دانشگاه رازی

   چکیده: پساب صنعت خودروسازی به دلیل دارا بودن هم‌زمان آلاینده‌های آلی (COD)، ترکیبات نیتروژن‌دار (نیترات و نیتریت)، فسفات و جامدات معلق (TSS) از جمله پساب‌های پیچیده و چالش‌برانگیز زیست‌محیطی محسوب می‌شود. در این پژوهش، عملکرد یک سیستم انعقاد الکتریکی   پیوسته و یکپارچه برای حذف هم‌زمان این آلاینده‌ها از پساب واقعی و سنتتیک صنعت خودروسازی بررسی شد. هدف اصلی، طراحی و بهینه‌سازی راکتور انعقاد الکتریکی پیوسته با آرایش‌های الکترودی مختلف و تعیین شرایط عملیاتی بهینه به منظور دستیابی به بیشترین راندمان حذف و کمترین حجم لجن تولیدی بود. برای این منظور، پساب خام از چهار جریان تولیدی شامل سرد و گرم، فسفاته، چربی‌گیر 1 و چربی‌گیر 2 جمع‌آوری و مشخصه‌یابی شد. بخش سرد و گرم به دلیل سهم 80% و محدودیت دسترسی، به صورت سنتتیک تهیه گردید. راکتور پیوسته از جنس پلکسی‌گلاس با حجم کاری 5880 میلی‌لیتر و شامل 12 الکترود میله‌ای آهن و آلومینیوم با فاصله ? سانتی‌متر طراحی شد. سه آرایش الکترودی Al-Al، Fe-Fe و Fe-Al (ترکیبی 6+6) تحت رژیم جریان پیوسته ارزیابی شدند. آزمایش‌ها با استفاده از روش سطح پاسخ (RSM) و طرح مرکب مرکزی (CCD) با 20 آزمایش برای هر آرایش طراحی شد. متغیرهای مستقل شامل pH اولیه (5.5–8.5)، شدت جریان الکتریکی (1–2.5 آمپر) و زمان ماند هیدرولیکی (10–25 دقیقه) و پاسخ‌ها شامل درصد حذف COD، فسفات، نیترات، نیتریت، کدورت و حجم لجن ته‌نشینی بودند. تحلیل آماری با ANOVA و برازش مدل‌های رگرسیونی درجه دوم انجام شد. نتایج نشان داد که pH مهم‌ترین و مسلط‌ترین عامل کنترل‌کننده فرآیند است و اثر آن بر حذف آلاینده‌ها و حجم لجن غیرخطی و معنادار است. در آرایش Fe-Fe، حذف COD و کدورت مطلوب بود، اما حجم لجن در pHهای قلیایی به شدت افزایش یافت. آرایش Al-Al در حذف کدورت و فسفات برتری چشمگیری داشت، ولی حذف COD در آن محدود بود. آرایش ترکیبی Fe-Al با بهره‌گیری از هم‌افزایی یون‌های آهن و آلومینیوم، تعادل بهتری بین حذف هم‌زمان آلاینده‌ها و کنترل حجم لجن برقرار کرد. پنجره عملیاتی بهینه برای آرایش Fe-Al در(pH=7-7.9) ، )شدت جریان 1.5–2.19 آمپر ( و )زمان ماند 19.3 دقیقه( به دست آمد که در آن راندمان حذف (کدورت= 87.5%)، (COD=   40.56%) ،) نیترات= (49.12% و )نیتریت= (39.25% و) حجم لجن حدود 580ml ( حاصل شد. همچنین در شرایط بهینه، حذف فسفات تا حدود 80% در برخی نقاط مشاهده شد. برای مقایسه، پنجره بهینه Fe-Fe در (pH=6.7-7.5)، )شدت جریان 1–2.1 آمپر) و)زمان 13.6دقیقه( و پنجره بهینه Al-Al در 7.8)-5.8 (pH=، )شدت جریان2-1.5آمپر)   و )زمان 17.5دقیقه( تعیین شد. به طورکلی: سیستم EC پیوسته با آرایش ترکیبی Fe-Al به دلیل حذف هم‌زمان CNP و TSS، تولید لجن کمتر با قابلیت آبگیری بهتر، کاهش نیاز به تنظیم pH و مواد شیمیایی، و پایداری عملکرد در جریان پیوسته، به عنوان گزینه‌ای کارآمد و مقیاس‌پذیر برای تصفیه پساب صنعت خودروسازی پیشنهاد می‌شود. این نتایج می‌تواند مبنای طراحی صنعتی راکتورهای انعقاد الکتریکی پیوسته برای پساب‌های واقعی خودروسازی قرار گیرد.