بخشی از مقاله
چکیده
تغذیه در سیستم گرانول سازی بدلیل وجود گرادیان غذایی - افزایش و کاهش غذایی - یکی از عوامل مهم و تاثیر گذار در امر گرانول سازی میباشد.وجود اختلال در رسیدن مواد مغذی به باکتریها موجب تغییر در پارامترهای کیفی گرانول سازی خواهد شد.به همین دلیل بهینه سازی استراتژی غذادهی در سیکل های 12-10-8-6-5-4- 3-2 ساعته مورد آزمایش و نتایج آن آنالیز گردیده است.
در این آزمایش برای اجرای سیکل های متفاوت از فاضلاب مصنوعی در پایلوت SBAR از جنس پلکسی گلس استفاده شده است.نتایج بدست آمده از آنالیز تغییر پارامترهای کیفی تشکیل گرانول در سیکل های متفاوت نشان میدهد سیکل 6 ساعته باتوجه به راندمان حذف بار آلی و افزایش جامدات معلق و کاهش شاخص حجمی و افزایش سرعت , استراتژی غذادهی بهتری را در تشکیل گرانول داشته است.
-1 مقدمه
تغییر الگوی غذادهی در فرایندهای گرانول سازی بدلیل تغییر در راندمان حذف و پارامترهای کیفی تشکیل گرانول یکی از مهمترین پارامترهای کیفی تشکیل و رشد گرانولها خواهد بود
فرایند گرانول سازی از لجن فعال در راکتور SBAR با استراتژی غذادهی مناسب در سه بخش خو گرفتن,ساخت گرانول,افزایش اندازه ی گرانول انجام میشود. با وارد کردن مواد غذایی با سیکل های منظم باکتریها در ابتدا بصورت مجزا در راکتور رشد کرده و بعد بصورت تجمعی رشد راسرعت بخشیده و گرانول آغاز به شکل گیری میکند. تغییر و اختلالات موجود در پارامترهای کمی و کیفی لجن در تشکیل گرانول
به دلیل نادرست بودن استراتژی غذادهی و راهبری آن میباشد لذا یافتن بهترین استراتژی غذادهی و راهبری راکتور امری لازم و ضروری میباشد.
-2 فاکتورهای موثر درساختن گرانولهای هوازی
1-2 نوع راکتور برای تشکیل گرانولها
گرانولهای هوازی میتوانند در راکتورهای پیوسته یا ناپیوسته ایجاد شوند.راکتورهای ناپیوسته بدلیل اختصاص دادن رژیم غذایی و غلظت بالای سوبسترا برای فرایند گرانول سازی استفاده شده است.گرانولها در سیستمهای ناپیوسته ی در فاز های غذادهی متوالی, هوادهی, ته نشینی ساخته میشوند
گرانولها میتوانند در راکتورهای پیوسته مانند BAS - biofilm airlift suspension reactor - تشکیل شوند درحالیکه زمان کوتاه ماند هیدرولیکی باید کنترل شود.سایز گرانول و چگالی در راکتور پیوسته کوچکتر از ناپیوسته است.راکتورهای ناپیوسته برای شکل گیری گرانولهای هوازی بهترین نوع راهبری راکتور برای انواع مختلف کشت در حال حاضر محسوب میشود
2-2 منبع سوبسترا
طبق تحقیقات انجام شده ی LIU در سال 2003-2002-2001 گرانولها میتوانند بروی انواع مختلفی از فاضلاب مصنوعی - گلوکز,پپتون,ساکارز,الکل,فنول و بقیه مخلوطها - و فاضلاب صنعتی - ملاس, کشتارگاه, کاغذسازی,لبنی رشد کنند. در فرایند بیوگرانول سازی استفاده از گلوکز باعث ایجاد ساختاری فیلمانتوسی و استفاده از استات باعث ازبین رفتن فیلمانتوس خواهد شد درواقع ساختار میکروبی و تنوع در گرانول مربوط به تنوع غذایی فاضلاب میباشد
3-2 بذر لجن
باتوجه به تحقیقات انجام شده محققانی چون: TIJHUIS 1994-LINLIN 2005- HAILEI 2006 بذر لجن در کشت گرانول معمولا از لجن فعال حوض هوادهی گرفته و در SBR ریخته میشوند. گرانولهای بیهوازی میتوانند بهترین گرانولهای هوازی را تشکیل دهند اما لجن گرانوله میتواند بوسیله فرایند افزایش ساختار بیولوژیکی بوسیله لجن فعال و روش جدید flora - هم تشکیل شود.
