ارزیابی عملکرد منعقدکننده طبیعی باقلا (Vicia faba) در کاهش آلایندههای COD، TSS، NH4 وTP سپتاژ
محورهای موضوعی : تکنولوژی آب و فاضلاب
سیده فاطمه موسوی
1
,
لیلا اوشک سرایی
2
,
فاطمه شریعتی
3
*
,
فریبا صفا
4
,
حسن کریم زادگان
5
1 - گروه محیطزیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران.
2 - گروه محیطزیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران.
3 - گروه محیطزیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران.
4 - گروه شیمی، واحد رشت، دانشگاه آزاد اسلامی، رشت، ایران.
5 - گروه محیطزیست، دانشگاه آزاد اسلامی واحد لاهیجان، لاهیجان، ایران.
کلید واژه: سپتاژ, منعقدکننده, انعقاد و لختهسازی, عصارهگیری, ماسراسیون, باقلا (Vicia faba),
چکیده مقاله :
در این مطالعه، تصفیه فاضلاب سپتاژ با استفاده از یک فرآیند کلیدی و مؤثر در کاهش بار آلودگی فاضلاب تحت عنوان فرآیند انعقاد و لختهسازی انجام شد. در این راستا کاهش آلایندگی سپتاژ از طریق بررسی منعقدکننده طبیعی باقلا (Vicia faba) مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور استخراج مؤثرترین ماده مؤثره منعقدکننده طبیعی، فرآیند عصارهگیری تحت شرایط مختلف به روش خیساندن انجام شد. به منظور تعیین مؤثرترین عصاره از نرمافزارSPSS23 استفاده شد. بر این اساس عصاره استخراج شد و منعقدکننده طبیعی در زمان عصارهگیری 6 ساعته با حلال آب نمک به عنوان بهترین منعقدکننده انتخاب شد. به منظور بررسی و بهینهسازی پارامترهای مؤثر بر واکنش انعقاد و لختهسازی، روش تکمتغیره (OFAT) مورد استفاده قرار گرفت. بر این اساس، شرایط عملیاتی مناسب برای منعقدکننده طبیعی باقلا درpH برابر با 6، غلظت منعقدکننده برابر با 280 میلیگرم در لیتر، زمان اختلاط تند برابر با 2 دقیقه و زمان اختلاط کند برابر با 30 دقیقه تعیین شد. مطالعه حاضر نشان داد که در شرایط عملیاتی، کاهش پارامترهای COD، TSS، NH4 وTP سپتاژ به ترتیب 01/42، 11/54، 77/63 و 24/70 درصد است. این یافتهها نشان میدهد که روش تکمتغیره قابلیت بررسی تأثیر پارامترهای عملیاتی در فرآیند انعقاد و لختهسازی را دارد و استفاده از منعقدکننده طبیعی باقلا میتواند به عنوان گزینهای مؤثر و پایدار در کاهش آلایندههای سپتاژ پیشنهاد شود.
In this study, septage treatment was investigated using coagulation and flocculation, a key and effective process for reducing wastewater pollutant loads. In this regard, the pollutant reduction performance of Vicia faba as a natural coagulant was examined. To effectively extract the active component of the natural coagulant, the extraction process was carried out under various conditions using the maceration method. SPSS 23 software was utilized to determine the most effective extract. Based on the results, the extract obtained after 6 hours of maceration using a saline solution was selected as the most effective natural coagulant. To investigate and optimize the parameters influencing the coagulation and flocculation process, an OFAT (one-factor-at-a-time) approach was employed. Accordingly, the optimal operating conditions for the natural coagulant were determined as follows: pH 6, coagulant dosage 280 mg/L, rapid mixing time 2 minutes, and slow mixing time 30 minutes. The present study showed that, under the operating conditions, the removal efficiencies of COD, TSS, NH₄, and TP from septage were 42.01%, 54.11%, 63.77%, and 70.24%, respectively. These findings indicate that the OFAT method can effectively investigate the impact of operational parameters on the coagulation and flocculation process, and that the use of Vicia faba as a natural coagulant can be proposed as an effective and sustainable option for reducing septage pollutants.
