Аналіз ефективності комбінованого процесу аеробного біофільтру – гранулярної адсорбції – процесу нано адсорбції при очищенні промислових стічних вод від морських водоростей

Автор(и)

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258949

Ключові слова:

аеробний біофільтр, гранульована адсорбція, наноадсорбція, водорості, продуктивність, забруднюючі речовини, стічні води

Анотація

Стічні води водоростевого виробництва містять макроелементи, луги, органіку, що помірно розкладається і мають великий обсяг, який піддається очищенню з використанням біологічного процесу (активний мул) з подальшою адсорбцією. Результати цієї обробки досить ефективні зниження концентрації забруднюючих речовин до стандарту якості. Однак повторне використання промислових стічних вод, що містять морські водорості, у питну або технічну воду, як і раніше, неефективне при використанні комбінації цих процесів.

З іншого боку, біологічне очищення, така як аеробний біофільтр з фіксованою плівкою (AF2B) і наноадсорбція, має високу ефективність у зниженні органічної речовини (БПК, ГПК), бактерій та інших металів. Таким чином, повторне використання промислових стічних вод морських водоростей у питну воду може бути здійснено шляхом поєднання двох типів процесів. Мета дослідження полягала у вивченні здатності процесу AF2B – гранульованої адсорбції – наноадсорбції знижувати вміст забруднюючих речовин у промислових стічних водах, що містять морські водорості. Експеримент проводиться шляхом безперервної подачі стічних вод до ряду технологічних реакторів AF2B, GAC та КНТ колони. Вносячи зміни фактори, що впливають на продуктивність кожного процесу, а потім вимірюючи концентрацію забруднюючих речовин на вході і виході кожного процесу, можна дізнатися продуктивність кожного процесу. Дані аналізуються для отримання оптимальних умов у кожному процесі, який використовується для проектування процесу очищення стічних вод. Результати показали, що процес AF2B/GAC дозволив знизити вміст таких забруднювачів, як TSS, БПК, ГПК, NH3N та хлор, на 98 %, 99 %, 97,3 %, 97,8 % та 100 % відповідно. Крім того, у процесі КНТ усі забруднюючі речовини не виявляються доти, доки вони не відповідатимуть стандартам якості питної води

Спонсор дослідження

  • Researchers thank all parties, especially the Ministry of Education and Culture, Research and Technology who have provided financial support through research grants (PTUPT) with contract number 257/E4.1/AK.04.PT/2021.

