انتخاب منعقدکننده بهینه در تصفیه اولیه فاضلاب کارخانه نساجی مازندران با استفاده از جار تست و روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران *( مسئول مکاتبات)

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران – محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران

چکیده

زمینه و هدف: صنایع نساجی از جمله صنایعی است که فاضلاب آن شامل آلاینده­های متعدد است. بنابراین روش­های تصفیه متداول قادر به حذف کلیه آلاینده­های آن نمی­باشد. بدین منظور استفاده از منعقدکننده­ها برای حذف مواد جامد معلق؛ به عنوان تصفیه اولیه روش مناسبی می­باشد.
روش بررسی: در این مطالعه پس از پایش کیفیت پساب خروجی کارخانه نساجی مازندران که در حال حاضر بدون هیچ­گونه تصفیه­ای به رودخانه تخلیه می­شود، با استفاده از جارتست و با بهره­گیری از ترسیب­کننده­های آلوم، آهک، سولفات آهن، کلرید آهن و باریم کلراید، میزان حداکثر حذف کل مواد جامد معلق با تغییرات pH مورد مطالعه قرار گرفت.
یافته­ها: علاوه بر نوع منعقده­کننده پارامترهای متعددی همچون قیمت منعقدکننده­ها، میزان حساسیت به تغییرات pH، میزان لجن تولیدی و عوارض جانبی بر انتخاب منعقد­کننده بهینه موثر می­باشند. از این رو برای دست­یافتن به یک انتخاب بهینه از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده شد. این تحلیل با استفاده از نرم­افزار Expert choice و با درنظر گرفتن معیارهای تاثیرگذار در تصمیم­گیری و همچنین با اعمال معدل هرکدام از این پارامترها با نظر کارشناسان مربوط به وسیله پرسشنامه­های تکمیل­شده صورت گرفت.
بحث و نتیجه­گیری: نتایج جارتست و مطالعه تحلیل سلسله مراتبی حاکی از آن است که بهترین منعقدکننده جهت کاهش مواد جامد معلق در پساب کارخانه نساجی مازندران، آهک می­باشد. آزمایش جارتست 70% حذف رنگ و 30% حذف COD را در صورت استفاده از آهک نتیجه داد.
 

کلیدواژه‌ها


 

 

 

 

 

علوم و تکنولوژی محیط زیست، دوره شانزدهم، شماره ویژه 93

 

انتخاب منعقدکننده بهینه در تصفیه اولیه فاضلاب کارخانه نساجی مازندران با استفاده از جار تست و روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)

 

غلامرضا اسدالله فردی[1]*

assadollahfardi@yahoo.com   

حسین زنگوئی[2]

مصطفی داوودی [3]

صابر مرادی­نژاد2

تاریخ دریافت:9/5/92

تاریخ پذیرش:1/9/93

 

چکیده

زمینه و هدف: صنایع نساجی از جمله صنایعی است که فاضلاب آن شامل آلاینده­های متعدد است. بنابراین روش­های تصفیه متداول قادر به حذف کلیه آلاینده­های آن نمی­باشد. بدین منظور استفاده از منعقدکننده­ها برای حذف مواد جامد معلق؛ به عنوان تصفیه اولیه روش مناسبی می­باشد.

روش بررسی: در این مطالعه پس از پایش کیفیت پساب خروجی کارخانه نساجی مازندران که در حال حاضر بدون هیچ­گونه تصفیه­ای به رودخانه تخلیه می­شود، با استفاده از جارتست و با بهره­گیری از ترسیب­کننده­های آلوم، آهک، سولفات آهن، کلرید آهن و باریم کلراید، میزان حداکثر حذف کل مواد جامد معلق با تغییرات pH مورد مطالعه قرار گرفت.

یافته­ها: علاوه بر نوع منعقده­کننده پارامترهای متعددی همچون قیمت منعقدکننده­ها، میزان حساسیت به تغییرات pH، میزان لجن تولیدی و عوارض جانبی بر انتخاب منعقد­کننده بهینه موثر می­باشند. از این رو برای دست­یافتن به یک انتخاب بهینه از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) استفاده شد. این تحلیل با استفاده از نرم­افزار Expert choice و با درنظر گرفتن معیارهای تاثیرگذار در تصمیم­گیری و همچنین با اعمال معدل هرکدام از این پارامترها با نظر کارشناسان مربوط به وسیله پرسشنامه­های تکمیل­شده صورت گرفت.

بحث و نتیجه­گیری: نتایج جارتست و مطالعه تحلیل سلسله مراتبی حاکی از آن است که بهترین منعقدکننده جهت کاهش مواد جامد معلق در پساب کارخانه نساجی مازندران، آهک می­باشد. آزمایش جارتست 70% حذف رنگ و 30% حذف COD را در صورت استفاده از آهک نتیجه داد.

 

واژه های  کلیدی: نساجی مازندران، منعقدکننده­ها، جار­تست، تحلیل سلسله مراتبی.

 

 

مقدمه

 

      ورود پساب کارخانه­های ریسندگی و بافندگی بدون تصفیه مناسب به آب­های سطحی باعث بروز معضلات زیست­محیطی مانند کاهش اکسیژن محلول و همچنین رشد بی­رویه جلبگ­ها (به علت میزان بالای نیتریت و نیترات) می­گردد. همچنین ورود این فاضلاب­ها به شبکه جمع­آوری فاضلاب و در نهایت به تصفیه­خانه فاضلاب شهری نیز، باعث گرفتگی شبکه جمع­آوری، اختلال در واحد ته­نشینی، کاهش شدید اکسیژن محلول در حوض هوادهی، اختلال در کار میکروارگانیزم­ها و حتی مرگ بعضی از آن­ها و به طور کلی باعث بروز مشکلات فراوان در کار سیستم تصفیه می­گردد. از این رو استفاده از روش­های مختلف تصفیه جهت بهبود کیفیت پساب این کارخانجات ضروری می­باشد (1). یکی از مراحل تصفیه جهت حذف رنگ از آب فرآیند انعقاد می­باشد. با توجه به گستردگی منعقدکننده­های موجود، انتخاب بهینه نوع منعقدکننده، با درنظر گرفتن کلیه پارامترهای تاثیرگذار ضروری است. یکی از جامع­ترین روش­های طراحی­شده برای تصمیم­گیری با معیارهای چندگانه فرآیند تحلیل سلسله مراتبی ([4]AHP) است. این روش امکان در نظر گرفتن معیارهای مختلف کمی و کیفی را در مسئله داشته و به دلیل مقایسه زوجی قضاوت­های مستقل، نسبت به تلاش­هایی که تمامی تصمیمات و معیارها را به طور همزمان اولویت­بندی می­کند، ارجحیت دارد (2و3).

