ارائه کننده: علی همایونی

استاد راهنما: دکتر نادر بهرامی فر

استاد مشاور: دکتر محسن نوروزی

استاد ناظر داخلی: دکتر حبیب اله یونسی

استاد ناظر خارجی: دکتر هاجر آبیار

نماینده تحصیلات تکمیلی: دکتر سامره فلاحتکار

تاریخ: ۱۴۰۵/۰۶/۲۹

ساعت: ۱۰

مکان: سالن اصلی کاخ

چکیده:

در این پژوهش، عملکرد چندین فرآیند پیشرفته تصفیه شامل انعقاد الکتریکی (EC)، الکتروفنتون (EF)، فرآیند تلفیقی EC/EF، اکسیداسیون با پراکسید هیدروژن (H₂O₂) و فرآیند هیدروترمال، از منظر راندمان حذف آلاینده‌ها و اثرات محیط‌زیستی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. ارزیابی‌ها بر اساس واحد عملکردی حذف ۱ کیلوگرم COD و با استفاده از روش ارزیابی چرخه‌حیات (LCA) در چارچوب مدل ReCiPe در سطح میانی انجام شد. همچنین، برای تکمیل تحلیل عملکردی، از آنالیز ICP-OES جهت بررسی حذف فلزات و عناصر معدنی در پساب خام و پساب خروجی فرآیندها استفاده شد. نتایج LCA نشان داد که توزیع اثرات محیط‌زیستی در بین سناریوهای مختلف تفاوت قابل توجهی دارد. در اغلب شاخص‌ها، فرآیند هیدروترمال بیشترین بار محیط‌زیستی را ایجاد کرد. به‌ویژه در شاخص گرمایش جهانی با مقدار 82/4 kg CO₂-eq و در شاخص سمیت اکوسیستم خشکی با مقدار 63/100kg 1,4-DCB eq. این مقادیر عمدتاً ناشی از مصرف بالای مواد شیمیایی به‌ویژه اسید سولفوریک و استفاده از مواد اولیه فلزی مانند آهن خام و آلومینیوم سولفات و همچنین مصرف انرژی در شرایط دما و فشار بالا است. در مقابل، فرآیندهای الکتروفنتون و اکسیداسیون با پراکسید‌هیدروژن در بیشتر شاخص‌ها کمترین اثرات محیط‌زیستی را نشان دادند. فرآیند EC/EF اگرچه در برخی شاخص‌ها عملکرد مطلوبی از نظر کاهش اثرات داشت، اما در شاخص‌هایی مانند گرمایش جهانی (59/4 kg CO₂-eq) و سمیت انسانی غیرسرطان‌زا (86/20 kg 1,4-DCB eq) به دلیل مصرف ترکیبی انرژی و مواد شیمیایی، اثرات متوسطی از خود نشان داد. بررسی سهم‌بندی عوامل مؤثر در فرآیند الکتروفنتون نشان داد که در شاخص گرمایش جهانی، اسید سولفوریک با سهمی حدود 907/0 kg CO₂-eq (حدود ۴۶ درصد) و فلز آهن با 506/0 kg CO₂-eq (حدود ۲۶ درصد) بیشترین نقش را در ایجاد اثرات دارند، در حالی که سهم برق مصرفی کمتر از۲۰ درصد بوده است. این موضوع بیانگر آن است که بار محیط‌زیستی این فرآیند بیشتر تحت تأثیر زنجیره تأمین مواد شیمیایی و فلزی قرار دارد تا مصرف مستقیم انرژی الکتریکی. نتایج آنالیز ICP-OES نیز نشان داد که هر دو فرآیند هیدروترمال و الکتروفنتون قادر به کاهش غلظت بخش قابل توجهی از فلزات‌سنگین هستند، با این تفاوت که راندمان حذف در الکتروفنتون به‌طور کلی بالاتر است. به‌طور مثال، غلظت آهن در الکتروفنتون به حدود 020/0 mg/L (حذف 99 درصد) و در هیدروترمال به 80/1mg/L کاهش یافت. همچنین برای عناصری مانند مس، کروم و آلومینیوم نیز الکتروفنتون عملکرد بهتری از خود نشان داد، در حالی که هیدروترمال در حذف برخی عناصر مانند روی و سرب عملکرد قابل توجهی داشت. نتایج این مطالعه نشان می‌دهد که انتخاب فناوری تصفیه نباید صرفاً بر اساس راندمان حذف آلاینده‌ها انجام شود، بلکه باید همزمان اثرات محیط‌زیستی در کل چرخه عمر نیز مدنظر قرار گیرد. در این میان، فرآیند الکتروفنتون با توجه به تعادل مناسب میان راندمان حذف COD، توانایی حذف فلزات سنگین و اثرات محیط‌زیستی پایین‌تر، گزینه‌ای مناسب‌تر نسبت به سایر سناریوهای مورد بررسی محسوب می‌شود، در حالی که فرآیند هیدروترمال علی‌رغم کارایی عملیاتی، از نظر پایداری محیط‌زیستی نامطلوب‌ترین گزینه ارزیابی شد.