استوار، فریبا، صمدی، ناصر، و انصاری، رضا (1400). استفاده از روش اکسیداسیون پیشرفته فنتون جهت تصفیه پسابهای حاوی آلایندههای نفتی. شیمى کاربردى روز، 16(61)، 85-100. doi:org/10.22075/chem.2021.21787.1915
رحیمی، سمیه، علیزاده، مصطفی، کرد مصطفی¬پور، فردوس، بذرافشان، ادریس، حسین¬زاده، ادریس، و تقوی، محمود (1395). شرایط بهینه فرایند انعقاد و لخته¬سازی با پلی¬آلومینیوم کلراید در تصفیه فاضلاب صنایع لبنی. مجله دانشگاه علوم پزشکی سبزوار، 23(1)، 48-57. www.sid.ir/paper/82653/fa
رسول، محمدعلی، چایبخش، ناز، توکلی، بابک، پنداشته، علیرضا، و میرروشندل، اعظم¬السادات (1393). پیشتصفیه شیرابه محل دفن زباله با استفاده از منعقدکننده طبیعی. کنفرانس فناوریهای نوین شیمی و مهندسی شیمی، قوچان، 283478.
dor:isc.ac/dor/20.1001.1.10258620.1380.27.28.5.5
سلاجقه، رضوان، راعی نائی، مهدی، و اسماعیلی، کاظم (1403). تحلیلی بر مدیریت دفع سپتاژ در مشهد و ارائه راه حل عملی مناسب. فصلنامه آب و توسعه پایدار، 11(2)، 65-76. doi:org/10.22067/jwsd.v11i2.2308-1268
عابدین¬زاده، نیلوفر، پنداشته، علیرضا، و استوار، فریبا (1396). بررسی تصفیه¬پذیری فاضلاب خمیر و کاغذ با استفاده از روش تصفیه ترکیبی اولترافیلتراسیون و فنتون. پژوهش و فناوری محیط زیست، 2(3) ، 1-10.
dor: net/dor/20.1001.1.26763060.1396.2.3.1.0
غلامی¬مقدم، میترا، استوار، فریبا، و توکلی، محدثه (1403). بررسی تصفیه¬پذیری پساب صنایع غذایی آماده با فرایند شیمیایی انعقاد و لخته¬سازی. پژوهش و فناوری محیط زیست، 9(15)، 47-64. doi:org/10.61186/jert.45100.9.15.64
قربانی¬پور، میلاد، صادقی دهکردی، زینب، سازمند، علیرضا، دارایی گرمه¬خانی، امیر، فلاح، محمد، و ساری، عباسعلی (1401). بهینه¬سازی شرایط استخراج (غلظت حلال و زمان استخراج) عصاره آبی، الکلی و هیدروالکلی گیاه خوشاریزه (Echinophora platyloba)، خصوصیات آنتی¬اکسیدانی و اثر کشندگی آن بر پروتواسکولکس¬های کیست هیداتید در شرایط آزمایشگاهی. مجله علوم تغذیه و صنایع غذایی ایران، 19(132)، 8-17. dor:isc.ac/dor/20.1001.1.20088787.1401.19.132.23.6
کرامت، سینا، و سیدی، کامبیز (1394). بهینه¬سازی پارامترهای مؤثر بر راندمان حذفCOD ، آمونیاک، فسفر و امکان حذف کدورت و کلیفرم مدفوعی در شرایط بهینه نهایی از فاضلاب شهری ارومیه به روش انعقاد الکتریکی با استفاده از یک راکتور الکتروشیمیایی با جریان برگشتی. نخستین همایش بین¬المللی جامع محیط زیست، تهران، 478655. civilica.com/doc/478655
میثمی، فرهاد، تفضلی، سیدمحمد، و اسماعیلیان، حسین (1398). ساماندهی، انتقال و تصفیه سپتاژ شهری مشهد. دومین همایش ملی مدیریت مصرف آب با رویکرد کاهش هدر رفت و بازیافت، تهران، 990447. civilica.com/l/11593
میربلوکی، هانیه، پنداشته، علیرضا، و استوار، فریبا (1395). مقایسه راندمان حذف کدورت از فاضلاب صنعتی توسط منعقد¬کننده گیاهی Vicia faba (باقلا) با منعقد¬کننده¬های شیمیایی آلوم و پلی¬آلومینیوم کلراید. کنفرانس بین¬المللی عمران، معماری، مدیریت شهری و محیط زیست در هزاره سوم، رشت، 585781. civilica.com/doc/585781
نیکونهاد، علی، احرامپوش، محمدحسن، قانعیان، محمد¬تقی، قلیزاده، عبدالمجید، و غلمانی، سید¬وحید. (1396). بررسی تأثیر شدت و روند اختلاط، بر کارایی فرایند انعقاد و لختهسازی و ارتقاء پساب تصفیهخانه SBR فاضلاب شهر یزد. مجله آب و فاضلاب، 28(2) ، 29-36. doi:org/10.22093/wwj.2017.17355
یوسفی، ذبیح ا...، سیدی راد، مهدی (1392). بررسی کمی و کیفی فاضلاب سپتاژ شهری شرق مازندران و راهکار مدیریتی. مجله دانشگاه علوم پزشکی مازندران، ۲۳ (۱۰۲)،۶۱-۷۱. jmums.mazums.ac.ir/article-1-2391-fa.html
Abdoli, S., Asgari Lajayer, B., Dehghanian, Z., Bagheri, N., Vafaei, A. H., Chamani, M., Rani, S., Lin, Z., Shu, W., & Price, G. W. (2024). A review of the efficiency of phosphorus removal and recovery from wastewater by physicochemical and biological processes: challenges and opportunities. Water, 16, 2507. www.mdpi.com/journal/water