      Jorgenson در سال 1974 با استفاده از ترسیب و تبادل یونی توانست 65% رنگ و 43% اکسیژن­خواهی شیمیایی را از فاضلاب کارخانه نساجی در مرحله ترسیب حذف نماید (4). Rinker و Stargent (1974) از ماده منعقدکننده آلوم با غلظت 80 میلی­گرم در لیتر استفاده نموده و موفق به حذف 69 درصدی رنگ از فاضلاب نساجی شدند (5). Murakami (1978) در ژاپن حذف رنگ از فاضلاب شهری را که با 10% حجمی پساب رنگرزی نساجی مخلوط شده بود، مورد مطالعه قرار داد و به این نتیجه رسید که فرآیند تصفیه شیمیایی در حذف رنگ تاثیر چندانی ندارد، در حالی که تصفیه بیولوژیکی توأم با عبور فاضلاب تصفیه­شده از روی کربن فعال در این رنگ­بری مؤثرتر است. همچنین به این نتیجه رسید که تزریق 10 میلی­گرم در لیتر ازن نیز قادر به حذف 70% رنگ است (6). Damas و همکاران (2005) با استفاده از جارتست فاضلاب نساجی را قبل و بعد از استفاده از ازن، لخته­سازی شمیایی نموده و نشان دادند استفاده از ازن با زمان کوتاه قبل از لخته­سازی شمیایی باعث کاهش 57 و 95 درصدی اکسیژن خواهی شیمیایی و تیرگی می­شود (7). Bayramoglu و همکاران (2007) فاضلاب کارخانه نساجی را به وسیله انعقاد الکتریکی مورد بررسی قرار داده، سپس ارزیابی اقتصادی از این روش صورت دادند. الکترود آلومینیوم و آهن در این تحقیق به کار رفتند و نتایج نشان داد که هر دو الکترود در حذف اکسیژن­خواهی شیمیایی و کدورت تقریبا به یک اندازه موثرند، ولی آهن به علت هزینه کم­تر ترجیح داده می­شود. همچنین pH مناسب برای آهن در حدود 7 و برای آلومینیوم در حدود 5 ارزیابی گردید (8). Kumar و همکاران (2007) با استفاده از آلوم موفق به حذف 67%، اکسیژن خواهی شیمیایی و 71% رنگ از فاضلاب رنگرزی کارخانه نساجی تحتِ 8=pH و غلظت 5 کیلوگرم بر مترمکعب شدند. آن­ها همچنین توانستند با به­کاربردن گرماکافت در انعقاد به حذف 90 درصدی اکسیژن خواهی شیمیایی و 95 درصدی رنگ از فاضلاب نساجی دست یابند (9). Bidhendi و همکاران (2007) از کلرور فریک، آهک، سولفات آهن و کلرور منیزیم برای حذف رنگ استفاده نموده و میزان رنگ و اکسیژن­خواهی شیمیایی و کل جامدات معلق، تیرگی و لجن را بررسی کرده و مقدار بهینه ماده شیمیایی را بدست آوردند. آن­ها به این نتیجه رسیدند که جز آهک، سایر منعقدکننده­ها قادر به حذف رنگ و اکسیژن خواهی شیمیایی از فاضلاب نساجی می­باشند (10). Gohary و Tawfik (2009) با استفاده از لخته­سازی شیمیایی حذف رنگ به وسیله کلرور منیزیم، آهک و سولفات آلومینییوم را مقایسه نمودند. نتایج این تحقیق نشان داد که آهک از سایر منعقدکننده­ها موثرتر است. حداکثر حذف رنگ صددرصد و اکسیژن­خواهی شیمیایی، 50% حاصل شد (11). همچنین Gohary و همکاران (2010) برای تصفیه اولیه فاضلاب نساجی از دو سیستم تصفیه شامل سیستم لخته­سازی و ته­نشینی و دومی از شناورسازی استفاده نمودند. آن­ها از سه لخته­ساز کلرور فریک، سولفات آلومینیوم و سولفات آهن استفاده نمودند که آهک به عنوان کمک لخته­ساز استفاده شد. نتایج حاکی از این بود که سه نوع لخته­ساز تقریبا شبیه به هم در حذف  اکسیژن­خواهی شیمیایی عمل نمودند (12).

      هدف از این مطالعه تعیین منعقدکننده بهینه جهت تصفیه اولیه  فاضلاب کارخانه نساجی مازندران با استفاده از آزمایش جار و روش تحلیل سلسله­مراتبی با در نظر گرفتن تمامی ویژگی­های تاثیرگذار در انتخاب آن و در نهایت تعیین بهترین درصد حذف رنگ و اکسیژن­خواهی شیمیایی به وسیله­ ماده منعقدکننده­ انتخابی بوده است.

روش بررسی

معرفی منطقه مورد مطالعه

      کارخانه نساجی مازندران واقع در شهرستان قائمشهر، در غرب رودخانه سیاه­رود واقع شده است. ظرفیت تولید این کارخانه 5 هزار متر پارچه و 800 کیلوگرم پنبه هیدروفیل در روز می­باشد. قسمت عمده­ آب این کارخانه از دو حلقه چاه عمیق که یکی از آن­ها به طور دایم در حال کارکردن است، تامین می­شود. به دلیل وجود سختی در آب زیرزمینی، آب مصرفی در فرآیند­های سفیدگری، چاپ و رنگرزی از آب رودخانه تامین می­گردد. شکل 1 موقعیت این کارخانه در استان مازندران را نشان می­دهد (13).

      در حال حاضر به علت عدم انجام تصفیه مناسب برروی پساب کارخانه ریسندگی مازندران این پساب به صورت خام وارد رودخانه  سیاه­رود شده و باعث بروز معضلات زیست محیطی متعددی می­گردد.

 

کارخانه نساجی مازندران

شکل1- موقعیت کارخانه نساجی مازندران (تصویر ماهواره­ای)

   دراین مطالعه نمونه­برداری به صورت دستی و با استفاده از سطل با آستر داخلی لعابی که دارای حجم کافی بوده، انجام پذیرفته است. نمونه­گیری هر 5 روز یک بار و در فصول تابستان و زمستان صورت گرفته است. پس از نمونه­برداری نمونه­ها به آزمایشگاه منتقل شده و تعدادی از ویژگی­های کیفی آن با استفاده از روش استاندارد متدز (Standard methods) آزمایش شده است (14). قابل ذکر است از بررسی میزان حذف فلزات سنگین به دلیل تمرکز مطالعه بر روی حذف رنگ و اکسیژن خواهی شیمیایی و همچنین محدویت­های مالی و زمانی صرف نظر شده است.

در این مطالعه، آزمایش جار با مصرف 5 ماده منعقدکننده مختلف و در pHهای گوناگون انجام گرفته است. در آزمایش­های جار برای نمونه­های فاضلاب، جهت رسم نمودارها از پارامتر کل جامدات معلق به جای معیار کدورت، استفاده شده است. معمولا ترکیب فاضلاب و مواد منعقدکننده، به مدت 1 دقیقه با سرعت 100 دور در دقیقه مخلوط شده و سپس به مدت 15 دقیقه با سرعت 30 دور بر دقیقه لخته­سازی انجام می­پذیرد. پس از تشکیل لخته­ها، به مدت 30 دقیقه به آن­ها اجازه ته­نشینی داده شده و در نهایت اقدام به نمونه­گیری و آنالیز نمونه­ها می­گردد. مواد منعقدکننده­ مورد آزمایش در این مطالعه، شامل آلوم، آهک، کلرور فریک، سولفات آهن و باریم­کلراید می­باشند (15).

روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)

      فرآیند تحلیل سلسله مراتبی یکی از جامع­ترین روش­های طراحی­شده برای تصمیم­گیری با معیارهای چندگانه است. این روش امکان فرموله کردن مسئله را به صورت سلسله مراتبی فراهم نموده و امکان در نظر گرفتن معیارهای مختلف کمی و کیفی را در مسئله دارد. این فرآیند گزینه­های مختلف را در تصمیم­گیری دخالت داده و امکان تحلیل حساسیت روی معیارها و زیر معیارها را دارد. همچنین این روش بر مبنای مقایسه زوجی بنا نهاده شده که قضاوت­ها و محاسبات را تسهیل نموده و میزان سازگاری و ناسازگاری تصمیم را نشان  می­دهد (2).

      روش تحلیل سلسله مراتبی اولین بار توسط ساعتی ارایه شد (16). انتخاب این روش از یک سو به دلیل ویژگی­های موضوع مورد بررسی و از سویی دیگر به علت مزایای این روش نسبت به سایر روش­های تصمیم­گیری بوده است. از جمله دلایل استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی به جای روش­های دیگر تصمیم­گیری چند معیاره  می­توان به موارد زیر اشاره کرد.

1-      در این روش، معیارهای کمی و کیفی در تصمیم­گیری مورد استفاده قرار می­گیرد و تنها مدل تصمیم­گیری چندمعیاره است که می­تواند سازگاری قضاوت­های تصمیم­گیرندگان را اندازه­گیری نماید.

2-      مقایسه زوجی در این روش به تصمیم­گیرندگان اجازه  می­دهد وزن معیارها و یا رتبه گزینه­ها را از   ماتریس­های مقایسه زوجی استخراج کنند و تعداد زیادی از معیارها می­توانند در نظر گرفته شوند (17).

3-      روش تحلیل سلسله مراتبی، مسایل پیچیده را با قرار دادن گزینه­ها در ساختار سلسله مراتبی حل می­کند. ساختار سلسله مراتبی که از طریق مقایسه زوجی قضاوت­های مستقل ایجاد می­گردد، نسبت تلاش­هایی که تمامی تصمیمات و معیارها را به طور همزمان اولویت­بندی می­کند، ارجحیت دارد (3).

      روش تحلیل سلسله مراتبی معمولا شش گام زیر را شامل می­شود (18).

1-      تعریف غیر ساختاری مسئله و بیان شفاف اهداف و نتایج مورد انتظار

2-      ترکیب مسئله پیچیده به عناصر تصمیم­گیری (بیان جزییات معیارها وگزینه­ها)

3-      به کارگیری مقایسه­های زوجی بین عناصر تصمیم­گیری به منظور ایجاد ماتریس­های مقایسه

4-      استفاده از روش بردار ویژه برای برآورد وزن­های نسبی عناصر تصمیم­گیری

5-      محاسبه نرخ ناسازگاری ماتریس­ها برای اطمینان از سازگاری قضاوت­های تصمیم­گیرندگان

6-      تجمیع عناصر تصمیم وزن­دهی­شده برای به­دست آوردن رتبه­بندی نهایی.

      پس از ایجاد ساختار سلسله مراتبی اولویت عناصر در هر سطح تعیین می­شود. مفاهیم مقیاس اندازه­گیری در جدول 1 ارایه شده است. این مقایسه­ها، ماتریسی تشکیل می­دهند که درایه­های آن از مقایسه عنصر هر سطر با عناصر ستون­ها به­دست می­آید. به عنوان مثال درایه 15a12">  نشان می­دهد عنصر اول چقدر نسبت به عنصر دوم اهمیت دارد (19). یکی از مزیت­های فرآیند تحلیل سلسله مراتبی امکان بررسی سازگاری در قضاوت­های انجام یافته برای تعیین ضریب اهمیت معیارها و زیرمعیارهاست. به عبارت دیگر تعیین این که در تشکیل ماتریس مقایسه دودویی معیارها، چقدر سازگاری در  قضاوت­ها رعایت شده است. وقتی اهمیت معیارها نسبت به یک دیگر برآورد می­شود، احتمال ناهماهنگی در قضاوت­ها وجود دارد. یعنی اگر 15Ai">  از 15Aj">  مهم­تر و 15Aj">  از 15Ak">  مهم­تر باشد، قاعدتا باید 15Ai">  نیز از 15Ak">  مهم­تر باشد. اما با وجود همه  کوشش­ها، رجحان­ها و احساس­های مردم ممکن است ناهماهنگ و نامتعدی باشد. پس باید سنجه­ای را یافت که میزان ناهماهنگی داوری­ها را نمایان سازد (20). مکانیزمی که ساعتی برای بررسی ناسازگاری در قضاوت­ها در نظر گرفته است محاسبه ضریبی به نام ضریب ناسازگاری (IR) است. چنانچه مقدار این ضریب کوچک­تر یا مساوی 1/0 باشد، سازگاری در  قضاوت­ها مورد قبول است و گرنه باید در قضاوت­ها تجدد نظر شود (21). پس از امتیازدهی معیارهای مدنظر توسط متخصصان و بهره­برداران تصفیه­خانه، میانگین­گیری صورت گرفته است، که نتایج آن در جدول 2 مشاهده می­شود.

      از میان نرم­افزارهای مورد استفاده در فرآیند تحلیل سلسله مراتبی می­توان به Expert choice اشاره نمود (22). این نرم­افزار با دریافت داده­های کیفی مانند آنچه در جدول 2 مشاهده می­شود و تجزیه و تحلیل سلسله مراتبی بر روی آن­ها بهترین گزینه را مشخص می­نماید. نحوه کار با نرم­افزار به این صورت است که ابتدا هدف از تحلیل را برای نرم­افزار در قسمت مشخص شده تعریف نموده و سپس معیارهای تصمیم­گیری که در این­جا بازده، قیمت منعقدکننده­ها، میزان حساسیت به تغییراتpH ، میزان لجن تولیدی و عوارض جانبی می­باشد، مشخص می­گردد. منظور از عوارض جانبی، اثرات مخرب استفاده از این منعقدکننده­ها در آب می­باشد. به عنوان مثال استفاده از آلوم باعث ایجاد سختی کلسیمی و خوردگی تاسیسات می­گردد. قدم بعدی مقایسه زوجی این معیارهاست. در این نرم­افزار سه نوع مقایسه وجود دارد. 1- اهمیت 2- ارجحیت و 3- درست­نمایی. در اینجا از مقایسه ارجحیت و به صورت عددی استفاده شده است. در این روش پنجره­هایی برای مقایسه زوجی معیارهای مختلف با استفاده از جداول تکمیل شده توسط کارشناسان و بهره­برداران، تکمیل گردید. با اتمام ساخت مدل به نتایج دلخواه به صورت گرافیکی و همچنین وزن و ترتیب اهمیت هر یک از معیارها دست خواهیم یافت (23).

