بهینهسازی فرآیند انعقاد و لختهسازی برای کاهش مواد آلی در پساب صنایع لاتکس با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM)
الموضوعات : مهندسی محیط زیست
فریبا استوار
1
,
سعید پورکریم
2
,
نیلوفر عابدین زاده
3
,
محدثه توکلی
4
1 - دکتری شیمی تجزیه، پژوهشگر پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، ایران
2 - سرپرست گروه بهرهبرداری تصفیهخانههای فاضلاب استان گیلان، اداره آب و فاضلاب استان گیلان، گیلان، ایران
3 - دکتری محیط زیست، عضو هیات علمی پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، ایران
4 - کارشناسی ارشد شیمی تجزیه، کارشناس پژوهشی پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، رشت، ایران
الکلمات المفتاحية: تصفیه شیمیایی, پساب صنایع لاتکس, انعقاد و لختهسازی, پلی آلومینیم کلراید (PAC), روش سطح پاسخ (RSM), COD,
ملخص المقالة :
پساب صنایع تولید دستکش، بهویژه پساب حاوی لاتکس، بهدلیل دارا بودن ترکیبات آلی مقاوم، کلوئیدهای پایدار و مواد افزودنی شیمیایی، از جمله پسابهای دشوار برای تصفیه محسوب میشود. هدف این پژوهش، بهینهسازی فرآیند شیمیایی انعقاد و لختهسازی برای کاهش بار آلی این نوع پساب با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) بود. برای این منظور، سه منعقدکننده شامل آلومینیم سولفات (Alum)، فریک کلراید (FeCl₃) و پلیآلومینیوم کلراید (PAC) همراه با کمکمنعقدکنندههای آهک و پلیالکترولیت پلیمری (پلیآکریلآمید) مورد ارزیابی قرار گرفتند. طراحی آزمایش با روش مرکب مرکزی (CCD) و در قالب ۲۶ ترکیب آزمایشی اجرا شد و پارامتر COD بهعنوان شاخص اصلی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که PAC در مقایسه با سایر منعقدکنندهها، عملکرد بهتری در حذف COD داشته و در ترکیب بهینه با آهک و پلیالکترولیت، راندمان حذف بیش از 5/89 درصد با مقادیر غلظتی منعقد کننده، آهک و پلی الکترولیت به ترتیب mg/L 5/211، mg/L 5/41 و mg/L 1/2 و غلظت COD باقیمانده حدود mg/L 183 نشان داد. تحلیل واریانس (ANOVA) مدل نشان داد که اثرات خطی و درجه دوم PAC و همچنین اثر متقابل PAC و آهک از نظر آماری معنادار (01/0>P) بودند، و مدل درجه دوم با F-value بالا، برازش مناسبی با دادهها داشت. در مجموع، استفاده ترکیبی از PAC، آهک و پلیآکریلآمید، روشی مؤثر، اقتصادی و قابل اعتماد برای تصفیه پیشرفته پسابهای حاوی لاتکس است که میتواند در رسیدن به استانداردهای تخلیه به منظور استفاده مجدد در کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد.
Abdelrasoul, A., Doan, H., Lohi, A., & Cheng, C.-H. (2017). The influence of aggregation of latex particles on membrane fouling attachments & ultrafiltration performance in ultrafiltration of latex contaminated water and wastewater. Journal of Environmental Sciences, 52, 118-129.
Abujazar, M. S. S., Karaağaç, S. U., Amr, S. S. A., Alazaiza, M. Y., & Bashir, M. J. (2022). Recent advancement in the application of hybrid coagulants in coagulation-flocculation of wastewater: A review. Journal of Cleaner Production, 345, 131133.
Al-Anzi, B. S., Naik, M.-u.-d., & Ahmad, M. (2022). The imperative need of metal salt for the treatment of industrial wastewater via the synergic coagulation-flocculation method. Polymers, 14(9), 1651.
Ayat, A., Arris, S., Abbaz, A., Bencheikh-Lehocine, M., & Meniai, A. H. (2021). Application of response surface methodology for modeling and optimization of a bio coagulation process (sewage wastewater treatment plant). Environmental Management, 67(3), 489-497.
Badawi, A. K., Salama, R. S., & Mostafa, M. M. M. (2023). Natural-based coagulants/flocculants as sustainable market-valued products for industrial wastewater treatment: a review of recent developments. RSC advances, 13(28), 19335-19355.
Beutler, M., Wiltshire, K., Meyer, B., Moldaenke, C., Luring, C., Meyerhofer, M., & Hansen, U. (2014). APHA (2005), Standard Methods for the Examination of Water and Wastewater, Washington DC: American Public Health Association. Ahmad, SR, and DM Reynolds (1999), Monitoring of water quality using fluorescence technique: Prospect of on-line process control. Dissolved Oxyg. Dyn. Model. Case Study A Subtrop. Shallow Lake, 217, 95.
Crini, G., & Lichtfouse, E. (2019). Advantages and disadvantages of techniques used for wastewater treatment. Environmental chemistry letters, 17, 145-155.
GilPavas, E., Dobrosz-Gómez, I., & Gómez-García, M. Á. (2017). Coagulation-flocculation sequential with Fenton or Photo-Fenton processes as an alternative for the industrial textile wastewater treatment. Journal of environmental management, 191, 189-197.
He, W., Xie, Z., Lu, W., Huang, M., & Ma, J. (2019). Comparative analysis on floc growth behaviors during ballasted flocculation by using aluminum sulphate (AS) and polyaluminum chloride (PACl) as coagulants. Separation and Purification Technology, 213, 176-185.
