Loading...

Waste Water Purification of the Isfahan Zirconium Production Plant (ZPP) by Membrane Process

Chaichi, Mahdieh | 2020

540 Viewed
  1. Type of Document: M.Sc. Thesis
  2. Language: Farsi
  3. Document No: 52998 (46)
  4. University: Sharif University of Technology
  5. Department: Energy Engineering
  6. Advisor(s): Samad Fam, Mohammad; Yavari, Ramin; Haji Hosseini, Majid
  7. Abstract:
  8. Isfahan Zirconium Production Plant (ZPP) is one of the most important plants in the nuclear industry of Islamic Republic of Iran. The wastewater of this plant contains high values of Sodium, Chloride, Nitrate and low values of Calcium, Magnesium, Zinc and Zirconium ions. Its release has been banned by international and national law because of the dangers and toxicity of its ions for the environment and living organisms. Therefore, its refinement as a compensation of Iran’s water resources in agriculture and drinking water has received a major consideration. Among the common methods to removal of these ions, membrane process method is selected due to it's major benefits such as not producing secondary waste, no requiring chemicals, no phase change, and it's utilization in industry. Nanofiltration and reverse osmosis as pressure driven membrane processes and LCLE 4040 polyamide thin film composite membrane were chosen due to their wide applications in water and wastewater treatment, their ability to remove high concentration of salts, being cost effective, suitable performance in the range of relatively high pressure, temperature and pH. In this regard, influence of operating parameters of sodium chloride and sodium nitrate concentration, pH, time and pressure were investigated in a range determined by evaluating the annual plant performance. The test design capability of Minitab software was employed along with central composite design method at 5-level response to optimize and evaluate parameters and the interaction impacts among them. 31 experiments designed by the software were implemented on nanofiltration membrane system. Responses of waste of Sodium, Chloride and Nitrate and membrane volumetric flux were studied in order to obtain optimum conditions for reaching the highest permeability flux and low concentration of passing ions in permeate solution. The optimum response was achieved for the waste of the studied ions, at the highest concentration of sodium chloride, mean concentration of sodium nitrate, 30 minutes, 10 bar and pH = 4. Under these conditions the rejection by membrane was observed 96% for Sodium and 98% for Chloride and Nitrate. The optimum response was achieved for flux at the lowest concentration of sodium chloride and sodium nitrate, 30 minutes, 12 bar and pH = 4 and under these conditions the rejection by membrane was observed 80% for Sodium and 90% for Chloride and Nitrate
  9. Keywords:
  10. Reverse Osmosis ; Heavy Metals ; Waste Treatment ; Nanofiltration Membrane ; Zirconium Production Plant ; Polyamide Membrane