 


 

جدول 1- مقیاس ساعتی برای اهمیت های نسبی جدول

1

اهمیت برابر

دو معیار سهم برابر برای هدف دارند

3

کم اهمیت

یکی کمی بیش­تر از دیگری

5

پراهمیت

یکی قوی تر از دیگری

7

بسیار پر اهمیت

یکی قوی‌تر از دیگری و  غلبه‌اش را در عمل نشان داده است.

           9        

فوق العاده پر اهمیت

مطابق شواهد به طور قطع بسیار بیش­تر از دیگری اهمیت دارد  

2و4و6و8 معکوس

مقادیر بینابینی

معکوس مقادیر فوق  

زمانی­که بین دو مقدار قضاوت سخت باشد.  

زمانی­که بین دو مقدار ، معکوس تعاریف  فوق برقرار باشد.       

 

 

 

 

 

 

جدول 2- نمونه­ای از جدول امتیازدهی در روش تحلیل سلسله مراتبی

معیارها

ارزان بودن

راندمان بالا

حساسیت کمتر به pH

تولید لجن کمتر

عوارض جانبی کمتر

ارزان بودن

1

3/1

3

5

3

راندمان بالا

-

1

7

8

6

حساسیت کمتر به pH

-

-

1

3

3

تولید لجن کمتر

-

-

-

1

1

عوارض جانبی کمتر

-

-

-

-

1

 

 

یافته­ها

 

      نتایج آزمایش­های نمونه­برداری که از تاریخ 24/10/88 تا 5/6/89 به طول انجامیده، در جدول 3 ارایه شده است. با توجه به جدول 3، میزان حداکثر اکسیژن­خواهی زیست­شیمیایی، اکسیژن­خواهی شیمیایی، کل جامدات معلق، فسفر و نیتروژن به ترتیب 430، 1158، 310، 79/1 و 8/15 میلی­گرم در لیتر بوده و میزان رنگ موجود در فاضلاب جهت طراحی تصفیه­خانه، 155 واحد رنگ منظور شده است. جدول 4 نتایج حاصل از نمونه­برداری در تاریخ 14/11/88 از فاضلاب کارخانه نساجی مازندران را نشان می­دهد.

     جهت تعیین انتخاب بهترین ماده منعقدکننده، ابتدا با تغییر مقدار  pHو اندازه­گیری کل جامدات معلق، میزان بهینه pH مشخص شده (pH بهینه دارای بیشترین میزان حذف جامدات معلق می­باشد)، سپس با تغییر غلظت ماده منعقدکننده در  pHثابت (pH بهینه)، میزان بهینه ماده منعقدکننده تعیین گردیده است (میزان بهینه ماده منعقدکننده دارای بیش­ترین مقدار حذف جامدات معلق   در  pHثابت می­باشد). در ادامه نتایج به طور جداگانه برای هر منعقدکننده بیان شده است.

 

 

 

 


جدول 3- مشخصات کیفی فاضلاب کارخانه نساجی قائمشهر

تاریخ نمونه گیری

دمای متوسط هوا (درجه سانتی­گراد)

دمای متوسط فاضلاب (درجه سانتی­گراد)

pH

BOD5(mg/l)

COD (mg/l)

TSS (mg/l)

Color

(TCU)

TP (mg/l)

TN (mg/l)

24/10/88

4-

2

5/8

410

980

272

 150

1/1

2/10

1/11/88

2-

3

8

373

750

278

155

3/1

12

14/11/88

1

5

5/8

355

1000

287

140

1

1/10

20/11/88

11-

1

5/8

425

1040

282

150

79/1

5/12

7/12/88

0

6

8

420

929

281

129

35/1

3/12

1/5/89

30

5/32

36/8

380

800

262

145

19/1

14

6/5/89

25

27

55/8

360

1150

5/253

140

05/1

3/14

10/5/89

5/24

5/26

5/9

430

1158

298

150

1

15

15/5/89

5/22

25

6/9

370

984

310

150

3/1

8/15

20/5/89

6/25

27

5/9

360

840

235

135

22/1

2/15

25/5/89

5/21

5/25

5/9

400

992

270

135

1/1

5/15

5/6/89

17

20

8/8

370

900

213

140

1

1/14

میانگین

67/4

67/9

78/8

75/387

25/960

13/270

25/143

2/1

42/13

انحراف معیار

947/14

526/11

6/0

6/27

76/125

66/26

94/7

22/0

97/1

 

جدول 4- مشخصات فاضلاب نمونه گیری شده

پارامتر

واحد

مقدار

اکسیژن خواهی زیست شیمیایی

mg/l

355

اکسیژن خواهی شیمیایی

mg/l

1000

TSS

mg/l

287

pH

-

5/8

رنگ

TCU

140

 

 

استفاده از آلوم


تاثیر تغییر pH بر انعقاد در غلظت 1000 میلی­گرم در لیتر

Alum , Dose= 600 mg/l

 

      پس از انجام آزمایش جارتست به وسیله آلوم با غلظت 1000 میلی­گرم در لیتر، در pHهای مختلف جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه گیری شده و در pH برابر 6 کم­ترین میزان جامدات معلق مشاهده گردیده است (شکل 2).

 

 

شکل 2- اثر تغییر pH بر کل جامدات معلق در غلظت 1000 میلی­گرم در لیتر آلوم

 

 

 

 

تاثیر تغییر غلظت آلوم بر انعقاد در 6=pH

 

      پس از انجام آزمایش جارتست به وسیله آلوم در pH بهینه­ 6 که از آزمایش قبل به­دست آمد، به ازای غلظت­های مختلف آلوم، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری گردید و مشاهده شد که در غلظت 1200 میلی­گرم در لیترآلوم، کم­ترین میزان جامدات معلق به­دست می­آید (شکل 3). 

 

 

 

 

شکل 3- اثر تغییر غلظت آلوم بر کل مواد جامد معلق در pH بهینه

 

 

استفاده از آهک


تاثیر تغییر pH بر انعقاد در غلظت600 میلی­گرم در لیتر

      مشابه قبل با انجام آزمایش به­وسیله آهک با غلظت 600 میلی­گرم در لیتر، مشاهده شد که در 6=pH کم­ترین میزان جامدات معلق به­دست می­آید. نتایج در شکل 4 نشان داده شده است.


 

 

شکل 4- اثر تغییر pH بر مواد جامد معلق در غلظت  600 میلی­گرم در لیتر آهک


تاثیر تغییر غلظت آهک بر انعقاد در 6=pH

 

      به ازای غلظت های مختلف آهک، در 6=pH، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری گردید و مشاهده­شد که در غلظت 1000 میلی­گرم در لیترآهک، کم­ترین میزان جامدات معلق به­دست می­آید (شکل 5).


 

 

 

 

شکل 5- اثر تغییر غلظت آهک بر کل مواد جامد معلق در pHبهینه


استفاده از کلرید آهن


تاثیر تغییر pH بر انعقاد در غلظت300 میلی­گرم در لیتر

      پس از انجام آزمایش جارتست به وسیله کلرورفریکبا غلظت 300 میلی­گرم در لیتر، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری و مشاهده شد که در pH­های 2 و 4 کم­ترین میزان جامدات معلق به­دست می­آید. نتایج در شکل 6 که غلظت مواد معلق را بر حسب pH رسم شده نشان داده شده است.