Alazaiza, M. Y. D., Alzghoul, T. M., Nassani, D. E., & Bashir, M. J. K. (2025). Natural coagulants for sustainable wastewater treatment: current global research trends. processes, 13(6), 1754. doi:org/10.3390/pr13061754
Ang, W. L., & Mohammad, A.W. (2020). State of the art and sustainability of natural coagulants in water and wastewater treatment. Journal of Cleaner Production, 262, 121267. doi:org/10.1016/j.jclepro.2020.121267.
Bao, P. N., Abfertiawan, M. S., Kumar, P., & Hakim, M. F. (2020). Challenges and opportunities for septage management in the urban areas of Indonesia–case study in Bandung City. Journal of Engineering and Technological Sciences, 52, 481-500. doi:org/10.5614/j.eng. technol.sci.2020.52.4.3
Chen, Y., Miller, C. J., & Waite, D. (2021). pH dependence of hydroxyl radical, ferric peroxo species generation in the heterogeneous fenton process. Environmental Science Technology, 56(2), 1278-1288. doi:org/10.1021/acs.est.1c05722
Cruz, K. D., Villanueva, B. H. A., Martos, M. K. D., Asuncion, A. J. G., & Esguerra, M. J. S. (2024). Black Iron Electrode/Persulfate System: A Reduction Method for Ammonia, Oil and Grease, TSS, and COD Content of Septage Wastewater via Electrocoagulation. Paper presented at the Trends in Environmental Sustainability and Green Energy. doi:org/10.1007/978-3-031- 52330-41
El-taweel, R. M., Mohamed, N., Alrefaey, K. A., Husien, Sh., Abdel-Aziz, A. B., Salim, A. I., Mostafa, N. G., Said, L. A., Fahim, I. S., & Radwan, A. G. (2023). A review of coagulation explaining its definition, mechanism, coagulant types, and optimization models; RSM, and ANN. Current Research in Green and Sustainable Chemistry, 6, 100358. doi:org/10.1016/j.crgsc.2023.100358
El Hafidi, EL. M., Mortadi, A., Chahid, EL. G., & Laasri, S. (2024). Optimization of Domestic Wastewater Treatment Using Ferric Chloride Coagulant: Physicochemical Analysis and Impedance Spectroscopy Studies. Water, Air, & Soil Pollution, 235(68). link.springer.com
Golestanbagh, M., Parvini, M., & bt Ahamad, I. S. (2015). Studying effect of water quality parameters on coagulation efficiency by Moringa Oleifera seeds. Advances in Environmental Technology, 1, 41-47. doi:dx.doi.org/10.22104/aet.2015.12
Hassanien, A. M. M. (2021). Usage of Cicer Arietinum as a local and ecofriendly natural coagulant in sewage treatment and its ability to increase the formation of floc process. Revista Bionatura, 6, 1939-1943. doi:org/10.21931/RB/2021.06.03.9
Jain, M., Upadhyay, M., Gupta, A. K., & Ghosal, P. S. (2022). A review on the treatment of septage and faecal sludge management: A special emphasis on constructed wetlands. Journal of Environmental Management, 315, 115143. doi:org/10.1016/j.jenvman.2022.115143
Jain, R. K., Dange, P. S., & Lad, R. K. (2015). A treatment of domestic sewage and generation of biosludge using nathural coagulants. International Journal of Research in Engineering and Technology, 4(7). www.ijret.org
Joaquin, A. A., Nirmala, G., & Kanakasabai, P. (2021). Response surface analysis for sewage wastewater treatment using nathural coagulants. Pollution Research, 30(2), 1215-1225. https://www.ijret.org. doi:10.15244/pjoes/120515
Jung, Y., Jung, Y., Kwon, M., Kye, H., Abrha, Y. W., & Kang, J. W. (2018). Evaluation of Moringa oleifera seed extract by extraction time: effect on coagulation efficiency and extract characteristic. Journal of Water and Health. iwaponline.com/jwh/article-pdf/16/6/904/511604/jwh0160904.pdf
