیاد آب و رقیق بودن فاضلاب باشد. مقادیر TP در پساب خروجی نسبتاً بالا بوده که می­تواند به دلیل عدم وجود سیستم حذف شیمیایی و بیولوژیکی فسفر در تصفیه خانه باشد. راندمان کاهش TP در حداکثر، متوسط و حداقل جریان به­ترتیب 22/11±46 ، 14/4±60 و 35/7±5/48 می باشد. که به نسبت سیستم های لجن فعال فاقد حذف بیولوژیکی فسفر مقدار بالایی را نشان می دهد. مطالعات سینتیکی برای تعمیم و امکان پذیری استفاده از نتایج تحقیقات در مقیاس شهری بسیار مهم می­باشد. ضرایب سینتیک بدست آمده در جدول 3 برای جریان های مختلف ارائه شده است.  طبق نتایج بدست آمده در تعیین پارامترهای سینتیکی و بررسی ضرایب رگرسیون حاصله تصفیه خانه فاضلاب بیمارستان قدس سنندج از معادله موازنه جرم لارنس و مک کارتی  و مدل درجه اول تبعیت می کند. سن لجن در فاضلاب بیمارستان قدس سنندج کمتر از رنج مناسب بوده و در نتیجه کارایی سیستم مناسب نمی­باشد. زمان ماند جامدات خیلی زیاد ( بیش از 20روز) ممکن است منجر به از هم پاشیدگی و ایجاد لخته های نوک سوزنی گردیده که منجر به افزایش کدورت پساب خروجی می­شود(10). سن لجن فاضلاب در متوسط، حداقل و حداکثر جریان به ترتیب برابر با 6/3، 3 و 5/3 روز بدست آمد که با استاندارد اعلام شده برای سیستم لجن فعال متعارف (15-4 روز) مطابقت ندارد(جدول2). کم بودن سن لجن به علت پایین بودن MLSS تانک هوادهی و کم بودن نرخ تولید لجن می باشد. مقدار استاندارد MLSS برای حوض هوادهی سیستم لجن فعال هوادهی گسترده بینmg/l 4000- 200 مناسب می­باشد. با توجه به نتایج ارائه شده میزانMLSS در حوض هوادهی در محدوده استاندارد نبوده و پائین تر از محدوده مورد نظر می باشد. میزان F/M سیستم  لجن فعال مذکور، بطور میانگین برای حداکثر، متوسط و حداقل جریان به ترتیب46/0، 11/0 و 1/0 بدست آمد که این میزان  بین محدوده­ی استاندارد (4/0 – 2/0) قرار ندارد.

هرگاه مقدار مواد مغذی کم باشد باعث می­شود که میکروارگانیزم­ها رشدشان کاهش یابد هرگاه ماده غذایی زیاد باشد باکتریها با حداکثر سرعتشان رشد می­کنند. سرعت رشد جرم سلولی با سرعت مصرف مواد غذایی متناسب می باشد(10) و چون سیستم فاضلاب بیمارستان فدس سنندج شبیه به فاضلاب شهری است نوترینت مورد نیاز باکتری­ها تأمین می­شود. مقدار پارامتر بهره برداری SVI (شاخص حجمی لجن) در دوره نمونه­برداری در محدوده استاندارد (ml/g150 -50)  قرار داشت. مقدار pH فاضلاب در سیستم لجن­فعال بین 5/8- 5/6 مناسب می­باشد که در حوض هوادهی و پساب خروجی به طور میانگین 7 بدست آمد. مقدارDO در حوض هوادهی حداقل باید بینmg/l 2- 1 باشد که به طور میانگین در دوره نمونه برداری mg/l 7 می­باشد که بالاتر ازحد استاندارد بوده و این نشان از هدر رفتن انرژی می شود.