 

شکل 6- اثر تغییر pH بر مواد جامد معلق در غلظت300 میلی­گرم در لیتر کلرید آهن

 


تاثیر غلظت کلرید آهن بر انعقاد در 2=pH


      پس از انجام آزمایش جارتست بوسیله کلرورفریکدر pH بهینه­ 2 به ازای غلظت­های مختلف کلرورفریک، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری شده و مشاهده شد که در غلظت 400 میلی­گرم در لیتر، میزان جامدات معلق برابر 5/33  میلی­گرم در لیترمی­باشد. نتایج در شکل 7 مشاهده می­شود.


 


 

 

 

 

شکل 7- اثر تغییر غلظت کلرید آهن بر کل مواد جامد معلق در 2=pH

 


تاثیر غلظت کلرید آهن بر انعقاد در 4=pH

 

      جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب در 4=pH اندازه­گیری گردیده که مقدار آن در غلظت 600 میلی­گرم در لیتر، حداقل بوده است (شکل 8).

 

 

شکل 8- اثر تغییر غلظت کلرید آهن بر کل مواد جامد معلق در 4=pH


استفاده از سولفات آهن


تاثیر تغییر pH  بر انعقاد در غلظت300 میلی­گرم در لیتر

      پس از انجام آزمایش جارتست  به وسیله سولفات آهن با غلظت 300 میلی­گرم در لیتر، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری گردیده و مشاهده شد که در 4=pH کم­ترین میزان جامدات معلق به­دست می­آید (شکل 9).

 

 

شکل 9- اثر تغییر pH بر مواد جامد معلق در غلظت 300 میلی­گرم در لیتر سولفات آهن

 


تاثیر غلظت سولفات آهن بر انعقاد در 4=pH


      پس از انجام آزمایش جارتست به وسیله سولفات آهندر 4=pH، به ازای غلظت­های مختلف سولفات آهن، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری گردید و مشاهده شد که در غلظت 800 میلی­گرم در لیتر، میزان جامدات معلق 24 میلی­گرم در لیتر به­دست می­آید که کم­ترین میزان ممکن می­باشد (شکل 10).


 

 

شکل 10- اثر تغییر غلظت سولفات آهن بر کل مواد جامد معلق در 6=pH

 


استفاده از باریم کلراید


تاثیر تغییر pH بر انعقاد در غلظت600 میلی­گرم در لیتر

      پس از انجام آزمایش جارتست به وسیله باریم کلراید با غلظت 600 میلی­گرم در لیتر، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری و مشاهده شد که در 4=pH کم­ترین میزان جامدات معلق به­دست  می­آید. نتایج درشکل 11 مشاهده می­شود.

 


 

 

 

 

شکل 11- اثر تغییر pH بر مواد جامد معلق در غلظت 600 میلی­گرم در لیتر باریم کلراید

تاثیر غلظت باریم کلراید بر انعقاد در 4=pH

 

      پس از انجام آزمایش جارتست به وسیله باریم کلرایددر 4=pH، به ازای غلظت­های مختلف باریم کلراید، جامدات معلق موجود در نمونه فاضلاب اندازه­گیری گردید و مشاهده شد که در غلظت 800 میلی­گرم در لیتر، میزان جامدات معلق 32 میلی­گرم در لیتربه­دست می­آید که کم­ترین مقدار می­باشد (شکل 12).


 

 

شکل 12- اثر تغییر غلظت باریم کلراید بر کل مواد جامد معلق در 4=pH

 


جدول 5 خلاصه نتایج عمل انعقاد روی نمونه فاضلاب برای مواد منعقدکننده مورد نطر را نشان می­دهد. میزان درصد کاهش جامدات معلق بر اساس جامدات معلق میانگین نمونه­های اندازه­گیری شده محاسبه شده است.

انتخاب منعقدکننده بهینه

      پس از دست­یافتن به نتایج آزمایشگاهی جهت انتخاب بهترین  منعقد­کننده، با لحاظ­کردن عواملی از جمله بازده، قیمت منعقدکننده­ها، میزان حساسیت به تغییرات pH، عوارض جانبی و میزان لجن تولیدی از سیستم تحلیل سلسله مراتبی استفاده شد. برای این منظور از نرم­افزار Expert choice بهره گرفته شده­است. نحوه کار این­گونه است که میزان اهمیت هر یک از عوامل ذکرشده در بالا نسبت به یکدیگر با نظر کارشناسان فن تعیین و به نرم­افزار داده­شده­است. در این مطالعه پرسشنامه­های تدوین­شده توسط پنج نفر از بهره­برداران تصفیه­خانه تکمیل گردیده و از این نظرات میانگین­گیری شده و به اعدادی نزدیک با ناسازگاری کم­تر گرد شد. شکل 13 میزان اهمیت عوامل موثر در انتخاب منعقدکننده بهینه با نظر بهره­برداران را نشان می­دهد. در مرحله بعد باید امتیاز هر کدام از این عوامل را برای منعقدکننده­های مورد استفاده تعیین نماییم. بدین صورت که امتیاز عوامل بازده و حساسیت به تغییرات pH با توجه به نتایج آزمایش­ها، قیمت منعقدکننده­ها­ با توجه به اطلاعات موجود در بازار و میزان مورد نیاز از هر کدام از منعقدکننده­ها و عوارض جانبی و میزان لجن تولیدی با توجه به نظر کارشناسان و بهره­برداران تصفیه­خانه تعیین می­گردد.


 

 

شکل 13- میزان اهمیت عوامل موثر در انتخاب منعقدکننده بهینه با نظر بهره­برداران  


      به عنوان مثال جهت امتیازدهی منعقدکننده­های مختلف با توجه به پارامتر اقتصادی­بودن با استفاده از قیمت­های بازار و میزان مورد استفاده از هرکدام از منعقدکننده­ها با نظر بهره­برداران به روشی که در شکل 2 ملاحظه شد، به جدول 6 دست یافته و از آن به عنوان ورودی نرم­افزار استفاده شده­است.

      پس از وارد نمودن تمامی داده­ها و انجام تحلیل سلسله­مراتبی توسط نرم­افزار، خروجی­های مورد نظر قابل دسترسی خواهند بود. یکی از این خروجی­ها پنجره مقایسه سربه­سر منعقدکننده­های مختلف می­باشد. در این پنجره میزان برتری دو منعقدکننده نسبت به هم با توجه به عوامل ارزان­بودن، بازده بالاتر، حساسیت کم­تر نسبت به تغییرات pH، لجن تولیدی کم­تر و عوارض جانبی کم­تر نمایش داده­شده­است. شکل­های ­14 تا 20 نمونه­هایی از پنجره مقایسه سربه­سر منعقدکننده­های مختلف را نسبت به عوامل تعیین­شده نشان می­دهد. به عنوان مثال در شکل 14 که مقایسه سربه­سر آلوم و آهک را نشان می­دهد، مشاهده می­گردد که از جنبه­های بازده، اقتصادی­بودن و تولید لجن کم­تر، آهک برتری محسوسی نسبت به آلوم دارا می­باشد.