Karolinczak, B., Miłaszewski, R., & Dąbrowski, W. (2020). Cost optimization of wastewater and septage treatment process. Energies, 13, 6406. doi:org/10.3390/en13236406
Krithika, D., Thomas, A. R., Iyer, G. R., Kranert, M., & Philip, L. (2017). Spatio-temporal variation of septage characteristics of a semi-arid metropolitan city in a developing country. Environmental Science and Pollution Research, 24, 7060-7076. doi:org/10.1007/s11356-016-8336.z
Kukić, D. V., Šćiban, M. B., Prodanović, J. M., Tepić, A. N., & Vasić, M. A. (2015). Extracts of fava bean (Vicia faba L.) seeds as natural coagulants. Ecological Engineering, 84, 229-232. doi:org/10.1016/j.ecoleng.2015.09.008
Megersa, M., Gach, W., Beyene, A., Ambelu, A., & Triest, L. (2019). Effect of salt solutions on coagulation performance of Moringa stenopetala and Maerua subcordata for turbid water treatment. Separation and Purification Technology, 221, 319-324. doi:org/10.1016/j.seppur.2019.04.013
Metcalf & Eddy, Inc., Tchobanoglous, G., Stensel, H. D., & Tsuchihashi, R. (2014). Wastewater engineering: Treatment and resource recovery (5th ed). McGraw-Hill education.
Nimesha, S., Hewawasam, C., Jayasanka, D. J., Murakami, Y., Araki, N., & Maharjan, N. (2022). Effectiveness of natural coagulants in water and wastewater treatment. Global Journal of Environmental Science and Management, 8, 101-116. doi:org/10.22034/GJESM.2022.01.08
Okuda, T., Baes, A. U., Nishijima, W., & Okada, M. (2001). Isolation and characterization of coagulant extracted from moringa oleifera seed by salt solution. Water Research, 35, 405-410. doi:org/10.1016/S0043-1354(00)00290-6
Okoye, K., & Hosseini, S. (2024). Understanding dependent and independent variables in research experiments and hypothesis testing. Research Methodology for Science and Engineering, 67–85. Springer. doi:org/10.1007/978-981-97-3385-9-5
Otero, M., Freire, L., Gomes-Cuervo, S., & Avila, C. (2024). Ammonium removal in wastewater treatment by adsorbent geopolymer material with granite wastes: full-scale validation. Clean Technologys, 6, 339-364. doi:org/10.3390/cleantechnol6010017
Shamsnejati, S., Chaibakhsh, N., Pendashteh, A. R., & Hayeripour, S. (2015). Mucilaginous seed of Ocimum basilicum as a natural coagulant for textile wastewater treatment. Industrial Crops and Products, 69, 40-47. doi:org/10.1016/j.indcrop.2015.01.045
Shamsnejati, S., Hayeripour, S., & Pendashteh, A. (2013). Investigating the effectiveness of basil seeds in removing cod and concord dye from synthetic textile wastewater. The first national conference on environmental research, 1-17. civilica.com/doc/238604/
Sharifi, S., Hosseini, M., & Aminirad, H. (2021). Optimization of the coagulation process in drinking water treatment using Pistacia atlantica seed by response surface methodology (RSM). Journal of Iranian Water Research, 15(4), 1-10.
Taiwo, A. S., Adenike, K., & Aderonke, O. (2020). Efficacy of a natural coagulant protein from Moringa oleifera (Lam) seeds in treatment of Opa reservoir water, Ile-Ife, Nigeria. Heliyon, 6. doi:org/10.1016/j.heliyon.2020.e03335
Tan, Y. Y., Tang, F. E., Ho, C. L., & Jong, V. S. (2017) Dewatering and Treatment of Septage Using Vertical Flow Constructed Wetlands. Technologies, 5(4).
Teixeira, M. R., Camacho, F. P., Sousa, V. S., & Bergamasco, R. (2017). Green technologies for cyanobacteria and natural organic matter water treatment using natural based products. Journal of Cleaner Production, 162, 484-490. doi:org/10.1016/j.jclepro.2017.06.004