بارگذاری حجمی لجن سیستم مذکور در حداکثر، متوسط و حداقل جریان به ترتیب برابر با2/0، 155/0و 181/0 کیلوگرم BOD5 بر مترمکعب در روز قرار دارد که با میزان استاندارد) 6/0- 3/0 کیلوگرم BOD5 بر مترمکعب در روز) مطابقت ندارد. پارامترهای بدست آمده در این تحقیق(MLVSS,MLSS,SVI) با پارامترهای بدست آمده توسط نوری سپهر به ترتیب(290، 1525، mg/l 1230)( 12) و فرزادکیا (475، 6020، mg/l 4750) تصفیه­خانه­های شهر تهران(13 ) ، غلامی تصفیه­خانه اکباتان(14 ) مطابقت ندارد.

نتایج حاصل از آزمایش تعیین ضرایب سینتیکی نشان می­دهد که در حداکثر، متوسط و حداقل به ترتیب ضرایب ثابت اشباع ماده غذایی( KS)mg/l 36 ، 1/31 و 43 ، ثابت حداکثر سرعت ویژه مصرف ماده غذایی (K ) 1/day 44/2، 23/2و5/2 ، ضریب بازدهی سلولی(Y)165/0، 181/0 ، 22/0، ثابت سرعت خودتخریبی( Kd )  1/day 04/0، 05/0، 03/0 و ثابت حداکثر سرعت ویژه رشد(maxµ) 1/day  294/0، 28/0 و 37/0  می باشد(جدول 3).  نتایج این تحقیق با ضرایب بدست آمده توسط مهربانی اردکانی (mg/l7 /44 =KS  ، d-1 8/3 =K ، 241 =Kd  ،77/0=Y ، 94/1max=µ)( 15)، نقی زاده (67/0=Y،05/0 =Kd ، 6/65= KS ،86/1 = maxµ) تلز ( 44/0=Y،36/1=KS ، 28/3 =K ، 041/0=Kd)(  16) مطابقت ندارد. به طور معمول ضرایب سینتیک در مطالعات گوناگون بسیار متفاوت است. حتی در مطالعات مشابه و یا تکرار آنها نیز این جواب­ها اندکی تغییر می­کند و این به دلیل تفاوت در شرایط بهره­برداری، تغییر در سوبسترا و یا ترکیبات مغذی ورودی مانند ترکیبات نیتروژنه می­باشد. به طور کلی کارایی سیستم با توجه به هدف اصلی (تعیین ضرایب سینتیکی) زیاد مناسب نبوده و ضرایب سینتیکی تصفیه­خانه در محدوده­­ی اعلام شده جهانی نمی­باشد. البته با تغییر شرایط بهره برداری قابلیت ارتقاء کیفیت تصفیه وجود دارد که این مستلزم تلاش بیشتر و برنامه ریزی دقیق کارشناس محترم بهداشت محیط و همکاری مسئولین محترم بیمارستان می باشد. همچنین راندمان عملکرد تصفیه خانه در پساب خروجی مطابق با استاندارد های زیست محیطی تخلیه به آبهای سطحی نبوده ولی با استانداردهای استفاده مجدد جهت آبیاری کشاورزی مطابقت داشت. با بارگذاری مناسب و تأمین لجن فعال و برگشت مناسب آن به حوض هوادهی  امکان بهبود وضعیت تصفیه وجود دارد.

منابع

1-      Pirsaheb M, Khamutian R, Dargahi A. Efficiency of Activated Sludge Process (Extended Aeration) in Removal of Linear Alkyl Benzene Sulfonate (LAS) from Municipal Wastewater - Case Study: Wastewater Treatment of Paveh City. j.health. 2013; 4 (3) :249-259.

2-      Metcalf and Eddy "Wastewater Engineering, Treatment, Reuse and Disposal "McGraw-Hill, New York (2003), pp: 632-950.

3-      Shokoohi R, Dargahi A, Karami A, Mohammadi M. Application of response surface method to compare the performance of Wetland and extended aeration system for the removal of organic matter from sanitary wastewater. psj. 2017; 15 (3) :1-9.

4-      Adams, C.E., Eckenfelder, W.W."A kinetic model for design of CMAS treating variable strength industial waste water", water research, VOL 9, pp37-42, 1975.