Біографії авторів

Prayitno Prayitno, State Polytechnic of Malang

Doctor of Chemical Engineering, Associate Professor

Department of Chemical Engineering

Nanik Hendrawati, State Polytechnic of Malang

Master of Chemical Engineering

Department of Chemical Engineering

Indrazno Siradjuddin, State Polytechnic of Malang

Doctor of Information Technology

Department of Electrical Engineering

Sri Rulianah, State Polytechnic of Malang

Master of Chemical Engineering

Department of Chemical Engineering

Посилання

  1. Samudra, G., Syarafina, N., Budihardjo, M. A. (2016). Application of UASB Reactor to Reduce the Concentration of BOD, COD and Phosphate in the Domestic Waste. Nature Environment and Pollution Technology, 15 (3), 951–956. Available at: http://neptjournal.com/upload-images/NL-57-28-(26)D-423.pdf
  2. Gullicks, H., Hasan, H., Das, D., Moretti, C., Hung, Y.-T. (2011). Biofilm Fixed Film Systems. Water, 3 (3), 843–868. doi: https://doi.org/10.3390/w3030843
  3. Kragelund, C. (2017). Efficient pharmaceutical removal from (hospital) wastewater by staged- MBBRs followed by ozonation. 11th annualmeeting at DWF 2017. Available at: https://businessdocbox.com/Biotech_and_Biomedical/104700682-Efficient-pharmaceutical-removal-from-hospital-wastewater-by-staged-mbbrs-followed-by-ozonation.html
  4. Farrokhi, M., Ashrafi, D., Roohbakhsh, E., Yoonesi, A. (2014). Hospital Wastewater Treatment by Integrated Fixed Film Activated Sludge, Using Rice Husk as Fixed Media. Advances in Life Sciences, 4 (3), 178–183. Available at: https://www.academia.edu/30643178/Hospital_Wastewater_Treatment_by_Integrated_Fixed_Film_Activated_Sludge_Using_Rice_Husk_as_Fixed_Media
  5. Aeppli, J., Dyer-Smith, P. (1996). Ozonation and Granular Activated Carbon Filtration. Proceedings of the first Australasian conference of the international ozone association down under ’96. Sydney. Available at: https://docplayer.net/35462792-Ozonation-and-granular-activated-carbon-filtration-the-solution-to-many-problems.html
  6. Fazal, S., Zhang, B., Zhong, Z., Gao, L., Chen, X. (2015). Industrial Wastewater Treatment by Using MBR (Membrane Bioreactor) Review Study. Journal of Environmental Protection, 06 (06), 584–598. doi: https://doi.org/10.4236/jep.2015.66053
  7. Reungoat, J., Escher, B. I., Macova, M., Argaud, F. X., Gernjak, W., Keller, J. (2012). Ozonation and biological activated carbon filtration of wastewater treatment plant effluents. Water Research, 46 (3), 863–872. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2011.11.064
  8. Casas, M. E., Chhetri, R. K., Ooi, G., Hansen, K. M. S., Litty, K., Christensson, M. et. al. (2015). Biodegradation of pharmaceuticals in hospital wastewater by staged Moving Bed Biofilm Reactors (MBBR). Water Research, 83, 293–302. doi: https://doi.org/10.1016/j.watres.2015.06.042
  9. Prayitno, P., Saroso, H., Rulianah, S., Prastika, M. (2017). The influence of starter volume and air flowrate in hospital waste water treatment using aerobic fixed film biofilter batch (AF2B) reactor. Jurnal Bahan Alam Terbarukan, 6 (1), 6–13. doi: https://doi.org/10.15294/jbat.v6i1.7952
  10. Prayitno, H., Saroso, H., Rulianah, S., Meilany, D. (2017). Biodegradation Chemical COD and Phenol Using Bacterial Consortium in AF2B Reactor Batch. Advanced Science Letters, 23 (3), 2311–2313. doi: https://doi.org/10.1166/asl.2017.8717
  11. Prayitno, Rulianah, S., Saroso, H., Meilany, D. (2017). Biodegradation of BOD and ammonia-free using bacterial consortium in aerated fixed film bioreactor (AF2B). doi: https://doi.org/10.1063/1.4985515
  12. Nguyen, L. N., Hai, F. I., Kang, J., Nghiem, L. D., Price, W. E., Guo, W. et. al. (2013). Comparison between sequential and simultaneous application of activated carbon with membrane bioreactor for trace organic contaminant removal. Bioresource Technology, 130, 412–417. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2012.11.131
  13. Abdelkader, A. M. S.-A. (2012). Comparison Study Between Integrated Fixed Film Activated Sludge (IFAS), Membrane Bioreactor (MBR) and Conventional Activated Sludge (AS). Conference: International Water Technology Conference.
  14. Aparicio, M. A., Eiroa, M., Kennes, C., Veiga, M. C. (2007). Combined post-ozonation and biological treatment of recalcitrant wastewater from a resin-producing factory. Journal of Hazardous Materials, 143 (1-2), 285–290. doi: https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2006.09.025
  15. Prayitno, Kusuma, Z., Yanuwiadi, B., Laksmono, R. W., Kamahara, H., Daimon, H. (2014). Hospital wastewater treatment using aerated fixed film Biofilter--ozonation (Af2b/O3). Advances in Environmental Biology, 8 (5), 1251–1259. Available at: https://www.researchgate.net/publication/285955167_Hospital_wastewater_treatment_using_aerated_fixed_film_biofilter_-_Ozonation_Af2bO3
  16. Munandar, A., Muhammad, S., Mulyati, S. (2016). Penyisihan COD dari Limbah Cair Pabrik Minyak Kelapa Sawit menggunakan Nano Karbon Aktif. Jurnal Rekayasa Kimia & Lingkungan, 11 (1), 24. doi: https://doi.org/10.23955/rkl.v11i1.4231