 Digital Object List

 Bookmark

  • چکیده
  • فهرست جدول‌هاجدول ‏11 آنالیز پساب کارخانه تولید زیرکون
  • فهرست شکل‌ها
  • فصل1 : مقدمه
    • 1-1 مقدمه
    • 1-2 پساب
      • 1-2-1 پساب کارخانه تولید زیرکونیم اصفهان
    • 1-3 استاندارد
    • 1-4 نیترات
    • 1-5 کلراید
    • 1-6 سدیم
    • 1-7 کلسیم
    • 1-8 منیزیم
    • 1-9 روی
    • 1-10 زیرکونیم
    • 1-11 فرایندهای جداسازی و حذف فلزات از محلول‌های آبی
    • 1-12 تکنولوژی غشایی
    • 1-13 غشا و فرایندهای غشایی
      • 1-13-1 تقسیم‌بندی غشاها
        • 1-13-1-1 تقسیم‌بندی براساس شکل هندسی
        • 1-13-1-2 تقسیم‌بندی براساس ساختار (مورفولوژی)
        • 1-13-1-3 تقسیم‌بندی براساس ساختمان (تخلخل)
        • 1-13-1-4 تقسیم‌بندی براساس نیرو محرکه
      • /
        • 1-13-1-5 تقسیم‌بندی براساس جنس
      • 1-13-2 انواع جریان فیلتراسیون
      • 1-13-3 متغیرهای مهم در فرایندهای غشایی
      • 1-13-4 انواع برهم‌کنش ذرات آلاینده با غشا
      • 1-13-5 مکانیسم‌های انتقال در غشا
      • 1-13-6 مکانسیم‌های گرفتگی در غشا
        • 1-13-6-1 پلاریزاسیون غلظتی
    • 1-14 غشای LCLE 4040
    • 1-15 پیشینه پژوهش
    • 1-16 اصول طراحی آزمایش
      • 1-16-1 انتخاب فاکتورها و سطوح تغییرات
      • 1-16-2 انتخاب متغیر پاسخ
      • 1-16-3 انتخاب طرح آزمایش
      • 1-16-4 انجام آزمایش
    • 1-17 انواع طرحها
      • 1-17-1 طرح غربالی
        • 1-17-1-1 طرح فاکتوریال کامل
        • 1-17-1-2 طرح فاکتوریال کسری
      • 1-17-2 طرحهای سطح پاسخ
      • 1-17-3 تحلیل داده‌ها و نتیجه‌گیری
        • 1-17-3-1 مروری بر چند مبحث آماری
        • 1-17-3-2 سنجش میزان صحت مدل‌های سطح پاسخ
    • 1-18 هدف
  • فصل2 : مواد و روش‌ها
    • 2-1 مقدمه
    • 2-2 مواد شیمیایی مورد استفاده
    • 2-3 تجهیزات مورد استفاده
    • 2-4 دستگاه غشا
      • 2-4-1 چهارچوب دستگاه
      • 2-4-2 مخزن
      • 2-4-3 پمپ اصلی
      • 2-4-4 پمپ شستشو
      • 2-4-5 شیر اطمینان
      • 2-4-6 کپسول گاز نیتروژن یا هوا
      • 2-4-7 دمپر پالس جریان
      • 2-4-8 اینورتر
      • 2-4-9 فیلتر ذرات معلق
      • 2-4-10 نشانگرها
      • 2-4-11 سیرکولاتور
      • 2-4-12 سایر تجهیزات
      • 2-4-13 ماژول
    • 2-5 آزمایشها
      • 2-5-1 آزمایشهای اولیه
    • 2-6 نرم افزار طراحی آزمایش
      • 2-6-1 طراحی آزمایش با استفاده از نرم افزار
    • 2-7 روش تهیه محلول
    • 2-8 روش انجام آزمایش
    • 2-9 آنالیزهای مربوط به ارزیابی غلظت یونها
  • فصل3 : بحث و نتیجه‌گیری
    • 3-1 نتایج آزمایشات اولیه
    • 3-2 نتایج آزمایشات طراحی شده با استفاده از روش سطح پاسخ
      • 3-2-1 پاسخ‌ها
    • 3-3 نتایج پاسخ پسماند سدیم
      • 3-3-1 ضرایب رگرسیون پسماند سدیم
      • 3-3-2 میزان انطباق مدل با پاسخ آزمایشهای پسماند سدیم
      • 3-3-3 آنالیز واریانس برای پسماند سدیم
      • 3-3-4 خطای باقیمانده برای پسماند سدیم
      • 3-3-5 سطوح پاسخ برای پسماند سدیم
    • 3-4 نتایج پاسخ پسماند کلراید
      • 3-4-1 ضرایب رگرسیون پسماند کلراید
      • 3-4-2 میزان انطباق مدل با پاسخ آزمایشهای پسماند کلراید
      • 3-4-3 آنالیز واریانس برای پسماند کلراید
      • 3-4-4 خطای باقیمانده برای پسماند کلراید
      • 3-4-5 سطوح پاسخ برای پسماند کلراید
    • 3-5 نتایج پاسخ پسماند نیترات
      • 3-5-1 ضرایب رگرسیون پسماند نیترات
      • 3-5-2 میزان انطباق مدل با پاسخ آزمایشهای پسماند نیترات
      • 3-5-3 آنالیز واریانس برای پسماند نیترات
      • 3-5-4 نمودارهای خطای باقیمانده برای پاسخ پسماند نیترات
      • 3-5-5 سطوح پاسخ برای پسماند نیترات
    • 3-6 نتایج پاسخ شار حجمی
      • 3-6-1 ضریب رگرسیون برای شار حجمی
      • 3-6-2 میزان انطباق مدل با پاسخ شار حجمی
      • 3-6-3 آنالیز واریانس برای پاسخ شار حجمی
      • 3-6-4 خطای باقیمانده برای پاسخ شار حجمی
      • 3-6-5 سطوح پاسخ برای شار حجمی
    • 3-7 انتخاب شرایط بهینه
      • 3-7-1 تعیین شرایط بهینه با استفاده از نمودارهای سطح پاسخ
      • 3-7-2 تعیین شرایط بهینه با استفاده از حل عددی معادله رگرسیون
        • 3-7-2-1 شرایط بهینه برای پاسخ پسماند سدیم
        • 3-7-2-2 شرایط بهینه برای پاسخ پسماند کلراید
        • 3-7-2-3 شرایط بهینه برای پاسخ پسماند نیترات
        • 3-7-2-4 شرایط بهینه برای پاسخ شار حجمی
    • 3-8 نتیجه‌گیری
    • 3-9 پیشنهادات
  • منابع
...see more