     شکل 21 پنجره آنالیز نهایی به همراه مقدار عددی ناسازگاری را نشان می­دهد. در این­جا عددی ناسازگاری برابر 04/0 بوده که نمایانگر منطقی­بودن داده­های ورودی به نرم­افزار می­باشد. همان­گونه که ملاحظه می­شود نمودار میله­ای شکل 21 میزان اهمیت نسبی متغیرهای مختلف (در اینجا منعقدکننده­ها)، را با بیان یک وزن برای هر کدام از آن­ها نشان می­دهد.

      با توجه به این اولویت­بندی عوامل مختلف موثر بر انتخاب منعقدکننده بهینه (شکل13)، همان­طور که در شکل 21 مشاهده می­شود، آهک با وزن %6/46، با در نظرگرفتن تمامی پارامترهای ذکرشده (ارزان بودن، بازده حذف مواد جامد معلق، میزان حساسیت به تغییرات pH، میزان لجن تولیدی کم­تر و عوارض جانبی) به عنوان بهترین ماده منعقد­کننده جهت تصفیه اولیه پساب کارخانه نساجی مازندران قابل انتخاب است.

      پس از انجام آزمایش با منعقدکننده برتر (آهک)، میزان اکسیژن خواهی شیمیایی و رنگ فاضلاب به ترتیب 650 میلی­گرم بر لیتر و 42 واحد رنگ حاصل شده و در نتیجه میزان درصد حذف اکسیژن خواهی شیمیایی، 35% و درصد حذف رنگ 70% به­دست آمد. همان­طور که ملاحظه می­شود، از یک­سو به این دلیل که اکسیژن خواهی شیمیایی خروجی شرایط استاندارد محیط زیست را احراز نمی­کند و از سوی دیگر وجود فلزات سنگین باعث کاهش حذف اکسیژن خواهی شیمیایی می­گردد، از این روش تنها می­توان به عنوان تصفیه اولیه کارخانه­ نساجی مازندران بهره برد. جدول 7 مقایسه نتیجه­ این آزمایش­ها با کارهای مشابه صورت گرفته توسط دیگر­محققان را نشان می­دهد که بیانگر مطابقت نتایج این مطالعه با سایر کارهای انجام­یافته در این زمینه در جهان می­باشد. البته باید به این مسئله نیز واقف بود که مطالعات پیشین ممکن است به­وسیله مواد منعقدکننده دیگری انجام گرفته باشد و از طرفی مواد اولیه مورد استفاده در کارخانه­های نساجی مختلف، متفاوت می­باشد. بنابراین این موارد امکان مقایسه منطقی نتایج را سلب می­نماید. با توجه به استانداردهای سازمان محیط زیست مشاهده می­گردد که میزان رنگ خروجی از حوض انعقاد و لخته­سازی میزانی بسیار مطلوب بوده و در مورد اکسیژن خواهی شیمیایی نیز باید اذعان داشت با توجه به تغییر یافتن این پارامتر در سایر فرآیندهای تصفیه نمی­توان اکسیژن خواهی شیمیایی خروجی از حوض انعقاد را ملاک ارزیابی قرار داد.


 

جدول 5- خلاصه نتایج عمل انعقاد برروی نمونه­ فاضلاب

نام ماده منعقد کننده

pH مناسب

مقدار بهینه (mg/l)

حداقل جامدات معلق بدست آمده (mg/l)

درصد کاهش جامدات معلق (%)

آلوم

6

1200

24

91

آهک

6

1000

19

9/92

FeCl3 ( کلرید آهن 3)

2

400

5/33

5/87

FeCl3 ( کلرید آهن 3)

4

600

5/40

85

FeSo4 (سولفات آهن 2)

4

800

24

1/91

BaCl2 (باریم­کلراید)

4

800

32

14/88

 

جدول 5- خلاصه نتایج عمل انعقاد بروی نمونه­ی فاضلاب

 

جدول 6- مقایسه زوجی اجزا بر اساس معیار ارزان بودن

منعقدکننده

آلوم

آهک

کلرید آهن

سولفات آهن

باریم کلراید

آلوم

1

5/1

3/1

3

2/1

آهک

-

1

3

9

5

کلرید آهن

-

-

1

5

  3

سولفات آهن

-

-

-

1

5/1

باریم کلراید

-

-

-

-

1

 


 


 

شکل 14- پنجره مقایسه سربه­سر آلوم وآهک

 

شکل 15- پنجره مقایسه سربه­سر کلریدآهن و سولفات­آهن

 

شکل 16 - پنجره مقایسه سربه­سر کلریدآهن وباریم­کلراید

 

شکل18- پنجره مقایسه سربه­سر سولفات­آهن و باریم­کلراید

 

شکل 17- پنجره مقایسه سربه­سر آلوم و باریم­کلراید

 

شکل19- پنجره مقایسه سربه­سر آلوم و سولفات­آهن

 

شکل20- پنجره مقایسه سربه­سر آلوم و باریم­کلراید

 

 

 

جدول 7-  مقایسه نتایج انعقاد به وسیله­ آهک با تحقیقات صورت گرفته در جهان

مرجع

ملاحظات

ماده منعقد کننده

غلظت مصرفی

(mg/l)

پارامتر

درصد کاهش

نتایج حاصل از این مطالعه

دارای زمان ماند حوضچه انعقاد 1 دقیقه و چرخش 100 دور بر دقیقه و زمان ماند حوضچه لخته سازی  15 دقیقه و چرخش 30 دور بر دقیقه و زمان ماند ته نشینی 30 دقیقه

 

آهک

1000

اکسیژن خواهی شیمیایی

35

مواد معلق

9/92

 

 

 

 

رنگ

70

Muhammad (2013)

(21)

 

 

پلی­آلومینیوم کلراید

1000

اکسیژن خواهی شیمیایی

76

مواد معلق

95

رنگ

95

Gohary (2010)

 

آلوم

700

اکسیژن خواهی شیمیایی

5/77 ± 2/3

Gohary (2009)

 

آهک

200

اکسیژن خواهی شیمیایی

50

رنگ

50

Kumar (2007)

 نتیجه بهینه در 8=pH  به­دست آمد

آلوم

5000

اکسیژن خواهی شیمیایی

85/66

رنگ

4/71

 

 

Seleuk (2005)

 

الوم

1500

رنگ

60-50

سولفات آهن و ازن

1000

اکسیژن خواهی شیمیایی

60

مهدوی (1367)

 نتیجه بهینه در 5/8=pH  به­دست آمد

کلرید آهن

60

کدورت

63

مهدوی (1367)

 نتیجه بهینه در 7=pH  به­دست آمد

آلوم

120

کدورت

83

Shelley(1976)

 

آلوم

500

اکسیژن خواهی شیمیایی

69-54

آهک

1000

رنگ

87-72

Jorgenson (1974)

 

آلوم و تبادل یونی

80

رنگ

69

 

 

 

 

شکل 21- پنجره آنالیز نهایی

 


بحث و نتیجه­گیری

 

      در این تحقیق با استفاده از انجام آزمایش جار بر روی فاضلاب کارخانه نساجی مازندران، تحت شرایط مختلف pH و غلظت­های متفاوت منعقدکننده­های آلوم، آهک، کلرور فریک، سولفات آهن و باریم­کلراید، میزان بازده هر یک از منعقدکننده­ها برآورد گردید. سپس با استفاده از سیستم تحلیل سلسله­مراتبی و با در نظرگرفتن معیارهای اقتصادی، راندمان، حساسیت به تغییرات pH، تولید لجن کمتر و عوارض جانبی، آهک به عنوان ماده منعقد کننده بهینه انتخاب گردید.