  17. Said, M., Mohammad, A. W., Mohd Nor, M. T., Sheikh Abdullah, S. R., Abu Hasan, H. (2015). Investigation of Three Pre-treatment Methods Prior to Nanofiltration Membrane for Palm Oil Mill Effluent Treatment. Sains Malaysiana, 44 (3), 421–427. doi: https://doi.org/10.17576/jsm-2015-4403-14
  18. Gehrke, I., Geiser, A., Somborn-Schulz, A. (2015). Innovations in nanotechnology for water treatment. Nanotechnology, Science and Applications, 8, 1. doi: https://doi.org/10.2147/nsa.s43773
  19. Khan, N. A., Khan, S. U., Ahmed, S., Farooqi, I. H., Dhingra, A., Hussain, A., Changani, F. (2019). Applications of Nanotechnology in Water and Wastewater Treatment: A Review. Asian Journal of Water, Environment and Pollution, 16 (4), 81–86. doi: https://doi.org/10.3233/ajw190051
  20. Abdelbasir, S. M., Shalan, A. E. (2019). An overview of nanomaterials for industrial wastewater treatment. Korean Journal of Chemical Engineering, 36 (8), 1209–1225. doi: https://doi.org/10.1007/s11814-019-0306-y
  21. Thekkudan, V. N., Vaidyanathan, V. K., Ponnusamy, S. K., Charles, C., Sundar, S., Vishnu, D. et. al. (2016). Review on nanoadsorbents: a solution for heavy metal removal from wastewater. IET Nanobiotechnology, 11 (3), 213–224. doi: https://doi.org/10.1049/iet-nbt.2015.0114
  22. Ada, R. C. R. (2015). Removal of cadmium (II), lead (II) and chromium (VI) in water with nanomaterials. Universitat Autònoma de Barcelona.
  23. Nik Abdul Ghani, N., Jami, M., Alam, M. (2021). The role of nanoadsorbents and nanocomposite adsorbents in the removal of heavy metals from wastewater: A review and prospect. Pollution, 7 (1), 153–179. doi: https://doi.org/10.22059/poll.2020.307069.859
  24. Kazner, C. (2011). Advanced wastewater treatment by nanofiltration and activated carbon for high quality water reuse. Available at: https://d-nb.info/1025517369/34
  25. Ma, L., Dong, X., Chen, M., Zhu, L., Wang, C., Yang, F., Dong, Y. (2017). Fabrication and Water Treatment Application of Carbon Nanotubes (CNTs)-Based Composite Membranes: A Review. Membranes, 7 (1), 16. doi: https://doi.org/10.3390/membranes7010016
  26. Andersson, S. (2009). Characterization of Bacterial Biofilms for Wastewater Treatment. Stockholm. Available at: https://www.diva-portal.org/smash/get/diva2:209486/FULLTEXT01.pdfSofia
  27. Zekić, E., Vuković, Ž., Halkijević, I. (2018). Application of nanotechnology in wastewater treatment. Journal of the Croatian Association of Civil Engineers, 70 (04), 315–323. doi: https://doi.org/10.14256/jce.2165.2017
  28. Pramanik, B. K., Fatihah, S., Shahrom, Z., Ahmed, E. (2012). Biological aerated filters (BAFs) for carbon and nitrogen removal: A review. Journal of Engineering Science and Technology, 7 (4), 428–446.
  29. Prayitno, P., Rulianah, S., Zamrudy, W., Susilo, S. H. (2021). An analysis of performance of an anaerobic fixed film biofilter (AnF2B) reactor in treatment of cassava wastewater. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 1 (10 (109)), 6–13. doi: https://doi.org/10.15587/1729-4061.2021.225324
  30. Xing, W., Ngo, H. H., Kim, S. H., Guo, W. S., Hagare, P. (2008). Adsorption and bioadsorption of granular activated carbon (GAC) for dissolved organic carbon (DOC) removal in wastewater. Bioresource Technology, 99 (18), 8674–8678. doi: https://doi.org/10.1016/j.biortech.2008.04.012
  31. Karamah, E. F., Adripratiwi, I. P., Anindita, L. (2018). Combination of Ozonation and Adsorption Using Granular Activated Carbon (GAC) for Tofu Industry Wastewater Treatment. Indonesian Journal of Chemistry, 18 (4), 600. doi: https://doi.org/10.22146/ijc.26724
  32. Tiwari, D. K., Behari, J., Sen, P. (2008). Application of Nanoparticles in Waste Water Treatment. World Applied Sciences Journal, 3 (3), 417–433. Available at: https://citeseerx.ist.psu.edu/viewdoc/download?doi=10.1.1.388.2845&rep=rep1&type=pdf
  33. Tambe Patil, B. B. (2015). Wastewater Treatment Using Nanoparticles. Journal of Advanced Chemical Engineering, 5 (3). doi: https://doi.org/10.4172/2090-4568.1000131
  34. Shon, H. K., Phuntsho, S., Chaudhary, D. S., Vigneswaran, S., Cho, J. (2013). Nanofiltration for water and wastewater treatment – a mini review. Drinking Water Engineering andScience Discussions, 6, 59–77. doi: https://doi.org/10.5194/dwesd-6-59-2013

##submission.downloads##

Опубліковано

2022-06-30

Як цитувати

Prayitno, P., Hendrawati, N., Siradjuddin, I., & Rulianah, S. (2022). Аналіз ефективності комбінованого процесу аеробного біофільтру – гранулярної адсорбції – процесу нано адсорбції при очищенні промислових стічних вод від морських водоростей. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(10 (117), 29–36. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2022.258949

Номер

Том 3 № 10 (117) (2022): Екологія

Розділ

Екологія

Ліцензія

Авторське право (c) 2022 Prayitno Prayitno, Nanik Hendrawati, Indrazno Siradjuddin, Sri Rulianah

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.