4-2 زمان ته نشینی و زمان تخلیه
BEUN 2002 در تحقیقات خود یافت زمان ته نشینی برای خروج ذرات سبک و یا نگهداشت ذرات سنگین کنترل میشود.سرعت ته نشینی فلاکها کمتر از 10 متر بر ساعت ولی سرعت ته نشینی گرانول بالاتر از لجن فعال میباشد. در سامانه هایی با عملکرد سیکل متوالی، در انتهای هر سیکل، ته نشینی توده زیستی قبل از تخلیه صورت میگیرد .لجنی که قابلیت ته نشینی در مدت زمان ته نشینی را نداشته باشد از نقطه مشخصی از راکتور خارج میشود
.زمان ته نشینی به عنوان یکی از عوامل انتخابی، به منظور تحت فشار قرار دادن میکروارگانیسمها جهت تشکیل گرانول میباشد .این عامل و عوامل دیگر تحت عنوان فشار انتخابی نامیده میشوند همانگونه که اشاره شد زمان ته نشینی یک عامل مهم در نگهداری گرانولها در راکتور میباشد و درتعیین ذراتی که باید در راکتور بمانند و ذراتی که باید خارج شوند، موثر است .در سامانه معمول سرعت ته نشینی لخته ها کمتر از 10 متر بر ساعت میباشد که این مقدار در گرانولها بیشتر است
5-2 استراتژی غذادهی
تحقیقات BEUN 2002-TAY2001-MCSWAIN2004-LIU2001 نشان داده است تغذیه ی متناوب در یک سیستم بدلیل وجود گرادیان غذایی FEAST_FAMINE دارای مزایای بیشتری نسبت به تغذیه ی پیوسته میباشد و یک گرادیان غذادهی قوی در سیستم SBR باعث ته نشینی خوب لجن میشود. SVI - کمتر از 120 میلی لیتر در گرم - . غذادهی متناوب منجر به شکل گیری گرانولهای فشرده و متراکم میشود و تحت رژیم غذایی آبگریزی میکروازگانیسمها بیشتر شده و باعث بهم چسبیدن آنها و تشکیل تجمع میکروبی را خواهند داد .غذادهی متناوب بروی انتخاب و شکل فلاکها و ارگانیسم فیلمانتوس که به نوبه خود در ساختار گرانول موثر است.بنابراین تغذیه ی متناوب با گرادیان سوبسترای بالا برای تشکیل گرانولهای متراکم و فشرده لازم است
6-2 شرایط قحطی
محققانی مانند LIU2006,2008-WANG2006 یافتند سیستم SBR در چهار فاز در یک سیکل راهبری میشود که شامل غذادهی,هوادهی,ته نشینی,تخلیه میباشد.در طول فاز هوادهی سوبسترا شروع به تجزیه میکند و EPS ها تولید میشوند و کمبود سوبسترا بوجود می اید.در شرایط قحطی میکروارگانیسمها آبگریز میشوند.دوره ی قحطی باعث کاهش EPS میشود و EPS هم پیش نیاز تشکیل گرانولها میباشد.زمان کوتاه قحطی و تعادل غذایی باعث افزایش سرعت تشکیل گرانول میشود . هرچه فاصله زمانی فاز رژیم باکتریایی کمتر باشد در نتیجه باکتریها وارد فاز قحطی نخواهند شد و نرخ رشد بیشتری خواهند داشت
7-2 شاخص حجمی لجن
در تحقیقات TIJHUIS1994-JANG2003 بیان شده است نرخ لجن بکار گرفته شده در طول زمان مهمترین پارامتر تشکیل و کنترل میباشد و ظرفیت راکتور بر واحد حجم و ظرفیت میکروارگانیسم بر واحد جرم در راکتور بر مصرف زیست مایه آلی تعریف میشود نرخ لجن بکارگرفته شده در طول مصرف در تشکیل گرانول ؛ میزان استحکام گرانول را شامل میشود و هرچه استحکام بیشتر باشد راندمان حذف cod بالاتر %90 است برای شروع در راکتور بذر لجن به ارزش حجمی 280 میلی لیتر در گرم بصورت متغییر بکار گرفته میشود که دارای درصد بالایی از فیلمانتوس میباشد.و بعد از 20 روز باکتری فیلمانتوی ناپدید شده و شاخص حجمی کاهش میابد. در شاخص حجمی 85-50 میلی لیتر در گرم منجر به تشکیل دو لایه روی دانه ها که تقریبا 3برابر بالاتر از بذر لجن اصلی است و این واضح است که توانایی دانه های ریز در گرانول بیشتر است
8-2 جامدات معلق
TIJHUID1994در تحقیقات خود عنوان کرد جامدات معلق درغذادهی با فاضلاب میتواند فاکتور موثری در گرانول سازی و افزایش رشد گرانولها باشد زیرا باعث افزایش سطح چسبندگی سلولی خواهند شد.اول نیروی برشی فاکتور اصلی گرانوله شدن است دوم پلی ساکاریدهای خارج سلولی هستند که بدون بستری بروی سطح تولید میشوند و مانند پلی برای سلولها میباشند.مواد آلی و غیر آلی نقش مهمی را در افزایش شکل گیری گرانول دارند.خودشویی بسترها میتواند منجر به افزایش چسبندگی بایوفیلم ها در راه اندازی راکتور شود
9-2 سرعت ته نشینی
JANG2003 بیان کرد هرچه سرعت ته نشینی افزایش یابد سرعت تشکیل گرانول بیشتر شده و گرانولها با قطر بزرگتری ظاهر میشوند. سرعت ته نشینی گرانولهای هوازی حداقل 3برابر بیشتر از فلاکهای لجن فعال است[16]
-3 مواد و روشها
در این مقاله جهت بررسی سیکلهای متفاوت از فاضلاب مصنوعی حاوی گلوکز , آمونیوم کلراید , پتاسیم دی هیدروژن فسفات , سولفات منیزیوم , سولفات آهن و کلیسم کلراید به همراه مواد غذایی کمکی در راکتور SBR همراه با ارلیفت برای انجام عمل اغتشاش دوار گونه استفاده شده است.