      کارخانه نساجی مازندران به طور متوسط، روزانه 350 متر مکعب فاضلاب تولید کرده (در یک شیفت کاری 8 ساعته)، که سهم فاضلاب خروجی از فرآیندهای مختلف تولید تقریبا، 25 متر مکعب در ساعت و سهم فاضلاب­های بهداشتی و سطحی، در حدود 14 متر مکعب در ساعت می­باشد. نتایج پایش فاضلاب این کارخانه نشان داد که محدوده­ی تغییرات اکسیژن­خواهی شیمیایی، بین 750 تا 1158 میلی­گرم بر لیتر، اکسیژن­خواهی زیست­شیمیایی، 433-355 میلی­گرم بر لیتر، کل جامدات معلق 310-213 میلی­گرم بر لیتر و رنگ 155-129 (واحد رنگ) بوده است.

      پس از انجام تحلیل سلسله مراتبی با استفاده از نرم­افزار Expert Choice، آهک به عنوان منعقدکننده بهینه، با در نظر گرفتن تمامی عوامل ذکر شده، انتخاب گردید.

      بر اساس آزمایش­های جار صورت­گرفته، آهک در 6= pH دارای بالاترین درصد حذف بوده و در این pH و غلظت بهینه­ی 1000  میلی­گرم بر لیتر، درصد حذف جامدات معلق به %2/92 رسیده است. با انتخاب آهک به عنوان منعقدکننده، میزان اکسیژن­خواهی شیمیایی و رنگ فاضلاب به ترتیب 650 میلی­گرم بر لیتر و 42 واحد رنگ کاهش یافته، که بیانگر 35 درصد حذف اکسیژن­خواهی شیمیایی و 70 درصد حذف رنگ می­باشد. این مقدار در مقایسه با سایر تحقیقات، مقداری قابل قبول می­باشد.

 

منابع

  1. مهدوی، علی، 1367، بررسی کمی و کیفی فاضلاب کارخانه نساجی مازندران و ارائه راه حل تصفیه، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکاه تربیت مدرس.
  2. Hajkowicz, S., Young, M., Wheeler, S., MacDonald, D., and Young, D., 2000. Supporting decisions: Understanding natural resource management assessment techniques, CSIRO Land and Water.
  3. Saaty, T.L., 1980. The analytic hierarchy process: Planning, Priority setting, resource allocation, 1st Ed., McGraw – Hill, New York.
  4. Jorgenson, S.V., 1974. Recirculation of wastewater from the textile industry possible when combined precipitation and ion exchange treatment is used ,Vatten, pp. 394-396.
  5. Rinker, T., Stargent, L., 1974. Activated sludge and alum coagulation treatment of textile wastewater, Proceeding 29th Purdue industrial wastewater conference, pp.456-471.
  6. Murakami, K., 1978. Removal of color from municipal sewageContaining textile wastewater, Sixth US/Japan conference.
  7. Damas, B.S., Iborra-Clar, M.I., Bes-Pia, A, Alcaina-Miranda, M.I., Menda-Roca, J.A., and  Ibrra-Clar, A., 2005. Study of preozonation influence on the physical - chemical treatment of textile wastewater, Desalination, Vol. 182 ,pp. 267-274.
  8. Bayramoglu, M., Eyvaz, M., and  Kobya, M., 2007. Treatment of the textile wastewater by electrocoagulation Economical evaluation, Chemical Engineering Journal, Vol. 128, pp. 155-161.
  9. Kumar, P.B., Prasad, I.M., Mishra, Shri Chand, 2007. Decolorization and COD reduction of dyeing wastewater from a cotton textile mill using thermolysis and coagulation, Journal of Hazardous Materials, Vol. 153, pp. 635–645.
  10. Bidhendi, N.G., Torbian, A., Ehsani, H,  Razmkhah, N., and Abbasi, M., 2007. “Evaluation of industrial dying wastewater treatment with coagulants”, International journal of environmental research, Vol. 1(3), pp. 242-247.
  11. Gohary, F., and  Tawfik, A., 2009. “Decolorization and reduction of disperse and reactive dyes wastewater chemical - coagulation followed by sequential batch reactor (SBR) process”, Desalinzation, Vol. 249, pp. 1159-1164.
  12. Gohary, F., Tawfik, A., and Mahmoud,V, 2010. Comparative study between chemical coagulation/ precipitation versus coagulation/ dissolved air floatation for pretreatment of personal care products wastewater, Desalination, Vol. 252, pp. 106-112.
  13. داوودی، م.، 1389. استفاده از منعقدکننده­ها در تصفیه اولیه فاضلاب کارخانه نساجی مازندران با استفاده از جارتست، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی.
  14. APHA, 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (18th ed.) American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution and Control Federation, Washington, D.C.
  15. ASTM, 1995. Standard Practice for Coagulation–Flocculation Jar Test of Water E1-1994 R (1995). D 2035-80. Annual Book of ASTM Standards, vol. 11.02.
  16. Saaty, T.L., 2000. Fundamentals of descision making and priority theory, 2nd Ed., PA: RWS pub., Pittsburgh. Journal, Vol. 128, pp. 155-161
  17. Mahmoodzadeh, S., Shahrabi, J., Pariazar, M., and Zaeri, M.S., 2007. Project selection by using fuzzy AHP and TOPSIS technique, International J. of Human and Social Sciences, Vol. 30, pp. 333-338.
  18. Lee, A.H.I., Chen, W.C., and Chang, C.J., 2008. A fuzzy AHP and BSC approach for evaluating performance of IT department in the manufacturing industry in Taiwan, Expert Systems with Applications, Vol. 34, pp. 96-107.
  19. توفیق، ف.، 1372، ارزشیابی چندمعیاری در طرح­ریزی کالبدی، آبادی، شماره 11، 40-43.
  20. زبردست، ا.، 1380، کاربرد فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در برنامه­ریزی شهری و منطقه­ای، نشریه هنرهای زیبا، شماره 10، 13-21.
  21. Partovi, F.Y., 1994. Determining what to benchmark: An analytic hierchy process approach, Int. J. of Operations and Production Management, Vol. 14(6), pp. 25-39.
  22. نیکمردان، ع.، 1386، معرفینرم­افزار Expert choice11،  انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چاپ اول.
  23. Irfan, M., Butta, T., Imtiaza, N., Abbas, N., Ahmad Khan, A., Shafique, A., 2013. The removal of COD, TSS and colour of black liquor by coagulation–flocculation process at optimized pH, settling and dosing rate’, Arabian Journal of Chemistry, In Press, Available online 23 August 2013.