5-      یوسفی، ر.، تکدستان، ا.، " تصفیه فاضلاب مفاهیم و اصول طراحی" انتشارات شهر آب تهران ، چاپ اول، 1387.

6-      Khamutian R, Dargahi A, Pirsaheb M, Almasi A. Efficiency of conventional activated sludge in the removal of linear alkylbenzene sulfonate from municipal sewage. Journal of Kermanshah University of Medical Sciences. 2014;18(1):9-18.

7-   بینواپور محمد ، سبزواری علی ، فرزاد کیا مهدی ، امیدی شقایق ، کولیوند علی ، ظفری پور همزه ، محمدطاهری ابوالفضل. امکان سنجی استفاده مجدد از پساب تصفیه خانه بیمارستان آتیه سازان همدان برای آبیاری فضای سبز. مجله آب و فاضلاب اصفهان، 1386، 18(64): 92-83.  

8-      Peavy S H., Rowa R D(1985), "Environmental Engineering", Mc Graw-Hill, New York.

9-      APHA.AWWA, WPCF, " Standard Methods for the examinations of water and wastewater ", Washington DC, 1995.

10- جعفرزاده حقیقی فرد  نعمت الله.، " مقایسه رفتار سیستم لجن فعال متعارف و اصلاح شده با پودر کربن فعال در حذف ترکیبات بازدارنده رشد میکروبی " پایان نامه دکترا، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 80- 1379.

11- ززولی محمد علی، قهرمانی اسمعیل، قربانیان اله آباد مهدی، نیکویی ایوب، هاشمی مریم السادات. بررسی عملکرد فرآیند لجن فعال در تصفیه‏ فاضلاب شهرک صنعتی آق‌قلا استان گلستان در سال 1386. سلامت و محیط ایران. 1389; 3 (1) :59-66.

12- نوری سپهر، م.، "بررسی میزان نیتریفیکاسیون در تصفیه خانه صاحبقرانیه و حذف آمونیاک باقی مانده از طریق کلریناسیون" پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 69- 1368.

13- فرزادکیا، م.، " ارائه الگوهای مناسب جهت تثبیت لجن فاضلاب شهر تهران" پایان نامه دکترا، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 78- 1377.

14- غلامی، م.، " بررسی وضعیت تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان با تأثیر بر فیلتراسیون پساب" پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 1370.

15- مهربانی اردکانی، م، م.، " بررسی و تعیین ضرایب بیوسینیتیکی رأکتور بیولوژیکی با بستر متحرک  برای تجزیه زیستی مونواتیلن گلیکول با بار بالا" پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات خوزستان، 1386.

16-  Tellez, Gilbert T., N. Nirmalakhandan and jorgel. Gavdea- Torresdey, "performance evaluation of an activated sludge system for removing petroleum hydrocarbons from oilfield produced water performance Evaluation of an active sludge system for removing petroleum Hydrocarbons from oilfild produced water", Advances in Enviromental Rwsearch 6,455-470, 2002.



1- استاد گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.

2- دکترای تخصصی مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی همدان، همدان، ایران.

[3]- دانشیار گروه مهندسی عمران محیط زیست، دانشکده شیمی، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران.

4*-  (مسوول مکاتبات):  دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی آب و فاضلاب، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی کرمانشاه، کرمانشاه، ایران.

[5]- دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، تهران، ایران.

[6]- Professor Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Kermanshah University of Medical Sciences, Kermanshah, Iran.

[7]- PhD Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Hamadan University of Medical Sciences, Hamadan, Iran.

[8]- Graduated from MSc Department of Chemistry, Faculty of Sciences, Razi University, Kermanshah, Iran. *(Corresponding author)

[9]- Graduated from MSc Department of Environmental Health Engineering, School of Public Health, Tehran University of Medical Sciences, Tehran, Iran.