Hien, N. N., Van Tuan, D., Nhat, P. T., Van, T. T. T., Van Tam, N., Que, V. N. X., & Dan, N. P. (2017). Application of oxygen limited autotrophic nitritation/denitrification (OLAND) for anaerobic latex processing wastewater treatment. International Biodeterioration & Biodegradation, 124, 45-55.
Kareem, S. A., & Al-Ogaidi, A. J. M. (2023). Reducing Pollutants in Wastewater by Coagulation and Flocculation as a Pre-Treatment Process for Environment Protection. International Journal of Environmental Sciences, 9(2).
Khettaf, S., Khouni, I., Louhichi, G., Ghrabi, A., Bousselmi, L., Bouhidel, K.-E., & Bouhelassa, M. (2021). Optimization of coagulation–flocculation process in the treatment of surface water for a maximum dissolved organic matter removal using RSM approach. Water Supply, 21(6), 3042-3056.
Lee, K. E., Teng, T. T., Morad, N., Poh, B. T., & Mahalingam, M. (2011). Flocculation activity of novel ferric chloride–polyacrylamide (FeCl3-PAM) hybrid polymer. Desalination, 266(1-3), 108-113.
Lim, Y. P., Jasimin, A., Ng, L. Y., & Tan, H. L. (2022). Performance evaluation on ultrafiltration as tertiary treatment for rubber glove wastewater. Materials Today: Proceedings, 63, S267-S272.
Mensah-Akutteh, H., Buamah, R., Wiafe, S., & Nyarko, K. B. (2022). Optimizing coagulation–flocculation processes with aluminium coagulation using response surface methods. Applied Water Science, 12(8), 188.
Mohammadi, M., Man, H. C., Hassan, M. A., & Yee, P. L. (2010). Treatment of wastewater from rubber industry in Malaysia. African Journal of Biotechnology, 9(38), 6233-6243.
Nguyen, H. N., & Luong, T. T. (2012). Situation of wastewater treatment of natural rubber latex processing in the Southeastern region, Vietnam. Journal of Vietnamese Environment, 2(2), 58-64.
Ningombam, L., Mana, T., Apum, G., Ningthoujam, R., & Singh, Y. D. (2024). Nano-bioremediation: A prospective approach for environmental decontamination in focus to soil, water and heavy metals. Environmental Nanotechnology, Monitoring & Management, 21, 100931.
Pendashteh, A., Haji, F. A., Chaibakhsh, N., Yazdi, M., & Pendashteh, M. (2017). Optimized treatment of wastewater containing natural rubber latex by coagulation-flocculation process combined with Fenton oxidation. J. Mater. Environ. Sci, 8(11), 4015-4023.
Riveros, R. (2018). Chemical treatment and reuse applications for latex paint industry wastewater. Desalination and Water Treatment, 103, 290-295.
Shabanizadeh, H., & Taghavijeloudar, M. (2023). A sustainable approach for industrial wastewater treatment using pomegranate seeds in flocculation-coagulation process: Optimization of COD and turbidity removal by response surface methodology (RSM). Journal of water process engineering, 53, 103651.
Singh, B., & Kumar, P. (2020). Pre-treatment of petroleum refinery wastewater by coagulation and flocculation using mixed coagulant: Optimization of process parameters using response surface methodology (RSM). Journal of water process engineering, 36, 101317.
Som, A. M., Ramlee, A. A., Puasa, S. W., & Hamid, H. A. A. (2021). Optimisation of operating conditions during coagulation-flocculation process in industrial wastewater treatment using Hylocereus undatus foliage through response surface methodology. Environmental Science and Pollution Research, 1-14.
Sun, W., Liu, T., Xia, K., Zhou, J., Liu, X., & Zhang, X. (2022). Preparation of adsorbent based on polyacrylate latex solid waste and its application in the treatment of dye wastewater. ACS omega, 7(15), 13243-13253.
Tahraoui, H., Toumi, S., Boudoukhani, M., Touzout, N., Sid, A. N. E. H., Amrane, A., . . . Aboumustapha, M. (2024). Evaluating the effectiveness of coagulation–flocculation treatment using aluminum sulfate on a polluted surface water source: A year-long study. Water, 16(3), 400.
Tian, S., Tu, Y., Li, R., Du, Y., Zhou, Z., Zhang, F., & Ren, Z. (2023). Comprehensive treatment of latex wastewater and resource utilization of concentrated liquid. Chinese Journal of Chemical Engineering, 57, 183-192.
Yao, B., Zhao, D., Guo, J., Yan, C., & Zheng, C. (2022). Preparation and performance evaluation of hybrid polymer flocculants (PAC‐PAM), and comparison experiments with other flocculants. Environmental Progress & Sustainable Energy, 41(4), e13829.
Zhang, Z., Wang, J., Liu, D., Li, J., Wang, X., Song, B., . . . Song, Y. (2017). Hydrolysis of polyaluminum chloride prior to coagulation: Effects on coagulation behavior and implications for improving coagulation performance. Journal of Environmental Sciences, 57, 162-169.
Zhao, C., Zhou, J., Yan, Y., Yang, L., Xing, G., Li, H., . . . Zheng, H. (2021). Application of coagulation/flocculation in oily wastewater treatment: A review. Science of The Total Environment, 765, 142795.
Zhao, Z., Sun, W., Ray, M. B., Ray, A. K., Huang, T., & Chen, J. (2019). Optimization and modeling of coagulation-flocculation to remove algae and organic matter from surface water by response surface methodology. Frontiers of Environmental Science & Engineering, 13, 1-13.
Zhou, J., Ma, H., Lv, P., Su, W., Wang, Q., Gao, M., & Qin, H. (2023). Life Cycle Assessment of Fuel Ethanol Production from Food Waste in Consideration of By-Product Utilization. Processes, 11(6), 1672.