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


 

 

 

 

 

 

 

 

Coagulation selection optimization for primary treatment of Mazandran textile waste treatment using Jar test and Analytic hierarchy process (AHP)

 

Gholamreza Assadollah Fardi[5](Corresponding Author)

Assdollahfardi@yahoo.com

Hossein Zangooei[6]

Mostafa Davoodi [7]

Saber Moradinejad2

 

Abstract

Introduction: The textile industry is one of the industry, which its wastewater includes different pollutants. Therefore, conventional treatment are not able to treat all of the pollutants. Using chemical coagulation may be suitable for removal of Total Suspended Solids (TSS) as a primary treatment.

Material and Methods: In this study, after monitoring the effluent of wastewater treatment of Mazandaran textile factory, which it discharges to the river without treatment  .Jar test was applied using alum, calcium oxide, ferrous sulfate, ferrous chloride and barium chloride, and the maximum amount of TSS removal with changing pH was studied.

Results: In addition to the types of coagulation, a few other parameters such as coagulation cost, sensitivity to pH changing, the amount of sludge generation and side effects are effective for selection of coagulation. Hence, for achievement of optimized selection the AHP was applied using Expert choice software considering the important effective parameters in making decision and also used the score of each parameter considering the related expert’s opinion which the questionnaires was  completed by them.

Discussion: The results of Jar test and the AHP indicated that the calcium oxide is the best selection for TSS reduction in wastewater treatment of Mazandaran textile factory. Also the Jar test results indicated 70 percent dye removal and 30 percent removal of COD using calcium oxide as a coagulant.

 

Keywords: Mazandran Textile factory, Jar test,



1- دانشیار گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران *( مسئول مکاتبات)

2- عضو باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تهران جنوب

3- دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران – محیط زیست، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی، تهران

[4]- Analytical hierarchy process

1- Assoc. Prof. of civil Eng., Dept. of Eng., Kharazmi Uneversity, Tehran

2- Young Researchers and Elite Club, South Tehran Branch, Islamic Azad University, Tehran.

3- Graduate student Dept. of civil Eng., Kharazmi Uneversity, Tehran

  1. مهدوی، علی، 1367، بررسی کمی و کیفی فاضلاب کارخانه نساجی مازندران و ارائه راه حل تصفیه، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکاه تربیت مدرس.
  2. Hajkowicz, S., Young, M., Wheeler, S., MacDonald, D., and Young, D., 2000. Supporting decisions: Understanding natural resource management assessment techniques, CSIRO Land and Water.
  3. Saaty, T.L., 1980. The analytic hierarchy process: Planning, Priority setting, resource allocation, 1st Ed., McGraw – Hill, New York.
  4. Jorgenson, S.V., 1974. Recirculation of wastewater from the textile industry possible when combined precipitation and ion exchange treatment is used ,Vatten, pp. 394-396.
  5. Rinker, T., Stargent, L., 1974. Activated sludge and alum coagulation treatment of textile wastewater, Proceeding 29th Purdue industrial wastewater conference, pp.456-471.
  6. Murakami, K., 1978. Removal of color from municipal sewageContaining textile wastewater, Sixth US/Japan conference.
  7. Damas, B.S., Iborra-Clar, M.I., Bes-Pia, A, Alcaina-Miranda, M.I., Menda-Roca, J.A., and  Ibrra-Clar, A., 2005. Study of preozonation influence on the physical - chemical treatment of textile wastewater, Desalination, Vol. 182 ,pp. 267-274.
  8. Bayramoglu, M., Eyvaz, M., and  Kobya, M., 2007. Treatment of the textile wastewater by electrocoagulation Economical evaluation, Chemical Engineering Journal, Vol. 128, pp. 155-161.
  9. Kumar, P.B., Prasad, I.M., Mishra, Shri Chand, 2007. Decolorization and COD reduction of dyeing wastewater from a cotton textile mill using thermolysis and coagulation, Journal of Hazardous Materials, Vol. 153, pp. 635–645.
  10. Bidhendi, N.G., Torbian, A., Ehsani, H,  Razmkhah, N., and Abbasi, M., 2007. “Evaluation of industrial dying wastewater treatment with coagulants”, International journal of environmental research, Vol. 1(3), pp. 242-247.
  11. Gohary, F., and  Tawfik, A., 2009. “Decolorization and reduction of disperse and reactive dyes wastewater chemical - coagulation followed by sequential batch reactor (SBR) process”, Desalinzation, Vol. 249, pp. 1159-1164.
  12. Gohary, F., Tawfik, A., and Mahmoud,V, 2010. Comparative study between chemical coagulation/ precipitation versus coagulation/ dissolved air floatation for pretreatment of personal care products wastewater, Desalination, Vol. 252, pp. 106-112.
  13. داوودی، م.، 1389. استفاده از منعقدکننده­ها در تصفیه اولیه فاضلاب کارخانه نساجی مازندران با استفاده از جارتست، پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه خوارزمی.
  14. APHA, 1998. Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater (18th ed.) American Public Health Association, American Water Works Association, Water Pollution and Control Federation, Washington, D.C.
  15. ASTM, 1995. Standard Practice for Coagulation–Flocculation Jar Test of Water E1-1994 R (1995). D 2035-80. Annual Book of ASTM Standards, vol. 11.02.
  16. Saaty, T.L., 2000. Fundamentals of descision making and priority theory, 2nd Ed., PA: RWS pub., Pittsburgh. Journal, Vol. 128, pp. 155-161
  17. Mahmoodzadeh, S., Shahrabi, J., Pariazar, M., and Zaeri, M.S., 2007. Project selection by using fuzzy AHP and TOPSIS technique, International J. of Human and Social Sciences, Vol. 30, pp. 333-338.
  18. Lee, A.H.I., Chen, W.C., and Chang, C.J., 2008. A fuzzy AHP and BSC approach for evaluating performance of IT department in the manufacturing industry in Taiwan, Expert Systems with Applications, Vol. 34, pp. 96-107.
  19. توفیق، ف.، 1372، ارزشیابی چندمعیاری در طرح­ریزی کالبدی، آبادی، شماره 11، 40-43.
  20. زبردست، ا.، 1380، کاربرد فرآیند تحلیل سلسله مراتبی در برنامه­ریزی شهری و منطقه­ای، نشریه هنرهای زیبا، شماره 10، 13-21.
  21. Partovi, F.Y., 1994. Determining what to benchmark: An analytic hierchy process approach, Int. J. of Operations and Production Management, Vol. 14(6), pp. 25-39.
  22. نیکمردان، ع.، 1386، معرفینرم­افزار Expert choice11،  انتشارات جهاد دانشگاهی دانشگاه صنعتی امیرکبیر، چاپ اول.
  23. Irfan, M., Butta, T., Imtiaza, N., Abbas, N., Ahmad Khan, A., Shafique, A., 2013. The removal of COD, TSS and colour of black liquor by coagulation–flocculation process at optimized pH, settling and dosing rate’, Arabian Journal of Chemistry, In Press, Available online 23 August 2013.