[10]-Mixed liquid suspended solid

[11]-Mixed liquid volatile suspended solid

1-      Pirsaheb M, Khamutian R, Dargahi A. Efficiency of Activated Sludge Process (Extended Aeration) in Removal of Linear Alkyl Benzene Sulfonate (LAS) from Municipal Wastewater - Case Study: Wastewater Treatment of Paveh City. j.health. 2013; 4 (3) :249-259.

2-      Metcalf and Eddy "Wastewater Engineering, Treatment, Reuse and Disposal "McGraw-Hill, New York (2003), pp: 632-950.

3-      Shokoohi R, Dargahi A, Karami A, Mohammadi M. Application of response surface method to compare the performance of Wetland and extended aeration system for the removal of organic matter from sanitary wastewater. psj. 2017; 15 (3) :1-9.

4-      Adams, C.E., Eckenfelder, W.W."A kinetic model for design of CMAS treating variable strength industial waste water", water research, VOL 9, pp37-42, 1975.

5-      یوسفی، ر.، تکدستان، ا.، " تصفیه فاضلاب مفاهیم و اصول طراحی" انتشارات شهر آب تهران ، چاپ اول، 1387.

6-      Khamutian R, Dargahi A, Pirsaheb M, Almasi A. Efficiency of conventional activated sludge in the removal of linear alkylbenzene sulfonate from municipal sewage. Journal of Kermanshah University of Medical Sciences. 2014;18(1):9-18.

7-   بینواپور محمد ، سبزواری علی ، فرزاد کیا مهدی ، امیدی شقایق ، کولیوند علی ، ظفری پور همزه ، محمدطاهری ابوالفضل. امکان سنجی استفاده مجدد از پساب تصفیه خانه بیمارستان آتیه سازان همدان برای آبیاری فضای سبز. مجله آب و فاضلاب اصفهان، 1386، 18(64): 92-83.  

8-      Peavy S H., Rowa R D(1985), "Environmental Engineering", Mc Graw-Hill, New York.

9-      APHA.AWWA, WPCF, " Standard Methods for the examinations of water and wastewater ", Washington DC, 1995.

10- جعفرزاده حقیقی فرد  نعمت الله.، " مقایسه رفتار سیستم لجن فعال متعارف و اصلاح شده با پودر کربن فعال در حذف ترکیبات بازدارنده رشد میکروبی " پایان نامه دکترا، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 80- 1379.

11- ززولی محمد علی، قهرمانی اسمعیل، قربانیان اله آباد مهدی، نیکویی ایوب، هاشمی مریم السادات. بررسی عملکرد فرآیند لجن فعال در تصفیه‏ فاضلاب شهرک صنعتی آق‌قلا استان گلستان در سال 1386. سلامت و محیط ایران. 1389; 3 (1) :59-66.

12- نوری سپهر، م.، "بررسی میزان نیتریفیکاسیون در تصفیه خانه صاحبقرانیه و حذف آمونیاک باقی مانده از طریق کلریناسیون" پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 69- 1368.

13- فرزادکیا، م.، " ارائه الگوهای مناسب جهت تثبیت لجن فاضلاب شهر تهران" پایان نامه دکترا، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 78- 1377.

14- غلامی، م.، " بررسی وضعیت تصفیه خانه فاضلاب شهرک اکباتان با تأثیر بر فیلتراسیون پساب" پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی بهداشت محیط، دانشکده بهداشت، دانشگاه علوم پزشکی تهران، 1370.

15- مهربانی اردکانی، م، م.، " بررسی و تعیین ضرایب بیوسینیتیکی رأکتور بیولوژیکی با بستر متحرک  برای تجزیه زیستی مونواتیلن گلیکول با بار بالا" پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی محیط زیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات خوزستان، 1386.

16-  Tellez, Gilbert T., N. Nirmalakhandan and jorgel. Gavdea- Torresdey, "performance evaluation of an activated sludge system for removing petroleum hydrocarbons from oilfield produced water performance Evaluation of an active sludge system for removing petroleum Hydrocarbons from oilfild produced water", Advances in Enviromental Rwsearch 6,455-470, 2002.